CN106448697A - 一种双麦克风噪声消除实现方法、系统及智能眼镜 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双麦克风噪声消除实现方法、系统及智能眼镜，方法包括由设置在智能眼镜的镜框上的第一麦克风获取第一声音输入信号，由设置在智能眼镜的镜脚后端的第二麦克风获取第二声音输入信号；由第一声音输入信号与第二声音输入信号之差获取发声源声音信号。本发明通过双麦克风获取的声音输入信号之差来获取发声源声音信号，有效的抑制了环境噪声的干扰影响，提高了识别的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及智能穿戴设备技术领域，尤其涉及的是一种双麦克风噪声消除实现方法、系统及智能眼镜。
背景技术
随着智能穿戴设备的飞速发展，智能穿戴设备越来越受到人们的青睐，而且越来越是生活不可或缺的一部分，给人们的生活带来很多的便利。
智能穿戴设备一般都随身穿戴，像智能眼镜等，人们戴着智能眼镜工作、户外活动、骑车、开车等，穿戴设备更多时间工作在周围比较嘈杂的环境中，对智能穿戴的语音识别带来极大的困难，也即受周围噪声的影响而降低了识别的准确性。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种双麦克风噪声消除实现方法、系统及智能眼镜，旨在解决现有技术智能穿戴设备中受周围噪声的影响，而降低了识别的准确性的缺陷。
本发明的技术方案如下：
一种双麦克风噪声消除实现方法，其中，所述方法包括以下步骤：
A、由设置在智能眼镜的镜框上的第一麦克风获取第一声音输入信号，由设置在智能眼镜的镜脚后端的第二麦克风获取第二声音输入信号；其中，所述第一声音输入信号包括第一发声源语音信号和第一环境噪声信号；所述第二声音输入信号包括第二发声源语音信号和第二环境噪声信号；
B、由第一声音输入信号与第二声音输入信号之差获取发声源声音信号。
所述双麦克风噪声消除实现方法，其中，所述步骤A具体包括：
A11、由第一麦克风获取第一发声源语音信号，输入到与第一麦克风连接的第一差分放大器，得到第一声源差分放大信号；由第一麦克风获取第一环境噪声信号，输入到与第一麦克风连接的第一差分放大器，得到第一噪声差分放大信号；
A12、由第二麦克风获取第二发声源语音信号，输入到与第二麦克风连接的第二差分放大器，得到第二声源差分放大信号；由第二麦克风获取第一环境噪声信号，输入到与第二麦克风连接的第二差分放大器，得到第二噪声差分放大信号。
所述双麦克风噪声消除实现方法，其中，所述步骤B具体包括：
B11、由第一声源差分放大信号与第二声源差分放大信号之差得到声源差分放大信号，由第一噪声差分放大信号与第二噪声差分放大信号之差得到噪声差分放大信号；
B12、由声源差分放大信号与噪声差分放大信号之和，得到发声源声音信号。
所述双麦克风噪声消除实现方法，其中，所述步骤A具体包括：
A21、由第一麦克风获取第一发声源语音信号，输入到与第一麦克风连接的第一低通滤波器进行滤波，并进行模数转换后得到第一声源数字信号；由第一麦克风获取第一环境噪声信号，输入到与第一麦克风连接的第一低通滤波器进行滤波，并进行模数转换后得到第一噪声数字信号；
A22、由第二麦克风获取第二发声源语音信号，输入到与第二麦克风连接的第二低通滤波器进行滤波，并进行模数转换后得到第二声源数字信号；由第二麦克风获取第二环境噪声信号，输入到与第二麦克风连接的第二低通滤波器进行滤波，并进行模数转换后得到第二噪声数字信号；
所述双麦克风噪声消除实现方法，其中，所述步骤B具体包括：
B21、由第一声源数字信号与第二声源数字信号之差得到声源数字信号，由第一噪声数字信号与第二噪声数字信号之差得到噪声数字信号；
B22、由声源数字信号与噪声数字信号之和，得到发声源声音信号。
