本发明专利技术提供一种自适应阵列麦克风降噪装置，涉及音频处理技术领域。本发明专利技术在阵列麦克风上部署有信号预处理模块、自适应滤波器组、DOA方向估计模块、滤波输出选择模块、进一步降噪模块和OLA重叠相加模块；当噪声信号在某些位置频繁变换的时候，根据事先配置或者由估计的DOA得到的统计信息配置多方向的辅助滤波器。辅助滤波器一直在后台根据DOA信息更新。这样不需要重新从头跟踪，滤波器可以迅速起到作用降噪。用降噪。用降噪。
【技术实现步骤摘要】
一种自适应阵列麦克风降噪装置
[0001]本专利技术涉及音频处理
，尤其涉及一种自适应阵列麦克风降噪装置。
技术介绍
[0002]降噪麦克风是指使用方向性处理声音信号，提高信噪比，使用户在有背景噪音的情况下听清对面的人说话的一种麦克风。其基本原理是将两个麦克风按严格的声学原理装配在同一个助听器里，使不同角度到达的声音信号得到不同的放大，从而达到增强有用的信号，相对减弱背景噪音。
[0003]在麦克风阵列降噪的现有方案中，常见的是采用自适应广义旁瓣相消(Generalized Sidelobe Cancellation,GSC)或者最小方差无失真响应(minimum variance distortionless response，MVDR)或其变形，在双麦克风阵列中，尤其以GSC技术采用为多。标准的GSC自适应降噪包括一个FBF，一个ABM。ABM根据阻塞矩阵的输出可以自适应消除噪声，包括稳态和非稳态的噪声。一个针对指向方向的自适应滤波器，对于非指向方向会动态形成0点，达到降噪目的。
[0004]但是，现有的麦克风阵列降噪方案存在动态降噪效果差的问题，如：当噪声源处于较快动态变化时，滤波器无法及时更新，滤波器的系数无法收敛，因此导致降噪效果较差。
[0005]因此，有必要提供一种自适应阵列麦克风降噪装置来解决上述技术问题。
技术实现思路
[0006]为解决上述之一技术问题，本专利技术提供的一种自适应阵列麦克风降噪装置，部署在阵列麦克风上，所述阵列麦克风包括若干麦克风采集单元，通过阵列麦克风对外部音频进行信号采集，得到阵列麦克风信号数据；所述阵列麦克风上还部署有信号预处理模块、自适应滤波器组、DOA方向估计模块、滤波输出选择模块、进一步降噪模块和OLA重叠相加模块。
[0007]具体的，在进行自适应阵列麦克风降噪时，所述信号预处理模块对阵列麦克风信号数据进行进行降噪预处理，得到降噪预处理数据；所述降噪预处理数据通过DOA方向估计模块进行波达方向估计，得到方向估计数据；所述自适应滤波器组包括一个主自适应滤波器和若干个辅助滤波器；所述降噪预处理数据和方向估计数据一同输入主自适应滤波器和各辅助滤波器中，得到自适应滤波器组输出，并对自适应滤波器组各滤波器进行滤波器系数更新；所述滤波输出选择模块对自适应滤波器组输出进行信号选择，得到最佳输出信号；所述进一步降噪模块对最佳输出信号进行进一步降噪处理，得到进一步降噪信号；所述OLA重叠相加模块对进一步降噪信号和最佳输出信号进行重叠相加，得到最终输出信号。
[0008]作为更进一步的解决方案，所述信号预处理模块对阵列麦克风信号数据进行分帧处理、加窗处理和FFT处理；
[0009]分帧处理：设置分帧间隔，并将阵列麦克风信号按照设置的分帧间隔进行分帧操作，得到若干分帧数据；
[0010]加窗处理：使用汉明窗对分帧数据进行加窗，防止频率泄露；汉明窗函数如下：
[0011][0012]其中，n表示被截取信号；α表示汉明窗常数；N
‑
1表示汉明窗的截取窗口长度；
[0013]FFT处理：将加窗后的分帧数据进行快速傅里叶变换，得到对应的降噪预处理数据。
[0014]作为更进一步的解决方案，所述DOA方向估计模块采用GCC
‑
PHAT声源定位法，所述GCC
‑
PHAT声源定位法对阵列麦克风采集的连续声源信号进行声源角度定位，声源信号为多声源不同时发声。
[0015]作为更进一步的解决方案，所述自适应滤波器组通过如下步骤进行滤波操作：
[0016]步骤A1：设置主滤波器的主滤波方向，各辅助滤波器的辅助滤波零方向；
[0017]步骤A2：主滤波器在主方向形成增益峰值；
[0018]步骤A3：主滤波器在其它方向自适应形成谷底；
[0019]步骤A4：各辅助滤波器在对应的辅助滤波零方向形成增益峰值；
[0020]步骤A5：各辅助滤波器在对应的辅助滤波零方向90
°
/180
°
方向形成谷底；
[0021]步骤A6：判断是否存在更多的噪声源，若存在，则在给定方向形成谷底；
[0022]作为更进一步的解决方案，所述自适应滤波器组在检测到滤波器出现发散时，重新初始化各个滤波器。
[0023]作为更进一步的解决方案，所述自适应滤波器组通过DOA方向估计模块的方向估计数据判断是否进行滤波器参数更新：
[0024]主滤波器更新：
[0025]若DOA方向估计模块估计的波达方向α在主滤波方向及附近时，则更新噪声估计滤波器系数，冻结目标信号估计滤波器系数；若估计的波达方向α偏离主滤波方向超过门限，此时冻结噪声估计滤波器系数，更新目标信号估计滤波器系数；
