故障麦克风检测方法及装置与流程
本发明涉及终端技术领域，尤其涉及故障麦克风检测方法及装置。
背景技术：
目前，麦克风阵列会采集到多通道语音信号，即麦克风阵列上布置的多个麦克风中每个麦克风均会采集一个通道语音信号，而在判定麦克风阵列中某麦克风是否故障时，通常是人工判断，即检测人员根据自己的经验判断麦克风是否故障，而这种检测方式不仅人为负担重，而且检测效率和正确率均低。
技术实现要素：
本发明实施例提供了故障麦克风检测方法及装置。所述技术方案如下：
根据本发明实施例的第一方面，提供一种故障麦克风检测方法，用于麦克风阵列，所述麦克风阵列上安装有若干个麦克风，包括：
获取所述若干个麦克风中各麦克风采集到的通道数据；
根据所述各麦克风采集到的通道数据，初步判断出所述若干个麦克风中的已损坏麦克风以及疑似未损坏麦克风；
对初步判断出的所述疑似未损坏麦克风采集到的通道数据进行再次判断，以再次确认所述疑似未损坏麦克风中是否存在故障麦克风。
在一个实施例中，所述根据所述各麦克风采集到的通道数据，初步判断出所述若干个麦克风中的已损坏麦克风以及疑似未损坏麦克风，包括：
将所述各麦克风中通道数据为零的麦克风确定为所述已损坏麦克风；
将所述各麦克风中通道数据非零的麦克风确定为所述疑似未损坏麦克风。
在一个实施例中，所述对初步判断出的所述疑似未损坏麦克风采集到的通道数据进行再次判断，以再次确认所述疑似未损坏麦克风中是否存在故障麦克风，包括：
对初步判断出的所述疑似未损坏麦克风采集到的通道数据进行带通过滤，以获得所述疑似未损坏麦克风对应的过滤后的通道数据；
根据所述疑似未损坏麦克风对应的过滤后的通道数据，再次确认所述疑似未损坏麦克风中是否存在故障麦克风。
在一个实施例中，当所述疑似未损坏麦克风包括多个麦克风时，所述根据所述疑似未损坏麦克风对应的过滤后的通道数据，再次确认所述疑似未损坏麦克风中是否存在故障麦克风，包括：
根据所述多个麦克风中任意两个麦克风各自对应的过滤后的通道数据，计算所述任意两个麦克风对应的通道关联性；其中，所述任意两个麦克风对应的通道关联性corrij的计算公式如下：
corrij＝max(maxo∈{-8,…,8}fij(o),maxo∈{-8,…,8}fji(o))且
判断所述任意两个麦克风对应的通道关联性是否大于预设关联性；
当所述任意两个麦克风对应的通道关联性大于或等于所述预设关联性时，则再次确认所述任意两个麦克风为未损坏麦克风；
当所述任意两个麦克风对应的通道关联性小于所述预设关联性时，则再次确认所述任意两个麦克风中的一个麦克风为故障麦克风。
在一个实施例中，所述获取所述若干个麦克风中各麦克风采集到的各通道数据，包括：
按照预设采集周期依次采集各麦克风的通道数据，获得各麦克风采集到的预设数目帧音频信号，其中，每帧音频信号对应一个预设采样周期；当所述预设数目为多个时，所述根据所述各麦克风采集到的通道数据，初步判断出所述若干个麦克风中的已损坏麦克风以及疑似未损坏麦克风，包括：
分别对所述各麦克风采集到的预设数目帧音频信号进行初步判断，得到预设数目个第一判断结果，其中，各麦克风采集到的每帧音频信号分别对应一个第一判断结果，各麦克风采集到的每帧音频信号对应的第一判断结果用于指示所述各麦克风是否为已损坏麦克风或者疑似未损坏麦克风；
所述对初步判断出的所述疑似未损坏麦克风采集到的通道数据进行再次判断，以再次确认所述疑似未损坏麦克风中是否存在故障麦克风，包括：
分别对每个判断结果为疑似未损坏麦克风的第一判断结果进行再次判断，以再次确认所述每个判断结果为疑似未损坏麦克风的第一判断结果所指示的麦克风是否为故障麦克风，从而获得若干个第二判断结果，其中，每个判断结果为疑似未损坏麦克风的第一判断结果分别对应一个第二判断结果；