一种双麦克风噪声消除实现系统，其中，包括：
第一麦克风，设置在智能眼镜的镜框上，用于获取第一声音输入信号；其中，所述第一声音输入信号包括第一发声源语音信号和第一环境噪声信号;
第二麦克风，设置在智能眼镜的镜脚后端，用于获取第二声音输入信号；其中，所述第二声音输入信号包括第二发声源语音信号和第二环境噪声信号；
计算模块，用于由第一声音输入信号与第二声音输入信号之差获取发声源声音信号。
所述双麦克风噪声消除实现系统，其中，所述计算模块为差分放大器，所述第一麦克风、及所述第二麦克风均与所述差分放大器连接。
所述双麦克风噪声消除实现系统，其中，所述计算模块具体包括：
第一声源差分放大信号获取单元，用于对第一麦克风输入的第一发声源语音信号进行差分放大，得到第一声源差分放大信号；
第一噪声差分放大信号获取单元，用于对第一麦克风输入的第一环境噪声信号进行差分放大，得到第一噪声差分放大信号；
第二声源差分放大信号获取单元，用于对第二麦克风输入的第二发声源语音信号进行差分放大，得到第二声源差分放大信号；
第二噪声差分放大信号获取单元，用于对第二麦克风输入的第二环境噪声信号进行差分放大，得到第二噪声差分放大信号；
差分计算单元，用于由第一声源差分放大信号与第二声源差分放大信号之差得到声源差分放大信号，由第一噪声差分放大信号与第二噪声差分放大信号之差得到噪声差分放大信号；
求和单元，用于由声源差分放大信号与噪声差分放大信号之和，得到发声源声音信号。
一种智能眼镜，其中，包括所述的双麦克风噪声消除实现系统。
本发明所提供的双麦克风噪声消除实现方法、系统及智能眼镜，方法包括由设置在智能眼镜的镜框上的第一麦克风获取第一声音输入信号，由设置在智能眼镜的镜脚后端的第二麦克风获取第二声音输入信号；由第一声音输入信号与第二声音输入信号之差获取发声源声音信号。本发明通过双麦克风获取的声音输入信号之差来获取发声源声音信号，有效的抑制了环境噪声的干扰影响，提高了识别的准确性。
附图说明
图1为本发明所述双麦克风噪声消除实现方法较佳实施例的流程图。
图2为本发明所述双麦克风噪声消除实现系统较佳实施例的结构框图。
图3为本发明所述智能眼镜较佳实施例的结构示意图。
具体实施方式
本发明提供一种双麦克风噪声消除实现方法、系统及智能眼镜，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，为本发明所述双麦克风噪声消除实现方法较佳实施例的流程图，所述方法包括以下步骤：
步骤S100、由设置在智能眼镜的镜框上的第一麦克风获取第一声音输入信号，由设置在智能眼镜的镜脚后端的第二麦克风获取第二声音输入信号；其中，所述第一声音输入信号包括第一发声源语音信号和第一环境噪声信号；所述第二声音输入信号包括第二发声源语音信号和第二环境噪声信号；
步骤S200、由第一声音输入信号与第二声音输入信号之差获取发声源声音信号。
本发明的实施例中，请同时参考图1和图3，在智能眼镜的镜框10上设置有第一麦克风11，在智能眼镜的镜脚20后端设置有第二麦克风21。这样第一麦克风11作为主麦克风，放在靠近发声源的位置，主要用于拾取发声源语音信号；第二麦克风21作为辅助麦克风，放在远离发声源的镜脚20的后边沿，主要拾取环境噪声信号。也即，第一麦克风11尽量靠近发声源，第二麦克风21尽量远离发声源。
具体实施时，第一麦克风11和第二麦克风21是性能完全相同的麦克风，最佳的是第一麦克风11和第二麦克风21是完全相同型号的麦克风。
由于第一麦克风11在采集发声源语音信号时也采集到环境噪声信号，且第二麦克风21在采集环境噪声信号时也采集到发声源语音信号，故将第一麦克风11采集的第一声音输入信号与第二麦克风采集的第二声音输入信号相减，刚好抵消了环境噪声的影响，能准确识别发声源的语音。
优选的，作为本发明所述双麦克风噪声消除实现方法的第一具体实施例，所述步骤S100具体包括：
