[发明专利]基于自适应旋转对准的室内语音采集方法与装置

摘要

本发明公开基于自适应旋转对准的室内语音采集方法与装置，所述装置包括可旋转麦克风阵列、A/D转换器、D/A转换器、信号处理单元、USB输出和音响系统，采用N个麦克风拾取房间内的声音，进行量化和采样后将各路信号返回给信号处理单元，由信号处理单元经过计算得出结果送入步进电机驱动装置，同时信号处理单元对各个麦克风采集到的数据进行处理交由音响系统播放或USB输出。所述方法包括对声源进行定位、计算麦克风需旋转的角度、对各路麦克风数字信号进行合并、判断麦克风是否旋转等步骤。本发明克服了传统声源信号采集的信噪比小，精度差的缺点，具有采集精度高，应用范围广，成本低，系统安装简单，易于控制等优点。

主权项

基于自适应旋转对准的室内语音采集方法，采用的采集装置包括可旋转麦克风阵列、A/D转换器、D/A转换器、信号处理单元、USB输出和音响系统；其中可旋转麦克风阵列由多个可旋转麦克风分布于室内构成；每个可旋转麦克风由步进电机和定向麦克风组成，定向麦克风能在步进电机驱动下旋转，定向麦克风把采集到的声信号传给A/D转换器，同时接收脉冲信号进行旋转对准声源；A/D转换器把模数转换后的声音数字信号传给信号处理单元，由信号处理单元计算到达时间差和旋转角度，对是否需要旋转给出判断，并将结果传给可旋转麦克风阵列；同时根据到达时间差合并声信号，根据需要经过D/A转换器后交由音响系统回放或者USB输出；其特征在于采集方法包括如下步骤：(1)声源定位，利用麦克风阵列采集到的声音信号，根据基于时延差的定位方法计算声源坐标；具体包括：每隔时间T0进行一次定位，采用N个定向麦克风组成的麦克风阵列进行定位，N≥4，在空间直角坐标系x,y,z中，令前一时刻声源位于坐标(x,,)处，当前时刻位于(x′,y′,z′)处；第i个麦克风的坐标为(xi,yi,zi)，i为定向麦克风的序号，1≤i≤N；则第i个定向麦克风所采集到的原始信号为Si(t)，1≤i≤N，对其进行低通滤波采样，并进行A/D转换，得到第i个定向麦克风所得的数字信号为Si(n)，1≤i≤N，利用时延估计法，得出第i个麦克风的时延ni，从而计算出当前声源坐标(x′,y′,z′)；(2)计算麦克风需旋转的角度，即利用前一时刻的声源坐标和当前的声源坐标计算麦克风的旋转角度(Δθxyi,Δβzi)；(3)语音信号合并将采集到的N路麦克风信号Si(n)进行合并，1≤i≤N，得到合并后的近似声源信号：λi为信号合并时第i个麦克风信号的权重系数；(4)麦克风旋转把已经计算出的旋转调整角度(Δθxyi,Δβzi)与设定阈值(Γθxy,Γβz)相比较，如果Δθxyi大于Γθxy，则xy方向步进电机旋转Δθxyi，否则不旋转；如果Δβzi大于Γβz，则z方向步进电机旋转Δβzi，否则不旋转，重复步骤(1)～(4)。