[0026]辅助滤波器更新：
[0027]若DOA方向估计模块估计的波达方向α在对应的辅助滤波零方向及附近时，则更新噪声估计滤波器系数，冻结目标信号估计滤波器系数；若估计的波达方向α偏离对应的辅助滤波零方向超过门限，此时冻结噪声估计滤波器系数，更新目标信号估计滤波器系数。
[0028]作为更进一步的解决方案，所述滤波输出选择模块选择信号能量最大且噪声能量最小的一路进行输出，并对输出信号做平滑处理。
[0029]作为更进一步的解决方案，所述进一步降噪模块对最佳输出信号进行进一步降噪处理，包括GSC自适应降噪、最小方差无失真响应或其他降噪模块。
[0030]作为更进一步的解决方案，所述OLA重叠相加模块:将输入信号数据分为固定长度的数据块；每次作fft处理的是固定长度的数据块，将固定长度的数据块分成若干子块，每次将最新输入的子块数据添加到fft处理的数据序列中，将最后的子块抛弃；每次作fft处理时，便存在3个子块的重叠；ifft处理后输出时，每次只输出处理后的最后一个子块的数据。
[0031]作为更进一步的解决方案，所述自适应阵列麦克风降噪装置部署在芯片级设备上，并对阵列麦克风进行自适应阵列麦克风降噪。
[0032]与相关技术相比较，本专利技术提供的一种自适应阵列麦克风降噪装置具有如下有益效果：
[0033]现有技术麦克风阵列降噪方案存在动态降噪效果差，滤波器无法及时更新，滤波器的系数无法收敛，本实施例主要创新包括：
[0034]本专利技术在阵列麦克风上部署有信号预处理模块、自适应滤波器组、DOA方向估计模块、滤波输出选择模块、进一步降噪模块和OLA重叠相加模块；当噪声信号在某些位置频繁变换的时候，根据事先配置或者由估计的DOA得到的统计信息配置多方向的辅助滤波器。辅助滤波器一直在后台根据DOA信息更新。这样不需要重新从头跟踪，滤波器可以迅速起到作用降噪。
附图说明
[0035]图1为本专利技术实施例提供的一种自适应阵列麦克风降噪装置的降噪流程图；
[0036]图2为本专利技术实施例提供的一种自适应阵列麦克风降噪装置示意图一；
[0037]图3为本专利技术实施例本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种自适应阵列麦克风降噪装置，其特征在于，部署在阵列麦克风上，所述阵列麦克风包括若干麦克风采集单元，通过阵列麦克风对外部音频进行信号采集，得到阵列麦克风信号数据；所述阵列麦克风上还部署有信号预处理模块、自适应滤波器组、DOA方向估计模块、滤波输出选择模块、进一步降噪模块和OLA重叠相加模块；在进行自适应阵列麦克风降噪时，所述信号预处理模块对阵列麦克风信号数据进行进行降噪预处理，得到降噪预处理数据；所述降噪预处理数据通过DOA方向估计模块进行波达方向估计，得到方向估计数据；所述自适应滤波器组包括一个主自适应滤波器和若干个辅助滤波器；所述降噪预处理数据和方向估计数据一同输入主自适应滤波器和各辅助滤波器中，得到自适应滤波器组输出，并对自适应滤波器组各滤波器进行滤波器系数更新；所述滤波输出选择模块对自适应滤波器组输出进行信号选择，得到最佳输出信号；所述进一步降噪模块对最佳输出信号进行进一步降噪处理，得到进一步降噪信号；所述OLA重叠相加模块对进一步降噪信号和最佳输出信号进行重叠相加，得到最终输出信号。2.根据权利要求1所述的一种自适应阵列麦克风降噪装置，其特征在于，所述信号预处理模块对阵列麦克风信号数据进行分帧处理、加窗处理和FFT处理；分帧处理：设置分帧间隔，并将阵列麦克风信号按照设置的分帧间隔进行分帧操作，得到若干分帧数据；加窗处理：使用汉明窗对分帧数据进行加窗，防止频率泄露；汉明窗函数如下：其中，n表示被截取信号；α表示汉明窗常数；N
‑
1表示汉明窗的截取窗口长度；FFT处理：将加窗后的分帧数据进行快速傅里叶变换，得到对应的降噪预处理数据。3.根据权利要求1所述的一种自适应阵列麦克风降噪装置，其特征在于，所述DOA方向估计模块采用GCC
‑
PHAT声源定位法，所述GCC
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PHAT声源定位法对阵列麦克风采集的连续声源信号进行声源角度定位，声源信号为多声源不同时发声。4.根据权利要求1所述的一种自适应阵列麦克风降噪装置，其特征在于，所述自适应滤波器组通过如下步骤进行滤波操作：步骤A1：设置主滤波器的主滤波方向，各辅助滤波器的辅助滤波零方向；步骤A2：主滤波器在主方向形成增益峰值；步骤A3：主滤波器在其...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭东风，
申请(专利权)人：杭州芯声智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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