CN108091341A - 语音信号处理方法及车载电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种语音信号处理方法以及车载电子设备。该方法包括：拾取语音信息；从车载诊断系统获取车辆识别码；根据该车辆识别码以及预存的固定噪声与对应车型的车辆识别码之间的映射关系，获取该车辆的固定噪声；该预存的固定噪声与对应车型的车辆识别码之间的映射关系包括：不同车型的固定噪声及其与对应车型的车辆识别码之间的映射关系；将该语音信息与该车辆的固定噪声做比较后，消除该固定噪声。由于预先获取了车辆引入的固定噪声，因此，可以在声音处理过程中直接消除该固定噪声。

Description

语音信号处理方法及车载电子设备
【技术领域】
本发明涉及一种语音信号处理技术，尤其涉及一种车载环境中消除噪音的语音信号处理方法及车载电子设备。
【背景技术】
当今语音交互方式在很多技术领域都得到了广泛的应用。在车载电子设备中，采用语音方式进行交互，同样也有广大的应用空间。
然而，车载环境中，有很多噪声，如：车内音乐、风噪、胎噪、发动机引擎噪声等。这些噪声都会对语音的采集和辨识产生负面的影响，降低语音信号交互的准确性。
目前语音信号中的噪声消除，一般是采用DSP(Digital Signal Processing，数字信号处理)装置，配合多麦克风共同处理，降低噪声。但是这类方案由于在硬件上需采用多个麦克风和DSP，硬件成本较高；同时，由于麦克风是装设在电子设备中，各个麦克风之间布局受到空间、方向、距离、结构等方面的严格限制，对消除噪音起到一定的限制作用；并且，该方案无法消除车机EQ(Equalizer，均衡器)处理引入的音频噪声。
【发明内容】
本发明要解决的技术问题是提供一种车载环境中消除噪音的语音信号处理方法及其车载电子设备。
为解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：
一方面，本发明提供一种语音信号处理方法，用于车载环境中消除噪音，其包括：拾取语音信息；从车载诊断系统获取车辆识别码；根据该车辆识别码以及预存的固定噪声与对应车型的车辆识别码之间的映射关系，获取该车辆的固定噪声；该预存的固定噪声与对应车型的车辆识别码之间的映射关系包括：不同车型的固定噪声及其与对应车型的车辆识别码之间的映射关系；将该语音信息与该车辆的固定噪声做比较后，消除该固定噪声。
另一方面，本发明提供一种车载电子设备，该车载电子设备采用语音交互技术，其包括：接收单元以及微控制器；该接收单元，用于拾取语音信息；该微控制器，用于从车载诊断系统获取车辆识别码；并根据该车辆识别码以及预存的固定噪声与对应车型的车辆识别码之间的映射关系，获取该车辆的固定噪声，将该语音信息与该车辆的固定噪声做比较后，消除该固定噪声；其中，该预存的固定噪声与对应车型的车辆识别码之间的映射关系包括：不同车型的固定噪声及其与对应车型的车辆识别码之间的映射关系。
本发明的有益效果在于，预先获取了车机均衡器的固定噪声，因此，可以在后续的处理过程中直接更具该参数消除该固定噪声。与此同时，由此该车载电子设备也只用接收语音信息即可，不需要多个麦克风，也不需要采用DSP处理，因此，不但可以降低部分硬件的成本，还可以减少硬件占用的空间，从而减小该车载电子设备的体积。
【附图说明】
图1本发明具体实施方式一提供的一种车载环境中消除噪音的语音信号处理方法的流程图。
图2本发明具体实施方式一提供的又一种车载环境中消除噪音的语音信号处理方法的流程图。
图3本发明具体实施方式一中步骤500的流程图。
图4本发明具体实施方式二提供的一种车载电子设备电路原理图。
图5本发明具体实施方式三提供的一种车载电子设备电路原理图。
附图标记：
【具体实施方式】
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
请参看图1，本发明具体实施方式一提供的一种车载环境中消除噪音的语音信号处理方法。
该语音信号处理方法应用于采用语音交互技术的车载电子设备，其包括：
步骤100，拾取语音信息；
步骤200，从车载诊断系统(OBD，On-Board Diagnostic)获取车辆识别码(VIN，Vehicle Identification Number)；
