一种基于纠错学习规则的手机语音降噪方法及装置与流程

本发明涉及语音降噪领域，更具体地说是一种基于纠错学习规则的手机语音降噪方法及装置。

背景技术：

现在人们对手机的要求不仅仅是限于听到对方所说的话，而是希望听到的语音是越来越清晰的，甚至在有噪音干扰的环境下，也希望可以非常清晰的听到对方所说的话。但目前对语音降噪的处理并不理想，特别是在有噪音干扰的情况下，无法清晰的输出对方所说的话，从而导致通话语音模糊，对方听清楚所将的内容，致使用户体验较差。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于纠错学习规则的手机语音降噪方法及装置。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种基于纠错学习规则的手机语音降噪方法，包括：

获取手机通话时的原始语音；

采集原始语音中的环境噪音；

根据环境噪音匹配与其噪声特性近似的辅助噪声；

辅助噪声通过自适应滤波器与原始语音耦合，以抵消原始语音中的环境噪音。

其进一步技术方案为：所述根据环境噪音匹配与其噪声特性近似的辅助噪声的步骤，具体包括以下步骤：

提取一段时间内环境噪音的噪声频谱特征；

筛选与环境噪音的噪声频谱特征相差最小的辅助噪声。

其进一步技术方案为：所述辅助噪声通过自适应滤波器与原始语音耦合，以抵消原始语音中的环境噪音的步骤，具体包括以下步骤：

获取环境噪音随时间变化的噪声参数；

通过自适应滤波器更新辅助噪声的噪声参数，使其噪声参数与环境噪音的噪声参数相适应。

一种基于纠错学习规则的手机语音降噪装置，所述装置包括获取单元、采集单元、匹配单元以及抵消单元；

所述获取单元，用于获取手机通话时的原始语音；

所述采集单元，用于采集原始语音中的环境噪音；

所述匹配单元，用于根据环境噪音匹配与其噪声特性近似的辅助噪声；

所述抵消单元，用于辅助噪声通过自适应滤波器与原始语音耦合，以抵消原始语音中的环境噪音。

其进一步技术方案为：所述匹配单元包括提取模块以及筛选模块；

所述提取模块，用于提取一段时间内环境噪音的噪声频谱特征；

所述帅选模块，用于筛选与环境噪音的噪声频谱特征相差最小的辅助噪声。

其进一步技术方案为：所述抵消单元包括获取模块以及更新模块；

所述获取模块，用于获取环境噪音随时间变化的噪声参数；

所述更新模块，用于通过自适应滤波器更新辅助噪声的噪声参数，使其噪声参数与环境噪音的噪声参数相适应。

本发明与现有技术相比的有益效果是：本发明一种基于纠错学习规则的手机语音降噪方法及装置通过筛选出一个与通话语音中环境噪音相匹配的辅助噪声，辅助噪声通过自适应滤波器与原始语音耦合，以抵消原始语音中的环境噪音，从而达到提高信噪比的目的，大大提高了语音通话的清晰度。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明技术手段，可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征及优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，详细说明如下。

附图说明

图1为本发明一种基于纠错学习规则的手机语音降噪方法具体实施例的流程图一；

图2为本发明一种基于纠错学习规则的手机语音降噪方法具体实施例的流程图二；

图3为本发明一种基于纠错学习规则的手机语音降噪方法具体实施例的流程图三；

图4为本发明一种基于纠错学习规则的手机语音降噪装置具体实施例的结构图一；

图5为本发明一种基于纠错学习规则的手机语音降噪装置具体实施例的结构图二；

图6为本发明一种基于纠错学习规则的手机语音降噪装置具体实施例的结构图三；

图7为本发明具体实施例中噪声自适应抵消原理图；

图8为本发明具体实施例中自适应滤波器的学习曲线图；

图9为本发明具体实施例中对一端通话语音进行降噪的仿真结果图。

具体实施方式

为了更充分理解本发明的技术内容，下面结合具体实施例对本发明的技术方案进一步介绍和说明，但不局限于此。

应当理解，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体/操作/对象与另一个实体/操作/对象区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体/操作/对象之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

