指向可变的差分波束形成方法、装置、设备及存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术属于信号处理技术领域，公开了一种指向可变的差分波束形成方法、装置、设备及存储介质。该方法包括：根据目标指向方向的余弦值与目标零点方向的余弦值，确定过渡零点方向的余弦值；根据目标指向方向的余弦值、目标零点方向的余弦值以及过渡零点方向的余弦值，确定阵列流型矩阵；根据阵列流型矩阵，确定滤波权系数；接收麦克风线阵发出的采样信号，根据滤波权系数对采样信号进行滤波，输出目标差分波束，目标差分波束的指向方向为目标指向方向，目标差分波束的零点方向为目标零点方向。通过上述方式，利用代数多项式分解方法，设计差分波束形成的权系数，使用该权系数对每个采样信号进行滤波，得到指向任意方向的差分波束。束。束。

【技术实现步骤摘要】
指向可变的差分波束形成方法、装置、设备及存储介质


[0001]本专利技术涉及信号处理
，尤其涉及一种指向可变的差分波束形成方法、装置、设备及存储介质。

技术介绍

[0002]基于麦克风阵列信号处理的语音增强技术被广泛应用于手机、耳机和智能电视等电子设备，如何鲁棒地降低环境噪声并不损伤目标语音信号是关键问题。20世纪初，研究人员为了测量声场的声压微分，使用两个距离很近的麦克风声压的差值作为微分的估计结果。基于这一原理的波束形成方法就是差分波束形成，或称为DMA(Differential Microphone Array)。
[0003]相比较于常用的加性阵列波束形成方法，例如延时求和波束形成，DMA主要的优点是：阵列响应不会随频率变换而发生改变、用较少的阵元就可以得到较大的阵列指向性。缺点是：在低频段DMA的白噪声增益小于0，这会增大低频段白噪声而导致语音信号被掩蔽，且鲁棒性不好，若麦克风阵列为线阵，DMA在线阵中的指向方向必须是阵列的端射方向，即麦克风的连线方向，指向方向固定，不能灵活调整。
[0004]上述内容仅用于辅助理解本专利技术的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