根据所述若干个第二判断结果，确认所述疑似未损坏麦克风中是否存在故障麦克风。
根据本发明实施例的第二方面，提供一种故障麦克风检测装置，用于麦克风阵列，所述麦克风阵列上安装有若干个麦克风，包括：
获取模块，用于获取所述若干个麦克风中各麦克风采集到的通道数据；
判断模块，用于根据所述各麦克风采集到的通道数据，初步判断出所述若干个麦克风中的已损坏麦克风以及疑似未损坏麦克风；
处理模块，用于对初步判断出的所述疑似未损坏麦克风采集到的通道数据进行再次判断，以再次确认所述疑似未损坏麦克风中是否存在故障麦克风。
在一个实施例中，所述判断模块包括：
第一确定子模块，用于将所述各麦克风中通道数据为零的麦克风确定为所述已损坏麦克风；
第二确定子模块，用于将所述各麦克风中通道数据非零的麦克风确定为所述疑似未损坏麦克风。
在一个实施例中，所述处理模块包括：
过滤子模块，用于对初步判断出的所述疑似未损坏麦克风采集到的通道数据进行带通过滤，以获得所述疑似未损坏麦克风对应的过滤后的通道数据；
第三确定子模块，用于根据所述疑似未损坏麦克风对应的过滤后的通道数据，再次确认所述疑似未损坏麦克风中是否存在故障麦克风。
在一个实施例中，所述第三确定子模块包括：
计算单元，用于当所述疑似未损坏麦克风包括多个麦克风时，根据所述多个麦克风中任意两个麦克风各自对应的过滤后的通道数据，计算所述任意两个麦克风对应的通道关联性；其中，所述任意两个麦克风对应的通道关联性corrij的计算公式如下：
corrij＝max(maxo∈{-8,…,8}fij(o),maxo∈{-8,…,8}fji(o))且
判断单元，用于判断所述任意两个麦克风对应的通道关联性是否大于预设关联性；
第一确认单元，用于当所述任意两个麦克风对应的通道关联性大于或等于所述预设关联性时，则再次确认所述任意两个麦克风为未损坏麦克风；
第二确认单元，用于当所述任意两个麦克风对应的通道关联性小于所述预设关联性时，则再次确认所述任意两个麦克风中的一个麦克风为故障麦克风。
在一个实施例中，获取模块包括：
获取子模块，用于按照预设采集周期依次采集各麦克风的通道数据，获得各麦克风采集到的预设数目帧音频信号，其中，每帧音频信号对应一个预设采样周期；所述判断模块包括：
判断子模块，用于当所述预设数目为多个时，分别对所述各麦克风采集到的预设数目帧音频信号进行初步判断，得到预设数目个第一判断结果，其中，各麦克风采集到的每帧音频信号分别对应一个第一判断结果，各麦克风采集到的每帧音频信号对应的第一判断结果用于指示所述各麦克风是否为已损坏麦克风或者疑似未损坏麦克风；
所述处理模块包括：
确认子模块，用于分别对每个判断结果为疑似未损坏麦克风的第一判断结果进行再次判断，以再次确认所述每个判断结果为疑似未损坏麦克风的第一判断结果所指示麦克风是否为故障麦克风，从而获得若干个第二判断结果，其中，每个判断结果为疑似未损坏麦克风的第一判断结果分别对应一个第二判断结果；
第四确定子模块，用于根据所述若干个第二判断结果，确认所述疑似未损坏麦克风中是否存在故障麦克风。
本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
根据麦克风阵列中各麦克风采集到的通道数据，可初步判断出若干个麦克风中已损坏麦克风以及疑似未损坏麦克风，进而对疑似未损坏麦克风进行再次判断，以确认这些疑似未损坏麦克风中是否存在故障麦克风，如此，可基于各麦克风采集到的通道数据自动判断出麦克风阵列中的故障麦克风，且前后双重判断，也可以提高故障麦克风的判断准确率，同时自动判断故障麦克风也可以提高检测效率，并避免人为判断。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
