一种回声消除过程中的近端语音修复方法及系统技术方案

本发明专利技术实施例涉及数据处理技术领域，具体公开了一种回声消除过程中的近端语音修复方法、装置及系统，该方法包括：确定第一残差信号；根据第一残差信号、期望信号以及第二参考信号，确定语音交互设备的状态向量；当根据状态向量确定语音交互设备当前所处状态为双讲状态时，对第一残差信号进行修复。通过该种方式，可以极大缓解参考传声器回声消除存在的近端语音失真问题。

【技术实现步骤摘要】
一种回声消除过程中的近端语音修复方法及系统
本专利技术实施例涉及数据处理
，具体涉及一种回声消除过程中的近端语音修复方法及系统。
技术介绍
语音交互设备在工作时，扬声器播放的声信号所产生的回声以及在环境中所产生的回声难免被传声器所采集到，并混合当前发声者发出的声音一并传输到对端。传统的回声消除技术难以消除回声中的非线性成分，导致回声残留过大。针对该问题，现有方案提出了使用参考传声器拾取回声消除算法中的参考信号的方案，用以缓解回声中非线性成分过高的问题。而参考传声器在拾取回声的同时不可避免地拾取到了近端语音信号，因而该方法带来了近端语音损伤问题。为缓解该问题，有研究人员提出将参考传声器放在音频设备壳体内部、使用指向性传声器等方案，但这些方案往往需要依赖特殊的硬件装置设计，设计结构复杂，不易普遍实施。另一方面，由于硬件设计只能一定程度上减少参考传声器信号中近端语音的成分，因而也很难完全避免近端语音损伤，近端语音损伤的进一步影响就是语音信号失真。如何才能保证语音交互设备最终输出的语音信号始终不失真则成为亟待解决的技术问题。
技术实现思路
为此，本专利技术实施例提供一种回声消除过程中的近端语音修复方法及系统，以解决现有技术中无法保证语音交互设备最终输出的信号始终不失真的问题。为了实现上述目的，本专利技术实施例提供如下技术方案：第一方面，本专利技术实施例提供了一种回声消除过程中的近端语音修复方法，该方法应用于在第n个单位时间使用语音交互设备的场景，包括：根据第一参考信号、自适应滤波器传递函数，以及期望信号，获取第一残差信号，所述自适应滤波器传递函数为第n-1个单位时间的自适应滤波器传递函数；根据所述第一残差信号、所述期望信号以及第二参考信号，确定语音交互设备当前所处状态对应的状态向量；当根据所述状态向量确定所述语音交互设备当前所处状态为双讲状态时，对所述第一残差信号进行修复。本专利技术实施例的特征还在于，当根据所述状态向量确定所述语音交互设备当前所处状态为远端单讲状态时，对远端信号传递函数进行更新并记录，输出所述第一残差信号；或者，当根据所述状态向量确定所述语音交互设备当前所处状态为近端单讲状态时，对近端信号传递函数进行更新并记录。本专利技术实施例的特征还在于，所述对远端信号传递函数进行更新并记录，具体包括：根据所述第一残差信号、所述状态向量、所述第一参考信号以及第n-1个单位时间的远端信号传递函数，对所述自适应滤波器传递函数进行更新；根据所述状态向量、更新后的自适应滤波器传递函数，以及所述第n-1个单位时间的远端信号传递函数，对所述远端信号传递函数进行更新并记录。本专利技术实施例的特征还在于，所述当根据所述状态向量确定所述语音交互设备当前所处状态为双讲状态时，对所述第一残差信号进行修复，具体包括：根据第一参考信号、近端信号传递函数，以及期望信号，获取第二残差信号，其中，所述近端信号传递函数为第n-1个单位时间的近端信号传递函数；根据所述第二残差信号、所述状态向量、所述第一参考信号以及第n-1个单位时间的近端信号传递函数，对所述近端信号传递函数进行更新；根据所述状态向量、经过更新后的远端信号传递函数以及经过更新后的近端信号传递函数，确定近端语音修复传递函数；根据所述近端语音修复传递函数对所述第一残差信号进行修复，其中，n为依次递进取值，且初始取值为1。