声音信号处理方法、装置以及存储介质制造方法及图纸

本公开提供了一种声音信号处理方法、装置以及存储介质，涉及信号处理技术领域，其中方法包括：获得与采集的声音信号相对应的干扰信号方位；基于干扰信号方位获得干扰方位导向矢量；获得干扰信号的功率和背景噪声信号的功率，根据干扰信号的功率和背景噪声信号的功率确定干扰权值；根据干扰方位导向矢量和干扰权值确定滤波器的噪声协方差矩阵；使用滤波器并基于噪声协方差矩阵对声音信号进行处理。本公开的方法、装置以及存储介质，能提高信干比，实现对干扰信号和环境噪音的抑制，减少期望信号的失真，对声音信号进行增强处理，提高了声音质量，提升了用户的使用体验。

Sound signal processing method, device and storage medium

【技术实现步骤摘要】
声音信号处理方法、装置以及存储介质
本公开涉及信号处理
，尤其涉及一种声音信号处理方法、装置以及存储介质。
技术介绍
声音信号处理技术已经有了巨大的发展和广泛的应用，例如，应用于麦克风阵列基础上的语音增强技术和声源目标探测跟踪是研究和应用的热点之一，国内外已经有一些成熟的产品进入市场如车载对话系统、语音智能音响、电话会议对讲机。对声音信号处理使用MVDR(MinimumVarianceDistortionlessResponse，最小方差无失真响应)等算法进行语音增强，MVDR等算法中的滤波器系数的计算需要用到噪声信号协方差矩阵。对噪声信号协方差矩阵的估计一直是语音增强领域研究的难点，目前采用的方法分为两类，一类是拿接收信号的协方差矩阵代替噪声协方差进行计算；另一类是假设背景噪声为白噪声，拿单位对角矩阵代替噪声协方差进行计算。但是，现有的方法都不能实时准确估计噪声协方差，导致算法性能的下降。特别是在复杂的声环境中，当干扰信号能量比较大时已经不能将其看成背景噪声，如果依旧采用现有的噪声协方差估计方法必然会降低语音增强效果。
技术实现思路
有鉴于此，本公开要解决的一个技术问题是提供一种声音信号处理方法、装置以及存储介质。根据本公开的一个方面，提供一种声音信号处理方法，包括：获得与采集的声音信号相对应的干扰信号方位；基于所述干扰信号方位获得干扰方位导向矢量；获得干扰信号的功率和背景噪声信号的功率，根据所述干扰信号的功率和所述背景噪声信号的功率确定干扰权值；根据所述干扰方位导向矢量和所述干扰权值确定滤波器的噪声协方差矩阵；使用所述滤波器并基于所述噪声协方差矩阵对所述声音信号进行处理。可选地，获得滤波器的噪声协方差矩阵其中，Rn为所述噪声协方差矩阵，为干扰信号的功率，为背景噪声信号的功率，D为所述干扰方位导向矢量，I是单位对角矩阵，为背景噪声的协方差矩阵。可选地，所述使用所述滤波器并基于所述噪声协方差矩阵对所述声音信号进行处理包括：获得与采集的声音信号相对应的期望信号方位；基于所述期望信号方位获得期望信号方位导向矢量；根据所述噪声协方差矩阵和所述期望信号方位导向矢量获得所述滤波器的加权向量；使用所述滤波器并基于所述加权向量对所述声音信号进行滤波处理。可选地，获得所述滤波器的加权向量其中，w为所述加权向量，Rn为所述噪声协方差矩阵，A为所述期望信号方位导向矢量。可选地，当声音采集装置的采集通道采集到预设长度的时域上的声音信号时，对时域上的声音信号进行时频变换处理，获得频域上的声音信号以及相应的频点；所述使用所述滤波器并基于所述加权向量对所述声音信号进行滤波处理包括：获得在所述频点处的滤波系数，使用所述滤波器并基于所述加权向量和所述滤波系数对频域上的声音信号进行频域滤波处理；将进行了频域滤波处理的频域上的声音信号进行反时频变换处理，获得滤波后的时域上的声音信号。可选地，对频域上的声音信号进行频域滤波处理为：其中，nfft为所述预设长度，为2的指数倍；是声音信号在频域中相应的频点；表示在频点处的滤波系数，Ym为频域上的声音信号，H表示矩阵的哈密顿变换。根据本公开的另一方面，提供一种声音信号处理装置，包括：干扰方位获得模块，用于获得与采集的声音信号相对应的干扰信号方位；干扰导向获得模块，用于基于所述干扰信号方位获得干扰方位导向矢量；干扰权值确定模块，用于获得干扰信号的功率和背景噪声信号的功率，根据所述干扰信号的功率和所述背景噪声信号的功率确定干扰权值；协方差获得模块，用于根据所述干扰方位导向矢量和所述干扰权值确定滤波器的噪声协方差矩阵；信号处理模块，用于使用所述滤波器并基于所述噪声协方差矩阵对所述声音信号进行处理。可选地，所述协方差获得模块，用于获得滤波器的噪声协方差矩阵其中，Rn为所述噪声协方差矩阵，为干扰信号的功率，为背景噪声信号的功率，D为所述干扰方位导向矢量，I是单位对角矩阵，为背景噪声的协方差矩阵。可选地，期望方位获得模块，用于获得与采集的声音信号相对应的期望信号方位；期望导向获得模块，用于基于所述期望信号方位获得期望信号方位导向矢量；加权向量获得模块，用于根据所述噪声协方差矩阵和所述期望信号方位导向矢量获得所述滤波器的加权向量；所述信号处理模块，用于使用所述滤波器并基于所述加权向量对所述声音信号进行滤波处理。可选地，所述加权向量获得模块，用于获得所述滤波器的加权向量其中，w为所述加权向量，Rn为所述噪声协方差矩阵，A为所述期望信号方位导向矢量。可选地，时频变换模块，用于当声音采集装置的采集通道采集到预设长度的时域上的声音信号时，对时域上的声音信号进行时频变换处理，获得频域上的声音信号以及相应的频点；所述信号处理模块，用于获得在所述频点处的滤波系数，使用所述滤波器并基于所述加权向量和所述滤波系数对频域上的声音信号进行频域滤波处理；所述时频变换模块，还用于将进行了频域滤波处理的频域上的声音信号进行反时频变换处理，获得滤波后的时域上的声音信号。可选地，所述信号处理模块，用于对频域上的声音信号进行频域滤波处理为：其中，nfft为所述预设长度，为2的指数倍；是声音信号在频域中相应的频点；表示在频点处的滤波系数，Ym为频域上的声音信号，H表示矩阵的哈密顿变换。根据本公开的又一方面，提供一种声音信号处理装置，包括：存储器；以及耦接至所述存储器的处理器，所述处理器被配置为基于存储在所述存储器中的指令，执行如上所述的方法。根据本公开的再一方面，提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述指令被处理器执行如上所述的方法。本公开的声音信号处理方法、装置以及存储介质，获得与采集的声音信号相对应的干扰信号方位以及干扰方位导向矢量，根据干扰信号的功率和背景噪声信号的功率确定干扰权值，根据干扰方位导向矢量和干扰权值确定滤波器的噪声协方差矩阵，基于噪声协方差矩阵对声音信号进行处理；提出了新的噪声协方差估计方法，能提高信干比，实现对干扰信号和环境噪音的抑制，减少期望信号的失真，对声音信号进行增强处理，提高了声音质量，提升了用户的使用体验。附图说明为了更清楚地说明本公开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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为根据本公开的声音信号处理方法的一个实施例的流程示意图；图2为根据本公开的声音信号处理方法的一个实施例中的进行滤波处理的流程示意图；图3为根据本公开的声音信号处理方法的一个实施例中的对声音信号进行处理的流程示意图；图4为根据本公开的声音信号处理方法的另一个实施例的流程示意图；图5为根据本公开的声音信号处理装置的一个实施例的模块示意图；图6为根据本公开的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种声音信号处理方法，包括：/n获得与采集的声音信号相对应的干扰信号方位；/n基于所述干扰信号方位获得干扰方位导向矢量；/n获得干扰信号的功率和背景噪声信号的功率，根据所述干扰信号的功率和所述背景噪声信号的功率确定干扰权值；/n根据所述干扰方位导向矢量和所述干扰权值确定滤波器的噪声协方差矩阵；/n使用所述滤波器并基于所述噪声协方差矩阵对所述声音信号进行处理。/n

