一种麦克风阵列补偿的优化方法及音频采集装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种麦克风阵列补偿的优化方法及音频采集装置，所述优化补偿方法包括：测试麦克风阵列在预先选取的各个校正角度采集到的音频信号的整体信号强度值作为测量值；获取麦克风阵列在安装后的倾斜角度；采用线性插值方法计算该倾斜角度对应的倾斜修正值，并根据倾斜修正值对麦克风阵列实际采集到的音频信号进行增益补偿。本发明专利技术中，通过预先选取多个校正角度测试得到测量值，通过测量值可以采用线性插值方法计算该倾斜角度对应的倾斜修正值，从而根据倾斜修正值对麦克风阵列的整体信号强度值进行增益补偿，大大降低了倾斜安装环境对麦克风阵列的影响。环境对麦克风阵列的影响。环境对麦克风阵列的影响。

【技术实现步骤摘要】
一种麦克风阵列补偿的优化方法及音频采集装置


[0001]本专利技术属于麦克风阵列
，涉及一种麦克风阵列补偿的优化方法及音频采集装置。

技术介绍

[0002]麦克风阵列是指将多个麦克风按照一定的几何排列方式组成阵列，通过对麦克风阵列信号的处理来实现音频信号的捕捉、处理和识别。相比于单个麦克风，麦克风阵列技术在降噪、语音增强、方向识别和距离测量等方面具有更高的精度和效率。已经广泛应用于语音识别、语音翻译、智能家居、会议系统、无线通信等领域。
[0003]在安装麦克风阵列时，为了美观，麦克风阵列的座体通常采用与天花板吊顶扣板相同尺寸的正方形，从而可以采用扣板的形式将麦克风阵列安装在天花板上。有时，也会通过吊杆将麦克风阵列吊装在天花板的下方。无论是扣板安装方式还是吊杆安装方式，，麦克风阵列在安装完成后与水平面之间一般会有一定的倾斜角度，很难保证麦克风阵列能够完全水平安装，且采用吊杆安装方式时，有时麦克风阵列本来就会采用倾斜安装的方式。而当前麦克风阵列的校准方式通常以水平安装的固定模式进行校准，但这要求安装过程必须非常精准，使麦克风阵列在安装后保持水平，以避免受到安装角度的干扰；防止安装后的倾斜角度对麦克风阵列的方向识别产生负面影响。因此，有必要通过对算法的改进减少麦克风阵列倾斜安装所造成的影响。

