CN107786755B - 一种双端通话检测方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种双端通话检测方法和装置，其中，该方法包括：统计主滤波器的滤波系数的高频分量与缓存滤波器的滤波系数的高频分量之间的差值；如果所述差值超出预定阈值，则确定当前处于双端通话状态；在确定所述差值超出预定阈值的情况下，拷贝所述缓存滤波器的滤波系数重置所述主滤波器的滤波系数。本发明实施例解决了现有的检测双端通话的方法所存在的时延和复杂度高的问题，达到了简单准确确定双端通话是否存在的技术效果。

Description

一种双端通话检测方法和装置

技术领域

本发明涉及数据处理技术领域，特别涉及一种双端通话检测方法和装置。

背景技术

在通信系统中，扬声器播放的语音信号经空间环境的多重反射叠加会传送到麦克风被其拾取形成声学回音。声学回音的存在会严重影响全双工的通话质量，严重时甚至会导致切音断句甚至无法通话。声学回音消除技术是用来抑制或消除回音的，目的是为了提高实时通话质量。

考虑到对于全双工通话而言，会存在单端通话和双端通话，对于双端通话和单端通话需要采取不同的抑制回音方式，因此，确定当前是否属于双端通话对于有效消除回音起着重要的作用。

目前，检测是否为双端通话的方法主要有：

1)基于能量法，将远端语音信号的能量和麦克风信号的能量比值与设定阈值相比较，如果大于该阈值，则表示检测到双端通话状态，如果不大于该阈值，则确定为单端通话状态。

2)基于相关法，根据远端信号与麦克风信号或者残差信号与麦克风信号的互相关性大小判断双端通话状态是否存在。

然而，上述方式一，由于能量是缓慢变化的，因此判断双端状态具有一定的延时性，上述方式二的计算量非常大，且算法复杂度高。

针对现有的检测双端通话的方法所存在的时延和复杂度高的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明实施例提供了一种双端通话检测方法，以达到简单准确确定双端通话是否存在的目的，该方法包括：

统计主滤波器的滤波系数的高频分量与缓存滤波器的滤波系数的高频分量之间的差值；

如果所述差值超出预定阈值，则确定当前处于双端通话状态；

在确定所述差值超出预定阈值的情况下，拷贝所述缓存滤波器的滤波系数重置所述主滤波器的滤波系数。

在一个实施方式中，统计主滤波器的滤波系数与缓存滤波器的滤波系数之间的差值，包括：

根据以下公式统计主滤波器的滤波系数的高频分量与缓存滤波器的滤波系数的高频分量之间的差值：

其中，L表示主滤波器和缓存滤波器的长度，δ表示统计得到的差值，W_M(k)表示主滤波器的滤波系数的频域表示，W_B(k)表示缓存滤波器的滤波系数的频域表示，n表示由频率分辨率决定的数值，k表示频域中第k条谱线，k＝0，1，2，…，L-1。

在一个实施方式中，在确定当前处于双端通话状态之后，所述方法还包括：

将回声计数值置为预设最大值；

重复执行以下操作：

统计下一帧语音信号的主滤波器的滤波系数的高频分量与缓存滤波器的滤波系数的高频分量之间的差值；

如果所述差值超出所述预定阈值，则将所述回声计数值置为预设最大值，且确定当前处于双端通话状态；

如果所述差值不超出所述预定阈值且回声计数值不小于0，则确定当前处于双端通话状态；

如果所述差值不超出所述预定阈值且回声计数值小于0，则确定当前处于单端通话状态。

在一个实施方式中，所述预设最大值为5。

在一个实施方式中，在确定所述差值不超出所述预定阈值且回声计数值小于0之后，所述方法还包括：

通过远端信号和残差信号更新所述主滤波器的滤波系数。

本发明实施例还提供了一种双端通话检测装置，以达到简单准确确定双端通话是否存在的目的，该装置包括：

统计模块，用于统计主滤波器的滤波系数的高频分量与缓存滤波器的滤波系数的高频分量之间的差值；

确定模块，用于在所述差值超出预定阈值的情况下，确定当前处于双端通话状态；

拷贝模块，用于在所述差值超出所述预定阈值的情况下，拷贝所述缓存滤波器的滤波系数重置所述主滤波器的滤波系数。

在一个实施方式中，所述统计模块具体用于根据以下公式统计主滤波器的滤波系数的高频分量与缓存滤波器的滤波系数的高频分量之间的差值：

其中，L表示主滤波器和缓存滤波器的长度，δ表示统计得到的差值，W_M(k)表示主滤波器的滤波系数的频域表示，W_B(k)表示缓存滤波器的滤波系数的频域表示，n表示由频率分辨率决定的数值，k表示频域中第k条谱线，k＝0，1，2，…，L-1。

