基于麦克风阵列的时延估计新方法

针对传统时延估计方法易受噪声和混响影响的问题,提出了一种基于麦克风阵列的时延估计新方法.该方法充分利用多个麦克风的空域信息和每个麦克风时域信息,以提高算法对环境噪声的抑制能力.该方法在抗噪声和抗混响性能方面都优于常用的PHAT-GCC(Phase Transform-Generalized Cross Correlation) 方法.仿真实验表明,与MCCC(Multichannel Cross Correlation Coefficient)方法相比,在信噪比为20 dB,阵元个数为2～6个,混响时间在200～620 ms条件下,该方法的时延估计错误率明显降低.     

基于时延估计的麦克风阵列一致性分析

基于麦克风阵列的声源定位技术广泛应用于现场录音及会议通信等领域.常用的麦克风阵列声源定位技术中,时延估计是一种硬件成本低、计算量小且易于实现的算法.影响麦克风阵列时延估计的因素很多,麦克风阵列阵元的一致性性能是其中之一.基于相位变换的广义互相关算法,提出了一种新的麦克风阵列阵元一致性估计指标.构建3组阵元一致性指标不同的麦克风阵列,开展了对实际声源的角度估计.计算麦克风阵列对声源角度的估计时延和声源角度的理想时延之间的差值,建立了其与声源角度估计误差的方差关系,提出了基于时延估计误差的麦克风阵列阵元一致性估计指标,并验证了该指标在麦克风阵列阵元选择上的实际指导意义.     

基于矩形麦克风阵列的改进的GCC-PHAT语音定位算法

针对相位变换加权广义互相关方法（GCC-PHAT）对噪声的影响较为敏感的缺点,本文通过削弱噪音互谱、加权信噪比、应用相干函数等手段对原始的相位变换加权函数（PHAT）进行了改进,得到了一种改进的相位变换加权函数（MPHAT）,以便在有噪情况下更准确地估计时间差。大量的仿真实验验证了本文算法的有效性。     

基于麦克风阵列的近场声源定位

根据近场语音信号的特点,研究使用麦克风阵列的近场声源定,位技术.为了克服MUSIC算法本身的局限,对阵列的输入信号进行时一频变换并抽取子带,在此基础上估计声源的数量并对实现对语音信号的定位.最后,根据谱峰的特点,提出了一种快速谱峰搜索算法.仿真结果表明,在有混响的房间中,算法有效的提取了声源的方位.     

一种空间锥形六元麦克风阵列及其定位精度

为了满足声学预警系统全空域定位的需求,设计一种锥形六元麦克风阵列并分析其定位性能。定位算法和误差公式是由理论推导得出,并作出了误差变化关系图分析其定位精度。分析结果表明,锥形六元阵具备全空域定位能力,测角精度较高,并且消除了有效声速和阵形参数对角坐标估计精度的影响,但测距能力较差,要加大阵元间距和提高时延估计精度才能解决。     

基于等边三角形麦克风阵列的语音增强

针对小体积应用场合下的语音增强,提出了一种基于等边三角形结构的麦克风阵列与Wiener后置滤波相结合,并由VAD作为控制单元的语音增强方法。该方法克服了自适应零限波束形成只能抑制空间相干噪声的缺点,并得到可在二维平面上旋转的波束主瓣。通过仿真和真实环境的实验,证明算法能够显著地提高输入语音信噪比,且适用于多种噪声场。     

基于信号子空间逼近的多麦克风语音信号增强方法

对现有的基于自动波束形成的麦克风阵列语音信号增强算法提出了改进.将各个麦克风采集到的信号利用ABF(自适应波束形成)进行延时补偿并求和,消除信号中弱相干和不相干噪声;再利用信号子空间逼近的方法进一步去除残留噪声.仿真试验结果表明:把自适应波束形成技术和信号子空间逼近的方法结合起来,能够得到良好的去噪效果.     