技术实现思路

[0004]针对上述现有技术的不足，本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种麦克风阵列补偿的优化方法及音频采集装置。
[0005]为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：/>[0006]一种麦克风阵列补偿的优化方法，包括以下步骤：
[0007]S110、预先选取多个声源发声角度作为校正角度，分别测试麦克风阵列在各个校正角度采集到的音频信号的整体信号强度值作为测量值；
[0008]S120、获取麦克风阵列在安装后的倾斜角度；
[0009]S130、根据预先测试得到的测量值，采用线性插值方法计算该倾斜角度对应的倾斜修正值；并根据倾斜修正值对麦克风阵列的整体信号强度值进行增益补偿。
[0010]进一步的，在所述S110步骤中，选取多个声源发声角度作为校正角度的方法为：
[0011]将麦克风阵列的整体信号强度随声源发声角度增加而增大的声源发声角度区间划分为线性增加区间，将麦克风阵列的整体信号强度随声源发声角度增加而减小的声源发声角度区间划分为线性减小区间；分别在线性增加区间和线性减小区间等间隔角度选取多个角度作为校正角度。
[0012]进一步的，所述线性增加区间的声源发声角度范围为0
°
～180
°
，所述线性减小区间的声源发声角度范围为180
°
～360
°
；所述校正角度包括在0
°
、180
°
、360
°
、在0
°
～180
°
之
间等间隔角度选取的多个角度以及在180
°
～360
°
之间等间隔角度选取的多个角度。
[0013]进一步的，在所述S110步骤中，通过测试得到测量值后，还通过数据拟合得出麦克风阵列的整体信号强度值随声源发声角度变化的函数曲线，并根据所述函数曲线对各测量值进行修正。
[0014]进一步的，所述麦克风阵列上设置有角度传感器，通过所述角度传感器获取麦克风阵列在安装后的倾斜角度。
[0015]进一步的，所述S130步骤包括以下子步骤：
[0016]S131、选取一个小于倾斜角度的校正角度作为第一插值角度，选取一个大于倾斜角度的校正角度作为第二插值角度；
[0017]S132、采用下式计算倾斜角度为θ时的理论整体信号强度值：
[0018][0019]其中，θ表示麦克风阵列在安装后的倾斜角度；signal(θ)表示倾斜角度为θ时的理论信号强度值；a表示第一插值角度；b表示第二插值角度；val(a)表示第一插值角度对应的测量值；val(b)表示第二插值角度对应的测量值；
[0020]S133、采用下式计算倾斜角度为θ时对应的倾斜修正值：
[0021]signal(correction)＝signal(0)
‑
signal(θ)
[0022]其中，signal(correction)表示倾斜修正值；signal(0)表示校正角度为0
°
时的测量值；
[0023]S134、根据倾斜修正值对麦克风阵列的整体信号强度值进行增益补偿；增益补偿公式如下：
[0024]signal(compensation)＝signal(measured)+signal(correction)
[0025]其中，signal(compensation)表示麦克风阵列进行增益补偿后的整体信号强度值，signal(measured)表示麦克风阵列进行增益补偿前的整体信号强度值。
[0026]进一步的，在所述S131步骤中，选取小于倾斜角度且与倾斜角度最接近的校正角度作为第一插值角度，选取大于倾斜角度且与倾斜角度最接近的校正角度作为第二插值角度。
[0027]一种音频采集装置，包括
[0028]麦克风阵列，所述麦克风阵列为多个麦克风在座体上以几何排列形式组成的阵列；
[0029]音频处理单元，用于对麦克风阵列采集的信号进行声源定位和语音增强处理；以及
[0030]补偿单元，用于采用一种麦克风阵列补偿的优化方法对麦克风阵列的增益进行补偿。
[0031]进一步的，所述音频处理单元包括
[0032]预处理模块，用于对麦克风阵列采集的信号进行预处理；
[0033]声源定位模块，用于根据麦克风阵列采集到的信号对声源方向和距离进行识别；
[0034]语音增强模块，用于通过波束形成技术在期望方向上形成一个波束，从而提取声源和抑制噪声；以及对采集到的语音信号进行处理，提高语音的质量和可靠度；以及
[0035]输出模块，用于输出语音增强模块处理后的信号。
[0036]进一步的，所述补偿单元包括
[0037]补偿值存储模块，用于存储对麦克风阵列在各个校正角度采集到的音频信号的整体信号强度进行测量后得到的测量值；
[0038]识别模块，用于识别麦克风阵列安装后的倾斜角度；以及
[0039]自适应算法模块，用于采用线性插值方法计算该倾斜角度对应的倾斜修正值，并根据倾斜修正值对麦克风阵列的整体信号强度值进行增益补偿。
[0040]本专利技术中，通过预先等间隔角度选取多个声源发声角度作为校正角度并测试得到测量值，通过测量值可以拟合出麦克风阵列的整体信号强度值随声源发声角度变化的函数曲线，并可以依函数曲线对各测量值进行修正，从而消除测量误差。采用线性插值方法计算该倾斜角度对应的倾斜修正值，并根据倾斜修正值对麦克风阵列的整体信号强度值进行增益补偿，能够大大降低倾斜安装时对麦克风阵列本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种麦克风阵列补偿的优化方法，其特征在于，包括以下步骤：S110、预先选取多个声源发声角度作为校正角度，分别测试麦克风阵列在各个校正角度采集到的音频信号的整体信号强度值作为测量值；S120、获取麦克风阵列在安装后的倾斜角度；S130、根据预先测试得到的测量值，采用线性插值方法计算该倾斜角度对应的倾斜修正值；并根据倾斜修正值对麦克风阵列的整体信号强度值进行增益补偿。2.根据权利要求1所述的一种麦克风阵列补偿的优化方法，其特征在于，在所述S110步骤中，选取多个声源发声角度作为校正角度的方法为：将麦克风阵列的整体信号强度随声源发声角度增加而增大的声源发声角度区间划分为线性增加区间，将麦克风阵列的整体信号强度随声源发声角度增加而减小的声源发声角度区间划分为线性减小区间；分别在线性增加区间和线性减小区间等间隔角度选取多个角度作为校正角度。3.根据权利要求2所述的一种麦克风阵列补偿的优化方法，其特征在于：所述线性增加区间的声源发声角度范围为0
°
～180
°
，所述线性减小区间的声源发声角度范围为180
°
～360
°
；所述校正角度包括在0
°
、180
°
、360
°
、在0
°
～180
°
之间等间隔角度选取的多个角度以及在180
°
～360
°
之间等间隔角度选取的多个角度。4.根据权利要求1所述的一种麦克风阵列补偿的优化方法，其特征在于：在所述S110步骤中，通过测试得到测量值后，还通过数据拟合得出麦克风阵列的整体信号强度值随声源发声角度变化的函数曲线，并根据所述函数曲线对各测量值进行修正。5.根据权利要求1所述的一种麦克风阵列补偿的优化方法，其特征在于：所述麦克风阵列上设置有角度传感器，通过所述角度传感器获取麦克风阵列在安装后的倾斜角度。6.根据权利要求1～5任一项所述的一种麦克风阵列补偿的优化方法，其特征在于，所述S130步骤包括以下子步骤：S131、选取一个小于倾斜角度的校正角度作为第一插值角度，选取一个大于倾斜角度的校正角度作为第二插值角度；S132、采用下式计算倾斜角度为θ时的理论整体信号强度值：其中，θ表示麦克风阵列在安装后的倾斜角度；signal(...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫荣辉，陈洪太，
申请(专利权)人：东莞市阿尔法电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：