本發(fā)明涉及到實時語音通信、人機交互過程中的回聲處理技術(shù)，特別涉及到一種自適應(yīng)回聲消除中自適應(yīng)濾波器系數(shù)更新方法。

背景技術(shù)：

在實時語音通信過程中，通信終端揚聲器發(fā)出的聲音，總會被該終端的麥克風(fēng)拾取到，若是不處理就發(fā)送出去，對方總能聽到自己說話的聲音；在人機交互領(lǐng)域，由于交互終端發(fā)出的聲音又被麥克風(fēng)拾取回去，同時拾取了控制者的說話聲，若在麥克風(fēng)拾取信號中不消除交互終端發(fā)出的聲音，那么交互終端在識別控制者說話聲音時將引入很強的干擾，降低了識別的成功率，最終造成交互困難。因此，在實時語音通信過程中，需要對回聲進行自適應(yīng)消除，自適應(yīng)回聲消除通常是利用自適應(yīng)濾波器來實現(xiàn)的，為了更好的實現(xiàn)回聲消除，需要根據(jù)實際的回聲干擾情況，對自適應(yīng)濾波器的自適應(yīng)濾波器系數(shù)進行更新。

針對自適應(yīng)回聲消除中自適應(yīng)濾波器系數(shù)更新的問題，現(xiàn)有技術(shù)也提出了一些技術(shù)方案，典型的如中國專利申請“一種用于消除聲學(xué)回聲的自適應(yīng)濾波器及濾波方法”(申請?zhí)?201410073711.1)中所提出一種用于回聲消除的自適應(yīng)濾波方案。該技術(shù)方案是一種頻域自適應(yīng)濾波方法，利用遠端信號x(n)作為參考信號，通過自適應(yīng)濾波對傳播路徑h(n)進行系統(tǒng)估計，并利用估計的系統(tǒng)參數(shù)w(n)對參考信號進行濾波，進而消除終端麥克風(fēng)采集到的信號d(n)中的回聲得到殘差信號e(n)。一方面將e(n)作為濾波結(jié)果直接輸出，另一方面利用e(n)對自適應(yīng)濾波器系數(shù)進行迭代控制。該方案中在對濾波器系數(shù)進行迭代控制時，自適應(yīng)濾波器每迭代r次對濾波器系數(shù)限制參數(shù)進行一次更新，其中r是預(yù)先設(shè)定的固定值。

現(xiàn)有方案的問題在于：一方面，自適應(yīng)濾波器系數(shù)的更新與濾波效果(殘留信號)沒有關(guān)聯(lián)起來，且沒有根據(jù)回聲強度實時調(diào)整自適應(yīng)步長因子，不能很好的保證在各種不同的話音狀態(tài)下回聲消除的精確度。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本發(fā)明提出了一種自適應(yīng)回聲消除中自適應(yīng)濾波器系數(shù)更新方法，以實現(xiàn)在各種話音狀態(tài)下有效的自適應(yīng)回聲消除。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：

一種自適應(yīng)回聲消除中自適應(yīng)濾波器系數(shù)更新方法，包括：

根據(jù)發(fā)音單元的參考信號x(k)通過自適應(yīng)濾波器估計回聲信號y(k)；

根據(jù)所述y(k)和麥克風(fēng)拾取的信號d(k)計算殘留信號e(k):

e(k)＝d(k)-y(k)

計算頻域參考信號x(f)的功率譜xpow(f)；

計算頻域殘留信號e(f)的功率譜epow(f)；

其中，e(f)＝fft[0m個0,e(k)]；

計算所述e(f)的共軛殘留信號e^*(f)與所述x(f)的相關(guān)功率譜xepow(f)；

xepow(f)＝||x(f)·e^*(f)||²

計算x(f)與e^*(f)的相關(guān)系數(shù)cohxe(f)；

將各cohxe(f)中的中間值cohxemed作為自適應(yīng)濾波器在各頻點的自適應(yīng)步長因子，更新自適應(yīng)濾波器系數(shù)：

其中，所述k為時刻，k＝1,2……m,m為所述自適應(yīng)濾波器長度；所述f為頻點；wk+1(f)為頻點f的更新后的自適濾波器系數(shù)；wk(f)為頻點f的更新前的自適應(yīng)濾波器系數(shù)。

進一步的，所述估計回聲信號y(k)包括：

將揚聲器單元的參考信號x(k)轉(zhuǎn)換為頻域參考信號x(f)；

x(f)＝fft[x(k-m),...,x(k),...,x(k+m-1)]

估計頻域回聲信號y(f)，

對所述y(f)進行快速傅立葉逆變換獲得y(k)；

y(k)＝ifft[y(f)]