图1是根据一示例性实施例示出的一种故障麦克风检测方法的流程图。
图2是根据一示例性实施例示出的一种降噪方法的流程图。
图3是根据一示例性实施例示出的一种故障麦克风检测装置的框图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
在现有技术中，麦克风阵列会采集到多通道语音信号，即麦克风阵列上布置的多个麦克风中每个麦克风均会采集一个通道语音信号，而在判定麦克风阵列中某麦克风是否故障时，通常是人工判断，即检测人员根据自己的经验判断麦克风是否故障，而这种检测方式不仅人为负担重，而且检测效率和正确率低。
而另一种判断故障麦克风的方式为：
计算每通道语音信号的短时能量，判断每通道语音信号的短时能量值是否异常，并累计异常次数，若在一定统计时间内异常次数超过设定值，则判定该路音频信号所属麦克风已损坏。
而这种检测故障麦克风的方式存在以下问题：
如果阵列中一个麦克风固有增益本身相对很低，则该麦克风录入的能量也会相对很低；如果说话人距离阵列中一个麦克风很近，则各路信号能量差异会很大(距离增加一倍，能量衰减3db)，以上两种情况均会引起误检。
如果已损坏麦克风录入较高能量的非正常的信号，会引起漏检。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种故障麦克风检测方法，该方法可用于故障麦克风检测程序、系统或装置中，且该方法对应的执行主体可以是终端或服务器，如图1所示，该方法包括步骤s101至步骤s103：
在步骤s101中，获取所述若干个麦克风中各麦克风采集到的通道数据；
在步骤s102中，根据所述各麦克风采集到的通道数据，初步判断出所述若干个麦克风中的已损坏麦克风以及疑似未损坏麦克风；疑似未损坏麦克风即初步判断出为未损坏麦克风(也即正常麦克风)但尚不确定真的是未损坏麦克风。
在步骤s103中，对初步判断出的所述疑似未损坏麦克风采集到的通道数据进行再次判断，以再次确认所述疑似未损坏麦克风中是否存在故障麦克风。
根据麦克风阵列中各麦克风采集到的通道数据，可初步判断出若干个麦克风中已损坏麦克风以及疑似未损坏麦克风，进而对疑似未损坏麦克风进行再次判断，以确认这些疑似未损坏麦克风中是否存在故障麦克风，如此，可基于各麦克风采集到的通道数据自动判断出麦克风阵列中的故障麦克风，且前后双重判断，也可以提高故障麦克风的判断准确率，同时自动判断故障麦克风也可以提高检测效率，并避免人为判断。
在一个实施例中，所述根据所述各麦克风采集到的道数据，初步判断出所述若干个麦克风中的已损坏麦克风以及疑似未损坏麦克风，包括：
将所述各麦克风中通道数据为零的麦克风确定为所述已损坏麦克风；
将所述各麦克风中通道数据非零的麦克风确定为所述疑似未损坏麦克风。
由于正常情况下各麦克风采集到的通道数据不为零，因而，通道数据为零时说明该麦克风被损坏了，因而，可将各麦克风中通道数据为零的麦克风自动确定为所述已损坏麦克风，同样地，通道数据不为零时可初步确定麦克风没有问题，只不过还不能确认，因而，可将所述各麦克风中通道数据非零的麦克风自动确定为所述疑似未损坏麦克风。
在一个实施例中，所述对初步判断出的所述疑似未损坏麦克风采集到的通道数据进行再次判断，以再次确认所述疑似未损坏麦克风中是否存在故障麦克风，包括：
对初步判断出的所述疑似未损坏麦克风采集到的通道数据进行带通过滤，以获得所述疑似未损坏麦克风对应的过滤后的通道数据；
根据所述疑似未损坏麦克风对应的过滤后的通道数据，再次确认所述疑似未损坏麦克风中是否存在故障麦克风。
