双麦克风回声及噪声的抑制系统及其方法技术方案

本发明专利技术提供了一种双麦克风回声及噪声的抑制系统及其方法，短时傅里叶变换模块接收双麦克风终端采集的语音信号并将其转换为频域信号，所述回声估计模块及所述噪声估计模块接收所述频域信号并分别计算所述频域信号中的回声信号的方差及噪声信号的方差，所述抑制模块根据所述频域信号中的回声信号的方差及噪声信号的方差将所述频域信号中的回声信号及噪声信号抑制消除。将抑制噪声信号的方式融合于抑制回声信号的方法中，利用抑制模块将回声信号及噪声信号一同抑制消除，整个过程无需采用自适应滤波器，避免现有技术消除回声所存在的问题，提高了语音质量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及通信
，特别涉及一种双麦克风回声及噪声的抑制系统及其方法。
技术介绍
随着手机的智能化发展，对多媒体技术方面的要求也越来越高。一方面，手机要求在各种复杂环境和不同场合下使用，比如车站、机场、嘈杂的市区，为了提高手机的通话质量，就要求手机具有很好的抑制声源背景噪声的功能。另一方面，为了适合特殊人群的需要，希望有语音识别功能，其前提就是必须有纯净的语音提供，这也需要强大的噪声消除功能。针对噪声消除的问题，各种噪声消除装置及噪声消除的方法已逐渐成熟，但是通话的质量还受到回声的影响。针对回声问题，本领域技术人员通常是利用自适应滤波器将语音信号的回声消除，再经过后处理模块将自适应滤波器未消除的回声进一步抑制消除，但是这种方法也存在不足，基于自适应滤波器是是采用残差反馈的方式进行滤波器系数更新，消除回声时需要采用至少一个自适应滤波器，当多个自适应滤波器串联使用时就会存在相互干扰的现象，消除回声的效果不佳。此外由于回声消除的自适应滤波器所采用的抑制回声的算法和双麦克风内的自适应算法会形成相互干扰，因此回声和噪声的消除较难达到平衡，致使手机的通信质量不高，无法达到最优化。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种双麦克风回声及噪声的抑制系统及其方法，以克服传统消除回声的方法所存在的不足。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种双麦克风回声及噪声的抑制系统及其方法，所述双麦克风回声及噪声的抑制系统包括：相互连接的短时傅里叶变换模块、回声估计模块、噪声估计模块及抑制模块；所述短时傅里叶变换模块接收双麦克风终端采集的语音信号并将其转换为频域信号，所述回声估计模块及所述噪声估计模块接收所述频域信号并分别计算所述频域信号中的回声信号的方差及噪声信号的方差，所述抑制模块根据所述频域信号中的回声信号的方差及噪声信号的方差将所述频域信号中的回声信号及噪声信号抑制消除。可选的，在所述的双麦克风回声及噪声的抑制系统中，所述回声估计模块计算所述回声信号的方差包括如下步骤：对所述频域信号进行平滑处理；利用平滑处理后的频域信号计算比值；根据所述频域信号及所述比值计算所述回声信号的方差。可选的，在所述的双麦克风回声及噪声的抑制系统中，所述双麦克风终端上设置有第一麦克风及第二麦克风，所述第一麦克风与所述第二麦克风分别分布在所述双麦克风终端的底部和顶部；所述频域信号包括第一频域信号Y1(ω,m)及第二频域信号Y2(ω,m)，所述第一麦克风采集的语音信号转换为频域信号为所述第一频域信号Y1(ω,m)，所述第二麦克风采集的语音信号转换为所述频域信号为第二频域信号Y2(ω,m)，其中，Y1(ω,m)＝a1X(ω,m)+D1(ω,m)+b1E(ω,m)；Y2(ω,m)＝a2X(ω,m)+D2(ω,m)+b2E(ω,m)；m为帧序号，X(ω,m)为所述频域信号中的近端语音信号，E(ω,m)为所述频域信号中的回声信号，D1(ω,m)为所述第一频域信号Y1(ω,m)中的噪声信号，D2(ω,m)为所述第二频域信号Y2(ω,m)中的噪声信号，a1，a2，b1及b2为由于近场信号的传播引起的幅值差。