一種噪聲抑制方法、裝置及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及語(yǔ)音信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種噪聲抑制方法、裝置及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 在具有語(yǔ)音交互功能的設(shè)備中往往有許多機(jī)械部件，該些機(jī)械部件在工作時(shí)產(chǎn)生 大量的快速變化的非平穩(wěn)的機(jī)器噪聲、沖擊噪聲。該些噪聲通過(guò)設(shè)備上的拾音器進(jìn)入到系 統(tǒng)中會(huì)嚴(yán)重影響語(yǔ)音交互的效果。傳統(tǒng)的基于噪聲功率譜估計(jì)的噪聲抑制方法對(duì)該種快速 變化的非平穩(wěn)的機(jī)器噪聲、沖擊噪聲的濾除效果非常差。已有發(fā)明中，對(duì)于環(huán)境噪聲的濾 除常采用雙麥克風(fēng)降噪裝置。裝置中有主麥克風(fēng)用于接收環(huán)境噪聲和語(yǔ)音，另外還有參考 麥克風(fēng)用于接收環(huán)境噪聲，然后兩路聲音信號(hào)通過(guò)公知有源噪聲對(duì)消方法（ActiveNoise Cancellation,W下簡(jiǎn)稱(chēng)為ANC)抑制噪聲。但是ANC方法要求噪聲基本通過(guò)相同的聲場(chǎng)環(huán) 境到達(dá)主麥克風(fēng)和噪聲參考麥克風(fēng)，該樣主麥克風(fēng)和參考麥克風(fēng)接收到的噪聲信號(hào)呈現(xiàn)高 度線(xiàn)性相關(guān)關(guān)系，ANC方法能夠正常工作，而當(dāng)該一條件不滿(mǎn)足時(shí)雙麥克風(fēng)噪聲抑制方法往 往不能正常工作。但是，設(shè)備往往具有一個(gè)相對(duì)封閉的外殼，噪聲參考麥克風(fēng)需要裝在殼 內(nèi)接收機(jī)器噪聲，主麥克風(fēng)需要接收語(yǔ)音，一般安裝在外部或者外殼面板開(kāi)孔處，該樣參考 麥克風(fēng)和主麥克風(fēng)的聲場(chǎng)環(huán)境將差異較大，該時(shí)直接采用ANC方法將性能很差甚至不能工 作。
[0003] 因此，為了解決上述的由于參考麥克風(fēng)和主麥克風(fēng)的聲場(chǎng)環(huán)境較大的差異，而導(dǎo) 致的采用ANC方法將性能差的技術(shù)問(wèn)題，成為了本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種噪聲抑制方法、裝置及系統(tǒng)，解決了目前由于參考麥克 風(fēng)和主麥克風(fēng)的聲場(chǎng)環(huán)境較大的差異，而導(dǎo)致的采用ANC方法將性能差的技術(shù)問(wèn)題。
[0005] 本發(fā)明實(shí)施例提供的一種噪聲抑制方法，包括：
[0006] S1;當(dāng)語(yǔ)音信號(hào)輸入時(shí)，所述噪聲抑制裝置接收到所述參考語(yǔ)音采集機(jī)構(gòu)采集的 內(nèi)部噪聲和所述主語(yǔ)音采集機(jī)構(gòu)采集的包含有外部噪聲的語(yǔ)音信號(hào)；
[0007] S2;提取所述內(nèi)部噪聲對(duì)應(yīng)的內(nèi)部信號(hào)特征，所述內(nèi)部信號(hào)特征為功率譜帖序 列；
[000引 S3;根據(jù)所述內(nèi)部信號(hào)特征，并結(jié)合預(yù)置的映射公式獲取與所述外部噪聲相對(duì)應(yīng) 的外部近似特征，所述外部近似特征為功率譜形式的帖序列；
[0009] S4;通過(guò)傅里葉逆變換將所述外部近似特征轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的噪聲信號(hào)估計(jì)值；
[0010] S5;將所述噪聲信號(hào)估計(jì)與采集的包含有內(nèi)部噪聲的語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行預(yù)置噪聲對(duì)消 方式處理，獲取噪聲抑制后的去噪語(yǔ)音信號(hào)。
[0011] 優(yōu)選地，
[0012] 步驟S1之前還包括：
[0013] 對(duì)未輸入所述語(yǔ)音信號(hào)時(shí)，對(duì)所述內(nèi)部噪聲和所述外部噪聲組成的噪聲信號(hào)樣本 進(jìn)行預(yù)置自編碼神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的訓(xùn)練，w確定所述映射公式。
[0014] 優(yōu)選地，
[0015] 所述預(yù)置自編碼神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的訓(xùn)練步驟具體包括：