本专利技术实施例的特征还在于，所述根据所述第一残差信号、所述状态向量、所述第一参考信号以及所述第n-1个单位时间的远端信号传递函数，对所述自适应滤波器传递函数进行更新，具体包括：当所述状态向量显示为所述语音交互设备当前所处状态为近端单讲状态时，所述自适应滤波器传递函数为0；或者，当所述状态向量显示为所述语音交互设备当前所处状态为远端单讲状态，且第n-1个单位时间的状态向量显示为所述语音交互设备处于远端单讲状态时，所述自适应滤波器传递函数采用如下公式进行更新：其中，W(z；n)为自适应滤波器传递函数；μ为预设值的自适应滤波器的更新步长；E(z；n)为第一残差信号；Xrefmic(z；n)为第一参考信号；上标*代表共轭转制，|*|2表示求信号模的平方和；或者，当所述状态向量显示为所述语音交互设备当前所处状态为远端单讲状态，且第n-1个单位时间的状态向量显示所述语音交互设备不处于远端单讲状态时，又或者，当所述状态向量显示为所述语音交互设备当前所处状态为双讲状态，且第n-1个单位时间的状态向量显示所述语音交互设备为近端单讲状态时，所述自适应滤波器传递函数更新为所述第n-1个单位时间的远端信号传递函数；或者，当所述状态向量显示为所述语音交互设备当前所处状态为双讲状态，且第n-1个单位时间的状态向量显示所述语音交互设备不处于近端单讲状态时，对所述自适应滤波器传递函数停止更新。本专利技术实施例的特征还在于，所述根据所述状态向量、更新后的自适应滤波器传递函数，以及所述第n-1个单位时间的远端信号传递函数，对所述远端信号传递函数进行更新，具体包括：当所述状态向量显示为所述语音交互设备当前所处状态为近端单讲状态或者为双讲状态时，所述远端信号传递函数为所述第n-1个单位时间的远端信号传递函数；或者，当所述状态向量显示所述语音交互设备当前所处状态为远端单讲状态时，所述远端信号传递函数为更新后的自适应滤波器传递函数。本专利技术实施例的特征还在于，所述根据所述第二残差信号、所述状态向量、所述第一参考信号以及第n-1个单位时间的近端信号传递函数，对所述近端信号传递函数进行更新，具体包括：当所述状态向量显示为所述语音交互设备当前所处状态为近端单讲状态时，采用如下公式对所述近端信号传递函数进行更新：其中，Wne(z；n)为近端信号传递函数，Ene(z；n)为第二残差信号；Xrefmic(z；n)为第一参考信号，μ为预设值的自适应滤波器的更新步长，上标*代表共轭转制，|*|2表示求信号模的平方和；或者，当所述状态向量显示为所述语音交互设备当前所处状态为远端单讲状态或者为双讲状态时，对所述近端信号传递函数停止更新。本专利技术实施例的特征还在于，所述根据所述状态向量、经过更新后的远端信号传递函数以及经过更新后的近端信号传递函数，确定近端语音修复传递函数，具体包括：当所述状态向量显示为所述语音交互设备当前所处状态为近端单讲状态或者为远端单讲状态时，近端语音修复传递函数为1；或者，当所述状态向量显示为所述语音交互设备当前所处状态为双讲状态时，所述近端语音修复传递函数由下式获取：其中，Wcomp(z；n)为近端语音修复传递函数，Wne(z；n)为近端信号传递函数，Wfe(z；n)为远端信号传递函数。本专利技术实施例的特征还在于，所述根据第一参考信号、自适应滤波器传递函数，以及期望信号，获取第一残差信号之前，所述方法还包括：设置n＝0时，将状态向量初始化为远端单讲状态，将所述自适应滤波器传递函数、所述近端信号传递函数、所述远端信号传递函数均初始化为0。第二方面，本专利技术实施例还提供了一种回声消除过程中的近端语音修复系统，该系统包括：处理器和存储器；存储器用于存储一个或多个程序指令；处理器，用于运行一个或多个程序指令，用以执行如上一种近端语音修复的方法中的任一方法步骤。第三方面，本专利技术实施例还提供了一种计算机存储介质，计算机存储介质中包含一个或多本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种回声消除过程中的近端语音修复方法，其特征在于，所述方法应用于在第n个单位时间使用语音交互设备的场景，所述方法包括：根据第一参考信号、自适应滤波器传递函数，以及期望信号，获取第一残差信号，所述自适应滤波器传递函数为第n‑1个单位时间的自适应滤波器传递函数；根据所述第一残差信号、所述期望信号以及第二参考信号，确定语音交互设备当前所处状态对应的状态向量；当根据所述状态向量确定所述语音交互设备当前所处状态为双讲状态时，对所述第一残差信号进行修复。