步骤300，根据该车辆识别码以及预存的固定噪声与对应车型的车辆识别码之间的映射关系，获取该车辆的固定噪声；该预存的固定噪声与对应车型的车辆识别码之间的映射关系包括：不同车型的固定噪声及其与对应车型的车辆识别码之间的映射关系；
步骤400，将该语音信息与该车辆的固定噪声做比较后，消除该固定噪声。该固定噪声是车辆自身形成的噪声，该噪声相对稳定受车速或外部环境的变化小，其包括但不限于：车机均衡器(Equalizer，EQ)的音频流，发动机产生的噪声，车内回声等；其中，车机是安装在车辆里面的车载信息娱乐产品的简称；车机均衡器音频流，即，车机内部的车机均衡器在处理该语音信息时引入的音频噪声；由于，不同车型的车机在处理音效上是有偏差的，预先统计并存储不同车型的固定噪声及其车辆识别码之间的映射关系，可以使得该消除噪音的语音信息处理方法自适应处理不同车型的噪声处理，使得处理结果更精确、效果更好。
优化的，该方法还可包括：步骤500，采用车载降噪算法结合当前行驶车速，消除当前行使速度对应的动态噪声，得到降低噪声后的语音信号。动态噪声包括但不限于：风噪、胎噪、发动机等噪声。其中车载降噪算法是本领域技术人员根据现有技术可以获知的算法，在此不做详细赘述。该当前行驶车速由OBD系统获取。
本发明具体实施方式一中，预先获取了车辆固定噪声，因此，可以在消除噪声的过程中，由该参数消除机车均衡器在处理音频时车辆自身产生的噪声。同时，该车载电子设备只用接收语音信息即可，无需采用多个麦克从不同角度接收语音信息后，进行比较处理消除一部分噪声，也不需要采用DSP(Digital Signal Processing，数字信号处理器)，因此，该车载电子设备只用设置单只麦克风即可，不但可以降低部分硬件的成本，还可以减少硬件占用的空间，从而减小该车载电子设备的体积，使得产品可以进一步小型化。
具体的，该方法还包括：获取所述预存的固定噪声。该获取所述预存的固定噪声获取所述预存的固定噪声的步骤包括：
步骤10，在测试环境下，该车载电子设备在车内发射音频信号给车机；具体的可以采用射频信号发射；优化的，该音频信号是经过选频处理后的特定频率的音频信号；优化的，由于是要获取车辆的固定噪声，该测试环境可以是车辆点火且关窗的环境，该环境下该固定噪声包括：车机均衡器的音频流，发动机产生的噪声，车内回声等，而这几项噪声是车辆启动后，无论是否行使、行使速度如何，都会存在的噪声；
步骤30，该车载电子设备接收该车机在测试环境下处理后播放的音频信号，将该处理后播放的音频信号与该音频信号进行比较后，去掉该音频信号，获得并存储该车辆的固定噪声。由此可获得某一车型的固定噪声。
优化的，该步骤30，在该车载电子设备接收该处理后的音频信号后，经过消回声处理后，再将该处理后的音频信号与该音频信号进行比较后，去掉该音频信号，获取固定噪声。
该固定噪声为本具体实施方式一中车载环境中消除噪音的语音信号处理方法的一个输入参数。
具体的，如图3所示，步骤500包括：
步骤510，根据车辆行驶速度以及预先设置的速度与动态噪声映射关系数据库，获取与当前行驶速度对应的动态噪声；
步骤520，在降噪处理中，采用该车外噪声信号降低车辆行驶过程对语音信息造成的影响。
由此，可以使得该消除噪音的语音信息处理方法，自适应处理不同车速下的噪声。
其中，“预先设置的速度与动态噪声映射关系数据库”包括：
步骤511，在开窗且不播放音乐的环境下，将该车载电子设备置于车内，以不同的行驶速度收集车辆行驶过程中形成的动态噪声；
步骤512，记载不同速度与该动态噪声的映射关系，形成速度与动态噪声的映射关系数据库。
因为车辆行驶时，车外的噪声(包括风噪、胎噪等)与当前的行驶速度有一定关系。当行驶速度变化时，空气与车辆表面产生的摩擦力、车辆轮胎与路面间的摩擦力都会随之发生变化。因此，预先建立该速度与噪声映射关系的数据库，便于提升后续根据不同的车速消除车外噪声，使得降噪处理的结果更加精确，获得的语音效果更好。
请参看图4，本发明具体实施方式二提供的一种车载电子设备。
该车载电子设备采用语音交互技术，其包括：接收单元40以及微控制器50。
接收单元40，用于拾取语音信息；具体的，该接收单元40可以是麦克风等具备接收外部音频信息的电子装置；
