一種用于助聽器的分頻段維納濾波去噪方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及數(shù)字信號技術領域，尤其設及一種用于助聽器的分頻段維納濾波去噪 方法和系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002] 去噪算法在助聽器中非常重要，因為身處的環(huán)境中有很多的噪音，比如室內(nèi)的電 器發(fā)出的聲音，外面汽車駛過的聲音，另外助聽器本身也會產(chǎn)生噪音，而該些噪音很影響患 者的舒適度。另外聽力下降的患者對于語音的信噪比要求比正常人要求更高，因此去噪功 能在助聽器使用中顯得更加重要?，F(xiàn)有很多助聽器去噪算法中，運用的是雙耳助聽器的多 通道算法，但是在中低端助聽器中，很多都是單耳并且是單通道的。因此，如何使用單麥克 來實現(xiàn)去噪功能成為亟需解決的問題。
[0003] 在去噪算法中比較常用的是譜減法、維納濾波法。傳統(tǒng)的維納濾波在語音增強方 面應用的是比較多的，頻域內(nèi)的維納濾波方法的準則就是最小均方差原則（MeanSquare Error)。如圖1所示，具體的流程如下所示，首先通過傅里葉變換（FFT)將時域信號變換 到頻域內(nèi)，然后通過VAD模塊判斷當前信號帖是否是語音帖，根據(jù)判斷的結果得出估計的 噪聲功率譜noise_R，再從帶噪的語音功率譜中減去噪聲功率譜，從而得到純凈的語音功率 譜。
[0004] 中國專利申請CN201310112271. 1，公開了一種實時語音去噪的方法，該方法包括； 根據(jù)語音接收裝置所接收的語音輸入生成頻域帶噪語音信號；根據(jù)所述頻域帶噪語音信號 計算對數(shù)譜后驗信噪比，所述對數(shù)譜后驗信噪比為當前帖頻域帶噪語音信號的功率譜的對 數(shù)值與前一帖噪聲功率估計值的對數(shù)值之間的比值；基于加權噪聲估計算法根據(jù)所述對數(shù) 譜后驗信噪比得到噪聲功率譜估計值；根據(jù)所述噪聲功率譜估計值生成維納濾波的增益函 數(shù)，根據(jù)該增益函數(shù)對所述頻域帶噪語音信號進行濾波，W生成頻域去噪語音信號；根據(jù)所 述頻域去噪語音信號生成時域去噪語音信號，該時域去噪語音信號由所述語音接收裝置進 一步處理。
[0005]但是該方法存在去除噪聲效果不佳并且產(chǎn)生音樂噪聲的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 有鑒于此，本發(fā)明提供一種用于助聽器的分頻段維納濾波去噪方法和系統(tǒng)，用于 降低助聽器的音樂噪聲、且使得言語可懂度提高。
[0007]本發(fā)明實施例提供一種用于助聽器的分頻段維納濾波去噪方法，包括；S1、對時域 內(nèi)的一帖信號通過傅里葉變換變換到頻域，在所述頻域內(nèi)進行頻帶的劃分；S2、對劃分的頻 帶求出不同頻帶的平均噪聲功率譜；S3、根據(jù)所處頻帶選擇所需噪聲功率譜，計算維納濾波 系數(shù)；S4、根據(jù)階段的值選擇維納濾波的階數(shù)，并進行濾波去噪。
[000引本發(fā)明實施例還提供一種用于助聽器的分頻段維納濾波去噪系統(tǒng)，包括；頻帶劃 分模塊，對時域內(nèi)的一帖信號通過傅里葉變換變換到頻域，在所述頻域內(nèi)進行頻帶的劃分； 第一計算模塊，對劃分的頻帶計算不同頻帶的平均噪聲功率譜；第二計算模塊，根據(jù)所處頻 帶選擇所需噪聲功率譜，計算維納濾波系數(shù)；去噪模塊，根據(jù)階段的值選擇維納濾波的階 數(shù)，并進行濾波去噪。