在一个实施方式中，该双端通话检测装置还可以包括：

置数模块，用于在所述预定时长之后，将回声计数值置为预设最大值；

重复模块，用于重复执行以下操作：

统计下一帧语音信号的主滤波器的滤波系数的高频分量与缓存滤波器的滤波系数的高频分量之间的差值；

如果所述差值超出所述预定阈值，则将所述回声计数值置为预设最大值，且确定当前处于双端通话状态；

如果所述差值不超出所述预定阈值且回声计数值不小于0，则确定当前处于双端通话状态；

如果所述差值不超出所述预定阈值且回声计数值小于0，则确定当前处于单端通话状态。

在一个实施方式中，所述预设最大值为5。

在一个实施方式中，该双端通话检测装置还可以包括：

更新模块，用于在确定所述差值不超出所述预定阈值且回声计数值小于0之后，通过远端信号和残差信号更新所述主滤波器的滤波系数。

在本发明实施例中，考虑到双滤波器频域系数的高频分量可以表征麦克风信号的突变，在本例中通过主滤波器的滤波系数的高频分量与缓存滤波器的滤波系数的高频分量之间的差值来确定麦克风信号是否发生突变，从而确定当前是否为双端通话状态，解决了现有的检测双端通话的方法所存在的时延和复杂度高的问题，达到了简单准确确定双端通话是否存在的技术效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的双端通话检测方法的方法流程图；

图2是根据本发明实施例的双端通话检测装置的结构框图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

为了更好地理解本申请，下面先对几个名词进行解释如下：

1)远端信号：扬声器播放的语音信号，作为声学回音参考信号；

2)近端信号：麦克风拾取的去除声学回音之后的语音信号；

3)麦克风信号：麦克风拾取的包含声学回音的混合语音信号；

4)残差信号：麦克风信号减去估计的声学回音信号，是近端信号的估计；

6)双端通话检测：检测远端信号和近端信号是否同时存在；

自适用滤波技术和双端通话检测技术相互结合以完成声学回音消除是当前主要的声学回声消除方法，为了实现对声学回声的有效消除，在本例中，提出了一种双端通话检测方法，如图1所示，可以包括以下步骤：

S101：统计主滤波器的滤波系数的高频分量与缓存滤波器的滤波系数的高频分量之间的差值；

考虑到基于双滤波器的自适用回音消除技术包含两个滤波器，分别为主滤波器和缓存滤波器，其中，主滤波器根据远端信号和残差信号更新滤波系数，用来逼近真实声学回音产生信道，估计声学回音信号，麦克风信号减去估计声学回音信号得到近端信号的估计。

当近端信号不存在时，主滤波器收敛，收敛程度较高时，主滤波器系数被存入缓存滤波器备份。如果双端通话存在，声学回音产生信道被破坏，主滤波器发散，拷贝缓存滤波器系数重置主滤波器。近端有效信号存在，同时远端信号也存在，才能称之为双端状态。在逻辑上，在没有近端信号的情况下，滤波器趋于收敛，才能估计出正确的回声信号。反之，有近端信号的情况下，滤波器发散，估计回声与真实回声相差较大。

进一步的，假设双滤波器长度为L，主滤波器系数为W_M(k)，缓存滤波器系数为W_B(k)，其中k＝0，1，2，…，L-1，k表示频域中第k条谱线。滤波器频域系数反映了语音信号变化的剧烈程度，频率越大说明语音信号变化速度越快，反之表示语音信号变化越平缓，因此，双滤波器频域系数的高频分量可以表征麦克风信号的突变，而低频分量描述的是麦克风语音信号整体的变化趋势。

基于以上分析，发明人才考虑到可以基于统计主滤波器的滤波系数的高频分量与缓存滤波器的滤波系数的高频分量之间的差值来确定是否存在双端通话。

具体地，当远端信号y(k)＝0时，回音信号不存在，主滤波器不会更新，W_M(k)与W_B(k)相同。当回音信号存在时，当近端信号d(k)＝0时，麦克风信号x(k)＝e(k)+v(k)，其中，v(k)表示噪声信号的频域描述，e(k)表示声学回音信号的频域描述，此时主滤波器收敛，收敛较好时会拷贝W_M(k)更新W_B(k)，因此，W_M(k)与W_B(k)系数相同或相差不大；当近端信号出现，即，x(k)＝e(k)+v(k)+d(k)，麦克风信号发生突变，主滤波器发散，以W_B(k)作为参考量，W_M(k)的高频分量变化明显，因此设置状态统计量δ，可以通过以下公式计算统计量：