在初步判断出疑似未损坏麦克风时，可对疑似未损坏麦克风采集到的通道数据进行带通过滤，即过滤掉通道数据中的高频数据和低频数据，如可对每个通道数据做带通滤波后，仅保留0.5k-2k之间的频率，而移除低频信号是为了去除麦克风自身底噪的影响，移除高频信号是为了在计算通道相关性时能够有一个明显的极值点，因而，根据过滤后的通道数据再次确认所述疑似未损坏麦克风中是否存在故障麦克风，可提高故障麦克风的判断准确率。
在一个实施例中，当所述疑似未损坏麦克风包括多个麦克风时，所述根据所述疑似未损坏麦克风对应的过滤后的通道数据，再次确认所述疑似未损坏麦克风中是否存在故障麦克风，包括：
根据所述多个麦克风中任意两个麦克风(即多个麦克风中任意的两个麦克风)各自对应的过滤后的通道数据，计算所述任意两个麦克风对应的通道关联性；其中，所述任意两个麦克风对应的通道关联性corrij的计算公式如下：
corrij＝max(maxo∈{-8,…,8}fij(o),maxo∈{-8,…,8}fji(o))且
判断所述任意两个麦克风对应的通道关联性是否大于预设关联性；
当所述任意两个麦克风对应的通道关联性大于或等于所述预设关联性时，则再次确认所述任意两个麦克风为未损坏麦克风(即正常麦克风)；
当所述任意两个麦克风对应的通道关联性小于所述预设关联性时，则再次确认所述任意两个麦克风中的一个麦克风为故障麦克风。
根据所述多个麦克风中任意两个麦克风各自对应的过滤后的通道数据，可计算出所述任意两个麦克风对应的通道关联性，然后，当任意两个麦克风对应的通道关联性大于或等于所述预设关联性时，说明这任意两个麦克风通道关联性较强，因而，可确认该任意两个麦克风均属于未损坏麦克风即属于正常麦克风；而当所述任意两个麦克风对应的通道关联性小于所述预设关联性时，说明这任意两个麦克风通道关联性较弱，则再次确认所述任意两个麦克风中的一个麦克风为故障麦克风，而这任意两个麦克风中的另一个麦克风为正常麦克风。
而通过双重判断以及基于任意两个麦克风对应的通道关联性的高低判断故障麦克风的方式，相比于现有技术而言，可避免故障麦克风的误检或者漏检。
当然，在任意两个麦克风对应的通道关联性小于所述预设关联性时，可判断该任意两个麦克风中的故障麦克风(当然，该任意两个麦克风中的故障麦克风至少有一个)，而在判断时，可基于多个麦克风中的其他麦克风与该任意两个麦克风的关联性进行判断，以提高故障麦克风和正常麦克风的判定准确率，例如：
如果某麦克风(这一周期内更大的相关性值判断时)没有被判定为正常的，则判定其为已损坏的，或者，如果已经将该任意两个麦克风中的某一个标记为正常，则标记另一个为故障；否则将两个都标记为故障。
或者
如果基于上述多个麦克风中的其他麦克风与该任意两个麦克风的关联性已经将该任意两个麦克风中某一个麦克风标记为了故障，则前述某一个麦克风即为故障麦克风，而该任意两个麦克风中的另一个麦克风即为正常麦克风。
在一个实施例中，所述获取所述若干个麦克风中各麦克风采集到的各通道数据，包括：
按照预设采集周期依次采集各麦克风的通道数据，获得各麦克风采集到的预设数目帧音频信号，其中，每帧音频信号对应一个预设采样周期；；
当所述预设数目为多个时，所述根据所述各麦克风采集到的各通道数据，初步判断出所述若干个麦克风中的已损坏麦克风以及疑似未损坏麦克风，包括：
分别对所述各麦克风采集到的预设数目帧音频信号进行初步判断，得到预设数目个第一判断结果，其中，各麦克风采集到的每帧音频信号分别对应一个第一判断结果，各麦克风采集到的每帧音频信号对应的第一判断结果用于指示所述各麦克风是否为已损坏麦克风或者疑似未损坏麦克风；
所述对初步判断出的所述疑似未损坏麦克风采集到的通道数据进行再次判断，以再次确认所述疑似未损坏麦克风中是否存在故障麦克风，包括：
