一种分布式麦克风阵列拾音系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种分布式麦克风阵列拾音系统及方法，用于拾取声音信息来控制设备，解决了现有的语音助手拾音效果差，且设备均与麦克风拾音模块及语音助手绑定在一起而造成了资源浪费的问题，包括：分布式麦克风阵列，用于在室内收集声音信息；声源定位处理模块，用于定位说话人发出声音信息的声源位置；语音处理模块，用于根据声源位置及分布式麦克风阵列收集的声音信息进行处理；麦克风数据采集模块，用于采集分布式麦克风阵列发射的信号，并将分布式麦克风阵列发射的信号同步到一个数据采集终端；本系统拾音效果好，并能通过语音信息控制多个设备，而不必为每个设备配套安装独立的语音拾取模块及语音助手，从而减少了资源的浪费。

A Distributed Microphone Array Pickup System and Method

The invention discloses a distributed microphone array pickup system and method for picking up sound information and controlling equipment, which solves the problem of poor pickup effect of the existing voice assistant, and the waste of resources caused by the equipment being bound with the microphone pickup module and voice assistant, including: distributed microphone array for collecting sound information indoors; The processing module is used to locate the sound source of the speaker's voice information, the voice processing module is used to process the sound information collected by the sound source location and the distributed microphone array, and the microphone data acquisition module is used to collect the signals emitted by the distributed microphone array and synchronize the signals emitted by the distributed microphone array to a data acquisition terminal. The system has good pickup effect, and can control multiple devices through voice information, without installing independent voice pickup module and voice assistant for each device, thus reducing the waste of resources.

【技术实现步骤摘要】
一种分布式麦克风阵列拾音系统及方法
本专利技术涉及语音识别
，尤其涉及一种分布式麦克风阵列拾音系统及方法。
技术介绍
随着人工智能技术的发展，通过人机交互的方式来控制设备的技术也越来越普遍，而在人机交互技术中，通过语音控制设备的技术得到了广泛的应用，而在智能家居等应用场景中，语音助手几乎成了未来发展的标准配置。然而，想要设备拥有类似人类的听觉能力并不容易，除了后端的语音识别、语义理解等诸多环节外，第一步就是要让设备获取清晰的语音信号，即让设备听得更清楚。现有的设备配备的语音助手，安装位置比较局限只有一个点，对于较远距离的拾音效果较差，而且现有的设备均与语音助手绑定在一起，当一个房间中放置了多台设备时，就需要配置多个语音助手，因此造成了资源的浪费。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种分布式麦克风阵列拾音系统及方法，旨在解决现有技术中的语音助手拾音效果差，且设备均与语音助手绑定在一起而造成了资源浪费的技术问题。