一种基于双麦克风的语音增强方法技术

本申请属于语音信号处理领域，提供了基于双麦克风的语音增强方法

【技术实现步骤摘要】
一种基于双麦克风的语音增强方法、装置及助听设备


[0001]本申请属于语音信号处理
，尤其涉及一种基于双麦克风的语音增强方法
、
装置
、
计算机可读存储介质及助听设备
。

技术介绍

[0002]助听设备主要包括助听器
、
人工耳蜗
、
人工中耳
、
听辅设备等
。
语音增强是助听设备中的重要技术，其主要目的是从含噪语音中抑制噪声，得到纯净语音
,
以提高语音的清晰度和可懂度
。
[0003]现有技术的语音增强方式主要包括单通道语音增强和多通道语音增强
。
单通道语音增强不可避免会对语音信号造成损伤，而多通道语音增强因其具有比单通道更多路的信号可以利用，其增强效果通常优于单通道语音增强效果
。
[0004]多通道语音增强通常以麦克风阵列的形式出现，麦克风阵列由于其空间孔径较大，严重影响其在许多场合的应用，而由两个麦克风组成的双麦克风可视为最简单的麦克风阵列，其应用场合更为广泛
。
然而，现有技术采用的多通道语音增强方式对消噪效果，尤其是高频噪声或宽带噪声的噪声抵消效果不好
。

