一种用于助听器的分频段维纳滤波去噪方法和系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及数字信号技术领域，尤其设及一种用于助听器的分频段维纳滤波去噪 方法和系统。
【背景技术】
[0002] 去噪算法在助听器中非常重要，因为身处的环境中有很多的噪音，比如室内的电 器发出的声音，外面汽车驶过的声音，另外助听器本身也会产生噪音，而该些噪音很影响患 者的舒适度。另外听力下降的患者对于语音的信噪比要求比正常人要求更高，因此去噪功 能在助听器使用中显得更加重要。现有很多助听器去噪算法中，运用的是双耳助听器的多 通道算法，但是在中低端助听器中，很多都是单耳并且是单通道的。因此，如何使用单麦克 来实现去噪功能成为亟需解决的问题。
[0003] 在去噪算法中比较常用的是谱减法、维纳滤波法。传统的维纳滤波在语音增强方 面应用的是比较多的，频域内的维纳滤波方法的准则就是最小均方差原则（MeanSquare Error)。如图1所示，具体的流程如下所示，首先通过傅里叶变换（FFT)将时域信号变换 到频域内，然后通过VAD模块判断当前信号帖是否是语音帖，根据判断的结果得出估计的 噪声功率谱noise_R，再从带噪的语音功率谱中减去噪声功率谱，从而得到纯净的语音功率 谱。
[0004] 中国专利申请CN201310112271. 1，公开了一种实时语音去噪的方法，该方法包括； 根据语音接收装置所接收的语音输入生成频域带噪语音信号；根据所述频域带噪语音信号 计算对数谱后验信噪比，所述对数谱后验信噪比为当前帖频域带噪语音信号的功率谱的对 数值与前一帖噪声功率估计值的对数值之间的比值；基于加权噪声估计算法根据所述对数 谱后验信噪比得到噪声功率谱估计值；根据所述噪声功率谱估计值生成维纳滤波的增益函 数，根据该增益函数对所述频域带噪语音信号进行滤波，W生成频域去噪语音信号；根据所 述频域去噪语音信号生成时域去噪语音信号，该时域去噪语音信号由所述语音接收装置进 一步处理。
[0005]但是该方法存在去除噪声效果不佳并且产生音乐噪声的问题。
【发明内容】
[0006] 有鉴于此，本发明提供一种用于助听器的分频段维纳滤波去噪方法和系统，用于 降低助听器的音乐噪声、且使得言语可懂度提高。
[0007]本发明实施例提供一种用于助听器的分频段维纳滤波去噪方法，包括；S1、对时域 内的一帖信号通过傅里叶变换变换到频域，在所述频域内进行频带的划分；S2、对划分的频 带求出不同频带的平均噪声功率谱；S3、根据所处频带选择所需噪声功率谱，计算维纳滤波 系数；S4、根据阶段的值选择维纳滤波的阶数，并进行滤波去噪。
[000引本发明实施例还提供一种用于助听器的分频段维纳滤波去噪系统，包括；频带划 分模块，对时域内的一帖信号通过傅里叶变换变换到频域，在所述频域内进行频带的划分； 第一计算模块，对划分的频带计算不同频带的平均噪声功率谱；第二计算模块，根据所处频 带选择所需噪声功率谱，计算维纳滤波系数；去噪模块，根据阶段的值选择维纳滤波的阶 数，并进行滤波去噪。
[0009] 本发明的用于助听器的分频段维纳滤波去噪方法，通过fft变换到频域，在所述 频域内进行频带的划分；并对划分的频带求出不同频带的平均噪声功率谱；从而根据所处 频带选择所需噪声功率谱，计算维纳滤波系数，可W使得助听器的音乐噪声更小、且使得言 语可懂度有很大的提高，通过实验结果也可W很明显的看出来。
【附图说明】
[0010] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可 W根据该些附图获得其他的附图。
[0011] 图1是现有的维纳滤波原理图；
[0012] 图2是根据本发明一实施例的分频段维纳滤波去噪方法的流程图；
[0013]图3是根据本发明一实施例的分频段维纳滤波去噪系统的结构示意图；
[0014] 图4是根据本发明一实施例的原语音的波形图；
[0015] 图5是根据本发明一实施例的白噪声后的信号图；
[0016] 图6是根据本发明一实施例的全频段处理后的信号图；
[0017] 图7是根据本发明一实施例的分频段维纳滤波去噪算法处理后的信号图；
[001引图8是根据本发明一实施例的VAD的判断结果图。 具体实施例
[0019] 下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案作进一步更详细的描述。显然， 所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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 应属于本发明保护的范围。
