過(guò)濾噪聲的計(jì)算高效方法
【專利摘要】提供一種用于以計(jì)算上高效的方式從輸入信號(hào)中濾除噪聲的系統(tǒng)和方法。一種方法，包括：產(chǎn)生表示輸入信號(hào)的原始噪聲矩陣，其中，所述原始噪聲矩陣的每個(gè)元素表示輸入信號(hào)的一部分，初始化去噪矩陣等于原始噪聲矩陣，以及更新所述去噪矩陣。更新所述去噪矩陣包括迭代卷積去噪矩陣的當(dāng)前版本與內(nèi)核以產(chǎn)生卷積矩陣，以及部分基于卷積矩陣的值修改去噪矩陣。
【專利說(shuō)明】
過(guò)濾噪聲的計(jì)算高效方法
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002] 本申請(qǐng)要求來(lái)自的2013年12月23日提交、題為"SMOOTHING TIME-FREQUENCY SOURCE SEPARATION MASKS"的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)61/919851的權(quán)益和優(yōu)先權(quán)，這是通過(guò)將 其全部引入本文作為參考。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明涉及信號(hào)處理領(lǐng)域，尤其涉及減少噪聲。
【背景技術(shù)】
[0004] 處理信號(hào)（例如音頻信號(hào)）以從原始信號(hào)選擇或提取感興趣的信號(hào)的一種方法是 強(qiáng)原始信號(hào)分解成分量，然后確定具有數(shù)值或布爾掩碼值的掩模以使得每個(gè)掩碼值對(duì)應(yīng)于 分量之一。然后根據(jù)掩模值通過(guò)縮放或選擇原始信號(hào)的分量來(lái)確定感興趣的信號(hào)。在一些 示例中，所述分量具有緊湊的時(shí)間和頻率的支持(例如，時(shí)間在10毫秒程度和頻率在1 〇赫茲 范圍），但可以使用除了時(shí)間與頻率倉(cāng)的其它分解方法。
[0005] 信號(hào)的源分離的一種方法涉及從采集信號(hào)的麥克風(fēng)提取具有所需源相關(guān)聯(lián)的感 興趣信號(hào)，例如在特定方向上。使用多個(gè)麥克風(fēng)取得音頻信號(hào)，以及方向到達(dá)(DOA)信息計(jì) 算作為時(shí)間和頻率的函數(shù)，例如，根據(jù)設(shè)定的離散時(shí)頻分量。許多技術(shù)可用于生成在每個(gè)時(shí) 頻窗口表示所需的信號(hào)源是否存在的掩碼值。這些掩碼值可以是二元的（例如，零或一)或 連續(xù)的（例如，范圍為零到一的實(shí)數(shù)）。掩模值隨后可用于選擇輸入信號(hào)的期望分量，以形成 表示來(lái)從興趣源的期望信號(hào)的輸出信號(hào)。許多技術(shù)使用輸入信號(hào)的相對(duì)局部處理，因此具 有局部錯(cuò)誤或偏差，結(jié)果是輸出信號(hào)具有不希望的特性，如音頻偽像。
[0006] 處理產(chǎn)生掩模中的錯(cuò)誤和/或局部處理的方法是(例如，在時(shí)間-頻率空間的卷積） 執(zhí)行掩模的平滑，例如通過(guò)二維濾波。另一種方法是查看輸入掩碼值為二進(jìn)制馬爾可夫隨 機(jī)場(chǎng)(MRF)的嘈雜意見，例如作為產(chǎn)生每個(gè)輸入掩碼值的獨(dú)立產(chǎn)生觀察。MRF的特征在于:基 于在相鄰的位置的掩模值，在一個(gè)時(shí)間-頻率位置的掩碼值的條件分布，例如，根據(jù)在時(shí)頻 掩模的四個(gè)或八個(gè)最接近鄰居。在一些示例中，條件分布是明確定義的，而在一些示例中， 潛在的功能誘導(dǎo)條件分布函數(shù)。從所述噪聲輸入掩碼值推斷隱含掩模值形成輸出掩模，其 用于提取或選擇所需信號(hào)。輸出掩碼可以認(rèn)為是MRF的隱藏值(例如，輸出掩碼的貝葉斯估 計(jì))的。該掩碼值的平滑集合可以通過(guò)Gibbs采樣的方法獲取，其中執(zhí)行迭代，其中在每次迭 代中，一個(gè)時(shí)間-頻率位置被認(rèn)為是根據(jù)其相鄰值和迭代獲得的隨機(jī)值更新。同時(shí)更新過(guò)程 掩碼值的很大一部分通常是不可能的，并保持等同于常規(guī)Gibbs采樣的順序更新處理。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 在一方面，提供了一種用于以計(jì)算上高效的方式從輸入信號(hào)濾波噪聲的方法。該 方法包括:生成表示所述輸入信號(hào)的原始噪聲矩陣，其中，所述生噪聲矩陣的每個(gè)元素表示 輸入信號(hào)的一部分，初始化所述去噪矩陣等于原始噪聲矩陣，以及更新所述去噪矩陣。去噪 矩陣由迭代卷積去噪矩陣的當(dāng)前版本與內(nèi)核更新，以產(chǎn)生卷積矩陣，以及部分基于卷積矩 陣的值修改所述去噪矩陣。
[0008] 在一些實(shí)施方式中，該方法進(jìn)一步包括:基于所述原始噪聲矩陣的元素的置信水 平，產(chǎn)生置信加權(quán)噪聲矩陣。在進(jìn)一步的實(shí)施方式中，更新所述去噪矩陣進(jìn)一步包括:加入 卷積矩陣和置信加權(quán)噪聲矩陣，以產(chǎn)生概率強(qiáng)度矩陣。在一些示例中，更新步驟進(jìn)一步包 括:通過(guò)將非線性函數(shù)應(yīng)用于概率強(qiáng)度矩陣的元素，基于所述概率強(qiáng)度矩陣產(chǎn)生概率的矩 陣，以產(chǎn)生概率矩陣，以及基于概率的矩陣的元素的子集修改所述概率矩陣。根據(jù)一些示 例，所述非線性函數(shù)是S形函數(shù)。
[0009] 在各種實(shí)施方式中，更新所述去噪矩陣進(jìn)一步包括:選擇在概率強(qiáng)度矩陣中元素 的子集，以及基于在概率矩陣的相應(yīng)元素的概率，使用新值替換去噪矩陣中相應(yīng)元素的值。
[0010] 在一些實(shí)施方式中，該方法進(jìn)一步包括:產(chǎn)生加權(quán)矩陣，其中所述權(quán)重矩陣的大小 和原始噪聲矩陣相同，以及其中，所述加權(quán)矩陣的每個(gè)元素表示原始噪聲矩陣的相應(yīng)元素 的置信水平，以及基于所述原始噪聲矩陣和權(quán)重矩陣產(chǎn)生置信加權(quán)噪聲矩陣。在一些示例 中，組合包括逐元素將加權(quán)矩陣乘以噪聲矩陣。
[0011] 在一些實(shí)施方式中，該方法進(jìn)一步包括輸出所述去噪矩陣。在一些示例中，該方法 進(jìn)一步包括:平均每個(gè)在更新迭代產(chǎn)生的多個(gè)去噪矩陣，并輸出所述多個(gè)去噪矩陣的平均 值。
[0012] 在一些示例中，輸入信號(hào)是音頻信號(hào)，和原始噪聲矩陣元素各自具有基于在選定 的分析幀和頻率的信息的值。該方法可以進(jìn)一步包括使用快速傅立葉變換處理輸入信號(hào)， 并且其中噪矩陣的當(dāng)前版本和內(nèi)核的卷積是在頻域中。
[0013] 在一些實(shí)施方式中，該方法包括:生成原始噪聲矩陣包括產(chǎn)生多個(gè)平行的原始噪 聲矩陣，多個(gè)原始噪聲矩陣的每個(gè)代表輸入信號(hào)的一部分，并產(chǎn)生加權(quán)矩陣，產(chǎn)生置信加權(quán) 噪聲矩陣，初始化所述去噪矩陣，以及更新所述去噪矩陣包括產(chǎn)生多個(gè)平行的加權(quán)矩陣，產(chǎn) 生多個(gè)平行的置信加權(quán)噪聲矩陣，并行初始化多個(gè)去噪矩陣，并且并行更新多個(gè)去噪矩陣， 多個(gè)去噪矩陣的每個(gè)對(duì)應(yīng)于多個(gè)原始噪聲矩陣中的一個(gè)。
