一种获取人声的智能系统及基于该系统的获取方法与流程

本发明涉及电子通信技术领域，具体涉及一种获取人声的智能系统及基于该系统的获取方法。

背景技术：

在无线通信网络中，移动终端以无线方式与无线通信网络建立连接，并接入到网络中，进行视频会话、即时通信、网页浏览以及移动广告推送等业务。为了提高用户使用上述移动业务时的现场沟通体验，可以在现有移动通信业务的基础上引入机器人代理业务。机器人面临着的世界是一个可以提供复杂信息多变的世界，要使得机器人为人类服务就需要它对各种应用环境都具有相应的信息获取方式和处理方法，同时还需要它可以根据环境的变化做出不同的决策，而机器人一般是通过传感器来输入外部环境信息。由于传统机器人每次都要依靠人的双手来操作机器的的开关，大大增加了机器必须依靠人的双手才能被唤醒的依赖性，不利于人双手的解放和机器的智能化。

现有技术中，基于麦克风阵列的研究和应用是当前语音信号处理的一个新领域。在语音识别、语音控制、语音合成等语音信号处理领域中麦克风接收到的语音信号受到环境噪声和干扰的影响很大，严重影响了语音信号的处理质量，一般的基于单麦克风的语音增强系统难以获得较好的增强效果。在实际复杂的声学环境下，麦克风拾取的语音信号不可避免地会受到房间混响、噪声以及其他说话人的干扰，即麦克风接收信号为带噪语音，这样不仅影响语音质量，还会使许多语音处理系统的性能急剧恶化。因此，需要对麦克风拾取的语音信号进行有效的噪声抑制，减小干扰因素对语音信号的影响，以增强语音信号质量，有效地改善语音处理系统的性能。在环境的背景噪声小、说话人离麦克风的距离较近、以及不能在设备同时发出声音的同时获取人声等，此外不能够根据拾取到的人声确定说话人的方位。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中的上述缺陷，解决复杂场景下的人声获取，包括远距离、背景嘈杂、人声干扰、声音获取质量不高的问题，提供一种基于麦克风阵列的人声获取方法，解决以上技术问题；

一种基于麦克风阵列的人声获取方法，包括以下步骤：

步骤A，阵列麦克风不断侦测声源，侦测是否有语音信号；

步骤B，提取侦测的语音信号中的关键词

步骤C，将所述关键词与数据库中保存的开启词语进行匹配；

步骤D，若匹配成功，则发送唤醒指令，智能设备进入开启状态，定位所述语音信号的方位；

步骤E，将所述语音信号发送至滤波模块进行过滤；

步骤F，将滤除后的语音信号发送至智能设备的控制模块。

上述的基于麦克风阵列的人声获取方法，所述步骤A之前包括步骤A1，建立声音识别数据库。

上述的基于麦克风阵列的人声获取方法，所述步骤E包括：

步骤E1，对接收到的语音信号进行频域补偿；

步骤E2，对频域补偿后的语音信号进行空域自适应滤波，旨在使麦克风接收指定方向的信号，抑制来自其它方向的干扰；

步骤E3，对滤波后的语音信号采用自适应滤波方法滤除自身发出的声音。

上述的基于麦克风阵列的人声获取方法，所述步骤C包括步骤C1，若匹配不成功，则智能设备保持之前状态。

上述的基于麦克风阵列的人声获取方法，所述步骤D包括：

步骤D1，将唤醒指令发送给智能设备的控制模块；

步骤D2，所述控制模块控制智能设备定位语音信号方向并进入待命状态。

上述的基于麦克风阵列的人声获取方法，所述步骤D中，判断模块通过串口将唤醒指令发送给所述控制模块。

本发明的目的还在于能够有效提高了用户与机器的可交互性及交互体验性，提高了使用的便捷性，增加了人机互动的乐趣，提供一种获取人声的智能设备，解决以上技术问题。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：一种获取人声的智能设备，包括基座和麦克风阵列信号处理板，所述麦克风阵列信号处理板位于所述基座上方，所述基座上设有控制模块、判断模块和语音接收模块，所述麦克风阵列信号处理板上设有滤波模块和麦克风阵列接收模块：

所述控制模块，用于接收其他模块发来的信息，并根据需要将收到的所述信息转给其他模块处理；

所述语音接收模块与所述判断模块的输入端信号连接，用于侦测语音信号；

所述判断模块，信号连接所述控制模块，用于判断侦测得到的关键词与数据库中的开启词是否匹配；

所述滤波模块的输出端与所述控制模块的输入端信号连接，用于将侦测得到的语音信号进行过滤；

所述麦克风阵列接收模块，用于分析出接收到语音信号音源的方向以及其变化。

上述的一种获取人声的智能设备，所述滤波模块包括：

补偿模块，信号连接所述判断模块，用于频域补偿；

自适应滤波模块，信号连接所述补偿模块，用于经过空域自适应滤波方法使所述语音接收模块3接收指定方向的信号，从而抑制来自其它方向的干扰；

频域滤波模块，信号连接所述自适应滤波模块，用于将接收到的信号采用频域分块滤波和最小均方误差准则自适应滤波方法滤除自身发出的声音。

上述的一种获取人声的智能设备，所述控制模块与所述滤波模块的发送单元通过异步收发传输器连接所述控制模块。

上述的一种获取人声的智能设备，所述语音接收模块3包括360°全向音响。

有益效果：由于采用以上技术方案，本发明这种获取人声的智能系统及基于该系统的获取方法通过通过利用声源定位对实际说话者的声源进行定位，通过分析计算不同声源的坐标得到实际说话者的俯仰角、方位角信息，鉴分量结构，利用部分自适应技术，保证了去噪性能，有效地抑制非相干噪声和相干噪声，解决复杂场景下的人声获取，包括远距离、背景嘈杂、人声干扰、声音获取质量不高的问题，增加了人机的互动性，大大的提高了用户与机器的可交互性及交互体验性。