【技术特征摘要】
1.一种回声消除过程中的近端语音修复方法，其特征在于，所述方法应用于在第n个单位时间使用语音交互设备的场景，所述方法包括：根据第一参考信号、自适应滤波器传递函数，以及期望信号，获取第一残差信号，所述自适应滤波器传递函数为第n-1个单位时间的自适应滤波器传递函数；根据所述第一残差信号、所述期望信号以及第二参考信号，确定语音交互设备当前所处状态对应的状态向量；当根据所述状态向量确定所述语音交互设备当前所处状态为双讲状态时，对所述第一残差信号进行修复。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当根据所述状态向量确定所述语音交互设备当前所处状态为远端单讲状态时，对远端信号传递函数进行更新并记录，输出所述第一残差信号；或者，当根据所述状态向量确定所述语音交互设备当前所处状态为近端单讲状态时，对近端信号传递函数进行更新并记录。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对远端信号传递函数进行更新并记录，具体包括：根据所述第一残差信号、所述状态向量、所述第一参考信号以及第n-1个单位时间的远端信号传递函数，对所述自适应滤波器传递函数进行更新；根据所述状态向量、更新后的自适应滤波器传递函数，以及所述第n-1个单位时间的远端信号传递函数，对所述远端信号传递函数进行更新并记录。4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述当根据所述状态向量确定所述语音交互设备当前所处状态为双讲状态时，对所述第一残差信号进行修复，具体包括：根据第一参考信号、近端信号传递函数，以及期望信号，获取第二残差信号，其中，所述近端信号传递函数为第n-1个单位时间的近端信号传递函数；根据所述第二残差信号、所述状态向量、所述第一参考信号以及第n-1个单位时间的近端信号传递函数，对所述近端信号传递函数进行更新；根据所述状态向量、经过更新后的远端信号传递函数以及经过更新后的近端信号传递函数，确定近端语音修复传递函数；根据所述近端语音修复传递函数对所述第一残差信号进行修复，其中，n为依次递进取值，且初始取值为1。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一残差信号、所述状态向量、所述第一参考信号以及所述第n-1个单位时间的远端信号传递函数，对所述自适应滤波器传递函数进行更新，具体包括：当所述状态向量显示为所述语音交互设备当前所处状态为近端单讲状态时，所述自适应滤波器传递函数为0；或者，当所述状态向量显示为所述语音交互设备当前所处状态为远端单讲状态，且第n-1个单位时间的状态向量显示为所述语音交互设备处于远端单讲状态时，所述自适应滤波器传递函数采用如下公式进行更新：其中，W(z；n)为自适应滤波器传递函数；μ为预设值的自适应滤波器的更新步长；E(z；n)为第一残差信号；Xrefmic(z；n)为第一参考信号；上标*代表共轭转制，|*|2表示求信号模的平方和；或者，当所述状态向量显示为所述语音交互设备当前所处状态为远端单讲状态，且第n-1个单位时间的状态向量...

【专利技术属性】
技术研发人员：李楠，
申请(专利权)人：出门问问信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11