一种基于信号子空间相似度谱和粒子滤波器的多声源连续定位方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种基于信号子空间相似度谱和粒子滤波器的多声源连续定位方法和装置。本方法采用一种时频域加权机制选择单声源主导时频带，避免了多声源定位中出现的声源相互影响的问题，一定程度上抑制混响噪声影响；利用空间相关矩阵主特征向量包含的声源方向信息，构建局部信号子空间相似度谱，可以有效地反映声源的位置信息；采用局部谱分配方法综合多个时频带得到半局部谱，并采用粒子滤波器考虑帧间连续信息对声源进行跟踪，进一步提升了连续定位的准确性。本发明专利技术的优势在于为实际应用中多移动声源同时发声的声学场景提供了一种有效的声源定位思路。

【技术实现步骤摘要】
一种基于信号子空间相似度谱和粒子滤波器的多声源连续定位方法和装置
本专利技术属于机器人听觉麦克风阵列信号处理领域，具体涉及一种基于信号子空间相似度谱和粒子滤波器的多声源连续定位方法和装置。
技术介绍
机器人听觉系统是一种自然、方便、有效、智能的机器人与外界系统交互的方式。声音空间方位信息的辨识对于机器人至关重要，机器人通过辨识声音方位可以获取视野之外的、更加全面的环境信息，从而对周围环境信息做出智能的判断、分析与处理。基于麦克风阵列的机器人听觉声源定位是指利用搭载在机器人上或者外部设备上的麦克风阵列实时定位出声源的相对位置。该技术涉及到人工智能、信号处理、听觉生理学和认知科学等多个学科，在移动机器人、智能监控、视频会议、虚拟现实等领域中有着重要的应用。该技术受到了国内外多所知名机构的广泛关注，例如法国国家信息与自动化研究所(INRIA)、伦敦玛丽王后大学智能传感中心(CIS)、北京大学、中国科学院自动化所、中国科学院声学所等研究机构。声源定位技术解决了利用麦克风音频数据来估计声源位置信息的问题。由于它直接接收来自麦克风的数据，最终提供一个声源位置估计值，因此可以将声源定位描述为一个端本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于信号子空间相似度谱和粒子滤波器的多声源连续定位方法，其步骤包括：1)将输入的多路麦克风信号变换到时频域，在时频域估计空间相关矩阵；2)利用空间相关矩阵的特征值所包含的声源能量信息，采用时频域加权机制选择单声源主导的时频带，从而将多声源定位模型简化为时频域的单声源模型；3)在单声源主导的时频带中，利用空间相关矩阵的主特征向量包含的声源方向信息，构建局部信号子空间相似度谱，用以反应来自不同声源候选方向的可能性；4)将从属于不同声源的局部信号子空间相似度谱进行聚类，构建半局部信号子空间相似度谱并估计其到达方向；5)将每个声源的半局部信号子空间相似度谱归一化并作为伪似然函数，依据不同时间帧...

【技术特征摘要】
1.一种基于信号子空间相似度谱和粒子滤波器的多声源连续定位方法，其步骤包括：1)将输入的多路麦克风信号变换到时频域，在时频域估计空间相关矩阵；2)利用空间相关矩阵的特征值所包含的声源能量信息，采用时频域加权机制选择单声源主导的时频带，从而将多声源定位模型简化为时频域的单声源模型；3)在单声源主导的时频带中，利用空间相关矩阵的主特征向量包含的声源方向信息，构建局部信号子空间相似度谱，用以反应来自不同声源候选方向的可能性；4)将从属于不同声源的局部信号子空间相似度谱进行聚类，构建半局部信号子空间相似度谱并估计其到达方向；5)将每个声源的半局部信号子空间相似度谱归一化并作为伪似然函数，依据不同时间帧间声源空间位置连续的特征采用粒子滤波方法对声源进行跟踪。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3)利用空间相关矩阵的主特征向量与指向真实声源方向的方向向量之间的相关性，在单声源主导的时频带构建局部信号子空间相似度谱。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述局部信号子空间相似度谱按如下公式进行计算：其中，q1(n,f)表示空间相关矩阵主特征向量，n表示时间帧的索引，f表示频带的索引，e(f,θ)表示指向方向θ的方向向量，σ为可调参数。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤4)采用局部谱分配方法进行所述聚类，所述局部谱分配方法的迭代过程包括以下步骤：4-1)找到各个单声源主导的时频带的主导声源，将从属于同一主导声源的时频带聚类；4-2)对于每个主导声源，将相应时频带的局部信号子空间相似度谱进行加和得到半局部谱，并找到峰值用于重新估计多声源的DOA值。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤4-1)按如下公式找到各个时频带的主导声源并对从属于同一主导声源的时频带聚类：其中，kd(n,f)表示各个时频带的主导声源的索引，表示局部信号子空间相似度谱中的峰值对应的DOA值，WB(n,f,k)表示从属于第k个声源的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宏，杨冰，兰海鹏，庞程，
申请(专利权)人：北京大学深圳研究生院，
类型：发明
国别省市：广东,44