远距离麦克风阵列语音增强及系统实现

发布时间：2020-10-26 03:36

　　 随着社会经济和科学技术的不断发展,人们对安防产品的要求不再局限于视频图像的监控采集,而是在越来越多的公众场所和安防系统要求集成音频,对较远距离可疑人物的语音信号进行采集。近年来,数字信号处理技术和阵列信号处理技术取得飞速发展,特别是麦克风阵列可大大提高语音信号拾取性能,在智能家居、人机交互等领域有逐步取代单通道语音信号拾取的趋势。本文针对安防背景,对远距离条件下的目标声源语音信号拾取问题设计了一个完整的语音增强系统,主要工作如下:(1)对TDOA、MUSIC、SRP-PHAT、DS等传统声源定位技术进行归纳总结,对比分析各算法的优缺点,研究了一种远距离条件下基于压缩感知理论的声源方位估计方法,并对SRP-PHAT、DS、CS-OMP、FCS-OMP在不同信噪比下的方位估计性能进行对比和评估。(2)介绍固定波束形成语音增强方法、GSC方法、Zelinski后置滤波语音增强方法的基本原理,并归纳总结各算法的运算复杂度、降噪性能。考虑硬件实现的局限性,选取固定波束形成算法作为系统语音增强算法。(3)基于STM32嵌入式处理器设计实现一个远距离麦克风阵列语音增强系统,并进行室外远距离目标声源语音信号拾取实验,验证本文系统对远距离语音拾取的可行性。
【学位单位】：厦门大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN912.35
【部分图文】：

疑行为进行有效的监控和布防。??目前国内安防领域将音频监控应用于实际的拾音器产品主要包括快鱼和烽??火，如图１．１所示的两款产品是应用于户外的拾音器，应用场所主要包括重点广??场、机关大门、军队营房等，拾音距离３０米。此外，快鱼Ｈ系列产品还应用于??天安门广场、毛主席纪念堂、成都大熊猫基地等重要场所，同步视频进行监控。??从自适应天线组合技术中发展而来的阵列信号处理技术源于２０世纪４０年代，??并不断地被优化改进。１９６７年，通过最陡下降算法改进而来的最小均方（Ｌｅａｓｔ??Ｍｅａｎ?Ｓｑｕａｒｅ，ＬＭＳ）算法由Ｗｉｄｒｏｗ和Ｈｏｆｆ首次提出，这表明阵列信号处理技术??取得了显著进展。１９７９年，Ｓｃｈｍｉｄｔ提出了阵列信号处理发展史上一个标志性的??算法——多重信号分类（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ?Ｓｉｇｎａｌ?Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ，?ＭＵＳＩＣ）算法，该算法的??１??

?中国ＡＤＡＳ－１０狙击手声学探测系统（左）和美军Ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ２声探测系统（右）：??械木??图１．２声探测系统??Ｆｉｇ．?１．２?Ａｃｏｕｓｔｉｃ?ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ?ｓｙｓｔｅｍ??在智能化和人机交互领域，２００７年，加拿大学者利用麦克风阵列的波束形成??和声源定位等技术研制出了避障机器人。近几年，将麦克风阵列技术应用于机器??人语音识别己成为研究热点，一系列功能不同的机器人产品层出不穷，如儿童机??器人、安保机器人等，如图１．３所示：??〇?１２?｜【ａ】??２Ｌｌ］ｉ??图１．３智能机器人??Ｆｉｇ．?１．３?Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ?ｒｏｂｏｔｓ??随着城市机动车数量的不断扩大，车辆噪声尤其是汽车违规鸣笛，给人们的??５??

和声源定位等技术研制出了避障机器人。近几年，将麦克风阵列技术应用于机器??人语音识别己成为研究热点，一系列功能不同的机器人产品层出不穷，如儿童机??器人、安保机器人等，如图１．３所示：??〇?１２?｜【ａ】??２Ｌｌ］ｉ??图１．３智能机器人??Ｆｉｇ．?１．３?Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ?ｒｏｂｏｔｓ??随着城市机动车数量的不断扩大，车辆噪声尤其是汽车违规鸣笛，给人们的??５??
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本文编号：2856428