本發(fā)明涉及一種投影方法。特別是涉及一種針對(duì)于回聲消除的具有選擇進(jìn)化仿射投影階數(shù)的仿射投影方法。
背景技術(shù)：
聲學(xué)回聲主要是指從揚(yáng)聲器發(fā)出的聲音被麥克風(fēng)重新拾取后再次發(fā)送到遠(yuǎn)端形成的回聲。聲學(xué)回聲消除器(Acoustic Echo Cancellation,AEC)廣泛應(yīng)用于各種嵌入式設(shè)備和各種VoIP應(yīng)用中，包括各種電信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和終端設(shè)備、豐富的軟件視頻會(huì)議和VoIP軟件電話等。
麥克風(fēng)在時(shí)刻n接收的信號(hào)為：
d(n)＝xT(n)h(n)+v(n) 1.1
式中：d(n)代表麥克風(fēng)信號(hào),輸入信號(hào)向量x(n)＝[x(n),x(n-1),...,x(n-N+1)]T，T代表矩陣的轉(zhuǎn)置，N為回聲路徑長(zhǎng)度，h(n)＝[h0(n),h1(n),...,hN(n)]T是系統(tǒng)的沖擊響應(yīng)，v(n)代表近端信號(hào)?；芈曄哪康木褪抢霉烙?jì)出回聲路徑將回聲從麥克風(fēng)信號(hào)中消除。
代表估計(jì)出來的回聲信號(hào)，e(n)代表回聲消除后得到的誤差信號(hào)，其中，線性回聲消除器主要依靠自適應(yīng)算法來估計(jì)回聲路徑，由于仿射投影算法(Affine Projection Algorithm,APA)能夠在收斂速度和計(jì)算復(fù)雜度之間取得較好折衷而被廣泛應(yīng)用，對(duì)于一個(gè)最大仿射投影階數(shù)為Kmax的APA，其更新方程是
其中μ為自適應(yīng)濾波器的步長(zhǎng)，Kn為當(dāng)前時(shí)刻的仿射投影階數(shù)，為輸入信號(hào)矩陣，為單位矩陣，δ為一常數(shù)稱為正則化因子，為前驗(yàn)誤差信號(hào)向量，計(jì)算方法是
其中d(n)＝[d(n),d(n-1),...,d(n-Kn+1)]T。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種在不影響仿射投影方法性能的前提下，通過自適應(yīng)地選擇仿射投影階數(shù)來降低計(jì)算復(fù)雜度的具有選擇進(jìn)化仿射投影階數(shù)的仿射投影方法。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種具有選擇進(jìn)化仿射投影階數(shù)的仿射投影方法，包括如下步驟：
1)初始化濾波器各參數(shù)以及定義閾值ε(K)：
對(duì)濾波器的系數(shù)步長(zhǎng)μ、正則化因子δ和最大仿射投影階數(shù)Kmax進(jìn)行初始化，閾值其中為近端噪聲功率；
2)更新輸入信號(hào)與麥克風(fēng)信號(hào)：
包括獲取當(dāng)前時(shí)刻麥克風(fēng)信號(hào)d(n)與輸入信號(hào)x(n)，并分別更新至麥克風(fēng)信號(hào)向量d(n)與輸入信號(hào)向量x(n)中，所述d(n)＝[d(n),d(n-1),...,d(n-Kmax+1)]T，所述輸入信號(hào)向量x(n)＝[x(n),x(n-1),...,x(n-N+1)]T；
3)計(jì)算先驗(yàn)誤差信號(hào)：
將n-1時(shí)刻估計(jì)的濾波器系數(shù)代入下式
得到當(dāng)前時(shí)刻回聲信號(hào)估計(jì)值輸入信號(hào)向量x(n)＝[x(n),x(n-1),...,x(n-N+1)]T
將當(dāng)前時(shí)刻回聲信號(hào)估計(jì)值和當(dāng)前時(shí)刻麥克風(fēng)信號(hào)d(n)代入下式
得到當(dāng)前時(shí)刻先驗(yàn)誤差信號(hào)e(n)；
4)確定仿射投影階數(shù)：
令K＝Kn-1，若當(dāng)前時(shí)刻先驗(yàn)誤差信號(hào)e(n)的平方小于閾值ε(K)，則將前一時(shí)刻仿射投影階數(shù)Kn-1的值減1后設(shè)定為當(dāng)前時(shí)刻仿射投影階數(shù)Kn，由于當(dāng)前時(shí)刻仿射投影階數(shù)Kn不能小于1，所以當(dāng)前時(shí)刻仿射投影階數(shù)Kn＝max{Kn-1,1}；若當(dāng)前時(shí)刻先驗(yàn)誤差信號(hào)e(n)的平方大于閾值ε(K+1)，則不斷地將K的值加1，直至當(dāng)前時(shí)刻先驗(yàn)誤差信號(hào)e(n)的平方小于閾值ε(K+1)或者K大于最大仿射投影階數(shù)Kmax為止，此時(shí)當(dāng)前仿射投影階數(shù)Kn＝min{K+1,Kmax}；