[0014] 根據(jù)一些實(shí)施方式，上述的矩陣可以是一維矩陣，只包括一列和/或一行。該方法 可使用陣列來(lái)執(zhí)行，包括多維陣列。
[0015] 根據(jù)另一方面，提供了一種用于以計(jì)算上高效的方式從輸入信號(hào)中濾除噪聲的系 統(tǒng)。該系統(tǒng)包括用于接收輸入信號(hào)的接收器，以及被配置為生成表示所述輸入信號(hào)的原始 噪聲矩陣的計(jì)算機(jī)實(shí)施方式的處理模塊，其中，所述原始噪聲矩陣的每個(gè)元素表示輸入信 號(hào)的一部分，初始化去噪矩陣等于原始噪聲矩陣，并更新去噪矩陣。更新包括迭代地卷積去 噪矩陣的當(dāng)前版本與內(nèi)核產(chǎn)生卷積矩陣，以及部分基于卷積矩陣的值修改所述去噪矩陣。
[0016] 在一些實(shí)施方式中，計(jì)算機(jī)實(shí)施方式的處理模塊包括多個(gè)并行計(jì)算機(jī)實(shí)施方式的 處理模塊，每個(gè)模塊配置成生成并行的原噪聲矩陣，其中所述多個(gè)平行的原始噪聲矩陣的 每個(gè)表示輸入信號(hào)的一部分，并且初始化和更新所述并行去噪矩陣，其中所述多個(gè)平行去 噪矩陣的每個(gè)對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)平行的原始噪聲矩陣中的一個(gè)。在進(jìn)一步的實(shí)施方式中，所 述多個(gè)并行計(jì)算機(jī)實(shí)施方式的處理模塊更新相應(yīng)的平行去噪矩陣的單個(gè)元素。
[0017]在其他實(shí)施方式中，計(jì)算機(jī)實(shí)施方式的處理模塊包括多個(gè)并行計(jì)算機(jī)實(shí)施方式的 處理模塊，每個(gè)模塊配置為并行選擇去噪矩陣的元素，并并行更新去噪矩陣的各個(gè)元素。每 個(gè)并行的計(jì)算機(jī)實(shí)施方式的處理模塊選擇不同的元素。
[0018] 在另一方面，提供了一種用于以計(jì)算上高效的方式從輸入信號(hào)濾波噪聲的方法。 該方法具有一定的相關(guān)GibbS采樣，并且可以平行、連續(xù)或以混合并行和連續(xù)的模式對(duì)多個(gè) 更新位置執(zhí)行。根據(jù)各種實(shí)施方式，更新方法可以在音頻輸入信號(hào)，視頻輸入信號(hào)，或者其 它輸入信號(hào)一起使用。根據(jù)一個(gè)示例，該方法可有效地平滑時(shí)頻掩模，用于源分離。
[0019] 在一些示例中，MRF是同質(zhì)的，并且并行更新使用按照固定內(nèi)核的位置不變卷積來(lái) 計(jì)算在所有位置的值。然后在位置的值的一個(gè)子集在常規(guī)的吉布斯更新中被更新（即，從由 并行更新計(jì)算出的分布提取隨機(jī)值）。在一些示例中，卷積是在變換域（例如，傅立葉變換 域)中實(shí)施方式。
[0020] 在另一方面，在一般情況下，采樣方法用于使用馬爾可夫隨機(jī)場(chǎng)通過(guò)在每次迭代 更新時(shí)間-頻率值的隨機(jī)選擇部分的平滑時(shí)頻掩模。
[0021] 在另一方面，一般來(lái)說(shuō)，一種隨機(jī)采樣馬爾可夫隨機(jī)場(chǎng)的方法涉及:計(jì)算當(dāng)前設(shè)定 的時(shí)間-頻率值與內(nèi)核的卷積，并對(duì)于每個(gè)時(shí)間-頻率值的選定部分，根據(jù)該值和隨機(jī)值的 卷積的結(jié)果的組合更新這些值。在一些示例中，所述卷積計(jì)算在變換域，例如傅里葉變換 域。在一些示例中，時(shí)間-頻率值的部分隨機(jī)選擇。
[0022] 在一些示例中，上面指出的方法用于平滑根據(jù)方向到達(dá)信息確定的的輸入時(shí)頻掩 模的目的，平滑掩模然后用于選擇對(duì)應(yīng)于在特定方向的源的信號(hào)。
[0023] 一個(gè)或多個(gè)方面的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是:相對(duì)噪聲的輸入掩碼值的有效組合的所希望的信 號(hào)的改進(jìn)選擇，以形成提供適于人類或機(jī)器處理的選擇的信號(hào)的輸出掩碼。改進(jìn)可通過(guò)所 選擇的信號(hào)的改進(jìn)的感知和/或信息保持特性和/或通過(guò)減少計(jì)算需求表現(xiàn)，以執(zhí)行該選 擇。平滑化處理可高效率地實(shí)施方式，由此使得適合某些有限的資源實(shí)施方式(例如，在實(shí) 施方式有限的計(jì)算容量的電路中）。
[0024] 從以下的描述以及權(quán)利要求，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)是顯而易見的。
【附圖說(shuō)明】
[0025] 為了提供對(duì)本公開內(nèi)容和特征和優(yōu)點(diǎn)的更完整的理解，結(jié)合附圖參考下面的描 述，其中，類似的參考數(shù)字表示相同的分量，其中：
[0026] 圖1是示出根據(jù)本公開的一些實(shí)施例，以計(jì)算上有效的方式從輸入信號(hào)濾波噪聲 的方法的流程圖；
[0027] 圖2是示出根據(jù)本公開的一些實(shí)施例，以計(jì)算上有效的方式從輸入信號(hào)濾波噪聲 的更詳細(xì)方法的流程圖；
[0028] 圖3是示出根據(jù)本公開的一些實(shí)施例，以計(jì)算上高效的方式從音頻輸入信號(hào)濾波 噪聲的方法的流程圖；
[0029] 圖4是示出根據(jù)本公開的一些實(shí)施例，包括鄰居的元素矩陣的圖；
[0030] 圖5A是示出具有椒鹽噪聲的圖像的示意圖；
[0031] 圖5B是示出根據(jù)本公開的一些實(shí)施例，以計(jì)算上有效的方式過(guò)濾噪聲圖5A的圖象 的不意圖；和
[0032] 圖6是示出根據(jù)本公開的一些實(shí)施例，以計(jì)算上有效的方式從輸入信號(hào)濾波噪聲 的系統(tǒng)的框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033] 提供了用于以計(jì)算上高效的方式從輸入信號(hào)中濾除噪聲的系統(tǒng)和方法。圖1是示 出根據(jù)本公開的一些實(shí)施例用于以計(jì)算上有效的方式從輸入信號(hào)濾波噪聲的方法100的流 程圖。該輸入信號(hào)可以是音頻信號(hào)、視頻信號(hào)、一維信號(hào)、RF信號(hào)、雷達(dá)信號(hào)或任何其它類型 的信號(hào)。在一個(gè)示例中，一維的輸入信號(hào)可以是源是否是開或關(guān)的指示。該源可以是目標(biāo)信 號(hào)，諸如語(yǔ)音，或者它可以是噪聲信號(hào)，諸如風(fēng)噪聲、發(fā)動(dòng)機(jī)噪音、鍵盤打字或其他背景噪 聲。在一些實(shí)施方式中，該方法100開始于接收或獲取輸入信號(hào)。例如，可以在麥克風(fēng)接收音 頻信號(hào)，并且視頻信號(hào)可以在照相機(jī)接收。