【技术特征摘要】
1.一种声音信号处理方法，包括：
获得与采集的声音信号相对应的干扰信号方位；
基于所述干扰信号方位获得干扰方位导向矢量；
获得干扰信号的功率和背景噪声信号的功率，根据所述干扰信号的功率和所述背景噪声信号的功率确定干扰权值；
根据所述干扰方位导向矢量和所述干扰权值确定滤波器的噪声协方差矩阵；
使用所述滤波器并基于所述噪声协方差矩阵对所述声音信号进行处理。


2.如权利要求1所述的方法，其中，
获得滤波器的噪声协方差矩阵



其中，Rn为所述噪声协方差矩阵，为干扰信号的功率，为背景噪声信号的功率，D为所述干扰方位导向矢量，I是单位对角矩阵，为背景噪声的协方差矩阵。


3.如权利要求1所述的方法，所述使用所述滤波器并基于所述噪声协方差矩阵对所述声音信号进行处理包括：
获得与采集的声音信号相对应的期望信号方位；
基于所述期望信号方位获得期望信号方位导向矢量；
根据所述噪声协方差矩阵和所述期望信号方位导向矢量获得所述滤波器的加权向量；
使用所述滤波器并基于所述加权向量对所述声音信号进行滤波处理。


4.如权利要求3所述的方法，其中，
获得所述滤波器的加权向量



其中，w为所述加权向量，Rn为所述噪声协方差矩阵，A为所述期望信号方位导向矢量。


5.如权利要求3所述的方法，还包括：
当声音采集装置的采集通道采集到预设长度的时域上的声音信号时，对时域上的声音信号进行时频变换处理，获得频域上的声音信号以及相应的频点；
所述使用所述滤波器并基于所述加权向量对所述声音信号进行滤波处理包括：
获得在所述频点处的滤波系数，使用所述滤波器并基于所述加权向量和所述滤波系数对频域上的声音信号进行频域滤波处理；
将进行了频域滤波处理的频域上的声音信号进行反时频变换处理，获得滤波后的时域上的声音信号。


6.一种声音信号处理装置，包括：
干扰方位获得模块，用于获得与采集的声音信号相对应的干扰信号方位；
干扰导向获得模块，用于基于所述干扰信号方位获得干扰方位导向矢量；
干扰权值确定模块，用于获得干扰信号的功率和背景噪声信号的功...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑勇超，
申请(专利权)人：北京京东尚科信息技术有限公司，北京京东世纪贸易有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11