[0016] S6;對(duì)所述噪聲信號(hào)樣本進(jìn)行每一個(gè)預(yù)置帖的傅里葉變換，獲取對(duì)應(yīng)的樣本帖的 特征和樣本角度信息，所述樣本帖的特征為功率譜形式；
[0017] S7 ;將所述樣本帖的特征作為所述預(yù)置自編碼神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的樣本輸入x(n)和 期望輸出0(n)，確定訓(xùn)練樣本集切>:)，〇0誠(chéng)li;
[001引 S8 ;對(duì)所述訓(xùn)練樣本集切；《)，o(?))f=i中的訓(xùn)練樣本--進(jìn)行訓(xùn)練，確定所述訓(xùn)練樣 本集的抑0州)f=擁應(yīng)的權(quán)重向量和偏置參數(shù)；
[0019] S9;將確定后的所述權(quán)重向量和所述偏置參數(shù)與所述自編碼神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)求 和，計(jì)算得到所述訓(xùn)練樣本集(幸).牽把I的所述映射公式。
[0020] 優(yōu)選地，
[0021] 步驟S5具體包括；
[0022] 將所述噪聲信號(hào)估計(jì)與采集的包含有所述內(nèi)部噪聲的語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行ANC噪聲對(duì) 消方式處理，獲取噪聲抑制后的所述去噪語(yǔ)音信號(hào)。
[002引優(yōu)選地，
[0024] 所述預(yù)置自編碼神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為5層結(jié)構(gòu)，第一層和第五層為輸入輸出層，第二 層、第=層和第四層為隱含層。
[0025] 本發(fā)明實(shí)施例中提供的一種噪聲抑制裝置，包括：
[0026] 接收單元，用于當(dāng)語(yǔ)音信號(hào)輸入時(shí)，接收所述參考語(yǔ)音采集機(jī)構(gòu)采集的內(nèi)部噪聲 和所述主語(yǔ)音采集機(jī)構(gòu)采集的包含有外部噪聲的語(yǔ)音信號(hào)；
[0027] 提取單元，用于提取所述內(nèi)部噪聲對(duì)應(yīng)的內(nèi)部信號(hào)特征，所述內(nèi)部信號(hào)特征為功 率譜帖序列；
[002引獲取單元，用于根據(jù)所述內(nèi)部信號(hào)特征，并結(jié)合預(yù)置的映射公式獲取與所述外部 噪聲相對(duì)應(yīng)的外部近似特征，所述外部近似特征為功率譜形式的帖序列；
[0029] 轉(zhuǎn)換單元，用于通過(guò)傅里葉逆變換將所述外部近似特征轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的噪聲信號(hào)估 計(jì)值；
[0030] 去噪單元，用于將所述噪聲信號(hào)估計(jì)與采集的包含有內(nèi)部噪聲的語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行預(yù) 置噪聲對(duì)消方式處理，獲取噪聲抑制后的去噪語(yǔ)音信號(hào)。
[00川優(yōu)選地，
[0032] 所述的噪聲抑制裝置還包括：
[0033] 訓(xùn)練單元，用于對(duì)未輸入所述語(yǔ)音信號(hào)時(shí)，對(duì)所述內(nèi)部噪聲和所述外部噪聲組成 的噪聲信號(hào)樣本進(jìn)行預(yù)置自編碼神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的訓(xùn)練，W確定所述映射公式。
[0034] 優(yōu)選地，
[0035] 所述訓(xùn)練單元具體包括：
[0036] 變換子單元，用于對(duì)未輸入所述語(yǔ)音信號(hào)時(shí)，對(duì)所述內(nèi)部噪聲和所述外部噪聲組 成的噪聲信號(hào)樣本進(jìn)行每一個(gè)預(yù)置帖的傅里葉變換，獲取對(duì)應(yīng)的樣本帖的特征和樣本角度 信息，所述樣本特征帖的為功率譜形式；
[0037] 第一確定子單元，用于將所述樣本帖的特征作為所述預(yù)置自編碼神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的 樣本輸入X (n)和期望輸出0(n)，確定訓(xùn)練樣本集U("レ>(")),li|;
[003引第二確定子單元，用于對(duì)所述訓(xùn)練樣本集(4蛛0(/?)),占中的訓(xùn)練樣本一一進(jìn)行訓(xùn) 練，確定所述訓(xùn)練樣本集(x/0.0(/0),y_i對(duì)應(yīng)的權(quán)重向量和偏置參數(shù)；
[0039] 計(jì)算子單元，用于將確定后的所述權(quán)重向量和所述偏置參數(shù)與所述自編碼神經(jīng)網(wǎng) 絡(luò)的結(jié)構(gòu)求和，計(jì)算得到所述訓(xùn)練樣本集(4蛛〇(/2把1的所述映射公式。
[0040] 本發(fā)明實(shí)施例中提供的一種噪聲抑制系統(tǒng)，包括：