技术实现思路

[0005]本专利技术的主要目的在于提供一种指向可变的差分波束形成方法、装置、设备及存储介质，旨在解决现有技术中DMA在线阵中的指向方向必须是阵列的端射方向，不能灵活调整的技术问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了一种指向可变的差分波束形成方法，所述方法包括以下步骤：
[0007]获取目标指向方向与目标零点方向，根据所述目标指向方向的余弦值与所述目标零点方向的余弦值，确定过渡零点方向的余弦值；
[0008]根据所述目标指向方向的余弦值、所述目标零点方向的余弦值以及所述过渡零点方向的余弦值，确定阵列流型矩阵；
[0009]根据所述阵列流型矩阵，确定滤波权系数；
[0010]接收麦克风线阵发出的采样信号，根据所述滤波权系数对所述采样信号进行滤波，输出目标差分波束，所述目标差分波束的指向方向为所述目标指向方向，所述目标差分波束的零点方向为所述目标零点方向。
[0011]可选地，所述目标零点方向包括第一零点方向与第二零点方向，所述根据所述目标指向方向的余弦值与所述目标零点方向的余弦值，确定过渡零点方向的余弦值，包括：
[0012]获取所述麦克风线阵中的麦克风数量；
[0013]根据所述麦克风数量、所述目标指向方向的余弦值、所述第一零点方向的余弦值
以及所述第二零点方向的余弦值，确定余弦向量；
[0014]获取所述余弦向量、所述第一零点方向的余弦值、所述第二零点方向的余弦值、所述麦克风数量与所述过渡零点方向的余弦值之间的对应关系；
[0015]根据所述余弦向量、所述第一零点方向的余弦值、所述第二零点方向的余弦值、所述麦克风数量以及所述余弦向量、所述第一零点方向的余弦值、所述第二零点方向的余弦值、所述麦克风数量与所述过渡零点方向的余弦值之间的对应关系，确定所述过渡零点方向的余弦值。
[0016]可选地，所述根据所述麦克风数量、所述目标指向方向的余弦值、所述第一零点方向的余弦值以及所述第二零点方向的余弦值，确定余弦向量，包括：
[0017]根据所述麦克风数量、所述目标指向方向的余弦值、所述第一零点方向的余弦值以及所述第二零点方向的余弦值，分别生成所述目标指向方向、所述第一零点方向以及所述第二零点方向的过渡余弦向量；
[0018]根据所述目标指向方向的过渡余弦向量、所述第一零点方向的过渡余弦向量以及所述第二零点方向的过渡余弦向量，确定过渡余弦矩阵；
[0019]获取所述过渡余弦矩阵与所述余弦向量之间的对应关系；
[0020]根据所述过渡余弦矩阵以及所述过渡余弦矩阵与所述余弦向量之间的对应关系，确定所述余弦向量。
[0021]可选地，所述根据所述麦克风数量、所述目标指向方向的余弦值、所述第一零点方向的余弦值以及所述第二零点方向的余弦值，分别生成所述目标指向方向、所述第一零点方向以及所述第二零点方向的过渡余弦向量，包括：
[0022]获取所述麦克风数量、所述目标指向方向的余弦值与所述过渡余弦向量之间的对应关系；
[0023]根据所述麦克风数量、所述目标指向方向的余弦值以及所述麦克风数量、所述目标指向方向的余弦值与所述过渡余弦向量之间的对应关系，确定所述目标指向方向的过渡余弦向量；
[0024]获取所述麦克风数量、所述目标零点方向的余弦值与所述过渡余弦向量之间的对应关系；
[0025]根据所述麦克风数量、所述第一零点方向的余弦值以及所述麦克风数量、所述第一零点方向的余弦值与所述过渡余弦向量之间的对应关系，确定所述第一零点方向的过渡余弦向量；
[0026]根据所述麦克风数量、所述第二零点方向的余弦值以及所述麦克风数量、所述第二零点方向的余弦值与所述过渡余弦向量之间的对应关系，确定所述第二零点方向的过渡余弦向量。
[0027]可选地，所述根据所述目标指向方向的过渡余弦向量、所述第一零点方向的过渡余弦向量以及所述第二零点方向的过渡余弦向量，确定过渡余弦矩阵，包括：
[0028]获取所述目标指向方向的过渡余弦向量、所述第一零点方向的过渡余弦向量、所述第二零点方向的过渡余弦向量与所述过渡余弦矩阵之间的对应关系；
[0029]根据所述目标指向方向的过渡余弦向量、所述第一零点方向的过渡余弦向量、所述第二零点方向的过渡余弦向量以及所述目标指向方向的过渡余弦向量、所述第一零点方
向的过渡余弦向量、所述第二零点方向的过渡余弦向量与所述过渡余弦矩阵之间的对应关系，确定所述过渡余弦矩阵。
[0030]可选地，所述根据所述目标指向方向的余弦值、所述目标零点方向的余弦值以及所述过渡零点方向的余弦值，确定阵列流型矩阵，包括：
[0031]根据所述目标指向方向的余弦值、所述第一零点方向的余弦值、所述第二零点方向的余弦值以及所述过渡零点方向的余弦值，分别确定所述目标指向方向、所述第一零点方向、所述第二零点方向以及所述过渡零点方向的导向矢量；