基于改进EMD的麦克风阵列语音增强研究

提出一种将改进EMD与麦克风阵列MVDR自适应波束形成相结合的语音增强方法。该方法利用互相关系数阈值法去除将EMD算法分解后的的虚假IMF分量,结合各阶IMF分量的自相关函数特性准确获取信号与噪声的主导IMF分量分界点,然后对所有噪声主导的IMF分量进行小波阈值去噪,接着将所有剩余IMF分量进行MVDR波束形成获得增强语音信号。改进EMD算法避免了在高信噪比条件下的信号失真,与MVDR波束形成相结合,满足了MVDR窄带特性要求,增强了麦克风阵列抗干扰能力。实验结果证明了方法的有效性。     

基于麦克风阵列的声源时延估计算法的研究

基于麦克风阵列的声源定位技术在通信．语音处理等领域得到广泛的应用。本文在充分考虑环境噪声和多径反射噪声情况下，对互功率谱相位时延估计法（CSP）提出了一种改进的互功率谱相位时延估计法（M—CSP）。仿真结果表明，在强噪声和强混响下，M—CSP法此CSP法在性能上有很大的提高。     

用于语音识别的鲁棒自适应麦克风阵列算法

对现实环境中存在的混响以及非平稳干扰语音信源等因素导致的算法性能下降,提出了一种用于语音识别的鲁棒旁瓣对消算法。讨论了旁瓣对消算法在自适应麦克风阵列中的应用,分析了算法在不同的混响条件下、不同的干扰源的噪声抑制能力。该算法通过分帧处理将输入信号划分为一系列短时平稳的信号片段。根据当前帧的信噪比决定自适应滤波器的权系数更新方式。采用一定的范数约束来限制自适应滤波器权系数的误调整。实验结果表明该麦克风阵列在混响的现实环境中能够有效抑制平稳噪声源和交叠谈话背景干扰,提高了语音识别器的抗噪性能。     

基于球麦克风阵列的三维空间多声源定位

由于球麦克风阵列本身结构的特殊性,目前它广泛的应用于声场录制、波束形成、声场重现和声场分析等等领域.利用球麦克风阵列的对称性进行三维空间的多声源定位,和传统的声源定位方法不一样,通过分析声波传播的物理特性,采用球谐函数声场分解的方法,研究和探讨了离散的球麦克风阵列求解多声源情况下球散射声场球谐系数的方法,同时采用球傅立叶变换的方法分析了多声源情况下声场的指向性因子的变化情况,并由该指向性因子的等高线图确定了三维空间中的各个声源方向.同时还大致分析了麦克风阵列的离散化所导致的声场分解的误差,讨论了麦克风阵列的大小、麦克风位置以及声场分解模态的高低对声源定位精度的影响,最后采用了遗传算法对球麦克风阵列的麦克风位置进行设计和优化,提出了在有实际应用条件限制下设计优化球麦克风阵列的一种方法.计算机模拟表明,基于声场球谐系数求解和球傅立叶变换的方法可以同时有效的确定三维空间中任意方向的多个声源的方向.     

Small-Space Microphone Array Fractional Delay Algorithm Based on FIR Filter for Cochlear Implant

Directional speech enhancement of signals from microphone arrays is an effective way to improve speech recognition for cochlear implant users.The strict implant size limitation results in a short distance between microphones.The fractional delay problem due to the short distance between microphones is solved by a maximal flat (Maxflat) finite impulse response (FIR) filter,using the Maxflat error criteria at a low frequency containing most of the speech information and energy.The fractional Maxflat FIR filter approximates the ideal digital fractional filter at the magnitude response,phase response,and phase delay characteristics,and is also very low order.The results demonstrate that the Maxflat FIR filter accurately and effectively solves the fractional digital delay and is very suitable for real-time speech processing in practical cochlear implant products.     

