【技术实现步骤摘要】
一种智能音箱中的快速回声消除方法
本专利技术涉及音箱回声处理领域，尤其涉及一种智能音箱中的快速回声消除方法。
技术介绍
近年来，随着人工智能技术的不断发展，语音交互成为最方便快捷的人机交互方式，其中智能音箱是人们日常主要应用对象。当智能音箱中扬声器播放音乐时，会经房间传播后被智能音箱中麦克风采集，即为智能音箱中的回声，该回声与使用者发出的目标语音信号叠加在一起，严重影响目标语音信号质量和唤醒与识别结果，从而不能继续对智能音箱进行有效的语音控制。因此研究如何去除智能音箱中的回声显得愈发重要。在通信中，传统的单通道声学回声消除主要采用自适应滤波技术，现有的自适应滤波回声消除算法包括归一化最小均方算法、分块频域自适应算法、开源Speex算法和WEBRTC算法等。在多通道情况下，回声消除最直接的解决方案是在每个麦克风的输出端分别放置一个回声消除器，然而通道回声消除的复杂度与麦克风的数量成正比。对于较长的自适应滤波器，算法的复杂性既与麦克风数量成正比，又与回声消除器长度成正比，因此它很容易超过可用的计算资源。当麦克风接...
【技术保护点】
1.一种智能音箱中的快速回声消除方法，其特征在于，包括：/n步骤一、利用音箱的扬声器播放声波信号，并利用多个全向麦克风组成的均匀线性阵列采集扬声器发出的信号，建立包含语音信号、回声信号、背景噪声和麦克风接收信号的声学函数模型；/n步骤二、根据麦克风的阵列结构，并结合所述声学函数模型改写每个麦克风的声学传递函数模型，并进行分帧处理和短时傅里叶变换；/n步骤三、计算固定波束形成器，对每个麦克风的声学传递函数模型进行初级降噪，得到上支路语音参考信号；/n步骤四、计算第一通道的回声信号，利用最小均方误差作为代价函数，使用梯度下降自适应算法进行更新；/n步骤五、根据麦克风阵列空间结构...
【技术特征摘要】
1.一种智能音箱中的快速回声消除方法，其特征在于，包括：
步骤一、利用音箱的扬声器播放声波信号，并利用多个全向麦克风组成的均匀线性阵列采集扬声器发出的信号，建立包含语音信号、回声信号、背景噪声和麦克风接收信号的声学函数模型；
步骤二、根据麦克风的阵列结构，并结合所述声学函数模型改写每个麦克风的声学传递函数模型，并进行分帧处理和短时傅里叶变换；
步骤三、计算固定波束形成器，对每个麦克风的声学传递函数模型进行初级降噪，得到上支路语音参考信号；
步骤四、计算第一通道的回声信号，利用最小均方误差作为代价函数，使用梯度下降自适应算法进行更新；
步骤五、根据麦克风阵列空间结构，计算第一秒回声信号的相对回声传递函数，得到麦克风阵列的其他通道的回声信号，当做自适应波束形成噪声参考信号；
步骤六、由所述固定波束形成得到的语音参考信号和自适应波束形成噪声参考信号之间的最小均方误差值来构建代价函数，使用归一化最小均方算法对波束形成器系数进行更新迭代，得到消除回声信号和背景噪声的音箱声学函数模型。
2.根据权利要求1所述的智能音箱中的快速回声消除方法，其特征在于，所述声学函数模型为：
Yn(l,k)＝Dn(l,k)+Sn(l,k)+Vn(l,k)；
其中，Dn(l,k)表示回声信号，
hn(l,k)＝[Hn(0,k),…,Hn(B-1,k)]Τ，x(l,k)＝[X(l,k),…,X(l-B+1,k)]Τ，上脚标(·)Τ和(·)H表示转置和共轭转置，hn(l,k)是扬声器和麦克风之间的第n个声学回声传递函数AETF向量，B为hn(l,k)的长度，X(l,k)是扬声器播放的信号；
Sn(l,k)表示语音信号，Vn(l,k)表示背景噪声，l表示帧索引，k表示频域带索引，n表示麦克风索引，n∈{1,…,N}，N表示麦克风个数。
3.根据权利要求2所述的智能音箱中的快速回声消除方法，其特征在于，所述相对回声传递函数为：
其中，hn(l,k)是扬声器和麦克风之间的第n个声学回声传递函数AETF向量。
4.根据权利要求3所述的智能音箱中的快速回声消除方法，其特征在于，所述每个麦克风的声学传递函数模型为：
Yn(l,k)＝Rn(l,k)D1(l,k)+Vn(l,k)+Cn(l,k)S1(l,k)；
其中，Yn(l,k)为第n个麦克风的声学传递函数模型，Cn(l,k)为每通道目标语音信号的相对传递函数，D1(l,k)为第一通道的回声信号，S1(l,k)为第一通道的语音信号。
5.根据权利要求1所述的智能...
【专利技术属性】
技术研发人员：王冬霞，张伟，周城旭，
申请(专利权)人：辽宁工业大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21
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