[0034] 在方法100的步驟102,生成一個(gè)原始噪聲矩陣。原始噪聲矩陣表示輸入信號(hào)，以及 原始噪聲矩陣的每個(gè)元素表示輸入信號(hào)的一部分。在步驟104,初始化去噪矩陣等于原始噪 聲矩陣。接著，去噪矩陣通過(guò)在步驟106開始的迭代過(guò)程更新。在步驟106,去噪矩陣的當(dāng)前 版本和內(nèi)核卷積，以產(chǎn)生卷積矩陣。在步驟108，部分基于卷積矩陣的值修改去噪矩陣。如在 下面關(guān)于圖2的更詳細(xì)描述中，卷積矩陣可以進(jìn)一步處理以產(chǎn)生用于修改去噪矩陣的值。在 步驟108之后，在步驟110,確定迭代循環(huán)是否完成和去噪矩陣的更新是否完成，或是否重復(fù) 步驟106和108,進(jìn)一步更新所述去噪矩陣。在一些示例中，迭代循環(huán)重復(fù)預(yù)定次數(shù)(例如，約 25次、約50次、約100次，或100次以上）。
[0035] 一旦方法100完成后，修改去噪矩陣已經(jīng)結(jié)束，并最終的去噪矩陣可以被輸出。在 其他實(shí)施方式中，作為從各步驟108的多次迭代的輸出的去噪矩陣的多個(gè)版本進(jìn)行平均，以 產(chǎn)生平均去噪矩陣，和平均去噪矩陣可以被輸出。
[0036] 根據(jù)一些實(shí)施方式，在方法100中的矩陣包括只有一行或一列。因此，在一些實(shí)施 方式中，矩陣是陣列。在一些實(shí)施方式中，矩陣是多維陣列。在進(jìn)一步的實(shí)施方式中，矩陣包 括只有一個(gè)元素。
[0037]根據(jù)一些優(yōu)點(diǎn)，方法100提供了比傳統(tǒng)的噪聲濾波方法(如傳統(tǒng)的Gibbs采樣)從信 號(hào)有效過(guò)濾的噪聲的更有效和更快速的過(guò)程。
[0038] 圖2是說(shuō)明根據(jù)本公開的一些實(shí)施例用于以計(jì)算上有效的方式從輸入信號(hào)濾波噪 聲的更詳細(xì)方法的流程圖。如圖2中所示，方法200開始于步驟202通過(guò)產(chǎn)生表示輸入信號(hào)的 原始噪聲矩陣。在一個(gè)示例中，處理模塊(如處理器)生成矩陣。原始噪聲矩陣的每個(gè)元素表 示輸入信號(hào)的一部分。在一些示例中，每個(gè)元素表示從該輸入信號(hào)在特定頻率或頻率范圍 的時(shí)間幀。因此，例如，特定時(shí)間框架可以由多個(gè)元素各自代表多個(gè)頻率(或頻率范圍）中的 一個(gè)表示。在一個(gè)示例中，每個(gè)元素的值表示在各時(shí)間幀的相應(yīng)頻率是開啟還是關(guān)閉。在一 些示例中，由于輸入信號(hào)是噪聲，值將指示所述時(shí)間-頻率位置是否可能開或關(guān)。例如，可以 +1.0表示"可能打開"，而-1.0可表明"可能關(guān)閉"。在一些實(shí)施方式中，值是二進(jìn)制的，而在 其他實(shí)施方式中，值是連續(xù)的。
[0039] 根據(jù)一些實(shí)施方式，原始噪聲矩陣的每個(gè)元素的值基于相對(duì)相位信息確定。在其 它實(shí)施方式中，每個(gè)元素的值基于到達(dá)信息方向確定。在進(jìn)一步的實(shí)施方式中，該值是根據(jù) 大小來(lái)確定。根據(jù)各種實(shí)施例，該值可以基于任何接收到的信息來(lái)確定。在一些應(yīng)用中，代 替原始噪聲矩陣，該系統(tǒng)可以產(chǎn)生原始噪聲矩陣。在進(jìn)一步的應(yīng)用中，系統(tǒng)生成多個(gè)并行矩 陣，其并行處理來(lái)過(guò)濾噪聲。
[0040] 一旦原始噪聲矩陣已經(jīng)產(chǎn)生，在步驟204中產(chǎn)生加權(quán)矩陣。加權(quán)矩陣的大小和原始 噪聲矩陣相同，以及加權(quán)矩陣的每個(gè)元素表示原始噪聲矩陣的相應(yīng)元素的置信水平。在一 個(gè)示例中，在音頻應(yīng)用中，時(shí)間-頻率頻段中是否應(yīng)包含在掩模中的置信水平使用在時(shí)間_ 頻率窗口的能量的函數(shù)被確定。舉例來(lái)說(shuō)，較弱的段更可能給出到達(dá)方向（DOA)信息錯(cuò)誤。 錯(cuò)誤信息然后可以使用本文中所描述，根據(jù)本公開內(nèi)容的方法和系統(tǒng)校正。
[0041] 可以基于最近鄰居分析測(cè)定加權(quán)矩陣的元素的置信水平。特別是，對(duì)于選定的矩 陣位置，相鄰位置的值可以被考慮確定選擇位置的置信水平。在一般情況下，比如果許多、 大多數(shù)或所有近鄰具有從在所選擇的位置的值的不同值，如果所有近鄰具有相似的值，所 選擇位置的值更可能是正確的(并接收更高的置信水平值）。
[0042] 在步驟206,使用原始噪聲矩陣和權(quán)重矩陣產(chǎn)生置信加權(quán)噪聲矩陣。在一個(gè)示例 中，原始噪聲矩陣與加權(quán)矩陣相乘，以產(chǎn)生置信加權(quán)噪聲矩陣。
[0043]在步驟208,去噪聲矩陣初始化為等于原始噪聲矩陣。去噪矩陣然后經(jīng)由步驟210、 212、214和216多次迭代更新。在一些實(shí)施方式中，步驟216之后，更新的去噪矩陣被返回作 為方法200的輸出。在其它實(shí)施方式中，作為步驟216的多次迭代輸出的去噪矩陣的多個(gè)版 本進(jìn)行平均，以產(chǎn)生平均去噪矩陣，用于輸出。
[0044] 更新去噪矩陣開始于步驟220,其中該去噪矩陣的當(dāng)前版本與內(nèi)核卷積，以產(chǎn)生卷 積矩陣。在一些示例中，內(nèi)核是預(yù)定的。在各種實(shí)施方式中，內(nèi)核可以是任何低通濾波器。在 許多實(shí)施方式中，中心值內(nèi)核(〇，〇)= 〇。內(nèi)核的帶寬決定輸出是如何光滑。在一些示例中， 內(nèi)核中非零值的位置由有關(guān)的信號(hào)處理考慮確定，這些考慮噪聲段很可能涉及到哪些嘈雜 段。例如，不同的STFT參數(shù)誘導(dǎo)時(shí)間分辨率、頻率分辨率和拖尾現(xiàn)象的不同權(quán)衡。在一些示 例中，內(nèi)核值被確定為涉及第一段與一個(gè)或多個(gè)其它選定段，其中從第一段的能量很可能 已被被涂到一個(gè)或多個(gè)其它選擇的段，和/或從一個(gè)或多個(gè)其它選定段的能量很可能已經(jīng) 涂抹到第一段。在一些實(shí)施方式中，內(nèi)核的設(shè)計(jì)可以包括確定哪些產(chǎn)生性能良好的經(jīng)驗(yàn)過(guò) 程。在一些實(shí)施方式中，內(nèi)核中非零元素的模式反映了例如圖4中所示的鄰域結(jié)構(gòu)，并在下 面更詳細(xì)地討論。
[0045] 在步驟212,卷積矩陣被加入到置信加權(quán)噪聲矩陣，以產(chǎn)生概率強(qiáng)度矩陣。在一些 示例中，概率強(qiáng)度矩陣的元素指示概率強(qiáng)度值。在其它示例中，概率強(qiáng)度矩陣的元素是 Iogit0
[0046] 在步驟214,基于所述概率強(qiáng)度矩陣生成概率的矩陣。在一些實(shí)施方式中，S形函數(shù) 被應(yīng)用到概率強(qiáng)度矩陣中的值，以生成概率的矩陣。在其它實(shí)施方式中，另一種非線性函數(shù) 應(yīng)用于概率強(qiáng)度矩陣中的所述值，以生成概率的矩陣。
[0047] 在步驟216,是基于概率的矩陣元素的子集修改去噪矩陣。在一些實(shí)施方式中，在 去噪矩陣中的位置的子集被選擇，以及在去噪矩陣中那些位置的值使用根據(jù)概率矩陣的對(duì) 應(yīng)位置的概率選擇的獨(dú)立樣本的值替代。在一些示例中，隨機(jī)選擇位置子集。在其它示例 中，基于確定性圖形選擇位置子集。
[0048] 在步驟218,確定所述迭代步驟210,212,214和216是否完成，以及該方法200是否 完成。如果該方法沒(méi)有完成，則返回到步驟210以開始迭代另一個(gè)循環(huán)。
