【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及聲學(xué)回聲消除方法，特別是涉及回聲消除aec信號處理中參考回路的信號的設(shè)計(jì)方法。
技術(shù)介紹
1、隨著智能音箱、智能助手等語音控制設(shè)備的快速發(fā)展，用戶對設(shè)備的語音識別和交互體驗(yàn)要求日益提升。然而，智能音箱在實(shí)際使用場景中通常存在較為復(fù)雜的聲學(xué)環(huán)境，音箱播放的聲音不僅會直接傳入用戶的麥克風(fēng)，還會通過反射形成回聲干擾，顯著影響語音識別的準(zhǔn)確性。為了提高用戶的體驗(yàn)，現(xiàn)有的技術(shù)方案大多依賴聲學(xué)回聲消除(aec)技術(shù)，以盡可能消除由音箱自身發(fā)出的聲音和周圍環(huán)境中的回聲影響。
2、傳統(tǒng)的aec方案通常基于自適應(yīng)濾波器來處理回聲消除問題。在這些方案中，通過建立一個反饋參考信號，計(jì)算出回聲路徑函數(shù)，嘗試對回聲信號進(jìn)行建模和消除。這些方法在一定程度上能夠解決基本的回聲干擾，但依然存在幾個顯著的技術(shù)難題，特別是在復(fù)雜的多路徑反射環(huán)境下。例如，由于音箱和麥克風(fēng)的固定位置及環(huán)境聲反射的復(fù)雜性，傳統(tǒng)的回聲模型往往無法準(zhǔn)確擬合實(shí)際的聲學(xué)傳播路徑。此外，反饋參考信號的構(gòu)建通常僅限于電學(xué)信號，忽視了聲學(xué)路徑的特性，導(dǎo)致模型無法有效描述環(huán)境中的多重反射聲，從而影響了回聲消除的精度和收斂速度。
3、在現(xiàn)有的自適應(yīng)濾波方法中，另一個普遍存在的問題是，由于濾波器參數(shù)通常需要依賴固定步長進(jìn)行更新，因此在動態(tài)環(huán)境中收斂速度較慢，回聲信號難以得到快速、有效的抑制。同時，傳統(tǒng)方法僅在電學(xué)信號域中處理，而沒有將電學(xué)信號和聲學(xué)信號域相結(jié)合，因此難以適應(yīng)復(fù)雜的聲學(xué)場景。另外，當(dāng)前的回聲消除模型多采用單層濾波或簡單的多級處理，缺乏有效的遞歸優(yōu)化結(jié)構(gòu)，
4、這些技術(shù)問題的存在使得傳統(tǒng)的aec方案在面對多重回聲、復(fù)雜聲學(xué)環(huán)境等場景時，難以滿足智能音箱對回聲消除的高精度需求。這些缺陷表明了一個關(guān)鍵的技術(shù)需求，即設(shè)計(jì)能夠更高效適應(yīng)復(fù)雜多路徑回聲傳播環(huán)境的aec回聲消除方案，該方案應(yīng)能夠結(jié)合電學(xué)與聲學(xué)信號的特性，并且通過自適應(yīng)的多層遞歸優(yōu)化機(jī)制逐步提升回聲抑制的精度和收斂速度。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、基于上述現(xiàn)有技術(shù)的局限性，本專利技術(shù)提出了新型的回聲消除的信號處理中參考回路的信號的設(shè)計(jì)方法，以解決傳統(tǒng)方法在多路徑復(fù)雜回聲環(huán)境中的不足。
2、本專利技術(shù)提供回聲消除aec信號處理中參考回路的信號的設(shè)計(jì)方法，包括多層遞歸協(xié)同回聲分離模塊，用于接收混合信號，通過多層遞歸特性將所述混合信號中的回聲信號與目標(biāo)語音信號分離，獲得回聲消除信號，該方法包括：
3、基于混合信號進(jìn)行特征分離，獲得初步分離的目標(biāo)信號估計(jì)；
4、構(gòu)建回聲路徑擬合模型以表示回聲路徑分布，并計(jì)算殘差信號；
5、基于所述殘差信號進(jìn)行遞歸反饋優(yōu)化以獲得更新后的路徑擬合模型，從而實(shí)現(xiàn)回聲信號的精確消除。
6、作為優(yōu)選，所述特征分離包括：
7、接收混合信號m(t),其中m(t)為時間t時刻的混合信號，包括目標(biāo)語音信號s(t)和回聲信號r(t),即m(t)＝s(t)+r(t)；
8、通過特征分離矩陣f＝{fij}分解所述混合信號，獲得初步分離的目標(biāo)信號估計(jì)和回聲特征信號ri(t),其中：
9、fij為特征分離矩陣的分離系數(shù)；所述信號分離過程通過以下信號分離方程實(shí)現(xiàn)：其中為初步分離的目標(biāo)信號估計(jì)，ri(t)為第i路回聲特征信號。
10、作為優(yōu)選，所述回聲路徑擬合模型構(gòu)建包括：
11、定義回聲路徑分布函數(shù)p(t),用于表示多路徑反射的回聲信號分布特性；其中p(t)＝{pi(t)},pi(t)為時間t時刻的第i個路徑的回聲分布函數(shù)；
12、通過路徑擬合模型計(jì)算路徑殘差δp(t)＝r(t)-p(t)以獲得當(dāng)前回聲信號與路徑模型之間的差異。
13、作為優(yōu)選，所述回聲路徑擬合模型的遞歸優(yōu)化包括：