为实现上述目的，本专利技术第一方面提供一种分布式麦克风阵列拾音系统，包括：分布式麦克风阵列，用于在室内收集声音信息；声源定位处理模块，用于定位说话人发出声音信息的声源位置；语音处理模块，用于根据声源位置及分布式麦克风阵列收集的声音信息进行处理，得到干净平滑的语音信号；麦克风数据采集模块，用于采集所述分布式麦克风阵列经过语音处理模块处理后发射的信号，并将所述分布式麦克风阵列发射的信号同步到一个数据采集终端，所述数据采集终端通过分布式麦克风阵列发射的信号控制设备。进一步地，所述分布式麦克风阵列包括设置在室内屋顶和四面墙壁上安装的麦克风；通过调整各个麦克风的位置，使得所述墙壁上设置的麦克风和屋顶上设置的麦克风相互连线在空间上呈现四棱锥体的形状。进一步地，所述声源定位处理模块包括：麦克风坐标确定单元，用于设定所述分布式麦克风阵列内其中一个参考麦克风的三维坐标，并根据设定的所述三维坐标设定三维坐标系及所述分布式麦克风阵列内其他麦克风的三维坐标；时延估计单元，用于根据麦克风接收到的信号的互相关函数估算出各个麦克风相对于参考麦克风的时间延迟；声源位置坐标确定单元，用于根据声源到达各个麦克风之间的时间、延迟、声速以及各个麦克风的坐标计算声源位置的坐标。进一步地，所述语音处理模块包括：降噪单元，用于将所述分布式麦克风阵列收集的声音信息进行降噪，得到干净的语音信号；加权平均单元，用于将各路麦克风信号进行延时对齐，进而对其进行加权平均，得到干净平滑的语音信号。进一步地，所述降噪单元包括：主麦克风信号设定子单元，用于设定主麦克风的信号由人发出的语音信号及噪声信号组成；麦克风确定子单元，用于根据声源至各个麦克风的距离确定距离声源最近的麦克风为主麦克风，其余麦克风为副麦克风，并确定距离声源最远的麦克风为噪声信号参考麦克风；噪声估计子单元，用于使用噪声信号参考麦克风的初始无声段信号作为噪声估计，并将所述噪声估计作为所述分布式麦克风阵列的噪声信号；功率谱计算子单元，用于根据所述主麦克风信号设定子单元及所述噪声估计子单元计算所述主麦克风信号的功率谱；因子引入子单元，用于在所述功率谱计算子单元中引入过减因子及谱下限补偿因子；傅里叶反变换子单元，用于通过傅里叶反变换将引入了因子引入单元的功率谱计算子单元的信号变换为时域信号，从而得到干净的语音信号。进一步地，所述加权平均单元包括：时延估计子单元，用于根据克风接收到的信号的互相关函数估算出各个麦克风相对于参考麦克风的时间延迟；延时对齐子单元，用于根据各路信号的延迟时间将所有麦克风接收的语音信号进行延时对齐，从而对各路已经经过降噪处理的语音信号按照其与声源位置的距离进行加权平均，得到干净平滑的语音信号。进一步地，所述麦克风数据采集模块包括：数据采集单元，用于采集所述分布式麦克风阵列内所有麦克风收集并经过语音处理模块处理的声音信息；数据发送单元，用于将所述数据采集单元采集的声音信息发送至后台数据采集器；设备控制单元，用于连接设备，并根据数据采集器接收的声音信息控制设备。本专利技术第二方面提供一种分布式麦克风阵列拾音方法，包括：通过分布式麦克风阵列在室内收集声音信息；定位说话人的声源位置；根据声源位置及分布式麦克风阵列收集的声音信息进行处理，得到干净平滑的语音信号；采集分布式麦克风阵列发射的信号，并将所述分布式麦克风阵列中各个麦克风发射的信号同步到一个数据采集终端，所述数据采集终端通过所述分布式麦克风阵列发射的信号控制设备。本专利技术第三方面提供一种电子装置，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时，实现上述的方法。本专利技术第四方面提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时，实现上述的方法。本专利技术提供一种分布式麦克风阵列拾音系统及方法，有益效果在于：通过分布式结构在室内对多个麦克风进行阵列布局，使得室内有多个位置能够进行语音信息的采集，从而使用户不必为了选择特定的设备进行语音交互而需要走到该设备附近发出声音信息，从而提升了拾音效果；并且在将多个设备与麦克风数据采集模块绑定，即，将分布式麦克风阵列发射的信号同步到一个数据采集终端后，使得本系统能够通过语音信息控制多个设备，而不必为每个设备安装独立的拾音模块和语音助手，从而减少了资源的浪费。