步骤S111、由第一麦克风获取第一发声源语音信号，输入到与第一麦克风连接的第一差分放大器，得到第一声源差分放大信号；由第一麦克风获取第一环境噪声信号，输入到与第一麦克风连接的第一差分放大器，得到第一噪声差分放大信号。
步骤S112、由第二麦克风获取第二发声源语音信号，输入到与第二麦克风连接的第二差分放大器，得到第二声源差分放大信号；由第二麦克风获取第一环境噪声信号，输入到与第二麦克风连接的第二差分放大器，得到第二噪声差分放大信号。
进一步的，作为本发明所述双麦克风噪声消除实现方法的第一具体实施例，所述步骤S200具体包括：
步骤S211、由第一声源差分放大信号与第二声源差分放大信号之差得到声源差分放大信号，由第一噪声差分放大信号与第二噪声差分放大信号之差得到噪声差分放大信号；
步骤S212、由声源差分放大信号与噪声差分放大信号之和，得到发声源声音信号。
即，发声源发出语音时，发声源靠近第一麦克风11而远离第二麦克风21，这样发声源在第一麦克风11上产生较大的音频信号V1，同时在第二麦克风21上产生较小的音频信号V2，V2远远小于V1，V1和V2分别输入到差分放大器，两路信号在差分放大器里相减后再放大，差分放大后的输出信号是：Va=m*(V1-V2)=m*V1-m*V2；其中，Va为声源差分放大信号；m为差分放大器的放大倍数；m *V1为第一麦克风11拾取的第一声源差分放大信号；m*V2为第二麦克风21拾取的第二声源差分放大信号。
环境噪声在第一麦克风11和第二麦克风21上产生的音频信号分别为Vn1和Vn2，Vn1和Vn2分别输入到差分放大器，两路信号在差分放大器里相减后再放大，差分放大后的输出信号是：Vn=m*(Vn1-Vn2)= m*Vn1- m*Vn2；其中，Vn为噪声差分放大信号；m为差分放大器的放大倍数；m*Vn1为第一麦克风11拾取的第一噪声差分放大信号；m*Vn2为第二麦克风21拾取的第二噪声差分放大信号。
由于第一麦克风11和第二麦克风21是完全相同型号的麦克风，故m*Vn1= m*Vn2，也即Vn= m*Vn1- m*Vn2=0，故将发声源声音信号记为V，则V= Va+Vn= Va+0= Va。
从V的表达式中可看出，第一麦克风11和第二麦克风21拾取的发声源语音信号和环境噪声信号经差分放大后，环境噪声信号已全部抑制掉了，只剩下发声源信号。从V的表达式还可看出，第一麦克风11尽量离发声源近，使第一麦克风11拾取的第一发声源语音信号尽量大；同时第二麦克风21尽量离发声源远，使第二麦克风21拾取的第二发声源语音信号尽量小，这样V1减去V2的差值尽量大，这样使差分放大后输出的语音信号强度尽量大，使语音更洪亮清晰。
在本发明的第一具体实施例中，是通过硬件差分放大器来消除噪声，是一种硬件的实现方法。
可见，本发明通过双麦克风获取的声音输入信号之差来获取发声源声音信号，有效的抑制了环境噪声的干扰影响，提高了识别的准确性。
优选的，作为所述双麦克风噪声消除实现方法的第二具体实施例，其中，所述步骤S100具体包括：
步骤S121、由第一麦克风获取第一发声源语音信号，输入到与第一麦克风连接的第一低通滤波器进行滤波，并进行模数转换后得到第一声源数字信号；由第一麦克风获取第一环境噪声信号，输入到与第一麦克风连接的第一低通滤波器进行滤波，并进行模数转换后得到第一噪声数字信号；
步骤S122、由第二麦克风获取第二发声源语音信号，输入到与第二麦克风连接的第二低通滤波器进行滤波，并进行模数转换后得到第二声源数字信号；由第二麦克风获取第二环境噪声信号，输入到与第二麦克风连接的第二低通滤波器进行滤波，并进行模数转换后得到第二噪声数字信号；
进一步的，在所述双麦克风噪声消除实现方法中，所述步骤S200具体包括：
步骤S221、由第一声源数字信号与第二声源数字信号之差得到声源数字信号，由第一噪声数字信号与第二噪声数字信号之差得到噪声数字信号；
