滤波得到的单通道时域信号向量是歹
[0191] 当
>时，认为当前滤波器输出收敛；
[0192] 11 ? | |p代表P范数，n是一个阈值。
[0193] 以上所述的仅是本发明的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本 领域技术人员在不脱离本发明的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变 化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种基于分布式麦克风阵列网络的语音增强方法，其特征在于，包括下列步骤： 步骤a、建立由多个麦克风阵列构成的基于Ad-hoc网络的分布式麦克风阵列网络；任 意两个网络节点之间均可相互通信； 步骤b、将分布式麦克风阵列网络初始化，即对网络节点进行采样率同步； 步骤C、将各节点的信号进行分帖，得到分帖后的多节点多路麦克风阵列观测信号； 步骤d、在每个节点，对于每一帖的多路麦克风阵列观测信号，根据当前节点的多路麦 克风阵列观测信号，采用多通道维纳滤波器进行语音增强，得到单通道增强后语音信号； 步骤e、在每个节点，将该节点通过所述步骤d得到的单通道增强后语音信号传输到网 络的所有其他节点； 步骤f、在每个节点，同时根据当前节点的多路麦克风阵列观测信号和所有其他节点的 单通道增强后语音信号，再次采用多通道维纳滤波器进行语音增强，得到当前节点更新后 的单通道增强后语音信号； 步骤g、重复迭代步骤e~步骤f，当某节点得到的单通道增强后语音信号收敛时，当前 节点的单通道增强后语音信号不再更新；当所有节点的单通道增强后语音信号均不再更新 时，当前帖处理结束；最终在每个节点均得到当前节点增强后语音信号。2. 如权利要求1所述的基于分布式麦克风阵列网络的语音增强方法，其特征在于：所 述麦克风阵列包括音频采集模块和通信模块。3. 如权利要求1所述的基于分布式麦克风阵列网络的语音增强方法，其特征在于：所 述步骤a中的Ad-hoc网络的结构为平面结构或者分级结构；Ad-hoc网络采用先验式、反应 式或者混合式的路由协议实现网络中两个节点设备之间的相互通信。4. 如权利要求1所述的基于分布式麦克风阵列网络的语音增强方法，其特征在于：所 述步骤b还包括对网络节点进行时间同步；所述分布式麦克风阵列包括网络设备时钟；所 述时间同步是通过所述网络设备时钟，基于NTP网络时间协议进行同步。5. 如权利要求1所述的基于分布式麦克风阵列网络的语音增强方法，其特征在于，所 述步骤b具体包括W下步骤： 步骤b1、将网络采样率初始化，使K= 1，即网络采样率f。等于节点1的设备采样率f1; 步骤b2、节点K的设备采样率为fK;将节点K的设备采样率fK传输到节点K+1 ; 步骤b3、若节点K+1的设备采样率fKU>fK，则f。=fK，否则f。=fKU; 步骤b4、K=K+1 ; 步骤b5、重复步骤b2~步骤b4,直至遍历所有节点，从而网络采样率f。为全网络所有 节点的设备采样率最小值； 步骤b6、通过最终节点将当前网络采样率f。传输到其他各个节点，使得所有节点设备 采样率为f。。6. 如权利要求1所述的基于分布式麦克风阵列网络的语音增强方法，其特征在于：所 述步骤C中的信号分帖使用海明窗或者汉宁窗抑制频谱泄露；所述步骤C采用时间混叠的 分帖策略。7. 如权利要求1所述的基于分布式麦克风阵列网络的语音增强方法，其特征在于：所 述步骤d使用时域多通道维纳滤波器或者频域的多通道维纳滤波器对多路麦克风阵列观 测信号进行滤波，W达到语音增强的效果： 在节点K，所述时域多通道维纳滤波器的表达式为： h",K(t) = [Rxx,K(t)+ARnn,K(t)]lRxx,K(t)U; 上式中，Ru,K(t) =Ryy,K(t) -Rnn,K(t); .??，货货二巧X抵巧蜡.(妍，是当前节点的纯净语音向量X|((t) = [Xi,K(t)，X2,K(t), ? ? 的时域自相关矩阵； 技,m，A'的=￡{"^林'或)}，是当前节点的噪声向量叫似=[111,1(似，112,|(似，...，nM,K(t)]T的时域自相关矩阵； 抗渊.A々尸正k仁MW},是当前节点的多路麦克风阵列观巧U信号向量yKa)= [yi,K(t),y2,K(t),...，yM,K(t)]T的时域自相关矩阵； U= [1，0, . . .