可选的，在所述的双麦克风回声及噪声的抑制系统中，所述对所述频域信号进行平滑处理采用的公式如下：Φ11(ω,m)＝α1Φ11(ω,m-1)+(1-α1)|Y1(ω,m)|2；Φ22(ω,m)＝α1Φ22(ω,m-1)+(1-α1)|Y2(ω,m)|2；其中，α1为平滑因子，Φ11(ω,m)为第一频域信号Y1(ω,m)进行平滑处理后的信号,Φ22(ω,m)为第二频域信号Y2(ω,m)进行平滑处理后的信号。可选的，在所述的双麦克风回声及噪声的抑制系统中，所述利用平滑处理后的频域信号计算比值采用的公式如下：r(ω,m)=r2(ω,m)-r1(ω,m)r2(ω,m)+r1(ω,m);]]>其中，r(ω,m)为比值，r1(ω,m)为利用第一频域信号Y1(ω,m)进行平滑处理后的信号Φ11(ω,m)计算的第一比值，r2(ω,m)为利用第二频域信号Y2(ω,m)进行平滑处理后的信号Φ22(ω,m)计算的第二比值。可选的，在所述的双麦克风回声及噪声的抑制系统中，所述第一比值r1(ω,m)及第二比值r2(ω,m)的计算公式如下：r1(ω,m)=max(Φ11(ω,m)-Φ22(ω,m),0)Φ11(ω,m)+Φ22(ω,m);]]>r2(ω,m)=|Φ11(ω,m)-Φ22(ω,m)|Φ11(ω,m)+Φ22(ω,m).]]>可选的，在所述的双麦克风回声及噪声的抑制系统中，根据所述频域信号及所述比值计算所述回声信号的方差所采用的公式如下：其中，λe(ω,m)为回声信号的方差，β为平滑因子，η为阈值。可选的，在所述的双麦克风回声及噪声的抑制系统中，所述噪声估计模块计算所述噪声信号的方差采用的方法为：最小统计量方式、语音激活检测方式或者最小控制递归平均方式。可选的，在所述的双麦克风回声及噪声的抑制系统中，所述抑制模块抑制消除所述回声信号及所述噪声信号所采用的算法为MMSE-LSA算法。可选的，在所述的双麦克风回声及噪声的抑制系统中，所述抑制模块包括信噪比估计模块及与所述信噪比模块相连的抑制准则模块；其中，所述信噪比估计模块根据所述回声信号的方差及所述噪声信号的方差计算先验信噪比ξ及后验信噪比γ；所述抑制准则模块通过所述先验信噪比ξ及所述后验信噪比γ计算增益因子G(ξ,γ)；其中，ξ＝λx(ω,m)/λD(ω,m)；γ＝|Y1(ω,m)+Y2(ω,m)|2/λD(ω,m)；λD(ω,m)＝λe(ω,m)+λd(ω,m)；G(ξ,γ)=ξ1+ξexp(12∫v∞e-ttdt);]]>v＝ξγ/(1+ξ)；λx(ω,m)为所述语音信号的方差，λd(ω,m)为噪声信号的方差。可选的，在所述的双麦克风回声及噪声的抑制系统中，还包括与所述短时傅里叶变换模块和所述抑制模块连接的短时傅里叶反变换模块，所述短时傅里叶反变换模块将已抑制消除掉所述回声信号及所述噪声信号的频域信号转化为时域信号输出。可选的，在所述的双麦克风回声及噪声的抑制系统中，所述短时傅里叶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双麦克风回声及噪声的抑制系统，包括：相互连接的短时傅里叶变换模块、回声估计模块、噪声估计模块及抑制模块；所述短时傅里叶变换模块接收双麦克风终端采集的语音信号并将其转换为频域信号，所述回声估计模块及所述噪声估计模块接收所述频域信号并分别计算所述频域信号中的回声信号的方差及噪声信号的方差，所述抑制模块根据所述频域信号中的回声信号的方差及噪声信号的方差将所述频域信号中的回声信号及噪声信号抑制消除。