步骤S222、由声源数字信号与噪声数字信号之和，得到发声源声音信号。
在本发明的第二具体实施例中，是通过软件算法进行噪声消除及语音处理的方法，是一种软件的实现方法。第二具体实施例中的计算原理与第一具体实施例相同，都是通过两个麦克风的环境噪声相抵消来实现对环境噪声的抑制。
基于上述方法实施例，本发明还提供一种双麦克风噪声消除实现系统。如图2所示，所述双麦克风噪声消除实现系统包括：
第一麦克风11，设置在智能眼镜的镜框上，用于获取第一声音输入信号；其中，所述第一声音输入信号包括第一发声源语音信号和第一环境噪声信号;
第二麦克风21，设置在智能眼镜的镜脚后端，用于获取第二声音输入信号；其中，所述第二声音输入信号包括第二发声源语音信号和第二环境噪声信号；
计算模块30，用于由第一声音输入信号与第二声音输入信号之差获取发声源声音信号。
优选的，在所述双麦克风噪声消除实现系统中，所述计算模块30为差分放大器，所述第一麦克风11、及所述第二麦克风21均与所述差分放大器30连接。
优选的，在所述双麦克风噪声消除实现系统中，所述计算模块30具体包括：
第一声源差分放大信号获取单元，用于对第一麦克风输入的第一发声源语音信号进行差分放大，得到第一声源差分放大信号；
第一噪声差分放大信号获取单元，用于对第一麦克风输入的第一环境噪声信号进行差分放大，得到第一噪声差分放大信号；
第二声源差分放大信号获取单元，用于对第二麦克风输入的第二发声源语音信号进行差分放大，得到第二声源差分放大信号；
第二噪声差分放大信号获取单元，用于对第二麦克风输入的第二环境噪声信号进行差分放大，得到第二噪声差分放大信号；
差分计算单元，用于由第一声源差分放大信号与第二声源差分放大信号之差得到声源差分放大信号，由第一噪声差分放大信号与第二噪声差分放大信号之差得到噪声差分放大信号；
求和单元，用于由声源差分放大信号与噪声差分放大信号之和，得到发声源声音信号。
基于上述系统实施例，本发明还提供了一种智能眼镜，其包括所述的双麦克风噪声消除实现系统。请参考图3，在智能眼镜的镜框10上设置有第一麦克风11，在智能眼镜的镜脚20后端设置有第二麦克风21。这样第一麦克风11作为主麦克风，放在靠近发声源的位置，主要用于拾取发声源语音信号；第二麦克风21作为辅助麦克风，放在远离发声源的镜脚20的后边沿，主要拾取环境噪声信号。也即，第一麦克风11尽量靠近发声源，第二麦克风21尽量远离发声源。
综上所述，本发明所提供的双麦克风噪声消除实现方法、系统及智能眼镜，方法包括由设置在智能眼镜的镜框上的第一麦克风获取第一声音输入信号，由设置在智能眼镜的镜脚后端的第二麦克风获取第二声音输入信号；由第一声音输入信号与第二声音输入信号之差获取发声源声音信号。本发明通过双麦克风获取的声音输入信号之差来获取发声源声音信号，有效的抑制了环境噪声的干扰影响，提高了识别的准确性。
本领域普通技术人员可以理解上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读取存储介质中，程序在执行时，可包括上述各方法的实施例的流程。其中的存储介质可以为磁碟、光盘、只读存储记忆体（ROM）或随机存储记忆体（RAM）等。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (9)
1.一种双麦克风噪声消除实现方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
A、由设置在智能眼镜的镜框上的第一麦克风获取第一声音输入信号，由设置在智能眼镜的镜脚后端的第二麦克风获取第二声音输入信号；其中，所述第一声音输入信号包括第一发声源语音信号和第一环境噪声信号；所述第二声音输入信号包括第二发声源语音信号和第二环境噪声信号；
