基于阵列虚拟扩展的麦克风阵列空域滤波方法

摘要

基于阵列虚拟扩展的麦克风阵列空域滤波方法，步骤为：获取频域分段麦克风阵列数据；计算语音信号处理的频率单元序列；组成与频率单元序列对应的频域麦克风阵列数据；构造目标语音信号的阵列导向矩阵及虚拟扩展阵列导向矩阵；估计阵列虚拟扩展矩阵；对频率单元序列对应的阵列数据进行虚拟扩展变换；对虚拟扩展阵列对应的阵列数据进行稳健自适应波束形成；将虚拟扩展阵列输出按照频域分段麦克风阵列数据格式进行组合，得到频域分段麦克风阵列输出数据；对频域分段麦克风阵列输出数据的每一子段数据进行逆傅里叶变换，得到时域分段阵列处理语音信号；进行输出语音信号合成，将相邻子段数据重叠部分进行平均，得到最终的麦克风阵列输出语音信号。

主权项

基于阵列虚拟扩展的麦克风阵列空域滤波方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、获取频域分段麦克风阵列数据；对麦克风阵列的采样数据进行分段，并对每个通道的每一子段都分别进行离散傅里叶变换，得到频域分段麦克风阵列数据；步骤2、计算语音信号处理的频率单元序列；根据阵列数据的采样频率和子段数据长度计算麦克风阵列处理频段中对应的频率单元矢量，去掉零频率后得到语音信号处理的频率单元序列；步骤3、组成与频率单元序列对应的频域麦克风阵列数据；针对每一个频率单元，从频域分段麦克风阵列数据的每一子段数据中抽取对应的列数据，组成与频率单元序列对应的频域麦克风阵列数据步骤4、构造目标语音信号的阵列导向矩阵A及虚拟扩展阵列导向矩阵步骤5、根据目标语音信号的阵列导向矩阵A和虚拟扩展阵列导向矩阵估计阵列虚拟扩展矩阵P；步骤6、根据阵列虚拟扩展矩阵P，对频率单元序列对应的频域麦克风阵列数据进行虚拟扩展变换，得到虚拟扩展阵列对应的阵列数据步骤7、对虚拟扩展阵列对应的阵列数据进行稳健自适应波束形成，得到虚拟扩展阵列输出；步骤7‑1、根据虚拟扩展阵列对应的阵列数据估计样本协方差矩阵式中的Nseg为数据分段数；步骤7‑2、构造线性约束最小功率波束形成器的约束矩阵C和约束值矢量f；步骤7‑3、估计稳健LCMP波束形成器的加权矢量w；$w={(\hat{\tilde{R}}+\mathrm{\mu I})}^{-1}C{\left(C^H{(\hat{\tilde{R}}+\mathrm{\mu I})}^{-1}C\right)}^{-1}f;$其中，μ为加载电平，I为单位矩阵；步骤7‑4、根据加权矢量对虚拟扩展阵列对应的阵列数据进行加权处理，得虚拟扩展阵列输出步骤8、将虚拟扩展阵列输出按照频域分段麦克风阵列的数据格式进行组合，得到频域分段麦克风阵列输出数据；步骤9、对频域分段麦克风阵列输出数据的每一子段数据进行逆傅里叶变换，得到时域分段阵列处理语音信号；步骤10、进行输出语音信号合成，将时域分段阵列处理语音信号中相邻子段数据重叠部分进行平均，得到最终的麦克风阵列输出语音信号。