专利名称 ---【 一种基于卡尔曼滤波的去混响方法及系统 】

基本信息
申请号
CN201711285885.4
申请日
2017.12.07
公开(公告)号
CN108172231A
公开(公告)日
2018.06.15
申请(专利权)人
中国科学院声学研究所
申请人地址
100190 北京市海淀区北四环西路21号
发明人
齐园蕾;杨飞然;杨军; 专利类型 发明专利
摘要
本发明公开了一种基于卡尔曼滤波的去混响方法及系统,所述方法包括:将各麦克风采集到的原始信号进行预处理得到相应的频域信号,延迟后构成输入信号;利用卡尔曼滤波算法和时变的多通道自回归模型估计混响信号,将当前时刻的各麦克风采集到的原始信号作为参考信号,减去混响信号得到误差信号;利用卡尔曼增益矩阵和误差信号更新卡尔曼滤波器的系数;利用当前时刻各麦克风采集到的原始信号、输入信号和更新后的卡尔曼滤波器系数得到目标信号;最后,利用逆傅里叶变换将频域目标信号转换到时域。本发明的方法通过对角化卡尔曼滤波器状态向量误差协方差矩阵,降低了自适应多通道线性预测去混响算法的复杂度。 1
主权项
1.一种基于卡尔曼滤波的去混响方法,所述方法包括:
将各麦克风采集到的原始信号进行预处理得到相应的频域信号,延迟后构成输入信
号;
利用卡尔曼滤波算法和时变的多通道自回归模型估计混响信号,将当前时刻的各麦克
风采集到的原始信号作为参考信号,减去混响信号得到误差信号;
利用卡尔曼增益矩阵和误差信号更新卡尔曼滤波器的系数;
利用当前时刻各麦克风采集到的原始信号、输入信号和更新后的卡尔曼滤波器系数得
到目标信号;
最后,利用逆傅里叶变换将频域目标信号转换到时域。
2.根据权利要求1所述的基于卡尔曼滤波的去混响方法,其特征在于,所述方法具体包
括:
步骤1)将M个麦克风采集到的信号ym(n),1≤m≤M进行分帧、加窗和傅里叶变换得到相
应的频域信号Ym(n),
频域信号Ym(n)为:
其中,k为频率下标,N是傅里叶变换的点数;n为时间帧下标,wSTFT(l)为短时傅里叶变换
分析窗函数,R代表帧移;
步骤2)由n?D到n?L时刻的M个麦克风的频域信号构成输入信号矩阵Y(n?D),利用卡尔
曼权重向量估计混响信号向量r(n),其中D为延迟,L为线性预测长度;
y(n)=[Y1(n),...,YM(n)]T????????????(2)
式(3)中,IM是M×M的单位阵,代表Kronecker乘积,Y(n?D)是由麦克风观测信号构成
的尺寸为M×Lc的稀疏矩阵,Lc=M2(L?D+1);
按照式(4)计算混响信号向量r(n);
式(4)中,M×M的矩阵Cp(n?1)为时变的卡尔
曼权重向量系数,p=[D,D+1,...,L],Vec{·}为矩阵列堆叠操作因子;
步骤3)利用当前时刻各麦克风采集的信号y(n)减去所述的步骤2)获得的混响信号向
量r(n)得到误差信号向量e(n);
e(n)=y(n)?r(n)?????????????(5)
步骤4)计算卡尔曼增益矩阵K(n);
步骤5)由卡尔曼增益矩阵K(n)和误差信号向量e(n)更新卡尔曼滤波器系数
步骤6)利用当前时刻麦克风采集的信号y(n)、输入信号矩阵Y(n?D)和更新后的卡尔曼
滤波器系数计算目标信号向量x(n);
步骤7)对频域目标信号向量x(n)进行逆傅里叶变换,得到时域目标信号向量xt(l):
3.根据权利要求2所述的基于卡尔曼滤波的去混响方法,其特征在于,所述步骤4)具体
包括:
步骤401)按照式(6)采用一阶平滑的方式计算

其中,为n?1时刻的目标信号方差,为n?2时刻的目标信号方差,x(n?
1)为n?1时刻目标信号向量;α为平滑因子,取值为0.2;
步骤402)按照式(7)首先计算扰动噪声w(n)的方差然后按照式(8)计算先验失
调方差


式(7)中,Lc=M2(L?D+1),η通常为10?5为n?1时刻的后验失调方差;
步骤403)按照式(9)由目标信号方差和先验失调方差计算规整化因子δ
(n);

步骤404)按照式(10)由麦克风采集到的信号计算协方差矩阵SY(n?D);
SY(n?D)=Y(n?D)YH(n?D)??????????(10)
步骤405)按照式(11)计算卡尔曼增益矩阵K(n);
K(n)=YH(n?D)[SY(n?D)+δ(n)IM]?1??????????(11)。
4.根据权利要求3所述的基于卡尔曼滤波的去混响方法,其特征在于,所述步骤7)后还
包括:
更新后验失调方差
5.一种基于卡尔曼滤波的去混响系统,包括存储器、处理器和存储在存储器上的并可
在处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述程序时实现权利要求1~
4之一所述方法的步骤。

 

IPC信息
IPC主分类号
G10L19/04(2013.01)I
IPC分类号
G10L19/04(2013.01)I;G10L19/26(2013.01)I;G10L21/0208(2013.01)I;G10L21/0232(2013.01)I

 

法律状态信息
法律状态公告日
2018.07.13
法律状态
实质审查的生效 法律状态信息
实质审查的生效 IPC(主分类):G10L 19/04 申请日:20171207
法律状态公告日
2018.06.15
法律状态
公开 法律状态信息
公开

 

代理信息
代理机构名称
北京方安思达知识产权代理有限公司 11472
代理人姓名
陈琳琳;杨青
相似专利

[发明专利] 地磁辅助组合导航装置
发明人:左文辑;宋福香 申请日:2000-04-18

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