一种信号分离方法、装置、电子设备及存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术实施例公开了一种信号分离方法、装置、电子设备及存储介质，该方法包括：通过基于预设方向范围和采集到的观测信号确定分离函数；利用所述分离函数从所述观测信号中分离出目标声源信号，实现从观测信号中分离出特定方向范围内的声源信号作为目标声源信号。其中，由于分离函数与预设方向范围有关，因此，在目标声源和麦克风的相对位置确定的场景中，利用本实施例可以通过分离出某个方向范围内的信号可以实现目标声源信号的分离。

A Signal Separation Method, Device, Electronic Equipment and Storage Media

The embodiment of the present invention discloses a signal separation method, device, electronic equipment and storage medium. The method includes: determining the separation function based on the preset direction range and the observed signal collected; separating the target sound source signal from the observed signal by using the separation function, realizing the separation of the sound source signal in the specific direction range from the observed signal as the target. Sound source signal. Because the separation function is related to the preset direction range, in the scene where the relative position of the target sound source and the microphone is determined, the target sound source signal can be separated by separating the signals in a certain direction range using the present embodiment.

【技术实现步骤摘要】
一种信号分离方法、装置、电子设备及存储介质
本专利技术涉及信号分离
，尤其涉及一种信号分离方法、装置、电子设备及存储介质。
技术介绍
盲信号处理在生物医学信号处理、通讯、图像和语音信号处理等多领域极具有应用价值。盲源分离(BSS，BlindSourceSeparation)，又称为盲信号分离，是指在信号的理论模型和声源信号无法精确获知的情况下，如何仅从若干混迭信号(观测信号)中恢复出无法直接观测的各个原始信号的过程中分离出各源信号的过程。在一些特定的场景下，比如在一个较小的空间中，不同传感器中观测到的信号的差异性很小，相应的，利用现有分离算法分离的难度会增加。同时，如果多个声源的信号具有很大的相似性，比如是声音音调、音色、响度等很相近的人声，这样会进一步增加信号分离的难度，同时分离结果的准确性也会降低。
技术实现思路
本专利技术提供一种信号分离方法、装置、电子设备及存储介质，解决了现有技术中信号分离结果准确度低的问题。第一方面，本专利技术实施例提供了一种信号分离方法，包括：基于预设方向范围和采集到的观测信号确定分离函数；利用所述分离函数从所述观测信号分中分离出目标声源信号。进一步的，基于预设方向范围和采集到的观测信号确定分离函数，包括：根据所述观测信号确定辅助函数，其中，所述辅助函数的参数包括所述预定方向范围和/或范围外声源信号的能量根据所述辅助函数计算分离函数。进一步的，根据所述观测信号确定辅助函数，包括：通过以下公式构建与第t帧观测信号对应的辅助函数Vk：其中，比较函数G(rk)＝rk2/3，rk是在所述预设方向范围内或范围外的第t帧观测信号的能量值，k＝1，2…m，m为麦克风的数量；xxh为所述至少两个麦克风采集到的第t帧观测信号构成的协方差矩阵；第t帧观测信号为x(ω)＝{x1(ω)，…，xm(ω)}T，其中，x1(ω)，…，xm(ω)分别为第一个、第二个……第m个麦克风采集到的与频点ω相关的信号，m≥2。进一步的，根据所述辅助函数计算分离函数，包括：根据所述辅助函数计算与第t帧观测信号对应的分离函数W(ω，t)；W(ω，t)＝[w1(ω，t)w2(ω，t)…wk(ω,t)]；wk(ω,t)＝(W(ω,t-1)Vk(ω，t))-1ek；其中，W(ω,t-1)表示第t帧的前一帧观测信号对应的分离函数，ω＝1，2，3…n，n为第t帧观测信号的频点数量；第一帧观测信号对应的分离函数为预设的初始矩阵W(ω,0)，ek表示单位矩阵中对应的第k列列向量，k＝1,2,3…m，m为麦克风的数量，m≥2。进一步的，根据所述辅助函数计算分离函数之前，所述方法还包括：计算在所述预设方向范围内和/或范围外的观测信号的能量，包括：计算所述至少两个麦克风采集到的信号在对应频点之间的相位差；根据所述相位差与预设相位差阈值的大小确定所述预设方向范围内和/或范围外观测信号的能量。进一步的，基于预设方向范围和采集到的观测信号确定分离函数之前，还包括：将采集到的时域信号变换为频域信号。进一步的，根据所述辅助函数计算与第t帧观测信号对应的分离函数W(ω，t)之后，还包括：对所述分离函数进行归一化。第二方面，本专利技术实施例还提供了一种信号分离装置，包括：分离函数确定模块，用于基于预设方向范围和采集到的观测信号确定分离函数；目标声源分离模块，用于根据所述分离函数和所述观测信号分离出目标声源信号。第三方面，本专利技术实施例还提供了一种电子设备，所述电子设备包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如本专利技术任意实施例所述的一种信号分离方法。第四方面，本专利技术实施例还提供了一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行如本专利技术任意实施例所述的一种信号分离方法。本专利技术实施例通过基于预设方向范围和采集到的观测信号确定分离函数；利用所述分离函数从所述观测信号分中分离出目标声源信号，实现从观测信号中分离出特定方向范围内的声源信号作为目标声源信号。其中，由于分离函数与预设方向范围有关，因此，在目标声源位置确定的场景中，比如车辆中，利用本实施例可以通过分离出某个方向范围内的信号实现目标声源信号的分离。附图说明图1是本专利技术实施例一中的一种信号分离方法的流程图。图2是本专利技术实施例二中的一种信号分离方法的流程图。图3是本专利技术实施例二中的目标声源方向范围的示意图。图4是本专利技术实施例三中的一种信号分离装置的结构示意图。图5是本专利技术实施例四中的一种电子设备的结构示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部结构。实施例一图1为本专利技术实施例一提供的一种信号分离方法的流程图，本实施例可适用于信号分离的情况，该方法可以由信号分离装置来执行，具体包括如下步骤：S110、基于预设方向范围和采集到的观测信号确定分离函数。其中，所述预设方向范围是预先设定的用于表示从观测信号中分离的是哪个方向范围内的信号。具体的，预设方向范围可以根据目标声源和麦克风的相对位置确定。示例性的，如果在车辆中司机需要语音导航，即语音导航设备需要获取驾驶员的声音信号进行语音识别以及其他操作，而车室中的其他方位，比如副驾驶位置发出的声音信号则不需要去进行识别，甚至需要抑制或去除才可以更好的识别驾驶员的声音信号。也就是说在这个场景下，需要从麦克风采集的观测信号中分离出驾驶员的信号，具体可以通过从观测信号中分离出驾驶员所在方向范围内的信号，这样对分离得到的信号可以作为目标声源信号，其他设备在进行驾驶员的语音识别时会更加准确。观测信号可以是麦克风采集到的信号，分离函数可以用于从观测信号中分离出预设方向范围内的函数。示例性的，在频域下，信号采集和信号的分离的基本模型如下：x(ω)＝H(ω)s(ω)(1)y(ω)＝W(ω)x(ω)(2)其中，x(ω)＝{x1(ω)，…，xm(ω)}T为麦克风采集到的信号，x1(ω)，…，xm(ω)分别为第一个、第二个……第m个麦克风采集到的与频点ω相关的信号，m≥2。s(ω)＝{s1(ω)，…，sn(ω)}T为目标声源信号，即要分离出的声源信号，H(ω)为声源到传声器(比如麦克风)的传递函数，可以称为混合矩阵(Mixingmatrix)；W(ω)解混矩阵(demixingmatrix)，W(ω)＝{w1(ω)，…,wn(ω)}h，即为本专利技术实施例中的分离函数。值得注意的是，本专利技术实施例中的分离函数是基于预设方向范围和采集的观测信号确定的，也即在目标声源和麦克风的位置确定以后，可以根据目标声源所在方向确定所述预设方向范围，比如可以是以目标声源位置为基准的一个10度的夹角，分离出在这个10度的锥形之内的信号。即将与预设方向范围对应的信号参量设置在分离函数中，便可以利用分离函数求解目标声源信号。S120、利用所述分离函数从所述观测信号分中离出目标声源信号。目标声源信号可以是目标发声者发出的信号，示例性的，在车辆中，语音导航设备需要获取到驾驶员发出的声音信号，则驾驶员可以是为目标发声者，驾驶员发出本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种信号分离方法，其特征在于，所述方法包括：基于预设方向范围和采集到的观测信号确定分离函数；利用所述分离函数从所述观测信号中分离出目标声源信号。