[0049]如以上所描述的圖1的方法100,一旦方法200完成，修改去噪矩陣已經(jīng)結(jié)束，以及 可以輸出最終的去噪矩陣。在其他實(shí)施方式中，作為從各步驟216的多次迭代的輸出的去噪 矩陣的多個(gè)版本進(jìn)行平均，以產(chǎn)生平均去噪矩陣，以及輸出平均去噪矩陣。
[0050]根據(jù)一些實(shí)施方式，圖1和2的方法100和200可用于從音頻信號(hào)過(guò)濾噪聲。信號(hào)（例 如使用多個(gè)麥克風(fēng)獲取的音頻信號(hào))源分離的一種方法是使用方向到達(dá)(DOA)信息計(jì)算作 為時(shí)間和頻率函數(shù)，例如，根據(jù)一組離散的時(shí)間-頻率箱。許多技術(shù)可用于在每個(gè)時(shí)頻窗口 表示所需的信號(hào)源是否存在以產(chǎn)生輸入掩碼值，例如使用二進(jìn)制(例如，零或一)或連續(xù)(例 如，在范圍零至一的實(shí)數(shù)）。這些技術(shù)的示例包括在一個(gè)或多個(gè)以下描述的，其每一個(gè)通過(guò) 引用并入本文：
[0051 ] ?于 2014年 9 月24 日提交的題為"TIME-FREQUENCY FACTORIZATION FOR DIRECTIONAL SOURCE SEPARATION" 的美國(guó)專利申請(qǐng) 14/494838
[0052] ?于2013年12月23日提交的題為"SIGNAL SOURCE SEPARATION"的美國(guó)專利申請(qǐng) 號(hào)14/138587
[0053] ?于2013年9月17 日提交的題為"SOURCE SEPARATION USING A CIRCULAR MODEL，" 的國(guó)際申請(qǐng)PCT/US2013/060044。
[0054] 在以上描述的一種或多種方法確定的時(shí)間-頻率位置的輸入掩碼值可具有本地錯(cuò) 誤或偏差。這樣的錯(cuò)誤或偏差具有潛在的結(jié)果:從掩碼信號(hào)構(gòu)成的輸出信號(hào)具有不希望的 特性，如音頻人為噪聲。
[0055] 另外，如上所述，一個(gè)總類的方法來(lái)"平滑"或以其他方式處理掩碼值利用二進(jìn)制 馬爾可夫隨機(jī)場(chǎng)有效地處理輸入掩碼值，作為真實(shí)但不知道（即，實(shí)際所需的）輸出掩碼值 的"噪聲"觀察。下面描述的許多技術(shù)解決二進(jìn)制掩模的情況下，但是應(yīng)當(dāng)理解，這些技術(shù)可 直接適用，或者可以適于非二進(jìn)制(例如，連續(xù)或多值)掩模的情況。例如，基礎(chǔ)MRF可是二進(jìn) 制的，掩碼值表示一比零的相應(yīng)字段值的確定性的概率或措施。在又其它實(shí)施例中，馬爾可 夫隨機(jī)場(chǎng)本身可以用更多于兩個(gè)值的值確定(例如，從不連續(xù)或連續(xù)的集合）。在許多情況 下，使用吉布斯算法或相關(guān)的方法逐次更新可能在計(jì)算上令人望而卻步?？捎玫牟⑿懈?程序可無(wú)法使用，因?yàn)轳R爾可夫隨機(jī)場(chǎng)的鄰域結(jié)構(gòu)不允許位置以這樣的方式劃分，以使當(dāng) 前并行更新程序。例如，條件對(duì)在時(shí)間-頻率網(wǎng)格的八個(gè)鄰居的每個(gè)值的模型是不適合于劃 分確切并行更新的位置子集。
[0056] 在本文中公開另一種方法，其中用于吉布斯?fàn)钏惴ǖ牟⑿懈率歉鶕?jù)多個(gè)更新位 置的子集選擇，認(rèn)識(shí)到對(duì)于并行更新的許多位置地點(diǎn)，可能破壞條件獨(dú)立性假設(shè)。雖然這可 能意味著該采樣的分布不是準(zhǔn)確對(duì)應(yīng)于MRF，在實(shí)踐中，這方法提供了有用的結(jié)果。
[0057] 因此，本文提出的過(guò)程反復(fù)更新周期序列。在每一個(gè)更新周期，隨機(jī)選擇(例如，選 擇隨機(jī)部分，諸如一半)位置的子集（即，掩模的時(shí)間-頻率分量），根據(jù)確定的圖案，或在一 些示例中形成整套位置。
[0058] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，當(dāng)在其中底層MRF是均勻的情況中并行更新時(shí)，根據(jù)固定內(nèi)核 的位置不變卷積用于計(jì)算在所有位置的值，然后在更新的位置的值的子集以常規(guī)吉布斯更 新被使用（例如，提取隨機(jī)值，并在至少一些示例中在每個(gè)更新位置相比較）。在一些示例 中，所述卷積是在變換域(例如，傅立葉變換域）中實(shí)施。變換域和/或固定卷積方法的使用 也可應(yīng)用于其中選擇更新的合適圖案(例如，棋盤圖案)的精確的情況，例如，因?yàn)橛?jì)算規(guī)律 性提供勝過(guò)值的計(jì)算最終被未使用的優(yōu)勢(shì)。
[0059] 圖3是示出根據(jù)本公開的一些實(shí)施例，用于以計(jì)算上高效的方式從音頻輸入信號(hào) 濾波噪聲的方法的流程圖。注意，步驟的特定次序可以在一些實(shí)施方式中改變，并且可以使 用不同的數(shù)學(xué)公式，而不改變?cè)摲椒ǖ幕痉矫?。首先，在步驟302,在多個(gè)傳感器(例如，麥 克風(fēng))獲得多個(gè)音頻信號(hào)。在步驟304,以不同的頻率進(jìn)行分析信號(hào)的幀。在至少一些實(shí)施方 式中，確定在連續(xù)的分析幀(η)和頻率(f)的相對(duì)相位信息。基于這種分析，在步驟306，確定 在每個(gè)時(shí)間-頻率位置的原始掩模M(f，η)。在一個(gè)示例中，對(duì)于每個(gè)時(shí)間-頻率位置，確定-1.0(即，代表"可能關(guān)閉"的數(shù)值量)和+1.0(即，代表"可能打開"的數(shù)值量)之間的值。作為 原始(或輸入)掩碼M(f，n)。在其它應(yīng)用中，以除了根據(jù)相或到達(dá)信息方向之外的方式來(lái)確 定輸入掩模。方法300的輸出是平滑的掩模S (f，η)。平滑的掩模S (f，η)被初始化為等于對(duì)原 始掩模(步驟308)。執(zhí)行進(jìn)一步的步驟迭代的序列來(lái)更新平滑掩模S(f，n)。在一些例子中， 該序列在迭代(例如，50次迭代）的預(yù)定數(shù)量后終止。每次迭代開始于步驟310,卷積當(dāng)前平 滑掩模與本地內(nèi)核以形成過(guò)濾的掩模。在一些示例中，該內(nèi)核在時(shí)間和頻率延伸正負(fù)一個(gè) 樣本，具有權(quán)重：
[0060]
[0061 ] 在步驟312，形成更新的過(guò)濾掩碼F(f，η)，其值范圍為0.0到1.0。由恒定的α乘以原 始掩模，形成更新后的過(guò)濾掩碼F，添加乘積到過(guò)濾掩碼的當(dāng)前值，并傳遞通過(guò)S形1/( 1+exp (-X))。在一個(gè)示例中，alpha = 2.0。在步驟314,隨機(jī)選擇或可替代地根據(jù)確定的圖案(f，n) 位置的一小部分h，例如h = 0.5。在一些示例中，所有的位置都被選中。對(duì)于每個(gè)選擇的位置 (每個(gè)時(shí)間-頻率段）中的新樣本是獨(dú)立設(shè)置的。迭代地或并行地，在這些隨機(jī)位置被平滑的 掩模S，在步驟316概率地進(jìn)行更新，以使得選擇更新的位置(f，n)被設(shè)定為具有概率F(f，n) 的+1.0和具有概率(1-F(f，n))的-1.0。