附图说明

图1为本发明实施例中的一种基于麦克风阵列的人声获取方法的工作流程图；

图2为本发明实施例中的一种获取人声的智能设备的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

参照图1，一种基于麦克风阵列的人声获取方法，包括以下步骤：

步骤A，阵列麦克风不断侦测声源，侦测是否有语音信号；

步骤B，提取侦测的语音信号中的关键词

步骤C，将关键词与数据库中保存的开启词语进行匹配；

步骤D，若匹配成功，则发送唤醒指令，智能设备进入开启状态，定位语音信号的方位；

步骤E，将语音信号发送至滤波模块进行过滤；

步骤F，将滤除后的语音信号发送至智能设备的控制模块。

进一步地，本发明一种基于麦克风阵列的人声获取方法的较佳的实施例中，步骤A之前包括步骤A1，建立声音识别数据库。用户在输入语音信号之前，需要对该机器人进行初始化，用户可对该机器人说：“数据存储”，智能设备进入建立声音识别数据库界面，提示用户开始语音输入开启词。

进一步地，本发明一种基于麦克风阵列的人声获取方法的较佳的实施例中，步骤E包括：

步骤E1，对接收到的语音信号进行频域补偿；

步骤E2，对频域补偿后的语音信号进行空域自适应滤波，旨在使麦克风接收指定方向的信号，抑制来自其它方向的干扰；

步骤E3，对滤波后的语音信号采用自适应滤波方法滤除自身发出的声音，即

对接收到的信号采用频域分块滤波和最小均方误差准则自适应滤波方法滤除自身发出的任何声音。

进一步地，本发明一种基于麦克风阵列的人声获取方法的较佳的实施例中，步骤C包括步骤C1，若匹配不成功，则智能设备保持之前状态。

进一步地，本发明一种基于麦克风阵列的人声获取方法的较佳的实施例中，步骤D包括：

步骤D1，将唤醒指令发送给智能设备的控制模块；

步骤D2，控制模块控制智能设备定位语音信号方向并进入待命状态。

进一步地，本发明一种基于麦克风阵列的人声获取方法的较佳的实施例中，步骤D中，判断模块通过串口将唤醒指令发送给控制模块。智能设备的判断模块通过串口与控制模块连接。使用者通过语音接收模块输入语音信号；将语音信号内的关键词该与数据库中保存的开启词进行匹配，若存在该关键词，则控制模块将语音信号发送至滤波模块进行过滤，将滤除后的语音信号发送至智能设备的控制模块，智能设备进入待命状态。

参照图2，一种获取人声的智能设备，包括基座和麦克风阵列信号处理板，麦克风阵列信号处理板位于基座上方，基座上设有控制模块1、判断模块2和语音接收模块3，麦克风阵列信号处理板上设有滤波模块4和麦克风阵列接收模块5：

控制模块1，用于接收其他模块发来的信息，并根据需要将收到的信息转给其他模块处理；语音接收模块3与判断模块2的输入端信号连接，用于侦测语音信号；

判断模块2，信号连接控制模块1，用于判断侦测得到的关键词与数据库中的开启词是否匹配；

滤波模块4的输出端与控制模块1的输入端信号连接，用于将侦测得到的语音信号进行过滤；

麦克风阵列接收模块5，用于分析出接收到语音信号音源的方向以及其变化。

麦克风阵列信号处理板设有通孔，且麦克风阵列信号处理板上端环形分部包括至少6个麦克风阵列接收模块5。

进一步地，本发明一种获取人声的智能设备的较佳的实施例中，滤波模块4包括：

补偿模块41，信号连接判断模块2，用于频域补偿；

自适应滤波模块42，信号连接补偿模块41，用于经过空域自适应滤波方法使语音接收模块3接收指定方向的信号，从而抑制来自其它方向的干扰；

频域滤波模块43，信号连接自适应滤波模块42，用于将接收到的信号采用频域分块滤波和最小均方误差准则自适应滤波方法滤除自身发出的声音。

通过自适应滤波的语音信号来自于麦克风阵列接收模块5。

进一步地，本发明一种获取人声的智能设备的较佳的实施例中，控制模块1与滤波模块4的发送单元通过异步收发传输器连接控制模块1。

进一步地，本发明一种获取人声的智能设备的较佳的实施例中，语音接收模块3包括360°全向音响。

本发明这种获取人声的智能系统及基于该系统的获取方法通过通过利用声源定位对实际说话者的声源进行定位，通过分析计算不同声源的坐标得到实际说话者的俯仰角、方位角信息，鉴分量结构，利用部分自适应技术，保证了去噪性能，有效地抑制非相干噪声和相干噪声，解决复杂场景下的人声获取，包括远距离、背景嘈杂、人声干扰、声音获取质量不高的问题，能够对宽频带内的噪声进行有效抑制的同时并很好的保证语音质量，提高全频带的信噪比，增加了人机的互动性，大大的提高了用户与机器的可交互性及交互体验性。

以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。