[0041] 參考語(yǔ)音采集機(jī)構(gòu)、主語(yǔ)音采集機(jī)構(gòu)，W及本發(fā)明實(shí)施例中提及的任意一種所述 的噪聲抑制裝置；
[0042] 所述參考語(yǔ)音采集機(jī)構(gòu)、所述主語(yǔ)音采集機(jī)構(gòu)分別與所述噪聲抑制裝置建立有信 號(hào)傳輸連接關(guān)系；
[0043] 其中，所述參考語(yǔ)音采集機(jī)構(gòu)，用于采集內(nèi)部噪聲信號(hào)；
[0044] 所述噪聲抑制裝置，用于當(dāng)語(yǔ)音信號(hào)輸入時(shí)，接收所述內(nèi)部噪聲和包含有外部噪 聲的語(yǔ)音信號(hào)，然后提取所述內(nèi)部噪聲對(duì)應(yīng)的內(nèi)部信號(hào)特征，接著根據(jù)所述內(nèi)部信號(hào)特征， 并結(jié)合預(yù)置的映射公式獲取與所述外部噪聲相對(duì)應(yīng)的外部近似特征，再接著通過(guò)傅里葉逆 變換將所述外部近似特征轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的噪聲信號(hào)估計(jì)值，最后將所述噪聲信號(hào)估計(jì)與采集 的包含有內(nèi)部噪聲的語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行預(yù)置噪聲對(duì)消方式處理，獲取噪聲抑制后的去噪語(yǔ)音信 號(hào)；
[0045] 所述主語(yǔ)音采集機(jī)構(gòu)，用于采集包含有所述內(nèi)部噪聲的所述語(yǔ)音信號(hào)。
[0046] 其中，所述內(nèi)部信號(hào)特征為功率譜帖序列，所述外部近似特征為功率譜形式的帖 序列。
[0047] 優(yōu)選地，
[0048] 所述主語(yǔ)音采集機(jī)構(gòu)，還用于采集未輸入所述語(yǔ)音信號(hào)時(shí)的所述外部噪聲，使得 所述噪聲抑制裝置對(duì)未輸入所述語(yǔ)音信號(hào)時(shí)，對(duì)所述內(nèi)部噪聲和所述外部噪聲組成的噪聲 信號(hào)樣本進(jìn)行預(yù)置自編碼神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的訓(xùn)練，W確定所述映射公式。
[0049] 從W上技術(shù)方案可W看出，本發(fā)明實(shí)施例具有W下優(yōu)點(diǎn)：
[0050] 本發(fā)明實(shí)施例中提供的一種噪聲抑制方法、裝置及系統(tǒng)，其中，噪聲抑制方法包 括；S1 ;當(dāng)語(yǔ)音信號(hào)輸入時(shí)，噪聲抑制裝置接收到參考語(yǔ)音采集機(jī)構(gòu)采集的內(nèi)部噪聲和主 語(yǔ)音采集機(jī)構(gòu)采集的包含有外部噪聲的語(yǔ)音信號(hào)；S2 ;提取內(nèi)部噪聲對(duì)應(yīng)的內(nèi)部信號(hào)特 征，內(nèi)部信號(hào)特征為功率譜帖序列；S3 ;根據(jù)內(nèi)部信號(hào)特征，并結(jié)合預(yù)置的映射公式獲取與 外部噪聲相對(duì)應(yīng)的外部近似特征，外部近似特征為功率譜形式的帖序列；S4 ;通過(guò)傅里葉 逆變換將外部近似特征轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的噪聲信號(hào)估計(jì)值；S5 ;將噪聲信號(hào)估計(jì)與采集的包含 有內(nèi)部噪聲的語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行預(yù)置噪聲對(duì)消方式處理，獲取噪聲抑制后的去噪語(yǔ)音信號(hào)。本 實(shí)施例中，通過(guò)提取內(nèi)部噪聲對(duì)應(yīng)的內(nèi)部信號(hào)特征，結(jié)合預(yù)置的映射公式W獲取與外部噪 聲相對(duì)應(yīng)的外部近似特征，最后將外部近似特征轉(zhuǎn)換為噪聲信號(hào)估計(jì)值與語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行去 噪處理，便實(shí)現(xiàn)了外部聲場(chǎng)環(huán)境差異大的不受限的功能，解決了目前由于參考麥克風(fēng)和主 麥克風(fēng)的聲場(chǎng)環(huán)境較大的差異，而導(dǎo)致的采用ANC方法將性能差的技術(shù)問(wèn)題。
【附圖說(shuō)明】
[0051]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可 W根據(jù)該些附圖獲得其它的附圖。
[0化2] 圖1本發(fā)明實(shí)施例中提供的一種噪聲抑制方法的一個(gè)實(shí)施例的流程示意圖； [0053] 圖2本發(fā)明實(shí)施例中提供的一種噪聲抑制方法的另一個(gè)實(shí)施例的流程示意圖；