[0009] 本發(fā)明的用于助聽器的分頻段維納濾波去噪方法，通過fft變換到頻域，在所述 頻域內(nèi)進行頻帶的劃分；并對劃分的頻帶求出不同頻帶的平均噪聲功率譜；從而根據(jù)所處 頻帶選擇所需噪聲功率譜，計算維納濾波系數(shù)，可W使得助聽器的音樂噪聲更小、且使得言 語可懂度有很大的提高，通過實驗結果也可W很明顯的看出來。
【附圖說明】
[0010] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn) 有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可 W根據(jù)該些附圖獲得其他的附圖。
[0011] 圖1是現(xiàn)有的維納濾波原理圖；
[0012] 圖2是根據(jù)本發(fā)明一實施例的分頻段維納濾波去噪方法的流程圖；
[0013]圖3是根據(jù)本發(fā)明一實施例的分頻段維納濾波去噪系統(tǒng)的結構示意圖；
[0014] 圖4是根據(jù)本發(fā)明一實施例的原語音的波形圖；
[0015] 圖5是根據(jù)本發(fā)明一實施例的白噪聲后的信號圖；
[0016] 圖6是根據(jù)本發(fā)明一實施例的全頻段處理后的信號圖；
[0017] 圖7是根據(jù)本發(fā)明一實施例的分頻段維納濾波去噪算法處理后的信號圖；
[001引圖8是根據(jù)本發(fā)明一實施例的VAD的判斷結果圖。 具體實施例
[0019] 下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明的技術方案作進一步更詳細的描述。顯然， 所描述的實施例僅僅是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實 施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都 應屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0020] 音樂噪聲的產(chǎn)生原因，為用噪聲的統(tǒng)計均值代替當前帖的噪聲，因而在當前帖噪 聲的一些隨機譜峰處，經(jīng)過譜減后就剩下殘余的譜峰，而在當前帖的噪聲譜谷處，由于采用 半波整流，殘余噪聲譜成份被設成接近于零的值，該樣經(jīng)過增強后的殘余噪聲，在頻域內(nèi)就 成為一些離散的譜峰，相應在時域內(nèi)就呈現(xiàn)出類似正弦信號的疊加，呈現(xiàn)出樂音的特性。
[0021] 因此，抑制音樂噪聲的關鍵在于如何正確的估計噪聲的功率譜。在實際的環(huán)境中， 存在不同頻率的噪聲；求噪聲功率譜時分別在不同的頻率段進行處理，能夠有效的提高噪 聲估計的準確性，并且為了和人耳的聽覺感知系統(tǒng)相匹配，采用在梅爾域內(nèi)對頻段進行劃 分，也能夠更加有效的抑制存留的音樂噪聲。
[0022] 另外，針對實際助聽器應用過程存在的言語可懂度問題，其主要原因是當聲源比 較遠的時候麥克風采集到的聲音比較小，當小于內(nèi)部產(chǎn)生的噪聲功率譜時，會造成語音信 息的丟失。因此，需要精確的判斷語音帖和噪聲帖并且對其進行不同的處理。
[0023] 如圖2所示，本發(fā)明提出一種用于助聽器的分頻段維納濾波去噪方法，包括：
[0024]SI、對時域內(nèi)的一帖信號x(n)通過fft變換到頻域，在所述頻域內(nèi)進行頻帶的劃 分。
[0025] 基于去噪的效果和人耳的聽覺感知特征，本發(fā)明實施例的頻帶的劃分采用Me(梅 爾）域的頻域劃分。具體地，由線性域變化到Mel域的公式如下：
[0026]
【主權項】