【技术特征摘要】
1.一种信号分离方法，其特征在于，所述方法包括：基于预设方向范围和采集到的观测信号确定分离函数；利用所述分离函数从所述观测信号中分离出目标声源信号。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于预设方向范围和采集到的观测信号确定分离函数，包括：根据所述观测信号确定辅助函数，其中，所述辅助函数的参数包括所述预定方向范围内和/或范围外观测信号的能量；根据所述辅助函数计算分离函数。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述观测信号确定辅助函数，包括：通过以下公式构建与第t帧观测信号对应的辅助函数Vk：其中，比较函数G(rk)＝rk2/3，rk是在所述预设方向范围内或范围外的第t帧观测信号的能量值，k＝1，2…m，m为麦克风的数量；xxh为所述至少两个麦克风采集到的第t帧观测信号构成的协方差矩阵；第t帧观测信号为x(ω)＝{x1(ω)，…，xm(ω)}T，其中，x1(ω)，…，xm(ω)分别为第一个、第二个……第m个麦克风采集到的与频点ω相关的信号，m≥2。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述辅助函数计算分离函数，包括：根据所述辅助函数计算与第t帧观测信号对应的分离函数W(ω，t)；wk(ω，t)＝(W(ω，t-1)Vk(ω，t))-1ek；W(ω，t)＝[w1(ω，t)w2(ω，t)…wk(ω,t)]；其中，W(ω,t-1)表示第t帧的前一帧观测信号对应的分离函数，ω＝1,2,3…n，n为第t帧观测信号的频点数量；第一帧观...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨亮，雷宇，
申请(专利权)人：北京智能管家科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11