[0062 ] 在步驟310-316每次迭代的結(jié)束，在步驟318，判斷是否繼續(xù)進(jìn)行的步驟310、312、 314和316的另一個(gè)集成，或者是否結(jié)束方法300。在一個(gè)示例中，方法300重復(fù)迭代的預(yù)定數(shù) 量。
[0063] 根據(jù)一些實(shí)施方式，可選地執(zhí)行進(jìn)一步的計(jì)算（圖3中的流程圖中未示出），以確定 平滑的過(guò)濾掩碼SF(f，n)。該掩模被計(jì)算為施加到平均計(jì)算在迭代尾隨范圍，例如經(jīng)過(guò)濾的 掩模的S形函數(shù)，以計(jì)算在50迭代的后40計(jì)算的平均，以得到具有在范圍0.0到1.0的大量掩 模。
[0064] 圖4是示出根據(jù)本公開的一些實(shí)施例，包括鄰居的元素的矩陣400的示圖。在矩陣 400中包括元素40 la-412a的四行和三列。此外，矩陣400包括第三維，元素40 lb-412b對(duì)應(yīng)于 每個(gè)元素401a_412a。
[0065] 該矩陣400示出元素和鄰居，其中鄰居的值可以在上面描述的方法的卷積步驟中 使用。特別是，如第一元素405a的元素具有以北的第一鄰居402a，以東的第二近鄰406a，以 南的第三鄰居408a和以西的第四鄰居404a。在一個(gè)示例中，當(dāng)產(chǎn)生第一元素405A的值的卷 積時(shí)，考慮每一個(gè)這些鄰居402a，406a，408a和404a的值。
[0066] 第三維度元素401b-412b表示原始噪聲矩陣的觀測(cè)值。當(dāng)方法100(或方法200)迭 代，以及更新去噪矩陣的值，元素401a-412a仍鏈接到在元素401b-412b的原始觀測(cè)值，其繼 續(xù)被考慮以確保在矩陣中的這些值的元素400不偏離原始信號(hào)。因此，在矩陣400的每個(gè)單 元401a-412a同時(shí)考慮其最近的鄰居，以及相應(yīng)元素401b-412b的原始觀測(cè)值。
[0067] 在一個(gè)示例中，具有象圖4的北、南、東、西連接的圖對(duì)應(yīng)于內(nèi)核，諸如：
[0068] 〇 Xn 〇
[0069] Xw 〇 Xe
[0070] 〇 xs 〇
[0071] 其中，1"，1|，1(3和13表示非零值。其中也有東北，東南，西北，西南連接的圖具有內(nèi) 核，諸如：
[0072] Xnw Xn Xne
[0073] Xw 〇 Xe [0074] Xsw Xs Xse
[0075]只要使用內(nèi)核，矩陣400的鄰域結(jié)構(gòu)被隱式調(diào)用。具有更遠(yuǎn)范圍連接的矩陣將使用 更大的內(nèi)核，并考慮從中間元素的元素。
[0076]圖5A是示出椒鹽噪聲的圖像500的示意圖。如圖像500中所示，椒鹽噪聲通常是單 個(gè)像素的噪聲。根據(jù)一個(gè)示例，在此公開的方法和系統(tǒng)處理圖像500之后，產(chǎn)生圖5B的圖像 550。圖5B是示出根據(jù)本公開的一些實(shí)施例，與濾出的椒鹽噪聲的圖5A的圖像的示意圖。在 不同的示例中，圖像500可以根據(jù)圖1的方法100以生成圖像500,或根據(jù)圖2的方法200以生 成圖像500進(jìn)行處理。
[0077] 圖6是示出用于以計(jì)算上高效的方式從輸入信號(hào)中濾除噪聲的系統(tǒng)600的圖。該系 統(tǒng)600包括處理器602、存儲(chǔ)器604、本地存儲(chǔ)器606、輸入設(shè)備608和輸出設(shè)備610。在一些示 例中，輸入裝置608是用于接收音頻信號(hào)的一個(gè)或多個(gè)麥克風(fēng)。處理器602可以執(zhí)行在此所 討論的方法，以及可以使用存儲(chǔ)器604和本地存儲(chǔ)器606中的一個(gè)或兩個(gè)處理過(guò)程中存儲(chǔ)的 矩陣。系統(tǒng)600可以包括一種或多種緩沖器。在一些實(shí)施方式中，系統(tǒng)600包括用于執(zhí)行涉及 本文公開方法的計(jì)算的一個(gè)以上的處理器602,并且處理器可以并行執(zhí)行方法，提高效率。 輸出設(shè)備610可以是揚(yáng)聲器，視頻屏幕，或者用來(lái)傳送或通信數(shù)據(jù)從系統(tǒng)600的任何其他輸 出設(shè)備。在一些實(shí)施方式中，系統(tǒng)600被連接到網(wǎng)絡(luò)，它可以被連接到云云存儲(chǔ)以及其他云 服務(wù)。
[0078] 應(yīng)當(dāng)理解，除了選擇音頻信號(hào)的時(shí)間和索引分量(例如，頻率），上述用于平滑輸入 掩碼以形成輸出掩模的所描述的方法適用于更廣泛的應(yīng)用范圍。例如，相同的方法可用于 平滑圖像處理的空間掩模，并可在信號(hào)處理的領(lǐng)域之外使用。該方法可用于的另一領(lǐng)域包 括醫(yī)療/保健相關(guān)的應(yīng)用，包括成像和聲學(xué)應(yīng)用，諸如超聲心動(dòng)圖、心電圖、心跳檢測(cè)和記 錄、超聲波和MRI?？墒褂梅椒ǖ倪M(jìn)一步應(yīng)用是汽車技術(shù)，諸如過(guò)濾車發(fā)動(dòng)機(jī)和風(fēng)噪和成像 車輛的周圍。該方法可以適用的一些示例包括雷達(dá)、激光雷達(dá)和計(jì)算機(jī)視覺(jué)。
[0079]上文描述的方法的實(shí)施方式可以被集成到信號(hào)處理設(shè)備，例如，耦合或并入多話 筒設(shè)備(例如，如題為"Signal Source Separation"的臨時(shí)申請(qǐng)61/788521所述，其通過(guò)引 用并入本文）。該方法可以在軟件中實(shí)施，例如，具有存儲(chǔ)在有形非臨時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì) 上的指令(例如，計(jì)算機(jī)磁盤或半導(dǎo)體存儲(chǔ)器），用于使處理器(例如，通用微處理器、信號(hào)處 理器等)執(zhí)行上述的步驟。在一些示例中，一些步驟可以使用硬件執(zhí)行，例如專用集成電路。
[0080] 變型和實(shí)施方式
[0081] 在上述的實(shí)施方式的討論中，為了適應(yīng)特定的電路需要，任何分量可以容易地被 替換、取代或以其它方式修改。此外，應(yīng)該指出，使用互補(bǔ)的電子設(shè)備、硬件、軟件等提供用 于實(shí)施本公開的教導(dǎo)的同樣可行的選擇。
[0082] 在一個(gè)示例實(shí)施例中，圖的任何數(shù)量的電路的可在相關(guān)聯(lián)的電子設(shè)備的電路板來(lái) 實(shí)現(xiàn)。該板可以是一般的電路板，可以裝在電子設(shè)備的內(nèi)部電子系統(tǒng)的各種組件，并進(jìn)一步 為其他外圍設(shè)備提供連接器。更具體地，電路板可以提供電連接，通過(guò)其該系統(tǒng)的其它部件 可電通信。根據(jù)特定的配置需求、處理需求、計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)等，任何合適的處理器(包括數(shù)字信 號(hào)處理器、微處理器、支撐芯片組等）、計(jì)算機(jī)可讀非臨時(shí)性存儲(chǔ)元件等可以被適當(dāng)?shù)芈?lián)接 到所述板。其他組件(諸如，外部存儲(chǔ)、另外的傳感器、用于音頻/視頻顯示器的控制器以及 外圍設(shè)備)可以通過(guò)電纜被連接到電路板插入式卡，或集成到板本身。在各種不同的實(shí)施例 中，本文中所描述的功能可以在仿真形式的軟件或固件內(nèi)布置，其在支持這些功能的結(jié)構(gòu) 的一個(gè)或多個(gè)可配置(如可編程)元件運(yùn)行來(lái)實(shí)現(xiàn)。軟件或固件提供仿真可以提供在包括指 令的非臨時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)上以允許處理器執(zhí)行這些功能。