技术实现思路

[0005]本申请的目的在于提供一种基于双麦克风的语音增强方法
、
装置
、
计算机可读存储介质及助听设备，旨在解决现有技术采用的多通道语音增强方式对消噪效果，尤其是高频噪声或宽带噪声的噪声抵消效果不好的问题
。
[0006]第一方面，本申请提供了一种基于双麦克风的语音增强方法，所述方法包括以下步骤：
[0007]S101、
使用过采样频率分别对两个麦克风接收的信号进行采样，得到两路含噪语音信号，分别对两路含噪语音信号进行降采样处理得到多个降采样后含噪语音信号；
[0008]S102、
分别选取每路含噪语音信号对应的一个降采样后含噪语音信号进行语音差分波束形成，获得一个差分语音信号；分别选取每路含噪语音信号对应的多个降采样后含噪语音信号进行多个噪声差分波束形成，获得多个差分噪声信号；
[0009]S103、
通过对一个差分语音信号和多个差分噪声信号采用基于声音活动检测
VAD
改进的多路自适应噪声抵消
MANC
算法，进一步消除差分语音信号中的残余噪声；
[0010]S104、
对进一步消除了残余噪声后的差分语音信号进行时域恢复运算，得到输出的增强语音
。
[0011]第二方面，本申请提供了一种基于双麦克风的语音增强装置，包括：
[0012]采样模块，用于使用过采样频率分别对两个麦克风接收的信号进行采样，得到两路含噪语音信号，分别对两路含噪语音信号进行降采样处理得到多个降采样后含噪语音信号；
[0013]差分波束形成模块，用于分别选取每路含噪语音信号对应的一个降采样后含噪语
音信号进行语音差分波束形成，获得一个差分语音信号；分别选取每路含噪语音信号对应的多个降采样后含噪语音信号进行多个噪声差分波束形成，获得多个差分噪声信号；
[0014]噪声抵消模块，用于通过对一个差分语音信号和多个差分噪声信号采用基于声音活动检测改进的多路自适应噪声抵消算法，进一步消除差分语音信号中的残余噪声；
[0015]恢复运算模块，用于对进一步消除了残余噪声后的差分语音信号进行时域恢复运算，得到输出的增强语音
。
[0016]第三方面，本申请提供了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程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如所述的基于双麦克风的语音增强方法的步骤
。
[0017]第四方面，本申请提供了一种助听设备，包括：
[0018]一个或多个处理器；
[0019]存储器；以及一个或多个计算机程序，所述处理器和所述存储器通过总线连接，其中所述一个或多个计算机程序被存储在所述存储器中，并且被配置成由所述一个或多个处理器执行，所述处理器执行所述计算机程序时实现如所述的基于双麦克风的语音增强方法的步骤
。
[0020]在本申请中，由于使用过采样频率分别对两个麦克风接收的信号进行采样，得到两路含噪语音信号，分别对两路含噪语音信号进行降采样处理得到多个降采样后含噪语音信号；分别选取每路含噪语音信号对应的一个降采样后含噪语音信号进行语音差分波束形成，获得一个差分语音信号；分别选取每路含噪语音信号对应的多个降采样后含噪语音信号进行多个噪声差分波束形成，获得多个差分噪声信号；通过对一个差分语音信号和多个差分噪声信号采用基于声音活动检测
VAD
改进的多路自适应噪声抵消
MANC
算法，进一步消除差分语音信号中的残余噪声；对进一步消除了残余噪声后的差分语音信号进行时域恢复运算，得到输出的增强语音
。
因此对消噪效果，尤其是高频噪声或宽带噪声的噪声抵消效果较好
。
附图说明
[0021]图1是本申请一实施例提供的基于双麦克风的语音增强方法的流程图
。
[0022]图2是双麦克风采集信号的示意图
。
[0023]图3是语音差分波束形成的波束图
。
[0024]图
4 是噪声差分波束形成的波束图
。
[0025]图
5 是改进的多路自适应噪声抵消算法示意图
。
[0026]图6是本申请一实施例提供的基于双麦克风的语音增强装置的功能模块框图
。
[0027]图7是本申请一实施例提供的助听设备的具体结构框图
。
具体实施方式
[0028]为了使本申请的目的
、
技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明
。
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请
。
[0029]为了说明本申请所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明
。
[0030]请参阅图1，是本申请一实施例提供的基于双麦克风的语音增强方法的流程图，本实施例主要以该基于双麦克风的语音增强方法应用于助听设备为例来举例说明，本申请一实施例提供的基于双麦克风的语音增强方法包括以下步骤：
[0031]S101、
使用过采样频率分别对两个麦克风接收的信号进行采样，得到两路含噪语音信号，分别对两路含噪语音信号进行降采样处理得到多个降采样后含噪语音信号
。
[0032]在本申请一实施例中，语音源位于两个麦克风的连线上且在其中一个麦克风的一端，噪声源位于其它方向，理想情况下位于两个麦克风的连线的中垂线上
。
[0033]请参阅图2，两个麦克风的距离的计算公式如下所示：
[0034](1)
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于双麦克风的语音增强方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
S101、
使用过采样频率分别对两个麦克风接收的信号进行采样，得到两路含噪语音信号，分别对两路含噪语音信号进行降采样处理得到多个降采样后含噪语音信号；
S102、
分别选取每路含噪语音信号对应的一个降采样后含噪语音信号进行语音差分波束形成，获得一个差分语音信号；分别选取每路含噪语音信号对应的多个降采样后含噪语音信号进行多个噪声差分波束形成，获得多个差分噪声信号；
S103、
通过对一个差分语音信号和多个差分噪声信号采用基于声音活动检测
VAD
改进的多路自适应噪声抵消
MANC
算法，进一步消除差分语音信号中的残余噪声；
S104、
对进一步消除了残余噪声后的差分语音信号进行时域恢复运算，得到输出的增强语音
。2.
如权利要求1所述的方法，其特征在于，两个麦克风的距离的计算公式如下所示：
ꢀꢀ
(1)
；其中，为预设的常用语音信号的采样频率，为声速；所述
S101
具体为：使用过采样频率分别对两个麦克风接收的信号进行采样，得到两路含噪语音信号，分别对两路含噪语音信号进行降采样处理得到采样率为的路降采样后含噪语音信号，其中为大于1的正整数；具体公式如下：设第
i
个麦克风于采样时刻
n
采样得到的含噪语音信号为，则，则
(2)
；
(3)
； (4)
；其中，为理论上第
i
个麦克风于采样时刻
n
采样得到的语音信号，为理论上第
i
个麦克风于采样时刻
n
采样得到的干扰噪声，为语音由一个麦克风到另一个麦克风传播时的信号幅度衰减因子，；对理论上采样得到的语音信号
、
干扰噪声和含噪语音信号作降采样处理，令降采样后语音信号
、
降采样后干扰噪声
、
降采样后含噪语音信号为：
(5) ；
(6)
；
(7)。3.
如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述语音差分波束形成所采用的是固定差分波束形成算法，以增强语音方向的信号，同时抑制非语音方向的噪声信号；所述噪声差分波束形成所采用的是固定差分波束形成算法，以增强噪声方向的信号，同时抑制语音方向的信号，为后续的多路自适应噪声抵消算法提供输入信号
。4.
如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述
S102
具体为：分别选取每路含噪语音信号对应的一个降采样后含噪语音信号进行语音差分波束形成，获得一个差分语音信号：：：：：
(8)
；分别选取每路含噪语音信号对应的多个降采样后含噪语音信号进行多个噪声差分波束形成，获得多个差分噪声信号：：：：：
(9)。5.
如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述
S103
具体为：
MANC
算法中主输入为差分语音信号，多路参考输入为差分噪声信号，
MANC
算法的自适应滤波器选用最小均方
LMS
算法来实现相应功能，
VAD
是通过差分语音信号进行有声或无声时间段的检测，并将检测结果用于控制是否更新自适应滤波器的系数，即仅在无声时间段才进行更新；所述
S103
具体公式为：使用
LMS
的自适应...

【专利技术属性】
技术研发人员：方韶劻，林凤梅，曾庆宁，罗瀛，龙超，
申请(专利权)人：深圳市昂思科技有限公司，
类型：发明
国别省市：