，0]T，其长度为M; M为当前节点的麦克风数量； 入为控制噪声消除和语音崎变的程度，A>0,A越大，噪声被抑制的效果越明显，同 时带来更多的语音崎变； 节点K的时域滤波输出为： 家戊的=iiwiK-r托)Xj(㈱ 在节点K，所述频域多通道维纳滤波器的表达式为： HwJ(W) = [Rxx,K(W) +人Rnn,K(W)]iRxx,K(W)U; 上式中，Rxx,K(W) =Ryy,K(W) -Rnn,K(W); 战《尤浆知）~思棋底知然是知)};是当前节点的纯净语音向量XkO)=技i,K〇)，X2,K(?)，. . .，Xm,k(?)]H的频域自相关矩阵； R化、。(知)=正{Wf(仿)iVf(W)}，是当前节点的噪声向量Nk(W)=的,K(W)，N2,k( ? )，...，Nm,k(?)]h的频域自相关矩阵； RvK;K. 〇')二Z坤(W於'(/")}，是当前节点的多路麦克风阵列观测信号向量Yk(CO)= [Yi,k(W)，Y2,k(?)，...，Ym,k(?)]H的频域自相关矩阵； U= [1，0, . . .，0]T，其长度为M; M为当前节点的麦克风数量； 入为控制噪声消除和语音崎变的程度，A>0,A越大，噪声被抑制的效果越明显，同 时带来更多的语音崎变； 节点K的频域滤波输出为： Yk知H 焊J、-扭)。8. 如权利要求1所述的基于分布式麦克风阵列网络的语音增强方法，其特征在于：所 述步骤e包括在信号传输的数据包中加入发射节点序号、接收节点序号W及多通道维纳滤 波器处理次数的信息。9. 如权利要求1所述的基于分布式麦克风阵列网络的语音增强方法，其特征在于：所 述步骤f包括使用时域或频域的多通道维纳滤波器对当前节点多路观测信号和其他节点 的增强后信号进行滤波； 所述时域的多通道维纳滤波器中， 当前节点K多路麦克风阵列观测信号和所有其他节点的增强后信号所构成的联合向 量为： 旁娘带賦=[據掛，家為策的f; 上式中，为除节点K外其他节点增强后的时域单通道语音所组成的向量； Ni为步骤g的迭代次数； 戈J、'的是《唯(卽中的纯净语音成分； 是旁jr的I中的噪声成分； 食成尚二巧芙必的錢從}，为当前节点中纯净语音成分金K的的时域自相关矩 阵； 私货的=左Kw巧W}，为当前节点中噪声向量丘必脚的时域自相关矩阵； 食微.民佩=么-{知的巧棘，为当前节点中联合向量知:的的时域自相关矩阵； 說脚按巧兰孜出巧來賊午化打林躬I玲U= [1，0, . . .，0]T，其长度为M+P-1，P为网络中的节点总数； 则节点K第Ni+1次迭代的时域多通道维纳滤波器为： h曲.，技汾二.战料:,《巧+既職,,浆'说'掠撕尤巧U;; 所述频域的多通道维纳滤波器中， 当前节点K多路观测信号和所有其他节点的增强后信号所构成的联合向量为：上式中，为除节点K外其他节点增强后的频域单通道语音所组成的向量； Ni为步骤g的迭代次数； 义,'、.,，八'（心〇中的纯净语音成分； NaV、-(山')为专/VmyM中的噪声成分；为除去节点K之外其他节点的纯净语音向量的频域自相关矩阵； RiViV,AVA'(山')=怎{Nv,Jf(份)N完,K(0)}为除去节点K之外其他节点背景噪音向量的频域 自相关矩阵；为除去节点K之外其他节点观测向量的频域自相关矩阵；U= [1，0, ...，0]T;其长度为M+P-1，P为网络中的节点总数，则节点K第Ni+1次迭代 的频域多通道维纳滤波器为： 持(泌）二扔义疋必(W) +A挣斯V，化:知)广IRxj苗乂站知。10.如权利要求1所述的基于分布式麦克风阵列网络的语音增强方法，其特征在于： 所述步骤g包括根据滤波前后信号向量之差的范数W及信号能量判断节点得到的单通道 增强后语音信号是否收敛的步骤，其方法如下： 在节点K，前次滤波得到的单通道时域信号向量为：本次滤波得到的单通道时域信号向量为：家样);： 当时，当前滤波器输出收敛； ... I. ?...... 上式中，11 ?I|p代表P范数，n是阔值。
【专利摘要】本发明公开了一种基于分布式麦克风阵列网络的语音增强方法，包括下列步骤：建立基于Ad-hoc网络的分布式麦克风阵列网络；对网络节点进行采样率同步；将各节点的信号进行分帧；在每个节点采用多通道维纳滤波器进行语音增强；将增强后语音信号传输到网络的所有其他节点；在每个节点，同时根据当前节点的多路麦克风阵列观测信号和所有其他节点的单通道增强后语音信号，再次采用多通道维纳滤波器进行语音增强，得到当前节点更新后的单通道增强后语音信号。本发明将孤立的麦克风阵列通过无线通信网络进行互联，组成麦克风阵列网络，有利于提高单个节点的语音增强效果。
【IPC分类】G10L21/0208
【公开号】CN105206281
【申请号】CN201510582363
【发明人】胡旻波
【申请人】胡旻波
【公开日】2015年12月30日
【申请日】2015年9月14日