【技术特征摘要】
1.一种双麦克风回声及噪声的抑制系统，包括：相互连接的短时傅里叶变
换模块、回声估计模块、噪声估计模块及抑制模块；所述短时傅里叶变换模块
接收双麦克风终端采集的语音信号并将其转换为频域信号，所述回声估计模块
及所述噪声估计模块接收所述频域信号并分别计算所述频域信号中的回声信号
的方差及噪声信号的方差，所述抑制模块根据所述频域信号中的回声信号的方
差及噪声信号的方差将所述频域信号中的回声信号及噪声信号抑制消除。
2.如权利要求1所述的双麦克风回声及噪声的抑制系统，其特征在于，所
述回声估计模块计算所述回声信号的方差包括如下步骤：
对所述频域信号进行平滑处理；
利用平滑处理后的频域信号计算比值；
根据所述频域信号及所述比值计算所述回声信号的方差。
3.如权利要求2所述的双麦克风回声及噪声的抑制系统，其特征在于，所
述双麦克风终端上设置有第一麦克风及第二麦克风，所述第一麦克风与所述第
二麦克风分别分布在所述双麦克风终端的底部和顶部；所述频域信号包括第一
频域信号Y1(ω,m)及第二频域信号Y2(ω,m)，所述第一麦克风采集的语音信号转
换为频域信号为所述第一频域信号Y1(ω,m)，所述第二麦克风采集的语音信号转
换为所述频域信号为第二频域信号Y2(ω,m)，其中，
Y1(ω,m)＝a1X(ω,m)+D1(ω,m)+b1E(ω,m)；
Y2(ω,m)＝a2X(ω,m)+D2(ω,m)+b2E(ω,m)；
m为帧序号，X(ω,m)为所述频域信号中的近端语音信号，E(ω,m)为所述频
域信号中的回声信号，D1(ω,m)为所述第一频域信号Y1(ω,m)中的噪声信号，
D2(ω,m)为所述第二频域信号Y2(ω,m)中的噪声信号，a1，a2，b1及b2为由于近场
信号的传播引起的幅值差。
4.如权利要求3所述的双麦克风回声及噪声的抑制系统，其特征在于，所
述对所述频域信号进行平滑处理采用的公式如下：
Φ11(ω,m)＝α1Φ11(ω,m-1)+(1-α1)|Y1(ω,m)|2；
Φ22(ω,m)＝α1Φ22(ω,m-1)+(1-α1)|Y2(ω,m)|2；
其中，α1为平滑因子，Φ11(ω,m)为第一频域信号Y1(ω,m)进行平滑处理后
的信号,Φ22(ω,m)为第二频域信号Y2(ω,m)进行平滑处理后的信号。
5.如权利要求4所述的双麦克风回声及噪声的抑制系统，其特征在于，所
述利用平滑处理后的频域信号计算比值采用的公式如下：
r(ω,m)=r2(ω,m)-r1(ω,m)r2(ω,m)+r1(ω,m);]]>其中，r(ω,m)为比值，r1(ω,m)为利用第一频域信号Y1(ω,m)进行平滑处理后
的信号Φ11(ω,m)计算的第一比值，r2(ω,m)为利用第二频域信号Y2(ω,m)进行平滑
处理后的信号Φ22(ω,m)计算的第二比值。
6.如权利要求5所述的双麦克风回声及噪声的抑制系统，其特征在于，所
述第一比值r1(ω,m...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢单辉，
申请(专利权)人：联芯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31