[0083] 在另一不例實(shí)施例中，圖的電路可以被實(shí)現(xiàn)為單獨(dú)的t旲塊(例如，具有相關(guān)聯(lián)的部 件和電路被配置為執(zhí)行特定的應(yīng)用程序或功能的設(shè)備)或?qū)崿F(xiàn)為插件模塊到應(yīng)用電子設(shè)備 的特定硬件。需要注意，本公開的具體實(shí)施例可以容易地包括在芯片上(SOC)包的系統(tǒng)中， 無(wú)論是在部分或全部。SOC表示計(jì)算機(jī)或其它電子系統(tǒng)的組件集成到單個(gè)芯片的1C。它可以 包含數(shù)字、模擬、混合信號(hào)以及經(jīng)常射頻功能:所有這些都可以在單個(gè)芯片襯底上提供。其 他實(shí)施例可以包括多芯片模塊(MCM)，具有多個(gè)位于單一的電子封裝內(nèi)并配置成彼此通過(guò) 電子封裝密切相互作用獨(dú)立的1C。在各種其它實(shí)施例中，控制電路可以在一個(gè)或多個(gè)硅芯， 被實(shí)現(xiàn)在專用集成電路(ASIC)、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)和其他的半導(dǎo)體芯片。
[0084] 此外，還必須要注意，所有的規(guī)格、尺寸以及且本文所概述的關(guān)系（例如，處理器， 邏輯運(yùn)算，數(shù)量等）只被提供用于示例和教學(xué)的目的。這樣的信息可以變化相當(dāng)大，而不脫 離本公開的精神，或所附權(quán)利要求的范圍。說(shuō)明書只適用于非限制性示例，因此，它們應(yīng)被 理解為這樣。在前面的描述中，示例實(shí)施例已經(jīng)參考特定的處理器和/或部件安排描述。可 以對(duì)這樣的實(shí)施方式進(jìn)行各種修改和改變，而不脫離示例和所附權(quán)利要求的范圍。說(shuō)明書 和附圖相應(yīng)地應(yīng)被視為說(shuō)明性的而不是限制性的意義。
[0085] 需要注意，上面參考附圖討論的活動(dòng)是適用于涉及信號(hào)處理的任何集成電路，尤 其是那些能夠執(zhí)行專門的軟件程序或算法，其中一些可與處理數(shù)字化的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)。 某些實(shí)施例可涉及到多DSP信號(hào)處理、浮點(diǎn)處理、信號(hào)/控制處理、固定功能處理、單片機(jī)應(yīng) 用等。
[0086] 在某些情況下，本文所討論的特征可以適用于醫(yī)療系統(tǒng)、科學(xué)儀器、無(wú)線和有線通 信、雷達(dá)、工業(yè)過(guò)程控制、音頻和視頻設(shè)備、電流檢測(cè)、儀表(其可以是高度精確的）和其他基 于數(shù)字處理的系統(tǒng)。
[0087]此外，以上所討論的某些實(shí)施例可以提供在數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，用于醫(yī)學(xué)成像、患 者監(jiān)護(hù)、醫(yī)療儀器和家庭醫(yī)療保健提供。這可包括肺監(jiān)測(cè)器，加速度計(jì)，心臟速率監(jiān)視器，起 搏器等。其他應(yīng)用程序可以包括安全系統(tǒng)的汽車技術(shù)(例如，穩(wěn)定控制系統(tǒng)，駕駛輔助系統(tǒng)， 制動(dòng)系統(tǒng)，信息娛樂(lè)和任何類型的內(nèi)部應(yīng)用）。此外，動(dòng)力系統(tǒng)（例如，在混合動(dòng)力汽車和電 動(dòng)汽車)可以使用在電池監(jiān)測(cè)，控制系統(tǒng)，報(bào)告控制，維護(hù)活動(dòng)等高精度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換產(chǎn)品。 [0088]在另外的其它示例方案中，本公開的教導(dǎo)可以適用于工業(yè)市場(chǎng)，包括過(guò)程控制系 統(tǒng)，以幫助驅(qū)動(dòng)效率、能量效率和可靠性。在消費(fèi)者應(yīng)用中，以上所討論的信號(hào)處理電路的 教導(dǎo)可用于圖像處理，自動(dòng)對(duì)焦以及圖像穩(wěn)定(例如，用于數(shù)字靜態(tài)相機(jī)、攝像機(jī)等）。其他 消費(fèi)應(yīng)用可以包括家庭影院系統(tǒng)，DVD錄像機(jī)和高清電視的音頻和視頻處理器。然而其他消 費(fèi)應(yīng)用可以涉及先進(jìn)的觸摸屏控制器(例如，用于任何類型的便攜式媒體設(shè)備）。因此，這種 技術(shù)可以很容易成為智能手機(jī)、平板電腦、安防系統(tǒng)、個(gè)人電腦、游戲技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)、模擬 訓(xùn)練等的一部分。
[0089]注意，利用本文提供的許多例子，相互作用可以在兩個(gè)、三個(gè)、四個(gè)或更多個(gè)電部 件來(lái)描述。然而，這已只為清楚和示例的目的進(jìn)行。但是應(yīng)當(dāng)理解，該系統(tǒng)可以以任何合適 的方式合并。沿著類似的設(shè)計(jì)方案，任何示出的組件、模塊和圖的元件可以以各種可能的配 置相結(jié)合，所有這些顯然在本說(shuō)明書的范圍之內(nèi)。在某些情況下，可能會(huì)更容易通過(guò)只引用 電元件的有限數(shù)量來(lái)描述一個(gè)或多個(gè)一組給定流的功能。但是應(yīng)當(dāng)理解的是，圖和其教導(dǎo) 的電路是容易可擴(kuò)展的，并且可以容納大量的組件，以及更復(fù)雜/精密的安排和配置。因此， 提供的示例不應(yīng)該限制范圍或抑制電路的廣泛教導(dǎo)為可能應(yīng)用于其它架構(gòu)無(wú)數(shù)。
[0090] 注意，在本說(shuō)明書中，包含在"一個(gè)實(shí)施例"、示例實(shí)施例"、"實(shí)施例"、"另一實(shí)施 例"、"一些實(shí)施例"、"各種實(shí)施例"、"其他實(shí)施例"、"替代實(shí)施例"等中引用的各種特征(例 如，元件、結(jié)構(gòu)、模塊、組件、步驟、操作、特性等）旨在表示，任何這樣的功能都包含在本公開 內(nèi)容的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，而是可或可以在相同的實(shí)施例被組合。
[0091] 同樣重要的是要注意，涉及處理音頻信號(hào)的功能只示出了一些可能由圖中所示電 路中進(jìn)行或內(nèi)的可能功能。其中的一些操作可在適當(dāng)情況下被刪除或移除，或這些操作可 以相當(dāng)被修改或改變，而不脫離本公開的范圍。另外，這些操作的定時(shí)可以大大改變。前面 的操作流程已經(jīng)提供了用于示例和討論的目的。極大的靈活性通過(guò)在此描述的實(shí)施例提 供，可以提供任何合適的布置、年表、配置和定時(shí)機(jī)制，而不脫離本公開的教導(dǎo)。
