一种音频信号回声检测方法
【专利摘要】本发明公开了一种音频信号回声检测方法，对音频信号的功率倒谱分段计算峰度数值，并与预设的阈值相比较，进而根据比较结果判断音频信号中是否存在回声，从而在不需要参考信号的基础上，实现在音频信号传输过程中实时检测是否存在回声，检测准确性高，客服了传统的检测方法受制于参考源，检测的准确性很难保证的问题。
【专利说明】
一种音频信号回声检测方法
技术领域
[0001] 本发明涉及音频传输系统技术领域，具体涉及一种音频信号回声检测方法。
【背景技术】
[0002] 随着通信技术的快速发展，人们对通信质量的要求也越来越高，而在音频传输的 过程中，回声的存在很难保证通信质量。为了消除回声，进而提高通信质量、提升用户体验， 在语音传输过程中实时检测是否存在回声至关重要。传统的回声检测方式是采用无回声的 音频信号作为参考信号，与当前传输的音频信号相对比，从而判断当前传输的音频信号是 否存在回声，但这种依靠参考信号的检测方法受制于参考源，准确性很难保证。
【发明内容】
[0003] 本发明所要解决的技术问题是在不需要参考信号的基础上，实现在音频信号传输 过程中实时检测是否存在回声，目的在于提供一种音频信号回声检测方法，解决当前检测 方法依赖参考源，在参考源不稳定的情况下存在检测不准确的问题。
[0004] 本发明通过下述技术方案实现：
[0005] -种音频信号回声检测方法，包括如下步骤：
[0006] A、对连续的音频信号进行分帧处理；
[0007] B、计算每帧音频信号的功率倒谱；
[0008] C、对功率倒谱分段，计算每段的峰度数值；
[0009] D、比较峰度数值与设定阈值大小，判断音频信号是否存在回声。
[0010]特别地，所述步骤B具体包括：
[0011] Bl、对每帧待测的音频信号进行傅里叶变换，获得每帧音频信号的功率谱；
[0012] B2、对功率谱进行对数运算；
[0013] B3、对经对数运算的功率谱进行逆傅里叶变换，获得功率倒谱。
[0014] 特别地，所述步骤C具体包括：
[0015] Cl、对每帧音频信号的功率倒谱进行分段；
[0016] C2、计算每段功率倒谱的峰度数值；
[0017] C3、获得每帧音频信号最大峰度数值。
[0018] 特别地，所述步骤D具体包括：
[0019] D1、比较每帧音频信号最大峰度数值与设定阈值大小；
[0020] D2、在连续N帧音频信号的最大峰度数值均大于设定阈值时，则判断该音频信号存 在回声，N为正整数。
[0021] 本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
[0022] 本发明所述一种音频信号回声检测方法，能够在不需要参考信号的基础上，实现 在音频信号传输过程中实时检测是否存在回声，检测准确性高，客服了传统的检测方法受 制于参考源，检测的准确性很难保证的问题。
【附图说明】
[0023] 此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部 分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
[0024] 图1为本发明实施例1提供的音频信号回声检测方法流程图。
【具体实施方式】
[0025] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本 发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作 为对本发明的限定。
[0026] 实施例1
[0027] 如图1所示，图1为本发明实施例1提供的音频信号回声检测方法流程图。
[0028] 本实施例中，音频信号回声检测方法具体包括：
[0029] SI 01、对连续的音频信号进行分帧处理。
[0030]音频信号作为准稳态信号不能直接进行信号处理，本实施例中，在进行信号处理 前对连续的信号分帧，每帧长度约20-30ms，分帧后的音频信号作为稳态信号再进一步进行 处理。
[0031 ] S102、对每帧待测的音频信号进行傅里叶变换，获得每帧音频信号的功率谱。
[0032] 功率谱是功率谱密度函数的简称，它定义为单位频带内的信号功率。它表示了信 号功率随着频率的变化情况，即信号功率在频域的分布状况。本实施例中对某帧待测的音 频信号x(n)进行傅里叶变换，获得音频信号的功率谱为F(x(n))。
[0033] S103、对功率谱进行对数运算。
[0034]对音频信号x(n)的功率谱取自然对数为ln( |F(x(n)) |2)。
[0035] S104、对经对数运算的功率谱进行逆傅里叶变换，获得功率倒谱。
