一种双路麦克风语音降噪处理方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于去除噪声技术领域，涉及一种降噪方法，特别是涉及一种双路麦克风 语音降噪处理方法及系统。
【背景技术】
[0002] 人工耳蜗（CochlearImplant)是一种为重度、极重度或全聋的成人或小儿恢复或 获得听力的电子装置，可以完全代替受损的内耳毛细胞，它可以将外界的声音转化为神经 电脉冲信号，绕过听觉系统里的坏死毛细胞，直接刺激听觉神经的螺旋神经节，将信息传递 给大脑。在听觉损失严重的情况下，人工耳蜗是耳聋患者的唯一希望和选择。人工耳蜗主 要由体外机和体内机两部分组成，其工作原理如图1所示，麦克风采集外界声音信号；声音 处理器采取某种声音处理策略对声音信号进行处理，对处理后的声音信号进行编码并通过 线圈无线射频传输。体内皮下线圈接收到射频信号后，通过芯片解码，刺激器根据解码信 息对相应的电极发放相应的刺激脉冲信号；脉冲信号直接刺激听神经并传达至大脑听觉中 枢，使人产生听觉。即人工耳蜗绕过内耳毛细胞之前的听觉通路，直接刺激听神经，并最终 在大脑产生声音的感知。
[0003] 目前全国有800万重度聋患者，人工耳蜗是最好的选择。人工耳蜗是由体外言语 处理器将声音转换为一定编码形式的电信号，通过植入体内的电极系统直接兴奋听觉神经 来恢复或重建聋人的听觉功能。
[0004] 体外言语的接收主要采用麦克风实现，人工耳蜗中的麦克风选型既有定向型也有 全向型的，麦克风的数量由单路也变成了双路，降噪效果也越来越好。人工耳蜗的核心技术 之一在于对体外机麦克风接收到的语音信号的降噪处理，经过降噪处理的人工耳蜗，可以 大大减轻背景噪声以及各种干扰信号对人工耳蜗植入体电极的干扰刺激，使患者及患者家 属更好地接受人工耳蜗产品，从而推动社会福利事业的发展。在现有人工耳蜗技术领域，常 用的降噪处理方法是谱减法。谱减法是一种常用的语音增强方法，其特点是运算量小，易于 实时实现。但常用的谱减法是以语音信号寂静段统计的平均噪声来代替当前的噪声频谱 分量。在实际处理中，一方面，对"语音信号寂静段"的查找要避免引入语音信号，这就需要 比较稳健的算法；另一方面，在信噪比较低的情况下，"语音信号寂静段"会与语音信号相混 淆，由此会造成大量的"音乐噪声"残留，影响增强语音的清晰度。针对以上问题，Udrea等 人在原有的谱减法的基础上引入了过减系数进行改进，通过调整过减系数可以有意识地多 减去或者少减去一些噪声，更好地突出语音功率谱。但是，过减系数如何取值才能比较好地 控制被减噪声量，又成为一个新的问题。所以谱减法降噪的关键在于对噪声功率谱的估计 要精确地接近语音信号背景噪声的功率谱，也即是对噪声功率谱的实时准确估计。
【发明内容】
[0005] 鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种双路麦克风语音降噪 处理方法及系统，用于解决现有人工耳蜗技术领域中的谱减法降噪处理中存在音乐噪声增 强后语音的清晰度问题。
[0006] 为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种双路麦克风语音降噪处理方 法；所述双路麦克风语音降噪处理方法包括：将A/D采样后的两路数字语音数据进行分帧、 加窗处理；对分帧、加窗处理后的两路数字语音数据先做求和运算，再做平均处理获得含噪 语音信号估计；对分帧、加窗处理后的两路数字语音数据先做求差运算，再做平均处理获得 噪声信号估计；对所述含噪语音信号估计和噪声信号估计分别进行预加重处理；对预加重 处理后的含噪语音信号估计和预加重处理后的噪声信号估计分别进行短时快速傅里叶变 换，计算出功率谱；将含噪语音信号估计的功率谱与噪声信号估计的功率谱相减，获得差值 功率谱，即语音信号帧的功率谱，进一步计算得到语音信号的幅度谱估计；对所述语音信号 的幅度谱估计取对数后与预定门限进行比较，将所述幅度谱估计中小于预定门限的部分置 零；对置零判决处理后的语音信号的幅度谱估计和含噪语音信号的相位相乘的结果进行短 时逆傅里叶变换，并对相邻帧的短时逆傅里叶变换结果进行重叠相加，获得去噪后时域的 纯净语音信号。
[0007] 优选地，将A/D采样后的两路数字语音数据进行分帧、加窗处理的具体过程包括： 对所述第一路数字语音数据s_l(n)和第二路数字语音数据v_l(n)进行分帧、加窗的过程 为：
【主权项】
1. 一种双路麦克风语音降噪处理方法，其特征在于，所述双路麦克风语音降噪处理方 法包括： 将A/D采样后的两路麦克风数字语音数据进行分帧、加窗处理； 对分帧、加窗处理后的两路数字语音数据先做求和运算，再做平均处理获得含噪语音 信号估计；对分帧、加窗处理后的两路数字语音数据先做求差运算，再做平均处理获得噪声 信号估计； 对所述含噪语音信号估计和噪声信号估计分别进行预加重处理； 对预加重处理后的含噪语音信号估计和预加重处理后的噪声信号估计分别进行短时 快速傅里叶变换，计算出功率谱； 将含噪语音信号估计的功率谱与噪声信号估计的功率谱相减，获得差值功率谱，即语 音信号帧的功率谱，进一步计算得到语音信号的幅度谱估计； 对所述语音信号的幅度谱估计取对数后与预定门限进行比较，将所述幅度谱估计中小 于预定门限的部分置零； 对置零判决处理后的语音信号的幅度谱估计和含噪语音信号的相位相乘的结果进行 短时逆傅里叶变换，并对相邻帧的短时逆傅里叶变换结果进行重叠相加，获得去噪后时域 的纯净语音信号。
2. 根据权利要求1所述的双路麦克风语音降噪处理方法，其特征在于：将所述两路数 字语音数据进行分帧、加窗处理的具体过程包括： 对所述第一路数字语音数据s_l(n)和第二路数字语音数据￥_1(11)进行分帧、加窗的 过程为：
其中，n为采样时刻，i为第i帧数字语音数据，w(n)为窗函数，N为窗长。
3. 根据权利要求2所述的双路麦克风语音降噪处理方法，其特征在于：所述 含噪语音信号估计为s_3(n，i) = (s_2(n，i)+v_2(n，i))/2,所述噪声信号估计为 v_3 (n,i) = (s_2 (n,i) ~v_2 (n,i)) /2 〇
4. 根据权利要求3所述的双路麦克风语音降噪处理方法，其特征在于：所述预加重处 理采用一阶FIR高通数字滤波器实现，预加重差分方程为：y(n)=X(n)-ax(n-l)，其中a 为预加重系数，〇. 9〈a〈1. 〇 ;s_3(n,i)和v_3(n,i)经过预加重后的输出记为s(n,i)和 v(n,i) 〇