[0032]对所述目标指向方向的导向矢量、所述第一零点方向的导向矢量、所述第二零点方向的导向矢量以及所述过渡零点方向的导向矢量进行变形，得到所述阵列流型矩阵。
[0033]可选地，所述根据所述目标指向方向的余弦值、所述第一零点方向的余弦值、所述第二零点方向的余弦值以及所述过渡零点方向的余弦值，分别确定所述目标指向方向、所述第一零点方向、所述第二零点方向以及所述过渡零点方向的导向矢量，包括：
[0034]获取所述麦克风线阵的间距数据、频率数据以及声速数据；
[0035]根据所述间距数据、所述频率数据、所述声速数据、所述麦克风数量、所述目标指向方向的余弦值以及所述间距数据、所述频率数据、所述声速数据、所述麦克风数量、所述目标指向方向的余弦值与导向矢量之间的对应关系，确定所述目标指向方向的导向矢本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种指向可变的差分波束形成方法，其特征在于，所述指向可变的差分波束形成方法包括：获取目标指向方向与目标零点方向，根据所述目标指向方向的余弦值与所述目标零点方向的余弦值，确定过渡零点方向的余弦值；根据所述目标指向方向的余弦值、所述目标零点方向的余弦值以及所述过渡零点方向的余弦值，确定阵列流型矩阵；根据所述阵列流型矩阵，确定滤波权系数；接收麦克风线阵发出的采样信号，根据所述滤波权系数对所述采样信号进行滤波，输出目标差分波束，所述目标差分波束的指向方向为所述目标指向方向，所述目标差分波束的零点方向为所述目标零点方向。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标零点方向包括第一零点方向与第二零点方向，所述根据所述目标指向方向的余弦值与所述目标零点方向的余弦值，确定过渡零点方向的余弦值，包括：获取所述麦克风线阵中的麦克风数量；根据所述麦克风数量、所述目标指向方向的余弦值、所述第一零点方向的余弦值以及所述第二零点方向的余弦值，确定余弦向量；获取所述余弦向量、所述第一零点方向的余弦值、所述第二零点方向的余弦值、所述麦克风数量与所述过渡零点方向的余弦值之间的对应关系；根据所述余弦向量、所述第一零点方向的余弦值、所述第二零点方向的余弦值、所述麦克风数量以及所述余弦向量、所述第一零点方向的余弦值、所述第二零点方向的余弦值、所述麦克风数量与所述过渡零点方向的余弦值之间的对应关系，确定所述过渡零点方向的余弦值。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述麦克风数量、所述目标指向方向的余弦值、所述第一零点方向的余弦值以及所述第二零点方向的余弦值，确定余弦向量，包括：根据所述麦克风数量、所述目标指向方向的余弦值、所述第一零点方向的余弦值以及所述第二零点方向的余弦值，分别生成所述目标指向方向、所述第一零点方向以及所述第二零点方向的过渡余弦向量；根据所述目标指向方向的过渡余弦向量、所述第一零点方向的过渡余弦向量以及所述第二零点方向的过渡余弦向量，确定过渡余弦矩阵；获取所述过渡余弦矩阵与所述余弦向量之间的对应关系；根据所述过渡余弦矩阵以及所述过渡余弦矩阵与所述余弦向量之间的对应关系，确定所述余弦向量。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述麦克风数量、所述目标指向方向的余弦值、所述第一零点方向的余弦值以及所述第二零点方向的余弦值，分别生成所述目标指向方向、所述第一零点方向以及所述第二零点方向的过渡余弦向量，包括：获取所述麦克风数量、所述目标指向方向的余弦值与所述过渡余弦向量之间的对应关系；根据所述麦克风数量、所述目标指向方向的余弦值以及所述麦克风数量、所述目标指
向方向的余弦值与所述过渡余弦向量之间的对应关系，确定所述目标指向方向的过渡余弦向量；获取所述麦克风数量、所述目标零点方向的余弦值与所述过渡余弦向量之间的对应关系；根据所述麦克风数量、所述第一零点方向的余弦值以及所述麦克风数量、所述第一零点方向的余弦值与所述过渡余弦向量之间的对应关系，确定所述第一零点方向的过渡余弦向量；根据所述麦克风数量、所述第二零点方向的余弦值以及所述麦克风数量、所述第二零点方向的余弦值与所述过渡余弦向量之间的对应关系，确定所述第二零点方向的过渡余弦向量。5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述目标指向方向的过渡余弦向量、所述第一零点方向的过渡余弦向量以及所述第二零点方向的过渡余弦向量，确定过渡余弦矩阵，包括：获取所述目标指向方向的过渡余弦向量、所述第一零点方向的过渡余弦向量、所述第二零...

【专利技术属性】
技术研发人员：李林峰，汪杨刚，万成，
申请(专利权)人：武汉海微科技有限公司，
类型：发明
国别省市：