1. 一種用于助聽器的分頻段維納濾波去噪方法，其特征在于，包括： 步驟S1、對時域內(nèi)的一幀信號通過傅里葉變換變換到頻域，在所述頻域內(nèi)進行頻帶的 劃分； 步驟S2、對劃分的頻帶求出不同頻帶的平均噪聲功率譜； 步驟S3、根據(jù)所處頻帶選擇所需噪聲功率譜，計算維納濾波系數(shù)； 步驟S4、根據(jù)階段的值選擇維納濾波的階數(shù)，并進行濾波去噪。
2. 如權利要求1所述的分頻段維納濾波去噪方法，其特征在于，所述步驟Sl中，頻帶的 劃分采用梅爾域的頻域劃分。
3. 如權利要求1所述的分頻段維納濾波去噪方法，其特征在于，噪聲功率譜通過噪聲 幀的不同頻帶內(nèi)的統(tǒng)計均值代替當前幀的噪聲。
4. 如權利要求1所述的分頻段維納濾波去噪方法，其特征在于，還包括語音活動性檢 測，其包括步驟：通過頻域與時域相結合進行判斷，檢測出語音幀和噪聲幀。
5. 如權利要求4所述的分頻段維納濾波去噪方法，其特征在于，所述語音活動性檢測 為，在頻域內(nèi)計算每一幀的頻帶的方差和幅值的平均值；在時域內(nèi)求得每一幀數(shù)據(jù)的過零 率。
6. -種用于助聽器的分頻段維納濾波去噪系統(tǒng)，其特征在于，包括： 頻帶劃分模塊，對時域內(nèi)的一幀信號通過傅里葉變換變換到頻域，在所述頻域內(nèi)進行 頻帶的劃分； 第一計算模塊，對劃分的頻帶計算不同頻帶的平均噪聲功率譜； 第二計算模塊，根據(jù)所處頻帶選擇所需噪聲功率譜，計算維納濾波系數(shù)； 去噪模塊，根據(jù)階段的值選擇維納濾波的階數(shù)，并進行濾波去噪。
7. 如權利要求6所述的分頻段維納濾波去噪系統(tǒng)，其特征在于，頻帶的劃分采用梅爾 域的頻域劃分。
8. 如權利要求6所述的分頻段維納濾波去噪系統(tǒng)，其特征在于，噪聲功率譜通過噪聲 幀的不同頻帶內(nèi)的統(tǒng)計均值代替當前幀的噪聲。
9. 如權利要求6所述的分頻段維納濾波去噪系統(tǒng)，其特征在于，還包括語音活動性檢 測模塊，采用頻域與時域相結合進行判斷，檢測出語音幀和噪聲幀。
10. 如權利要求9所述的分頻段維納濾波去噪系統(tǒng)，其特征在于，所述語音活動性檢測 模塊包括，在頻域內(nèi)計算每一幀的頻帶的方差和幅值的平均值；在時域內(nèi)求得每一幀數(shù)據(jù) 的過零率。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于助聽器的分頻段維納濾波去噪方法，包括：S1、對時域內(nèi)的一幀信號通過傅里葉變換變換到頻域，在所述頻域內(nèi)進行頻帶的劃分；S2、對劃分的頻帶求出不同頻帶的平均噪聲功率譜；S3、根據(jù)所處頻帶選擇所需噪聲功率譜，計算維納濾波系數(shù)；S4、根據(jù)stage的值選擇維納濾波的階數(shù)，并進行濾波去噪。本發(fā)明用于助聽器的分頻段維納濾波去噪方法，通過傅里葉變換變換到頻域，在所述頻域內(nèi)進行頻帶的劃分；并對劃分的頻帶求出不同頻帶的平均噪聲功率譜；從而根據(jù)所處頻帶選擇所需噪聲功率譜，計算維納濾波系數(shù)，可以使得助聽器的音樂噪聲更小、且使得言語可懂度有很大的提高，通過實驗結果也可以很明顯的看出來。
【IPC分類】G10L21-0232
【公開號】CN104867499
【申請?zhí)枴緾N201510164314
【發(fā)明人】郭朝陽, 王新安, 張國新, 薛峰杰, 趙志良, 羅香香, 王丹
【申請人】深圳市微納集成電路與系統(tǒng)應用研究院, 北京大學深圳研究生院
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2015年4月9日