微控制器50，用于从车载诊断系统获取车辆识别码；并根据该车辆识别码以及预存的固定噪声与对应车型的车辆识别码之间的映射关系，获取该车辆的固定噪声，将该语音信息与该车辆的固定噪声做比较后，消除该固定噪声；其中，该预存的固定噪声与对应车型的车辆识别码之间的映射关系包括：不同车型的固定噪声及其与对应车型的车辆识别码之间的映射关系。
具体的，该固定噪声可以是存储于该微控制器50的内部也可以存储于存储单元60。
优化的，该微控制器50，还用于采用车载降噪算法结合当前行驶车速，消除当前行使速度对应的动态噪声，得到降低噪声后的语音信号。具体为：该微控制器50，具体用于根据车辆行驶速度以及预先设置的速度与动态噪声映射关系数据库，获取当前行驶速度对应的动态噪声；并采用该动态噪声降低车辆行驶过程对语音信息造成的影响。其中，“预先设置的速度与动态噪声映射关系数据库”在具体实施方式一中已经有详细描述，在此不再赘述。本发明具体实施方式二中其他未详尽之处请参见上述具体实施方式一。
本发明具体实施方式二中，预先获取了车辆的固定噪声，因此，可以在处理音频信号时，消除该固定噪声。同时，该车载电子设备只用接收语音信息即可，无需采用多个麦克从不同角度接收语音信息后，进行比较处理消除一部分噪声，也不需要采用DSP(DigitalSignal Processing，数字信号处理器)，因此，该车载电子设备只用设置单只麦克风即可，不但可以降低部分硬件的成本，还可以减少硬件占用的空间，从而减小该车载电子设备的体积，使得产品可以进一步小型化。
请参看图5，本发明具体实施方式三提供的一种车载电子设备。
相对于上述具体实施方式二，本具体实施方式三提供的车载电子设备还包括：信号发生器10，发射单元30。
该信号发生器10，用于产生音频信号；
发射电路30，用于将该音频信号发射给机车；优化的，该发射电路30为射频发射电路，用于将该特定频率的信号以射频信号的形式发射出去；
则该接收单元40，还用于接收车机在测试环境下处理后播放的音频信号；
则该微控制器50，还用于将该音频信号与该处理后播放的音频信号进行比较后，获得并存储该车辆固定噪声。
优化的，“该微控制器，还用于将该音频信号与该处理后播放的音频信号进行比较后，获得并存储该车辆固定噪声”具体为：该微控制器50，还用于对该处理后的音频信号经过消回声处理；对该经过消回声处理的音频信号与该音频信号进行比较后，去掉该音频信号，获得并存储该固定噪声。
优化的，还包括选频电路20，连接于该信号发生器10发射单元30之间，用于对该信号发生器10产生的音频信号进行选频处理，然后将特定频率的音频信号发送给该发射单元10。选频电路20可以采用LC谐振回路，也可以采用选频放大器。
本发明具体实施方式三提供的车载电子设备，采用信号发生器10以及发射单元30，发出音频信息，并将该音频信息与机车均衡器处理后的音频信息进行比较，即可获得固定噪声，而无需采用其他设备采集车辆的固定噪声来存入该车载电子设备中，使得产品的功能更完备，使用更为便利。
优化的，该微控制器50，还用于获取不同车型的固定噪声，并存储固定噪声与车辆识别码之间的映射关系；从车载诊断系统获取车辆识别码；根据该车辆识别码以及预存的该映射关系，获取该车辆的固定噪声。
由于，不同车型车机的均衡器在处理音效上是有偏差的，预先统计并存储不同车型的固定噪声及其车辆识别码之间的映射关系，可以使得该装置能适应不同车型的噪声处理，使得处理结果更精确、效果更好。
本领域普通技术人员可以理解实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器(ROM，Read Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random AccessMemory)、磁盘或光盘等。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
上述具体实施方式说明但并不限制本发明，本领域的技术人员能在权利要求的范围内设计出多个可代替实例。所属领域的技术人员应该意识到，对在没有违反如所附权利要求书所定义的本发明的范围之内，可对具体实现方案做出适当的调整、修改等。因此，凡依据本发明的精神和原则，所做的任意修改和变化，均在所附权利要求书所定义的本发明的范围之内。

Claims (12)