B、由第一声音输入信号与第二声音输入信号之差获取发声源声音信号。
2.根据权利要求1所述双麦克风噪声消除实现方法，其特征在于，所述步骤A具体包括：
A11、由第一麦克风获取第一发声源语音信号，输入到与第一麦克风连接的第一差分放大器，得到第一声源差分放大信号；由第一麦克风获取第一环境噪声信号，输入到与第一麦克风连接的第一差分放大器，得到第一噪声差分放大信号；
A12、由第二麦克风获取第二发声源语音信号，输入到与第二麦克风连接的第二差分放大器，得到第二声源差分放大信号；由第二麦克风获取第一环境噪声信号，输入到与第二麦克风连接的第二差分放大器，得到第二噪声差分放大信号。
3.根据权利要求2所述双麦克风噪声消除实现方法，其特征在于，所述步骤B具体包括：
B11、由第一声源差分放大信号与第二声源差分放大信号之差得到声源差分放大信号，由第一噪声差分放大信号与第二噪声差分放大信号之差得到噪声差分放大信号；
B12、由声源差分放大信号与噪声差分放大信号之和，得到发声源声音信号。
4.根据权利要求1所述双麦克风噪声消除实现方法，其特征在于，所述步骤A具体包括：
A21、由第一麦克风获取第一发声源语音信号，输入到与第一麦克风连接的第一低通滤波器进行滤波，并进行模数转换后得到第一声源数字信号；由第一麦克风获取第一环境噪声信号，输入到与第一麦克风连接的第一低通滤波器进行滤波，并进行模数转换后得到第一噪声数字信号；
A22、由第二麦克风获取第二发声源语音信号，输入到与第二麦克风连接的第二低通滤波器进行滤波，并进行模数转换后得到第二声源数字信号；由第二麦克风获取第二环境噪声信号，输入到与第二麦克风连接的第二低通滤波器进行滤波，并进行模数转换后得到第二噪声数字信号。
5.根据权利要求4所述双麦克风噪声消除实现方法，其特征在于，所述步骤B具体包括：
B21、由第一声源数字信号与第二声源数字信号之差得到声源数字信号，由第一噪声数字信号与第二噪声数字信号之差得到噪声数字信号；
B22、由声源数字信号与噪声数字信号之和，得到发声源声音信号。
6.一种双麦克风噪声消除实现系统，其特征在于，包括：
第一麦克风，设置在智能眼镜的镜框上，用于获取第一声音输入信号；其中，所述第一声音输入信号包括第一发声源语音信号和第一环境噪声信号;
第二麦克风，设置在智能眼镜的镜脚后端，用于获取第二声音输入信号；其中，所述第二声音输入信号包括第二发声源语音信号和第二环境噪声信号；
计算模块，用于由第一声音输入信号与第二声音输入信号之差获取发声源声音信号。
7.根据权利要求6所述双麦克风噪声消除实现系统，其特征在于，所述计算模块为差分放大器，所述第一麦克风、及所述第二麦克风均与所述差分放大器连接。
8.根据权利要求6所述双麦克风噪声消除实现系统，其特征在于，所述计算模块具体包括：
第一声源差分放大信号获取单元，用于对第一麦克风输入的第一发声源语音信号进行差分放大，得到第一声源差分放大信号；
第一噪声差分放大信号获取单元，用于对第一麦克风输入的第一环境噪声信号进行差分放大，得到第一噪声差分放大信号；
第二声源差分放大信号获取单元，用于对第二麦克风输入的第二发声源语音信号进行差分放大，得到第二声源差分放大信号；
第二噪声差分放大信号获取单元，用于对第二麦克风输入的第二环境噪声信号进行差分放大，得到第二噪声差分放大信号；
差分计算单元，用于由第一声源差分放大信号与第二声源差分放大信号之差得到声源差分放大信号，由第一噪声差分放大信号与第二噪声差分放大信号之差得到噪声差分放大信号；
求和单元，用于由声源差分放大信号与噪声差分放大信号之和，得到发声源声音信号。
9.一种智能眼镜，其特征在于，包括如权利要求6-8任一项所述的双麦克风噪声消除实现系统。
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