专利名称：近场径向干扰源抑制算法及其球麦克风阵列语音采集装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及ー种近场径向干扰源抑制算法及其球麦克风阵列语音采集装置。
背景技术：
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。与单麦克风相比，麦克风阵列融合了语音信号的空时信息，具有灵活的波束控制、较高的空间分辨率、较高的信号増益与较强的抗干扰能力等特点，已成为智能通信系统中 捕捉说话人语音、改善语音质量的重要手段。目前，麦克风阵列技术已广泛应用于车载语音系统、语音识别系统、助听器和视频会议等各种语音通信领域中。常见麦克风阵列的拓扑结构主要包括线性阵列、平面阵列和球形阵列。在以上三种阵列形式中，球麦克风阵列(由多个麦克风按照不同的分布情况布置于同一个球面上)物理结构上具有全向旋转对称性，且当空间信号源进行任意方向的旋转移动时，不影响阵列的整体输出，所以能够更好地应用于三维空间波束形成、声源定位、噪声控制以及声场空间特性分析等领域。实际应用球麦克风阵列进行声源信号采集时，不可能使用大量麦克风覆盖整个球面。因此，需要选择有限数目的麦克风以一定方式对声源信号进行采样。空间采样和时域采样相似，为避免空间信号发生混叠，需要满足有限的带宽(有限的谐波阶数N)。球面空间采样主要有三种形式，分别为等角度采样、高斯采样和均匀采样。其中，等角度采样需要不少于40V+1)2个采样点，采样点具有规则的角度差异，这种采样需要大量的采样点，实现起来非常困难；高斯采样需要的采样点数至少为2 (N+1)2个，同时存在很大的阵列冗余；均匀采样令每两个采样点之间的距离均相等，要求采样点至少为(N+1)2个。与前两种采样方式相比，当麦克风阵列采用均匀采样时，所需采样点麦克风最少，实现起来最方便，也比较广泛。当采用均匀采样时，如果阵列阶数较小，采样点过少，则阵列系统的分辨性能较差；若阵列阶数较大，阵列系统的分辨性能虽然有所提高，但由于所需麦克风数目过多，带来设计方面的复杂性，麦克风在球面的位置难以确定，容易产生位置误差，同时对数据采集设备的硬件配置要求过高，难以实现。在ー些近场环境中，麦克风阵列采集空间源声学信号，若期望源与干扰源同向，则普通阵列及其波束形成方法无法抑制掉干扰源、提取期望源，进而实现空间滤波，无法取得较好的语音增强效果。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供ー种当期望源位于近场且期望源和干扰源的来波方向和频率相同时有效抑制干扰的近场径向干扰源抑制算法及其球麦克风阵列语音采集装置，该采集装置阵列冗余度小，设计、计算简单，同时可精确确定麦克风在球面上的位置，不会产生位置误差。本发明的技术方案是
ー种近场径向干扰源抑制算法，其特殊之处是，具体步骤包括
第一歩，利用球麦克风阵列语音采集装置采集期望源的声压信号，所述球麦克风阵列语音采集装置的麦克风阵列的拓扑结构采用正十二面体，所述正十二面体的每个顶点处均设有一路麦克风，利用基于球阵列的MUSIC算法和基于低频不同模式差近场期望源距离估
计算法估计出期望源的位置(し‘我)，rs表示期望源距球心距离，表示入射俯仰角，
表不入射方位角；
第二步，将球麦克风阵列接收到的声压信号进行球傅里叶变换，声压的球傅里叶变换公式如下
权利要求
1.一种近场径向干扰源抑制算法，其特征在于，包括如下具体步骤 第一步，利用球麦克风阵列语音采集装置采集期望源的声压信号，所述球麦克风阵列语音采集装置的麦克风阵列的拓扑结构采用正十二面体，所述正十二面体的每个顶点处均设有一路麦克风，利用基于球阵列的MUSic算法和基于低频不同模式差近场期望源距离估计算法估计出期望源的位置(Α,θ,,φ,)，rs表示期望源距球心距离，^表示入射俯仰角，也表示入射方位角； 第二步，将球麦克风阵列接收到的声压信号进行球傅里叶变换，声压的球傅里叶变换公式如下
2.一种用于如权利要求I所述的近场径向干扰源抑制算法的球麦克风阵列语音采集 装置，包括承载球体、固定在承载球体上的麦克风阵列、支撑承载球体井内置麦克风连接线的支架，其特征在干所述麦克风阵列的拓扑结构采用正十二面体，所述正十二面体的每个顶点处均设有一路麦克风。
3.根据权利要求I所述的球麦克风阵列语音采集装置，其特征在于所述承载球体的半径 r=0. 05m 0. 5m。
4.根据权利要求I所述的球麦克风阵列语音采集装置，其特征在于所述支架由插装在一起的上、下支架组成，所述上、下支架的连接处设有控制阀。
全文摘要
一种近场径向干扰源抑制算法及其球麦克风阵列语音采集装置，当期望源位于近场且期望源和干扰源的来波方向和频率相同时利用空间径向抵消滤波算法有效抑制干扰，该球麦克风阵列语音采集装置采用拓扑结构为正十二面体的球麦克风阵列，阵列冗余度小，设计、计算简单，同时可精确确定麦克风在球面上的位置，不会产生位置误差。
文档编号G06F19/00GK102855409SQ201210350168
公开日2013年1月2日 申请日期2012年9月20日 优先权日2012年9月20日
发明者王冬霞, 程宗明, 郭庆龙 申请人:辽宁工业大学