其中，L表示主滤波器和缓存滤波器的长度，δ表示统计得到的差值，W_M(k)表示主滤波器的滤波系数的频域表示，W_B(k)表示缓存滤波器的滤波系数的频域表示，n表示由频率分辨率决定的数值，k表示频域中第k条谱线，k＝0，1，2，…，L-1。

即，将得到的统计量(即差值)，作为双端通话检测的判断依据，n的值由频率分辨率决定，一般大于L/2，n值设置的越大，统计量δ对双端通话状态的变化越敏感，若设置过大，个别高频分量的突变会影响统计量δ的值，不能真实反映双端通话状态。

上述滤波器的长度可以理解为：当描述一个滤波器时，会通过一组滤波器系数来确定滤波器的性能，用MATLAB的FDATOOL设计滤波器时，实际上就是设定参数，让它产生一组系数来实现，描述这个滤波器的系数的个数就是滤波器的长度。

S102：如果所述差值超出预定阈值，则确定当前处于双端通话状态；

将预定阈值设置为T，那么，如果δ＞T，则确定为双端通话，反之，则确定为单端通话。

考虑到一旦双端状态出现，一般会持续一段时间，因此，可以在当前帧被判定为双端状态时，无论是否满足δ＞T条件，之后的m帧都被判定为双端通话，以减少主滤波器参数的重置和近端信号变小导致双端状态漏检的概率。具体实现的时候，L可以取值为65，n可以在区间[50，55]内取值，T可以取值为800，m可以取值为5。

为了实现对当前帧是否为差值大于预定阈值的帧后的m帧，可以设置一个回声计数器进行计数，一旦发现差值大于预定阈值，就将回声计数器的回声计数值设为预设最大值(例如：5)，接下来，如果下一帧的差值小于预定阈值，则回声计数值减去1，如果再下一帧的差值还小于预定阈值，则回声计数值再减去1，但是一旦遇到差值大于预设阈值的帧，就将回声计数器的回声计数值设为预设最大值。因此，在判断是否为单端通过的情况下，可以按照以下方式判断：

1)如果差值超出预定阈值，则将回声计数值置为预设最大值，且确定当前处于双端通话状态；

2)如果差值不超出预定阈值且回声计数值不小于0，则确定当前处于双端通话状态；

3)如果差值不超出预定阈值且回声计数值小于0，则确定当前处于单端通话状态。

S103：在确定差值超出所述预定阈值的情况下，拷贝所述缓存滤波器的滤波系数重置所述主滤波器的滤波系数；

在确定当前处于单端通话状态的情况下，则通过远端信号和残差信号更新所述主滤波器的滤波系数。

通过上述的双滤波器系数的高频分量确定双端通话，对双端通话状态更为敏感，灵敏度更高，同时，只需做L-n次减法和取绝对值运算，以及L-n-1次累加计算，因此，算法复杂度低，实现简单。

基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种双端通话检测.装置，如下面的实施例所述。由于双端通话检测装置解决问题的原理与双端通话检测方法相似，因此双端通话检测装置的实施可以参见双端通话检测方法的实施，重复之处不再赘述。以下所使用的，术语“单元”或者“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。图2是本发明实施例的双端通话检测装置的一种结构框图，如图2所示可以包括：统计模块201、确定模块202和拷贝模块203，下面对该结构进行说明。

统计模块201，用于统计主滤波器的滤波系数的高频分量与缓存滤波器的滤波系数的高频分量之间的差值；

确定模块202，用于在所述差值超出预定阈值的情况下，确定当前处于双端通话状态；

拷贝模块203，用于在所述差值超出所述预定阈值的情况下，拷贝所述缓存滤波器的滤波系数重置所述主滤波器的滤波系数。

在一个实施方式中，统计模块201具体可以用于根据以下公式统计主滤波器的滤波系数的高频分量与缓存滤波器的滤波系数的高频分量之间的差值：

其中，L表示主滤波器和缓存滤波器的长度，δ表示统计得到的差值，W_M(k)表示主滤波器的滤波系数的频域表示，W_B(k)表示缓存滤波器的滤波系数的频域表示，n表示由频率分辨率决定的数值，k表示频域中第k条谱线，k＝0，1，2，...，L-1。

在一个实施方式中，该双端通话检测装置还可以包括：置数模块，用于在所述预定时长之后，将回声计数值置为预设最大值；重复模块，用于重复执行以下操作：统计下一帧语音信号的主滤波器的滤波系数的高频分量与缓存滤波器的滤波系数的高频分量之间的差值；如果所述差值超出所述预定阈值，则将所述回声计数值置为预设最大值，且确定当前处于双端通话状态；如果所述差值不超出所述预定阈值且回声计数值不小于0，则确定当前处于双端通话状态；如果所述差值不超出所述预定阈值且回声计数值小于0，则确定当前处于单端通话状态。