还应当理解，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。

如图1-3所示，本发明提供了一种基于纠错学习规则的手机语音降噪方法，该方法包括以下步骤：

s10、获取手机通话时的原始语音；

s20、采集原始语音中的环境噪音；

s30、根据环境噪音匹配与其噪声特性近似的辅助噪声；

s40、辅助噪声通过自适应滤波器与原始语音耦合，以抵消原始语音中的环境噪音。

进一步的，步骤s30具体包括以下步骤：

s301、提取一段时间内环境噪音的噪声频谱特征；

s302、筛选与环境噪音的噪声频谱特征相差最小的辅助噪声。

进一步的，步骤s40具体包括以下步骤：

s401、获取环境噪音随时间变化的噪声参数；

s402、通过自适应滤波器更新辅助噪声的噪声参数，使其噪声参数与环境噪音的噪声参数相适应。

具体的，本发明应对的噪声是以工厂噪声、人的噪音以及汽车噪声等实际场景为主要对象，一般符合如下的假设：噪声是加性的、局部平稳的、噪声与语音统计独立或不相关。

如图7所示，s(n)为纯净语音，v0(n)为环境噪音，d(n)即为带噪语音(纯净语音和环境噪音的结合)，v1(n)则是辅助噪声，y(n)则是经过自适应滤波器处理后的辅助噪声，e(n)为输出的有用语音。当手机通话过程中，不仅包含了纯净语音，而且还有环境噪音，而环境噪音正是影响语音通话清晰度的重要因素，而环境噪音又无法直接消除，为了解决这个问题，根据该环境噪音匹配一个与其近似的辅助噪声，辅助噪声和环境噪音的限位相反，因此可以相互抵消掉，从而实现输出有用语音。由于通话过程中，环境噪音是不断变化的，因此需要通过自适应滤波器来更新辅助噪声以适应环境噪声的变化。

如图8所示，横坐标代表语音通话时间，纵坐标表示输出的有用语音与纯净语音的误差，从图中可知，语音通话时间越长，通过自适应滤波器的作用使得输出的有用语音越接近纯净语音，进而达到通话越来越清晰的目的。图9为进行降噪的仿真结果，随着通话的时间越长，输出有用语音越清晰，误差更小。

应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

对应于上述实施例的一种基于纠错学习规则的手机语音降噪方法，本发明还提供了一种基于纠错学习规则的手机语音降噪装置，如图4-6所示，该装置包括获取单元1、采集单元2、匹配单元3以及抵消单元4；

获取单元1，用于获取手机通话时的原始语音；

采集单元2，用于采集原始语音中的环境噪音；

匹配单元3，用于根据环境噪音匹配与其噪声特性近似的辅助噪声；

抵消单元4，用于辅助噪声通过自适应滤波器与原始语音耦合，以抵消原始语音中的环境噪音，并输出纯净语音。

进一步的，匹配单元3包括提取模块31以及筛选模块32；

提取模块，用于提取一段时间内环境噪音的噪声频谱特征；

帅选模块，用于筛选与环境噪音的噪声频谱特征相差最小的辅助噪声。

进一步的，抵消单元4包括获取模块41以及更新模块42；

获取模块，用于获取环境噪音随时间变化的噪声参数；

更新模块，用于通过自适应滤波器更新辅助噪声的噪声参数，使其噪声参数与环境噪音的噪声参数相适应。

具体的，本发明应对的噪声是以工厂噪声、人的噪音以及汽车噪声等实际场景为主要对象，一般符合如下的假设：噪声是加性的、局部平稳的、噪声与语音统计独立或不相关。

如图7所示，s(n)为纯净语音，v0(n)为环境噪音，d(n)即为带噪语音(纯净语音和环境噪音的结合)，v1(n)则是辅助噪声，y(n)则是经过自适应滤波器处理后的辅助噪声，e(n)为输出的有用语音。当手机通话过程中，不仅包含了纯净语音，而且还有环境噪音，而环境噪音正是影响语音通话清晰度的重要因素，而环境噪音又无法直接消除，为了解决这个问题，根据该环境噪音匹配一个与其近似的辅助噪声，辅助噪声和环境噪音的限位相反，因此可以相互抵消掉，从而实现输出有用语音。由于通话过程中，环境噪音是不断变化的，因此需要通过自适应滤波器来更新辅助噪声以适应环境噪声的变化。

如图8所示，横坐标代表语音通话时间，纵坐标表示输出的有用语音与纯净语音的误差，从图中可知，语音通话时间越长，通过自适应滤波器的作用使得输出的有用语音越接近纯净语音，进而达到通话越来越清晰的目的。图9为进行降噪的仿真结果图，从图可知，随着通话的时间越长，输出的有用语音越清晰，误差更小。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(processor)执行本发明中各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述装置中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个装置，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

上述仅以实施例来进一步说明本发明的技术内容，以便于读者更容易理解，但不代表本发明的实施方式仅限于此，任何依本发明所做的技术延伸或再创造，均受本发明的保护。本发明的保护范围以权利要求书为准。