5)更新濾波器系數(shù)：
根據(jù)當(dāng)前投影階數(shù)，選擇對(duì)應(yīng)長(zhǎng)度的輸入信號(hào)矩陣先驗(yàn)誤差信號(hào)矩陣然后利用所述矩陣進(jìn)行濾波器的更新。
步驟5)所述的輸入信號(hào)矩陣表示如下：
步驟5)所述的先驗(yàn)誤差信號(hào)矩陣表示如下：
計(jì)算方法是：
其中
本發(fā)明的一種具有選擇進(jìn)化仿射投影階數(shù)的仿射投影方法，用于聲學(xué)回聲消除器，能夠使聲學(xué)回聲消除器在不影響仿射投影方法性能的前提下，通過自適應(yīng)地選擇仿射投影階數(shù)來有效地降低計(jì)算復(fù)雜度，使仿射投影算法更易于實(shí)際應(yīng)用。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的一種具有選擇進(jìn)化仿射投影階數(shù)的仿射投影方法做出詳細(xì)說明。
本發(fā)明的一種具有選擇進(jìn)化仿射投影階數(shù)的仿射投影方法，在不影響仿射投影方法性能的前提下，通過自適應(yīng)地選擇仿射投影階數(shù)來降低計(jì)算復(fù)雜度(收斂速度和穩(wěn)態(tài)誤差)。
本發(fā)明的一種具有選擇進(jìn)化仿射投影階數(shù)的仿射投影方法，包括如下步驟：
1)初始化濾波器各參數(shù)以及定義閾值ε(K)：
對(duì)濾波器的系數(shù)步長(zhǎng)μ、正則化因子δ和最大仿射投影階數(shù)Kmax進(jìn)行初始化，閾值其中為近端噪聲功率；
本發(fā)明實(shí)施例中設(shè)定，濾波器系數(shù)步長(zhǎng)μ＝0.5、正則化因子和最大仿射投影階數(shù)Kmax＝8。其中濾波器長(zhǎng)度N＝1024，λ＝1-1/(6N)，近端信號(hào)中加入信噪比20dB的獨(dú)立平穩(wěn)高斯白噪聲。
2)更新輸入信號(hào)與麥克風(fēng)信號(hào)：
包括獲取當(dāng)前時(shí)刻麥克風(fēng)信號(hào)d(n)與輸入信號(hào)x(n)，并分別更新至麥克風(fēng)信號(hào)向量d(n)與輸入信號(hào)向量x(n)中，所述d(n)＝[d(n),d(n-1),...,d(n-Kmax+1)]T，所述輸入信號(hào)向量x＝[x(n),x(n-1),...,x(n-N+1)]T；
3)計(jì)算先驗(yàn)誤差信號(hào)：
將n-1時(shí)刻估計(jì)的濾波器系數(shù)代入下式
得到當(dāng)前時(shí)刻回聲信號(hào)估計(jì)值輸入信號(hào)向量x(n)＝[x(n),x(n-1),...,x(n-N+1)]T
將當(dāng)前時(shí)刻回聲信號(hào)估計(jì)值和當(dāng)前時(shí)刻麥克風(fēng)信號(hào)d(n)代入下式
得到當(dāng)前時(shí)刻先驗(yàn)誤差信號(hào)e(n)；
4)確定仿射投影階數(shù)：
令K＝Kn-1，若當(dāng)前時(shí)刻先驗(yàn)誤差信號(hào)e(n)的平方小于閾值ε(K)，則將前一時(shí)刻仿射投影階數(shù)Kn-1的值減1后設(shè)定為當(dāng)前時(shí)刻仿射投影階數(shù)Kn，由于當(dāng)前時(shí)刻仿射投影階數(shù)Kn不能小于1，所以當(dāng)前時(shí)刻仿射投影階數(shù)Kn＝max{Kn-1,1}；若當(dāng)前時(shí)刻先驗(yàn)誤差信號(hào)e(n)的平方大于閾值ε(K+1)，則不斷地將K的值加1，直至當(dāng)前時(shí)刻先驗(yàn)誤差信號(hào)e(n)的平方小于閾值ε(K+1)或者K大于最大仿射投影階數(shù)Kmax為止，此時(shí)當(dāng)前仿射投影階數(shù)Kn＝min{K+1,Kmax}；
5)更新濾波器系數(shù)：
根據(jù)當(dāng)前投影階數(shù)，選擇對(duì)應(yīng)長(zhǎng)度的輸入信號(hào)矩陣先驗(yàn)誤差信號(hào)矩陣然后利用所述矩陣進(jìn)行濾波器的更新。
所述的輸入信號(hào)矩陣表示如下：
所述的先驗(yàn)誤差信號(hào)矩陣表示如下：
計(jì)算方法是：其中