[0092] 許多其它改變，替代、變化、改變和修改可以領(lǐng)域技術(shù)人員確定，它的目的是，本發(fā) 明包括落入實(shí)施例和所附的權(quán)利要求的范圍內(nèi)的所有這樣的改變、替換、變化、改變和修 改。為了協(xié)助美國(guó)專利商標(biāo)局(USPTO)以及本申請(qǐng)發(fā)布的任何專利的任何讀者解釋所附權(quán) 利要求書，
【申請(qǐng)人】希望指出本申請(qǐng)：（a)不打算任何所附權(quán)利要求書援引35USC第112條第六 (6)，因?yàn)樗嬖谟谏暾?qǐng)的公布日期，除非"裝置，用于"或"步驟，用于"專門用于特定權(quán)利要 求;和(b)不打算由本說(shuō)明書中的任何陳述以否則不體現(xiàn)在所附的權(quán)利要求的任何方式來(lái) 限制本公開內(nèi)容。
[0093] 其它注釋，示例和實(shí)施
[0094]需要注意，上面描述的裝置的所有可選特征也相對(duì)于本文描述的所述方法或過(guò)程 來(lái)實(shí)施，和示例中的細(xì)節(jié)可以在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中的任何地方使用。
[0095]在第一示例中，提供了一種系統(tǒng)(其可以包括任何適當(dāng)?shù)碾娐?、分頻器、電容器、電 阻器、電感器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、DFFS、邏輯門、軟件、硬件、鏈接等)可以是任何部分類型的計(jì)算 機(jī)，它可以進(jìn)一步包括耦合到多個(gè)電子分量的電路板。該系統(tǒng)可以包括裝置，用于使用第一 時(shí)鐘計(jì)時(shí)從數(shù)字核心到宏的第一數(shù)據(jù)輸出的數(shù)據(jù)，所述第一時(shí)鐘是宏時(shí)鐘;裝置，用于使用 第二時(shí)鐘計(jì)時(shí)從宏的第一數(shù)據(jù)輸出進(jìn)入物理接口的數(shù)據(jù)，所述第二時(shí)鐘是物理接口時(shí)鐘； 裝置，用于使用宏時(shí)鐘計(jì)時(shí)從數(shù)字核心的第一復(fù)位信號(hào)到所述宏的復(fù)位輸出，第一復(fù)位信 號(hào)輸出用作第二復(fù)位信號(hào);裝置，用于利用第三時(shí)鐘采樣第二復(fù)位信號(hào)，它提供比所述第二 時(shí)鐘的速率更大的時(shí)鐘速度，以產(chǎn)生采樣的復(fù)位信號(hào);和裝置，用于響應(yīng)于所采樣的復(fù)位信 號(hào)的過(guò)渡，復(fù)位物理接口的第二時(shí)鐘到預(yù)定狀態(tài)。
[0096] 在這些情況下（見上文），'裝置，用于'可包括使用本文所討論的任何適當(dāng)?shù)姆至浚?以任何合適的軟件、電路、集線器、計(jì)算機(jī)代碼、邏輯、算法、硬件、控制器(但不限于）、接口、 鏈路、總線、通信通道等。在第二示例中，該系統(tǒng)包括存儲(chǔ)器，其還包含機(jī)器可讀指令，當(dāng)執(zhí) 行時(shí)導(dǎo)致系統(tǒng)執(zhí)行上面討論的任何活動(dòng)。
[0097] 應(yīng)當(dāng)理解，前述描述旨在說(shuō)明而不是限制本發(fā)明的范圍，它由所附權(quán)利要求的范 圍限定。其他實(shí)施例在以下權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于以計(jì)算上高效的方式從輸入信號(hào)中濾除噪聲的方法，包括： 產(chǎn)生代表所述輸入信號(hào)的原始噪聲矩陣，其中所述原始噪聲矩陣的每個(gè)元素表示輸入 信號(hào)的一部分； 初始化去噪矩陣等于所述原始噪聲矩陣； 迭代更新所述去噪矩陣： 卷積所述去噪矩陣的當(dāng)前版本與內(nèi)核，以產(chǎn)生卷積矩陣， 部分基于卷積矩陣的值修改所述去噪矩陣。2. 如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括:基于所述原始噪聲矩陣的元素的置信水平， 生成置信加權(quán)噪聲矩陣；3. 權(quán)利要求2所所述的方法，其中，更新所述去噪矩陣進(jìn)一步包括:加入卷積矩陣和置 信加權(quán)噪聲矩陣，以產(chǎn)生概率強(qiáng)度矩陣。4. 權(quán)利要求3所述的方法，其中，更新步驟進(jìn)一步包括:通過(guò)將非線性函數(shù)應(yīng)用于概率 強(qiáng)度矩陣的元素，基于所述概率強(qiáng)度矩陣生成概率的矩陣，產(chǎn)生概率矩陣，以及 其中，所述去噪矩陣基于概率的矩陣中的元素的子集修改。5. 如權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述非線性函數(shù)是S形函數(shù)。6. 如權(quán)利要求3所述的方法，其中，更新所述去噪矩陣進(jìn)一步包括： 選擇概率強(qiáng)度矩陣中元素的子集，以及 基于在概率矩陣中的相應(yīng)元素的概率，使用新值替換去噪矩陣中相應(yīng)元素的值。7. 如權(quán)利要求6所述的方法，其中，該子集是隨機(jī)選擇的。8. 如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括： 生成加權(quán)矩陣，其中，所述權(quán)重矩陣和原始噪聲矩陣大小相同，以及其中，所述加權(quán)矩 陣的每個(gè)元素表示原始噪聲矩陣的相應(yīng)元素中的置信水平;和 基于原始噪聲矩陣和權(quán)重矩陣產(chǎn)生置信加權(quán)噪聲矩陣。9. 如權(quán)利要求8所述的方法，其中，組合包括乘加權(quán)矩陣的逐個(gè)元素和原始噪聲矩陣。10. 如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括輸出所述去噪矩陣。11. 如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括： 平均在更新迭代每個(gè)產(chǎn)生的多個(gè)去噪矩陣，以及 輸出所述多個(gè)去噪矩陣的平均值。12. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述輸入信號(hào)是音頻信號(hào)，和原始噪聲矩陣元素各 自具有基于在選擇的分析幀和頻率的信息的值。13. 如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括:使用快速傅立葉變換處理輸入信號(hào)，并且其 中去噪矩陣的當(dāng)前版本和內(nèi)核的卷積是在頻域中。14. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，產(chǎn)生原始噪聲矩陣，初始化去噪矩陣和更新去噪矩 陣包括以下至少一項(xiàng)： 平行生成多個(gè)原始噪聲矩陣，多個(gè)原始噪聲矩陣的每個(gè)表示輸入信號(hào)的一部分， 并行初始化多個(gè)去噪矩陣，并 并行更新所述多個(gè)去噪矩陣， 其中，所述多個(gè)去噪矩陣的每個(gè)對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)原始噪聲矩陣中的一個(gè)。15. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述輸入信號(hào)是音頻信號(hào)，和原始噪聲矩陣要素是 時(shí)間頻率箱。