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例分布式麦克风阵列拾音系统的结构示意框图；图2为本专利技术实施例分布式麦克风阵列拾音系统的声源定位处理模块的结构示意框图；图3为本专利技术实施例分布式麦克风阵列拾音系统的语音处理模块的结构示意框图；图4为本专利技术实施例分布式麦克风阵列拾音系统的降噪单元的结构示意框图；图5为本专利技术实施例电子装置的结构示意框图。具体实施方式为使得本专利技术的专利技术目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而非全部实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参阅图1，为一种分布式麦克风阵列拾音系统，包括：分布式麦克风阵列1，用于在室内收集声音信息；声源定位处理模块2，用于定位说话人发出声音信息的声源位置；语音处理模块3，用于根据声源位置及分布式麦克风阵列1收集的声音信息进行处理，得到干净平滑的语音信号；麦克风数据采集模块4，用于采集分布式麦克风阵列1经过语音处理模块3处理后发射的信号，并将分布式麦克风阵列1发射的信号同步到一个数据采集终端，数据采集终端通过分布式麦克风阵列1发射的信号控制设备。分布式麦克风阵列1包括设置在室内屋顶和四面墙壁上安装的麦克风；通过调整各个麦克风的位置，使得墙壁上设置的麦克风和屋顶上设置的麦克风相互连线在空间上呈现四棱锥体的形状。请参阅图2，声源定位处理模块2包括：麦克风坐标确定单本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种分布式麦克风阵列拾音系统，其特征在于，包括：分布式麦克风阵列，用于在室内收集声音信息；声源定位处理模块，用于定位说话人发出声音信息的声源位置；语音处理模块，用于根据声源位置及分布式麦克风阵列收集的声音信息进行处理，得到干净平滑的语音信号；麦克风数据采集模块，用于采集所述分布式麦克风阵列经过语音处理模块处理后发射的信号，并将所述分布式麦克风阵列发射的信号同步到一个数据采集终端，所述数据采集终端通过分布式麦克风阵列发射的信号控制设备。

【技术特征摘要】
1.一种分布式麦克风阵列拾音系统，其特征在于，包括：分布式麦克风阵列，用于在室内收集声音信息；声源定位处理模块，用于定位说话人发出声音信息的声源位置；语音处理模块，用于根据声源位置及分布式麦克风阵列收集的声音信息进行处理，得到干净平滑的语音信号；麦克风数据采集模块，用于采集所述分布式麦克风阵列经过语音处理模块处理后发射的信号，并将所述分布式麦克风阵列发射的信号同步到一个数据采集终端，所述数据采集终端通过分布式麦克风阵列发射的信号控制设备。2.根据权利要求1所述的分布式麦克风阵列拾音系统，其特征在于，所述分布式麦克风阵列包括设置在室内屋顶和四面墙壁上安装的麦克风；通过调整各个麦克风的位置，使得所述墙壁上设置的麦克风和屋顶上设置的麦克风相互连线在空间上呈现四棱锥体的形状。3.根据权利要求1所述的分布式麦克风阵列拾音系统，其特征在于，所述声源定位处理模块包括：麦克风坐标确定单元，用于设定所述分布式麦克风阵列内其中一个参考麦克风的三维坐标，并根据设定的所述三维坐标设定三维坐标系及所述分布式麦克风阵列内其他麦克风的三维坐标；时延估计单元，用于根据麦克风接收到的信号的互相关函数估算出各个麦克风相对于参考麦克风的时间延迟；声源位置坐标确定单元，用于根据声源到达各个麦克风之间的时间、延迟、声速以及各个麦克风的坐标计算声源位置的坐标。4.根据权利要求1所述的分布式麦克风阵列拾音系统，其特征在于，所述语音处理模块包括：降噪单元，用于将所述分布式麦克风阵列收集的声音信息进行降噪，得到干净的语音信号；加权平均单元，用于将各路麦克风信号进行延时对齐，进而对其进行加权平均，得到干净平滑的语音信号。5.根据权利要求4所述的分布式麦克风阵列拾音系统，其特征在于，所述降噪单元包括：主麦克风信号设定子单元，用于设定主麦克风的信号由人发出的语音信号及噪声信号组成；麦克风确定子单元，用于根据声源到达各个麦克风的距离确定距离声源最近的麦克风为主麦克风，其余麦克风为副麦克风，并确定距离声源最远的麦克风为噪声信号参考麦克风；噪声估计子单元，用...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑能恒，丁俊豪，文衍晖，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：广东,44