14、更新路徑擬合模型的系數(shù)矩陣c＝{cij},使得回聲路徑分布函數(shù)符合實(shí)際信號分布；
15、其中cij為路徑匹配系數(shù)，表示路徑模型的調(diào)整參數(shù)，通過遞歸優(yōu)化使路徑分布函數(shù)滿足
16、
17、所述路徑擬合模型在反饋優(yōu)化，中被涕舊調(diào)整以最小化，路徑殘差。
18、作為優(yōu)選，所述反饋優(yōu)化包括：
19、定義反饋誤差e(t)＝δm(t)-p(t),其中δm(t)為更新后的殘差信號，用于描述路徑模型與實(shí)際信號之間的誤差；
20、設(shè)定步長控制參數(shù)α,并基于所述反饋誤差和步長參數(shù)更新回聲路徑分布函數(shù)，使得p(t)＝p(t)+α·e(t)；
21、所述反饋優(yōu)化過程通過調(diào)整步長控制參數(shù)以實(shí)現(xiàn)所述誤差的遞歸最小化，直至e(t)收斂至預(yù)設(shè)閾值。
22、作為優(yōu)選，所述多層遞歸協(xié)同回聲分離模塊包括以下數(shù)據(jù)流：
23、通過特征分離獲得混合信號的目標(biāo)語音信號估計(jì)和回聲信號特征；
24、將所述回聲信號特征輸入回聲路徑擬合模型以確定路徑殘差；
25、在反饋優(yōu)化過程中根據(jù)路徑殘差不斷更新路徑模型以獲得最終的回聲消除信號。
26、作為優(yōu)選，所述數(shù)據(jù)流進(jìn)一步包括：
27、信號采集模塊獲取并提供混合信號輸入；
28、所述特征分離、路徑擬合與反饋優(yōu)化的協(xié)同作用通過遞歸分離和分布擬合實(shí)現(xiàn)；
29、所述最終信號輸出模塊提供優(yōu)化后的回聲消除信號，用于進(jìn)一步處理或輸出。
30、作為優(yōu)選，m(t)為混合信號；f為特征分離矩陣；fij為信號分離矩陣的系數(shù)；s(t)為目標(biāo)語音信號；r(t)為回聲信號；為初步分離的目標(biāo)信號估計(jì)；ri(t)為第i路回聲特征信號，p(t)為回聲路徑分布函數(shù)；pi(t)為第i個路徑的回聲分布函數(shù)；c為路徑擬合系數(shù)矩陣；cij為路徑匹配系數(shù)；e(t)為反饋誤差信號；δm(t)為更新后的殘差信號；α為步長控制參數(shù)。
31、作為優(yōu)選，所述路徑擬合模型的遞歸優(yōu)化和反饋優(yōu)化通過多層遞進(jìn)關(guān)系實(shí)現(xiàn)，其中：
32、初步獲得的目標(biāo)語音信號估計(jì)和回聲路徑模型輸出用于后續(xù)反饋優(yōu)化過程；
33、反饋優(yōu)化結(jié)果進(jìn)一步用于迭代調(diào)整特征分離和路徑擬合的系數(shù)矩陣，使得所述遞歸優(yōu)化不斷增強(qiáng)信號分離效果，最終獲得高精度的回聲消除信號。
34、作為優(yōu)選，該方法用于智能音箱設(shè)備的回聲消除系統(tǒng)，通過所述多層遞歸協(xié)同回聲分離模塊在混合信號處理中實(shí)現(xiàn)信號特征的高效分離和回聲消除。
35、本專利技術(shù)的有益效果在于:
36、本專利技術(shù)采用多層遞歸協(xié)同回聲分離算法，通過特征分離、路徑擬合和反饋優(yōu)化的層層遞進(jìn)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了對目標(biāo)語音信號和回聲信號的精準(zhǔn)分離。具體來說，本專利技術(shù)在特征分離過程中，通過特征分離矩陣提取混合信號中的初步目標(biāo)信號和回聲特征信號，為后續(xù)的路徑擬合提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。在路徑擬合層中，進(jìn)一步構(gòu)建了回聲路徑分布模型，并計(jì)算路徑殘差，通過遞歸優(yōu)化調(diào)整擬合精度，從而解決了傳統(tǒng)回聲路徑模型無法完全擬合多重反射路徑的技術(shù)難題。<本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.回聲消除的信號處理中參考回路的信號的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，包括多層遞歸協(xié)同回聲分離模塊，用于接收混合信號，通過多層遞歸特性將所述混合信號中的回聲信號與目標(biāo)語音信號分離，獲得回聲消除信號，該方法包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的回聲消除的信號處理中參考回路的信號的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述特征分離包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的回聲消除的信號處理中參考回路的信號的