分别对每个判断结果为疑似未损坏麦克风的第一判断结果进行再次判断，以再次确认所述每个判断结果为疑似未损坏麦克风的第一判断结果所指示麦克风是否为故障麦克风，从而获得若干个第二判断结果，其中，每个判断结果为疑似未损坏麦克风的第一判断结果分别对应一个第二判断结果；
根据所述若干个第二判断结果，确认所述疑似未损坏麦克风中是否存在故障麦克风。
每个麦克风均可采集一帧音频信号，因而，当预设数目为多个时，可获得每帧音频信号的第一判断结果，从而获得预设数目个第一判断结果，进而对判断结果为疑似未损坏麦克风的第一判断结果进行再次判断，而判断结果为已损坏麦克风的第一判断结果则无需再次判断，从而在提高判断效率的基础上，得到若干个第二判断结果，以便于根据若干个第二判断结果确认所述疑似未损坏麦克风中是否存在故障麦克风，如此，可利用多帧音频信号来降低故障麦克风误检或漏检的可能性。
例如：如果预设数目为5，对于某一麦克风m，则会采集5帧音频信号，若获得5个第一判断结果和5个第二判断结果，若这些判断结果中，存在3个以及以上的第一判断结果指示麦克风m为疑似未损坏麦克风，且3个以及以上的第二判断结果指示麦克风m为正常麦克风，则可最终确定麦克风m未故障；反之，若存在3个以及以上的第一判断结果指示麦克风m为已损坏麦克风，则可确定麦克风m为故障麦克风。
另外，在判断故障麦克风时，可为每个麦克风维护一个长度为预设帧数目的疑似判断结果列表，如果当前帧判断该麦克风为已损坏，则在表头记录1，否则记录0(称此处的0或1为判定结果)；而后更新每个麦克风的“已损坏计数”，更新方法为：更新计数←原有计数+表头判定结果–表尾判定结果，这样就可实时获取最近预设数目帧确定出的总的已损坏计数。然后最近预设数目帧确定出的总的已损坏计数(如按照计数排序或者将总的已损坏计数与预设损坏计数进行比较等)，判断出麦克风矩阵中的麦克风。
下面将结合其他实施例进一步详细说明本发明的技术方案：
第1步：获取当前实时录入的一帧多通道数字音频信号。假设麦克风采样率16khz，采样精度16位，获取长度为256次采样的一帧数据，该帧数据包含多个通道，将第i通道采样值表示为
第2步：判断各个通道数据是否为全零，标记全零的通道对应麦克风为已损坏。对于未标记已损坏的通道做第3步。
第3步：对每个通道做带通滤波，仅保留0.5k-2k之间的频率。移除低频信号是为了去除麦克风自身底噪的影响，移除高频是为了在计算通道相关性时函数fij(o)能够有一个明显的极值点，。
第4步：计算两两通道之间的相关性corrij：
corrij＝max(maxo∈{-8,…,8}fij(o),maxo∈{-8,…,8}fji(o))，
上式中，
第5步：对于所有相关性值从大到小排序，并对排序后的相关性值依次做：如果其大于预设阈值如0.5(对于非全零信号，只有两个正常的通道才会有如此高的相关性，该阈值是通过数据验证得到)，则标记其关联的两个通道对应的麦克风为正常的，否则，对于这两个通道中的任何一个，如果其未被标记为正常的，则标记其为已损坏的。
第6步：以上1-5步是面向单个帧的，考虑到数据随机性，需要多帧数据来降低误检或漏检的可能性。因此，为这一段时间内的每一帧执行以上1-5步，并为每个麦克风累计被标记为正常和已损坏的次数。对于一个麦克风，如果被标记为已损坏的次数远大于被标记为正常的次数，则判定该麦克风已损坏。
进而，如图2所示，将麦克风阵列采集到的原始数据送入检测模块，在检测模块中实施本发明的检测方法，进而丢弃掉已判定为损坏的通道数据，将剩余正确数据送降噪模块处理，其具体过程为步骤s201至步骤s204。
而本发明通过直接着手于“已损坏”这一特征，对“已损坏”麦克风做了更合理的定义：与其他任何麦克风的相关性都很小，而不是间接的以能量作为依据，并根据这种定义来检验麦克风的损坏情况，因此极大降低了误检和漏检的风险。