1.一种语音信号处理方法，用于车载环境中消除噪音，其特征在于，该语音信号处理方法包括：
拾取语音信息；
从车载诊断系统获取车辆识别码；
根据该车辆识别码以及预存的固定噪声与对应车型的车辆识别码之间的映射关系，获取该车辆的固定噪声；该预存的固定噪声与对应车型的车辆识别码之间的映射关系包括：不同车型的固定噪声及其与对应车型的车辆识别码之间的映射关系；
将该语音信息与该车辆的固定噪声做比较后，消除该固定噪声。
2.如权利要求1所述的语音信号处理方法，其特征在于，该方法还包括：获取所述预存的固定噪声；该获取所述预存的固定噪声包括：
在车辆测试环境下，该车载电子设备在车内发射音频信号给车机；该车载电子设备接收该车机在测试环境下处理后播放的音频信号，将该处理后播放的音频信号与该音频信号进行比较后，获得并存储该车辆固定噪声。
3.如权利要求2所述的语音信号处理方法，其特征在于，“该车载电子设备接收该车机在测试环境下处理后播放的音频信号，将该处理后播放的音频信号与该音频信号进行比较后，获得并存储该车辆固定噪声”的步骤，具体为：
该车载电子设备接收该处理后的音频信号；
对该处理后的音频信号经过消回声处理；
对该经过消回声处理的音频信号与该音频信号进行比较后，去掉该音频信号，获得该固定噪声。
4.如权利要求1所述的语音信号处理方法，其特征在于，该语音信号处理方法还包括：采用车载降噪算法结合当前行驶车速，消除当前行使速度对应的动态噪声，得到降低噪声后的语音信号。
5.如权利要求4所述的语音信号处理方法，其特征在于，“采用车载降噪算法结合当前行驶车速，消除当前行使速度对应的动态噪声，得到降低噪声后的语音信号”的步骤具体包括：
根据车辆车辆行驶速度以及预先设置的速度与动态噪声映射关系数据库，获取与当前行驶速度对应的动态噪声；
在降噪处理中，采用该动态噪声降低车辆行驶对语音信息造成的影响。
6.如权利要求4所述的语音信号处理方法，其特征在于，“预先设置的速度与动态噪声映射关系数据库”包括：
在开窗且不播放音乐的环境下，将该车载电子设备置于车内，以不同的行驶速度收集车辆行驶过程中形成的动态噪声；
记载不同速度与该动态噪声的映射关系，形成速度与动态噪声映射关系数据库。
7.一种车载电子设备，该车载电子设备采用语音交互技术，其特征在于，该车载电子设备包括：接收单元以及微控制器；
该接收单元，用于拾取语音信息；
该微控制器，用于从车载诊断系统获取车辆识别码；并根据该车辆识别码以及预存的固定噪声与对应车型的车辆识别码之间的映射关系，获取该车辆的固定噪声，将该语音信息与该车辆的固定噪声做比较后，消除该固定噪声；其中，该预存的固定噪声与对应车型的车辆识别码之间的映射关系包括：不同车型的固定噪声及其与对应车型的车辆识别码之间的映射关系。
8.如权利要求7所述的车载电子设备，其特征在于，该微控制器，还用于采用车载降噪算法结合当前行驶车速，消除当前行使速度对应的动态噪声，得到降低噪声后的语音信号。
9.如权利要求8所述的车载电子设备，其特征在于，该微控制器，具体用于根据车辆行驶速度以及预先设置的速度与动态噪声映射关系数据库，获取当前行驶速度对应的动态噪声；并采用该对应的动态噪声降低车辆行驶过程对语音信息造成的影响。
10.如权利要求7所述的车载电子设备，其特征在于，该车载电子设备还包括：信号发生器，发射单元；
该信号发生器，用于产生音频信号；
该发射电路，用于将该音频信号发射给车机；
则该接收单元，还用于接收车机在测试环境下处理后播放的音频信号；
该微控制器，还用于将该音频信号与该处理后播放的音频信号进行比较后，获得并存储该车辆固定噪声。
11.如权利要求10所述的车载电子设备，其特征在于，“该微控制器，还用于将该音频信号与该处理后播放的音频信号进行比较后，获得并存储该车辆固定噪声”具体包括：
该微控制器，用于对该处理后的音频信号经过消回声处理；对该经过消回声处理的音频信号与该音频信号进行比较后，去掉该音频信号，获得并存储该固定噪声。
12.如权利要求10所述的车载电子设备，其特征在于，该车载电子设备还包括：选频电路；
该选频电路，连接于该信号发生器与该发射单元之间，用于对该信号发生器产生的音频信号进行选频处理，并将特定频率的音频信号发送给该发射单元。
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