基于波束形成的三维传声器阵列仿真

为研究基于传声器阵列的声源定位技术在户外环境下实现全方位、高效、便捷的声源信号定位,通过使用波束形成声源定位算法,在考虑传声器阵列的拓扑结构特性下,对各个三维阵列进行声源定位数值仿真。为验证不同阵列的传声器阵列定位效果,基于波束形成算法使用MATLAB对相同阵元数不同分布阵型的三维传声器阵列声源定位进行仿真。结果表明：相同阵元数不同分布阵型的三维传声器阵列定位声源点的定位精度存在不同的差异,且基于波束形成的三维旋排球阵列传声器阵列在全方位声源定位中结果精确度最高。可见设计传声器阵列时,应该要充分考虑到阵元个数、阵列孔径的大小及阵元间距对阵列声源定位的影响。     

基于麦克风阵列多声源定位的新方法

针对传统方法不能准确地测量远场多声源位置的问题,提出了在近场和远场都能用的多声源定位新方法.该方法采用两个L型麦克风阵列,在每个阵列通过多声源的频率及到达角的联合估计求得信号源的夹角,基于每个信号源的夹角对估计多声源的位置.通过仿真实验验证了该方法在近场、远场都能准确地测量多声源位置,通过调节两个L型麦克风阵列之间的距离能得到误差在5%以下的声源定位精度.     

基于三线交点球麦克风阵列的远场多声源定位

设计一种三线交点球麦克风阵列,利用该阵列进行球面声压采样,实现了基于平面波分解的三维空间远场多声源定位.声源定位对比实验结果表明,采用98元的三线交点球麦克风阵列进行远场多声源定位,可以提高声源定位的精度和空间分辨率,且对环境噪声具有良好的鲁棒性.     

基于非圆信号的互质阵列欠定DOA估计方法

针对欠定波达方向（direction of arrival,DOA）估计问题,研究了一种基于非圆信号的互质阵列DOA估计方法.对互质阵列输出互协方差矩阵和椭圆协方差矩阵进行向量化处理,通过数据重新链接并去冗余得到一个虚拟均匀线阵输出数据,实现阵列的充分扩展且扩展后的虚拟阵元进一步得到增加;结合入射信号的空域稀疏性,在连续角度域将DOA估计问题转化为一个连续稀疏重构问题,有效避免了传统稀疏重构算法中由于角度域离散化所导致的基不匹配问题对估计性能的影响;通过求解相应的凸优化问题以及多项式求根实现DOA的估计.理论分析和仿真结果表明,该方法具有阵列扩展能力强、估计精度和分辨性能高等优良性能.      

一种基于窗长自适应的语音信号处理算法

首先指出固定窗长的窗函数在处理复杂语音信号时,通常会遇到保持短时平稳性和准确性的矛盾.继而提出一种窗长可以自适应的算法来解决问题,在维持短时平稳性的同时保证准确性.实验结果表明,通过窗函数的窗长自适应来响应复杂信号的频率变化,能够更准确、更有效地处理语音信号.     

阵列信号波达方向-频率的同时估计方法

入射信号的参数估计是阵列信号处理中的基本问题．基于阵列信号处理中高分辨率波达方向－频率的同时估计问题,提出了针对等距线阵的方法．利用时延数据,以时间变元作为旋转因子,在此基础上实现ＥＳＰＲＩＴ技术,对波达方向和频率同时进行估计．方向和频率之间的配对问题可以对应关系自动解决．这样不但可以完全避免多项式搜索,运算量少,而且分辨率也相当高．给出的计算机模拟实验证实了该方法的有效性．     

实时视频定位的麦克风阵列参数初始化算法

针对移动机器人近场声源定位中,需要实时获取声源目标与麦克风阵列中心相对位置和角度的问题,提出一种基于视频定位的室内声源位置测量算法,实时地为麦克风阵列提供初始化参数,为移动机器人快速建立室内近场声源环境认知实现辅助功能。该方法利用A4纸打印的位置定位板,通过摄像头采集视频数据,逐帧寻找角点后搜索定位板中心点和顶点,以此计算出麦克风阵列到声源的实际距离和方位角度。经仿真实验分析,该算法能够在室内环境中实时快速地测量声源目标位置,为机器人后续语音定位、识别与跟踪提供辅助与校准功能,具有较强的工程实用价值。