16. -種用于以計(jì)算上高效的方式從輸入信號(hào)中濾除噪聲的系統(tǒng)，包括： 接收器，用于接收輸入信號(hào)； 計(jì)算機(jī)實(shí)施方式的處理模塊，被配置為： 生成表示所述輸入信號(hào)的原始噪聲矩陣，其中所述原始噪聲矩陣的每個(gè)元素表示輸入 信號(hào)的一部分； 初始化去噪矩陣等于原始噪聲矩陣； 迭代更新去噪矩陣： 卷積去噪矩陣的當(dāng)前版本與內(nèi)核，以產(chǎn)生卷積矩陣， 部分基于卷積矩陣的值修改去噪矩陣。17. 如權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述計(jì)算機(jī)實(shí)施方式的處理模塊包括多個(gè)并行計(jì) 算機(jī)實(shí)施方式的處理模塊的系統(tǒng)中，每個(gè)被配置為： 產(chǎn)生平行生噪聲矩陣，其中所述多個(gè)平行的原始噪聲矩陣的每個(gè)表示輸入信號(hào)的一部 分，以及 初始化和更新并行去噪矩陣，其中所述多個(gè)平行去噪矩陣的每個(gè)對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)平行 始噪聲矩陣中的一個(gè)。18. 如權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中，所述多個(gè)并行計(jì)算機(jī)實(shí)施方式的處理模塊的每個(gè) 更新相應(yīng)的平行去噪矩陣的單個(gè)元素。19. 如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中，所述計(jì)算機(jī)實(shí)施方式的處理模塊包括多個(gè)并行計(jì) 算機(jī)實(shí)施方式的處理模塊，每個(gè)被配置為： 并行地選擇去除噪聲矩陣的元素，以及 并行地更新所述去噪矩陣的各個(gè)元素， 其中，每個(gè)并行計(jì)算機(jī)實(shí)施方式的處理模塊選擇不同的元素。20. 如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中，所述接收器是麥克風(fēng)，和所述輸入信號(hào)是音頻信 號(hào)。21. -種用于以計(jì)算上高效的方式從輸入信號(hào)中濾除噪聲的方法，包括： 接收輸入信號(hào)； 產(chǎn)生代表所述輸入信號(hào)的原始矩陣，其中，所述矩陣的每個(gè)元素表示輸入信號(hào)的一部 分； 通過(guò)復(fù)制原始形成矩陣的平滑矩陣； 迭代更新所述平滑矩陣： 卷積所述平滑矩陣和內(nèi)核，以產(chǎn)生卷積矩陣，并 基于所述卷積矩陣的分量，修改所述平滑矩陣。22. 如權(quán)利要求21所述的方法，其中，所述輸入信號(hào)是音頻信號(hào)和原始矩陣元素各自具 有基于在選擇的分析幀和頻率相對(duì)相位的信息的值。23. 如權(quán)利要求22所述的方法，進(jìn)一步包括:使用快速傅立葉變換處理輸入信號(hào)，以及 其中所述平滑矩陣的卷積和內(nèi)核是在頻域中。24. 如權(quán)利要求21所述的方法，其中，所述輸入信號(hào)包括目標(biāo)信號(hào)和噪聲信號(hào)，并且進(jìn) 一步包括使用所述平滑矩陣從噪聲信號(hào)分離目標(biāo)信號(hào)。25. 如權(quán)利要求24所述的方法，其中，使用所述平滑矩陣從噪聲信號(hào)分離目標(biāo)信號(hào)包 括： 組合平滑矩陣值和原始矩陣值，以確定所述目標(biāo)信號(hào)的分量，并 組合目標(biāo)信號(hào)的分量，以產(chǎn)生濾波的目標(biāo)信號(hào)。26. 如權(quán)利要求21所述的方法： 產(chǎn)生原始矩陣包括并行產(chǎn)生多個(gè)原始矩陣，多個(gè)原始矩陣代表輸入信號(hào)的一部分，以 及 形成和更新平滑矩陣包括平行形成并更新多個(gè)平滑矩陣，多個(gè)平滑矩陣的每個(gè)對(duì)應(yīng)于 所述多個(gè)原始矩陣中的一個(gè)。27. 如權(quán)利要求21所述的方法，其中，更新所述平滑矩陣包括選擇卷積矩陣分量的子 集，以及其中修改所述平滑矩陣包括在對(duì)應(yīng)于選擇的卷積矩陣的分量的位置修改所述平滑 矩陣。28. 如權(quán)利要求27所述的方法，其中，該子集是隨機(jī)選擇的。29. 如權(quán)利要求21所述的方法，其中，所述噪聲是椒鹽噪聲。30. -種用于以計(jì)算上高效的方式從輸入信號(hào)中濾除噪聲的系統(tǒng)，包括： 接收器，用于接收輸入信號(hào)； 計(jì)算機(jī)實(shí)施方式的處理模塊，被配置為： 生成表示所述輸入信號(hào)的原始矩陣，其中，所述矩陣的每個(gè)元素表示輸入信號(hào)的一部 分； 通過(guò)復(fù)制原始矩陣形成平滑矩陣； 迭代更新平滑矩陣： 卷積所述平滑矩陣和內(nèi)核，以產(chǎn)生卷積矩陣，以及 基于所述卷積矩陣的分量修改所述平滑矩陣。31. 如權(quán)利要求30所述的系統(tǒng)，其中，所述輸入信號(hào)是音頻信號(hào)，接收器是麥克風(fēng)，以及 所述原始矩陣元素各自具有基于在選擇的分析幀和頻率的相對(duì)相位信息的值。32. 如權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，其中，所述計(jì)算機(jī)實(shí)施方式的處理模塊進(jìn)一步配置為處 理使用快速傅立葉變換的輸入信號(hào)，以及其中，所述平滑化矩陣的卷積和內(nèi)核在頻域中發(fā) 生。33. 如權(quán)利要求30所述的系統(tǒng)，其中，該輸入信號(hào)包括目標(biāo)信號(hào)和噪聲信號(hào)，并且其中 所述計(jì)算機(jī)實(shí)施方式的處理模塊被進(jìn)一步配置成使用所述平滑矩陣從噪聲信號(hào)分離目標(biāo) 信號(hào)。34. 如權(quán)利要求33所述的系統(tǒng)，其中，所述計(jì)算機(jī)實(shí)施方式的處理模塊使用平滑矩陣以 從噪聲信號(hào)分離目標(biāo)信號(hào)： 組合平滑矩陣值和原始矩陣值來(lái)確定所述目標(biāo)信號(hào)的分量，以及 組合目標(biāo)信號(hào)的分量，以產(chǎn)生濾波的目標(biāo)信號(hào)。35. 如權(quán)利要求30所述的方法，其中，所述計(jì)算機(jī)實(shí)施方式的處理模塊包括多個(gè)并行計(jì) 算機(jī)實(shí)施方式的處理模塊，每個(gè)被配置為： 生成并行原始矩陣，其中所述多個(gè)平行的原始矩陣中的每個(gè)表示輸入信號(hào)的一部分， 并 并行形成和更新平滑矩陣，其中所述多個(gè)平行的平滑矩陣的每個(gè)對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)平行 的原始矩陣中的一個(gè)。36.如權(quán)利要求30所述的系統(tǒng)，其中，所述計(jì)算機(jī)實(shí)施方式的處理模塊通過(guò)選擇卷積矩 陣分量的子集來(lái)更新所述平滑矩陣，并通過(guò)修改在對(duì)應(yīng)于選擇的卷積矩陣的分量的位置的 平滑矩陣而修改所述平滑矩陣。
【文檔編號(hào)】H04B15/00GK105849804SQ201480070249
【公開日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2014年12月22日
【發(fā)明人】N·D·斯泰因
【申請(qǐng)人】美國(guó)亞德諾半導(dǎo)體公司