其中，所述ifft為快速傅立葉逆變換，為頻域卷積操作；w(f)為自適應(yīng)濾波器當(dāng)前在頻點f所使用的自適應(yīng)濾波器系數(shù)。

進一步，所述更新自適應(yīng)濾波器系數(shù)包括：

對所述頻域殘留信號e(f)進行歸一化處理，獲得歸一化后的頻域殘留信號enor(f)；

根據(jù)所述enor(f)更新自適應(yīng)濾波器系數(shù)。

本發(fā)明的技術(shù)方案將殘留信號與參考信號之間的相關(guān)系數(shù)作為自適應(yīng)步長因子來實現(xiàn)自適應(yīng)濾波器系數(shù)的更新，對各話音狀態(tài)均可進行極大限度的回聲消除。通話狀態(tài)通常分為四種，遠端單講、近端單講、雙端講話、雙端靜默。對遠端單講狀態(tài)，麥克風(fēng)拾取的是回聲信號，在自適應(yīng)濾波器的初始階段，自適應(yīng)濾波器有一個收斂過程，殘留信號與麥克風(fēng)拾取的回聲信號強度相當(dāng)，那么參考信號與殘留信號直接的相關(guān)性很強，則對應(yīng)的自適應(yīng)步長因子也較大，當(dāng)自適應(yīng)濾波器進入穩(wěn)定狀態(tài)時，殘留信號幾乎為0，此時回聲信號與殘留信號的相關(guān)性非常弱，僅對自適應(yīng)濾波器系數(shù)進行微調(diào)。對近端單講狀態(tài)，殘留信號為麥克風(fēng)拾取的本端話音，參考信號為0，此時計算出的相關(guān)系數(shù)為0，無需對自適應(yīng)濾波器進行更新，而實際上此時并沒有回聲，確實不需進行回聲消除。雙端靜默狀態(tài)，殘留信號與參考信號都很弱，相關(guān)系數(shù)也會很小。同時，本發(fā)明技術(shù)方案中使用各頻點相關(guān)系數(shù)的中間值作為自適應(yīng)步長因子，體現(xiàn)了相關(guān)性集中趨勢，能進一步提高自適應(yīng)濾波的效果。本發(fā)明的技術(shù)方案能有效的提高回聲消除的精確度。

附圖說明

圖1本發(fā)明自適應(yīng)回聲消除中自適應(yīng)濾波器系數(shù)更新方法流程圖。

具體實施方式

為了更好的說明本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式進行詳細描述。

具體實施例

本實施例為本發(fā)明自適應(yīng)回聲消除中自適應(yīng)濾波器系數(shù)更新方法的一種優(yōu)選實施方式。

參見圖1，本實施例的自適應(yīng)回聲消除中自適應(yīng)濾波器系數(shù)更新方法流程如圖1所示，包括：

s1、根據(jù)發(fā)音單元的參考信號x(k)通過自適應(yīng)濾波器估計回聲信號y(k)；

作為本實施例的一種優(yōu)選實現(xiàn)方案，本步驟還可以經(jīng)一部包括：

s101、將揚聲器單元的參考信號x(k)轉(zhuǎn)換為頻域參考信號x(f)。

x(f)＝fft[x(k-m),...,x(k),...,x(k+m-1)]

s102、估計頻域回聲信號y(f)，

其中，w(f)為當(dāng)前的自適應(yīng)濾波器系數(shù)；

s103、根據(jù)所述y(f)獲得所述y(k)：

y(k)＝ifft[y(f)]

其中，所述fft為傅立葉變換，所述ifft為傅立葉逆變換；

本是實例中，本步驟也可以通過其他方式對回聲信號進行估計，本發(fā)明對此沒有限制。

s2、根據(jù)所述y(k)和麥克風(fēng)拾取的信號d(k)計算殘留信號e(k):

e(k)＝d(k)-y(k)

s3、計算頻域參考信號x(f)的功率譜xpow(f)：

xpow(f)＝||x(f)||²

s4、計算頻域殘留信號e(f)的功率譜epow(f)：

epow(f)＝||e(f)||²

其中，

s5、計算所述e(f)的共軛殘留信號e^*(f)與所述x(f)的相關(guān)功率譜xepow(f)；

xepow(f)＝||x(f)·e^*(f)||²

s6、計算x(f)與e^*(f)的相關(guān)系數(shù)cohxe(f)；

s7、將各cohxe(f)中的中間值cohxemed作為自適應(yīng)濾波器在各頻點的自適應(yīng)步長因子μ(f)，更新自適應(yīng)濾波器系數(shù)；

本實施例中，

本實施例中，本步驟可以根據(jù)所述x(f)、所述e(f)和所述cohxe(f)直接更新自適應(yīng)濾波器系數(shù)：

其中，所述k為時刻，k＝1,2……m,m為所述自適應(yīng)濾波器長度；所述f為頻點；wk+1(f)為頻點f的更新后的自適濾波器系數(shù)；wk(f)為頻點f的更新前的自適應(yīng)濾波器系數(shù)。

作為本實施例的一種優(yōu)選實現(xiàn)方案，本步驟還可以包括：

s701、對所述頻域殘留信號e(f)進行歸一化處理，獲得歸一化后的頻域殘留信號enor(f)；

s702、根據(jù)所述enor(f)更新自適應(yīng)濾波器系數(shù)。

其中，所述k為時刻，k＝1,2……m,m為所述自適應(yīng)濾波器長度；所述f為頻點；wk+1(f)為頻點f的更新后的自適濾波器系數(shù)；wk(f)為頻點f的更新前的自適應(yīng)濾波器系數(shù)。

雙端講話狀態(tài)時，自適應(yīng)濾波器是需要更新的，且參考信號與殘留信號的相關(guān)性很強，但作為反饋信號的殘留信號包含有本端話音，若直接反饋到自適應(yīng)濾波器系數(shù)，勢必會造成濾波器發(fā)散，本優(yōu)選實現(xiàn)方案首先將頻域殘留信號進行歸一化處理，再利用歸一化后的頻域殘留信號來更新自適應(yīng)濾波器系數(shù)，能很好地解決濾波器發(fā)散的問題。

需要說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。