最后，需要明确的是：本领域技术人员可根据实际需求，将上述多个实施例进行自由组合。
对应本发明实施例提供的上述故障麦克风检测方法，本发明实施例还提供一种故障麦克风检测装置，用于麦克风阵列，所述麦克风阵列上安装有若干个麦克风，如图3所示，该装置包括：
获取模块301，用于获取所述若干个麦克风中各麦克风采集到的通道数据；
判断模块302，用于根据所述各麦克风采集到的通道数据，初步判断出所述若干个麦克风中的已损坏麦克风以及疑似未损坏麦克风；
处理模块303，用于对初步判断出的所述疑似未损坏麦克风采集到的通道数据进行再次判断，以再次确认所述疑似未损坏麦克风中是否存在故障麦克风。
在一个实施例中，所述判断模块包括：
第一确定子模块，用于将所述各麦克风中通道数据为零的麦克风确定为所述已损坏麦克风；
第二确定子模块，用于将所述各麦克风中通道数据非零的麦克风确定为所述疑似未损坏麦克风。
在一个实施例中，所述处理模块包括：
过滤子模块，用于对初步判断出的所述疑似未损坏麦克风采集到的通道数据进行带通过滤，以获得所述疑似未损坏麦克风对应的过滤后的通道数据；
第三确定子模块，用于根据所述疑似未损坏麦克风对应的过滤后的通道数据，再次确认所述疑似未损坏麦克风中是否存在故障麦克风。
在一个实施例中，所述第三确定子模块包括：
计算单元，用于当所述疑似未损坏麦克风包括多个麦克风时，根据所述多个麦克风中任意两个麦克风各自对应的过滤后的通道数据，计算所述任意两个麦克风对应的通道关联性；其中，所述任意两个麦克风对应的通道关联性corrij的计算公式如下：
corrij＝max(maxo∈{-8,…,8}fij(o),maxo∈{-8,…,8}fji(o))且
判断单元，用于判断所述任意两个麦克风对应的通道关联性是否大于预设关联性；
第一确认单元，用于当所述任意两个麦克风对应的通道关联性大于或等于所述预设关联性时，则再次确认所述任意两个麦克风为未损坏麦克风；
第二确认单元，用于当所述任意两个麦克风对应的通道关联性小于所述预设关联性时，则再次确认所述任意两个麦克风中的一个麦克风为故障麦克风。
在一个实施例中，获取模块301包括：
获取子模块，用于按照预设采集周期依次采集各麦克风的通道数据，获得各麦克风采集到的预设数目帧音频信号，其中，每帧音频信号对应一个预设采样周期；所述判断模块包括：
判断子模块，用于当所述预设数目为多个时，分别对所述各麦克风采集到的预设数目帧音频信号进行初步判断，得到预设数目个第一判断结果，其中，各麦克风采集到的每帧音频信号分别对应一个第一判断结果，各麦克风采集到的每帧音频信号对应的第一判断结果用于指示所述各麦克风是否为已损坏麦克风或者疑似未损坏麦克风；
所述处理模块303包括：
确认子模块，用于分别对每个判断结果为疑似未损坏麦克风的第一判断结果进行再次判断，以再次确认所述每个判断结果为疑似未损坏麦克风的第一判断结果所指示麦克风是否为故障麦克风，从而获得若干个第二判断结果，其中，每个判断结果为疑似未损坏麦克风的第一判断结果分别对应一个第二判断结果；
第四确定子模块，用于根据所述若干个第二判断结果，确认所述疑似未损坏麦克风中是否存在故障麦克风。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里发明的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未发明的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。
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