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述回聲路徑擬合模型構(gòu)建包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的回聲消除的信號處理中參考回路的信號的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述回聲路徑擬合模型的遞歸優(yōu)化包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的回聲消除的信號處理中參考回路的信號的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述反饋優(yōu)化包括：
6.權(quán)利要求5所述的回聲消除的信號處理中參考回路的信號的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述多層遞歸協(xié)同回聲分離模塊包括以下數(shù)據(jù)流：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的回聲消除的信號處理中參考回路的信號的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述數(shù)據(jù)流進(jìn)一步包括：
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的回聲消除的信號
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的回聲消除的信號處理中參考回路的信號的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述路徑擬合模型的遞歸優(yōu)化和反饋優(yōu)化通過多層遞進(jìn)關(guān)系實(shí)現(xiàn)，其中：
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的回聲消除的信號處理中參考回路的信號的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，該方法用于智能音箱設(shè)備的回聲消除系統(tǒng)，通過所述多層遞歸協(xié)同回聲分離模塊在混合信號處理中實(shí)現(xiàn)信號特征的高效分離和回聲消除。
...【技術(shù)特征摘要】
1.回聲消除的信號處理中參考回路的信號的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，包括多層遞歸協(xié)同回聲分離模塊，用于接收混合信號，通過多層遞歸特性將所述混合信號中的回聲信號與目標(biāo)語音信號分離，獲得回聲消除信號，該方法包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的回聲消除的信號處理中參考回路的信號的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述特征分離包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的回聲消除的信號處理中參考回路的信號的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述回聲路徑擬合模型構(gòu)建包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的回聲消除的信號處理中參考回路的信號的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述回聲路徑擬合模型的遞歸優(yōu)化包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的回聲消除的信號處理中參考回路的信號的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述反饋優(yōu)化包括：
6.權(quán)利要求5所述的回聲消除的信號處理中參考回路的信號的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述多層遞歸協(xié)同回聲分離模塊包括以下數(shù)據(jù)流：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的回聲消除的信號處理中參考回...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：金向鋒，尹嘉航，
申請(專利權(quán))人：東莞野松電子工業(yè)有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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