[0020] 音乐噪声的产生原因，为用噪声的统计均值代替当前帖的噪声，因而在当前帖噪 声的一些随机谱峰处，经过谱减后就剩下残余的谱峰，而在当前帖的噪声谱谷处，由于采用 半波整流，残余噪声谱成份被设成接近于零的值，该样经过增强后的残余噪声，在频域内就 成为一些离散的谱峰，相应在时域内就呈现出类似正弦信号的叠加，呈现出乐音的特性。
[0021] 因此，抑制音乐噪声的关键在于如何正确的估计噪声的功率谱。在实际的环境中， 存在不同频率的噪声；求噪声功率谱时分别在不同的频率段进行处理，能够有效的提高噪 声估计的准确性，并且为了和人耳的听觉感知系统相匹配，采用在梅尔域内对频段进行划 分，也能够更加有效的抑制存留的音乐噪声。
[0022] 另外，针对实际助听器应用过程存在的言语可懂度问题，其主要原因是当声源比 较远的时候麦克风采集到的声音比较小，当小于内部产生的噪声功率谱时，会造成语音信 息的丢失。因此，需要精确的判断语音帖和噪声帖并且对其进行不同的处理。
[0023] 如图2所示，本发明提出一种用于助听器的分频段维纳滤波去噪方法，包括：
[0024]SI、对时域内的一帖信号x(n)通过fft变换到频域，在所述频域内进行频带的划 分。
[0025] 基于去噪的效果和人耳的听觉感知特征，本发明实施例的频带的划分采用Me(梅 尔）域的频域划分。具体地，由线性域变化到Mel域的公式如下：
[0026]
【主权项】
1. 一种用于助听器的分频段维纳滤波去噪方法，其特征在于，包括： 步骤S1、对时域内的一帧信号通过傅里叶变换变换到频域，在所述频域内进行频带的 划分； 步骤S2、对划分的频带求出不同频带的平均噪声功率谱； 步骤S3、根据所处频带选择所需噪声功率谱，计算维纳滤波系数； 步骤S4、根据阶段的值选择维纳滤波的阶数，并进行滤波去噪。
2. 如权利要求1所述的分频段维纳滤波去噪方法，其特征在于，所述步骤Sl中，频带的 划分采用梅尔域的频域划分。
3. 如权利要求1所述的分频段维纳滤波去噪方法，其特征在于，噪声功率谱通过噪声 帧的不同频带内的统计均值代替当前帧的噪声。
4. 如权利要求1所述的分频段维纳滤波去噪方法，其特征在于，还包括语音活动性检 测，其包括步骤：通过频域与时域相结合进行判断，检测出语音帧和噪声帧。
5. 如权利要求4所述的分频段维纳滤波去噪方法，其特征在于，所述语音活动性检测 为，在频域内计算每一帧的频带的方差和幅值的平均值；在时域内求得每一帧数据的过零 率。
6. -种用于助听器的分频段维纳滤波去噪系统，其特征在于，包括： 频带划分模块，对时域内的一帧信号通过傅里叶变换变换到频域，在所述频域内进行 频带的划分； 第一计算模块，对划分的频带计算不同频带的平均噪声功率谱； 第二计算模块，根据所处频带选择所需噪声功率谱，计算维纳滤波系数； 去噪模块，根据阶段的值选择维纳滤波的阶数，并进行滤波去噪。
7. 如权利要求6所述的分频段维纳滤波去噪系统，其特征在于，频带的划分采用梅尔 域的频域划分。
8. 如权利要求6所述的分频段维纳滤波去噪系统，其特征在于，噪声功率谱通过噪声 帧的不同频带内的统计均值代替当前帧的噪声。
9. 如权利要求6所述的分频段维纳滤波去噪系统，其特征在于，还包括语音活动性检 测模块，采用频域与时域相结合进行判断，检测出语音帧和噪声帧。
10. 如权利要求9所述的分频段维纳滤波去噪系统，其特征在于，所述语音活动性检测 模块包括，在频域内计算每一帧的频带的方差和幅值的平均值；在时域内求得每一帧数据 的过零率。
【专利摘要】本发明公开了一种用于助听器的分频段维纳滤波去噪方法，包括：S1、对时域内的一帧信号通过傅里叶变换变换到频域，在所述频域内进行频带的划分；S2、对划分的频带求出不同频带的平均噪声功率谱；S3、根据所处频带选择所需噪声功率谱，计算维纳滤波系数；S4、根据stage的值选择维纳滤波的阶数，并进行滤波去噪。本发明用于助听器的分频段维纳滤波去噪方法，通过傅里叶变换变换到频域，在所述频域内进行频带的划分；并对划分的频带求出不同频带的平均噪声功率谱；从而根据所处频带选择所需噪声功率谱，计算维纳滤波系数，可以使得助听器的音乐噪声更小、且使得言语可懂度有很大的提高，通过实验结果也可以很明显的看出来。
【IPC分类】G10L21-0232
【公开号】CN104867499
【申请号】CN201510164314
【发明人】郭朝阳, 王新安, 张国新, 薛峰杰, 赵志良, 罗香香, 王丹
【申请人】深圳市微纳集成电路与系统应用研究院, 北京大学深圳研究生院
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2015年4月9日