在一个实施方式中，预设最大值为5。

在一个实施方式中，该双端通话检测装置还可以包括：更新模块，用于在确定所述差值不超出所述预定阈值且回声计数值小于0之后，通过远端信号和残差信号更新所述主滤波器的滤波系数。

在另外一个实施例中，还提供了一种软件，该软件用于执行上述实施例及优选实施方式中描述的技术方案。

在另外一个实施例中，还提供了一种存储介质，该存储介质中存储有上述软件，该存储介质包括但不限于：光盘、软盘、硬盘、可擦写存储器等。

从以上的描述中，可以看出，本发明实施例实现了如下技术效果：考虑到双滤波器频域系数的高频分量可以表征麦克风信号的突变，在本例中通过主滤波器的滤波系数的高频分量与缓存滤波器的滤波系数的高频分量之间的差值来确定麦克风信号是否发生突变，从而确定当前是否为双端通话状态，解决了现有的检测双端通话的方法所存在的时延和复杂度高的问题，达到了简单准确确定双端通话是否存在的技术效果。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明实施例的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明实施例不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种双端通话检测方法，其特征在于，包括：

统计主滤波器的滤波系数的高频分量与缓存滤波器的滤波系数的高频分量之间的差值；

如果所述差值超出预定阈值，则确定当前处于双端通话状态；

在确定所述差值超出预定阈值的情况下，拷贝所述缓存滤波器的滤波系数重置所述主滤波器的滤波系数；

统计主滤波器的滤波系数与缓存滤波器的滤波系数之间的差值，包括：

根据以下公式统计主滤波器的滤波系数的高频分量与缓存滤波器的滤波系数的高频分量之间的差值：

其中，L表示主滤波器和缓存滤波器的长度，δ表示统计得到的差值，W_M(k)表示主滤波器的滤波系数的频域表示，W_B(k)表示缓存滤波器的滤波系数的频域表示，n表示由频率分辨率决定的数值，k表示频域中第k条谱线，k＝0,1,2,...,L-1；

在确定当前处于双端通话状态之后，所述方法还包括：

将回声计数值置为预设最大值；

重复执行以下操作：

统计下一帧语音信号的主滤波器的滤波系数的高频分量与缓存滤波器的滤波系数的高频分量之间的差值；

如果所述差值超出所述预定阈值，则将所述回声计数值置为预设最大值，且确定当前处于双端通话状态；

如果所述差值不超出所述预定阈值且回声计数值不小于0，则确定当前处于双端通话状态；

如果所述差值不超出所述预定阈值且回声计数值小于0，则确定当前处于单端通话状态；

所述预设最大值为5；

在确定所述差值不超出所述预定阈值且回声计数值小于0之后，所述方法还包括：

通过远端信号和残差信号更新所述主滤波器的滤波系数。

2.一种双端通话检测装置，其特征在于，包括：

统计模块，用于统计主滤波器的滤波系数的高频分量与缓存滤波器的滤波系数的高频分量之间的差值；

确定模块，用于在所述差值超出预定阈值的情况下，确定当前处于双端通话状态；

拷贝模块，用于在所述差值超出所述预定阈值的情况下，拷贝所述缓存滤波器的滤波系数重置所述主滤波器的滤波系数；

所述统计模块具体用于根据以下公式统计主滤波器的滤波系数的高频分量与缓存滤波器的滤波系数的高频分量之间的差值：

其中，L表示主滤波器和缓存滤波器的长度，δ表示统计得到的差值，W_M(k)表示主滤波器的滤波系数的频域表示，W_B(k)表示缓存滤波器的滤波系数的频域表示，n表示由频率分辨率决定的数值，k表示频域中第k条谱线，k＝0,1,2,...,L-1；

还包括：

置数模块，用于在所述预定时长之后，将回声计数值置为预设最大值；

重复模块，用于重复执行以下操作：

统计下一帧语音信号的主滤波器的滤波系数的高频分量与缓存滤波器的滤波系数的高频分量之间的差值；

如果所述差值超出所述预定阈值，则将所述回声计数值置为预设最大值，且确定当前处于双端通话状态；

如果所述差值不超出所述预定阈值且回声计数值不小于0，则确定当前处于双端通话状态；

如果所述差值不超出所述预定阈值且回声计数值小于0，则确定当前处于单端通话状态；

所述预设最大值为5；

还包括：

更新模块，用于在确定所述差值不超出所述预定阈值且回声计数值小于0之后，通过远端信号和残差信号更新所述主滤波器的滤波系数。

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