[0036] 功率倒谱指音频信号的傅里叶变换谱经对数运算后再进行的傅里叶反变换，当音 频信号中存在回声时，会在功率倒谱中形成较尖锐的信号，本实施例采用这个特性作为判 断回声的标准。对于音频信号x(n)，其功率倒谱PC X(n)=F-l [ln( I F(X(n))| 2)]，其中，F(.) 表示傅里叶变换，F-I (.)表示傅里叶反变换，ln(.)表示取自然对数。
[0037] S105、对每帧音频信号的功率倒谱进行分段。
[0038]对每帧音频信号的功率倒谱分段计算峰度数值，如果某段存在回声，则该回声段 的峰度数值会较大，以此作为判断回声的标准。
[0039] S106、计算每段功率倒谱的峰度数值。
[0040]峰度表征概率分布密度曲线在平均值处峰值高低的特征数。峰度系数越大，样本 数据的分布就有更多的极端值，那么其余值必然要更加集中在众数周围，其分布必然就更 加陡峭。
[0041]随机音频信号的峰度计算方法定义为：随机变量的四阶中心矩与方差的比值。其 中，中心矩定义:对于正整数k，如果E(X)存在，且E[|x-E(x)|k)]〈⑴，则称E{[X-E(X)] k}为随 机变量X的k阶中心矩。如X的方差是X的二阶中心矩，即D(X) =E{ [X-E(X) ]2};方差定义:方 差是在概率论和统计方差衡量随机变量或一组数据时离散程度的度量。概率论中方差用来 度量随机变量和其数学期望（即均值)之间的偏离程度。统计中的方差(样本方差)是各个数 据分别与其平均数之差的平方的和的平均数。
[0042] 本实施例中，峰度计算的具体公式为：
[0043]
[0044] 其中，N为功率谱倒谱数据个数，i为功率谱数据索引，Yi为功率谱的每个数值，F为 功率谱的平均值
[0045] S107、获得每帧音频信号最大峰度数值。
[0046] 对于功率倒谱分段计算的峰度数值，获得每帧音频信号最大峰度数值，找出峰度 值最大的信号段。
[0047] S108、比较每帧音频信号最大峰度数值与设定阈值大小。
[0048] 预设合适大小的阈值作为门限，并将每帧音频信号功率倒谱分段计算的峰度数值 与设定的阈值相比较。
[0049] S109、在连续N帧音频信号的最大峰度数值均大于设定阈值时，则判断该音频信号 存在回声。
[0050] 若连续N帧音频信号都出现最大峰度数值大于设定的阈值，则判断该音频信号存 在回声，否则，认为该音频信号没有回声。
[0051] 本发明的技术方案通过对音频信号的功率倒谱分段计算峰度数值，并与预设的阈 值相比较，进而根据比较结果判断音频信号中是否存在回声，从而在不需要参考信号的基 础上，实现在音频信号传输过程中实时检测是否存在回声，检测准确性高，客服了传统的检 测方法受制于参考源，检测的准确性很难保证的问题。
[0052] 以上所述的【具体实施方式】，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步 详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的【具体实施方式】而已，并不用于限定本发明 的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含 在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种音频信号回声检测方法，其特征在于，包括如下步骤： A、 对连续的音频信号进行分帧处理； B、 计算每帧音频信号的功率倒谱； C、 对功率倒谱分段，计算每段的峰度数值； D、 比较峰度数值与设定阈值大小，判断音频信号是否存在回声。2. 如权利要求1所述的音频信号回声检测方法，其特征在于，所述步骤B具体包括： B1、对每帧待测的音频信号进行傅里叶变换，获得每帧音频信号的功率谱； B2、对功率谱进行对数运算； B3、对经对数运算的功率谱进行逆傅里叶变换，获得功率倒谱。3. 如权利要求1所述的音频信号回声检测方法，其特征在于，所述步骤C具体包括： C1、对每帧音频信号的功率倒谱进行分段； C2、计算每段功率倒谱的峰度数值； C3、获得每帧音频信号最大峰度数值。4. 如权利要求1所述的音频信号回声检测方法，其特征在于，所述步骤D具体包括： D1、比较每帧音频信号最大峰度数值与设定阈值大小； D2、在连续N帧音频信号的最大峰度数值均大于设定阈值时，则判断该音频信号存在回 声，N为正整数。
【文档编号】G10L25/24GK105845152SQ201610169131
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年3月23日
【发明人】杜鹢, 杨俊 , 郑泽俊
【申请人】成都普创通信技术股份有限公司