CN109559756B - 滤波系数确定方法、回声消除方法、相应装置及设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种滤波系数确定方法、回声消除方法、相应装置及设备，该滤波系数确定方法包括：将接收的音频输入信号以设定间隔划分，获得至少一个时间片段的片段输入信号，根据各时间片段的信号能量值、当前帧输入信号及确定的当前滤波系数值和当前帧误差音频信号，确定下一滤波系数值，如果所述下一滤波系数值符合迭代终止条件，则将所述下一滤波系数值确定为目标滤波系数值的技术方案，通过上述技术方案，确定了滤波系数，加快了回声消除的收敛速度并且有较好的稳定性，提高了语音通信质量。

Description

滤波系数确定方法、回声消除方法、相应装置及设备
技术领域
本发明实施例涉及语音通信技术领域，尤其涉及一种滤波系数确定方法、回声消除方法、相应装置及设备。
背景技术
随着VoIP(Voice Over Internet Protocol，网络电话)的迅速发展，IP电话广泛利用互联网和全球IP互连环境的资源，具有通话成本低廉、带宽利用率高、能提供各种多媒体增值服务等优点。实际通信中，由于语音信号以数据封包的形式在IP网络上做实时传递，存在数据丢包、延时和抖动等问题，使其服务质量(Quality of Service，QoS)得不到保证，而回声现象是影响服务质量的重要因素。参考图1，图1为声学回声产生的原理图，源自接收器(耳机)的声波，通过位于声音路径上的固体物体反射进入电话的麦克风(话筒)中，这就形成了声学回声，回声现象的存在导致远端通话者可以听到自己的回声，从而严重影响通话质量。
为了消除回声，现有技术提出采用自适应滤波算法如最小均方误差算法(LeastMean Square，LMS)、归一化LMS算法(Normalized LMS，NLMS)等，而自适应滤波算法中对最终结果影响较大的是滤波系数，LMS算法以及NLMS算法虽然对滤波系数进行了改进，但是存在收敛速度慢、稳态性能差等问题。
发明内容
本发明实施例提供一种滤波系数确定方法、回声消除方法、相应装置及设备，通过设置合适的滤波系数，以加快回声消除的收敛速度并且有较好的稳定性，提高语音通信质量。
第一方面，本发明实施例提供了一种滤波系数确定方法，包括：
将接收的音频输入信号以设定间隔划分，获得至少一个时间片段的片段输入信号；
根据各时间片段的信号能量值、当前帧输入信号及确定的当前滤波系数值和当前帧误差音频信号，确定下一滤波系数值；
如果所述下一滤波系数值符合迭代终止条件，则将所述下一滤波系数值确定为目标滤波系数值。
第二方面，本发明实施例还提供了一种回声消除方法，包括：
将接收的远端音频信号作为音频输入信号输入自适应滤波器，其中，所述自适应滤波器中的滤波系数根据第一方面所述的滤波系数确定方法确定；
获取所述自适应滤波器输出的模拟回声信号；
根据所述模拟回声信号过滤接收的近端音频信号中的回声信号，获得回声过滤后的近端语音信号。
第三方面，本发明实施例还提供了一种滤波系数确定装置，包括：
划分模块，用于将接收的音频输入信号以设定间隔划分，获得至少一个时间片段的片段输入信号；
第一确定模块，用于根据各时间片段的信号能量值、当前帧输入信号及确定的当前滤波系数值和当前帧误差音频信号，确定下一滤波系数值；
第二确定模块，用于如果所述下一滤波系数值符合迭代终止条件，则将所述下一滤波系数值确定为目标滤波系数值。
第四方面，本发明实施例还提供了一种回声消除装置，包括：
输入模块，用于将接收的远端音频信号作为音频输入信号输入自适应滤波器，其中，所述自适应滤波器中的滤波系数根据第一方面所述的滤波系数确定方法确定；
获取模块，用于获取所述自适应滤波器输出的模拟回声信号；
过滤模块，用于根据所述模拟回声信号过滤接收的近端音频信号中的回声信号，获得回声过滤后的近端语音信号。
第五方面，本发明实施例还提供了一种音频交互设备，包括：
音频输入装置、音频输出装置，还包括：一个或多个处理器；
存储器，用于存储一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如第一方面所述的滤波系数确定方法和/或如第二方面所述的回声消除方法。
第六方面，本发明实施例还提供了一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如第一方面所述的滤波系数确定方法和/或如第二方面所述的回声消除方法。
本发明实施例提供了一种滤波系数确定方法、回声消除方法、相应装置及设备，通过将接收的音频输入信号以设定间隔划分，获得至少一个时间片段的片段输入信号，根据各时间片段的信号能量值、当前帧输入信号及确定的当前滤波系数值和当前帧误差音频信号，确定下一滤波系数值，如果所述下一滤波系数值符合迭代终止条件，则将所述下一滤波系数值确定为目标滤波系数值，确定滤波系数，并基于该滤波系数消除回声，加快了回声消除的收敛速度并且有较好的稳定性，提高了语音通信质量。
附图说明
图1为声学回声产生的原理图；
图2为本发明实施例一提供的一种滤波系数确定方法的流程图；
图3为自适应滤波器的原理图；
图4为本发明实施例二提供的一种滤波系数确定方法的流程图；
图5为回声信号、近端语音信号和背景音混合的近端音频信号示意图；
图6为采用经典NLMS算法得到的近端语音信号的示意图；
图7为对经典NLMS算法优化后得到的近端语音信号的示意图；
图8为本发明实施例三提供的一种回声消除方法的流程图；
图9为本发明实施例四提供的一种滤波系数确定装置的结构图；
图10为本发明实施例五提供的一种回声消除装置的结构图；
图11为本发明实施例六提供的一种音频交互设备的结构图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
实施例一
图2为本发明实施例一提供的一种滤波系数确定方法的流程图，本实施例适用于基于滤波系数优化自适应滤波算法以消除回声的情况，该方法可以由滤波系数确定装置来执行，该装置可以通过软件和/或硬件的方式实现，并集成在本地的音频交互设备中，其中，音频交互设备可以是手机或IP电话等智能设备。
具体的，回声消除的核心是自适应滤波器，参考图3，图3为自适应滤波器的原理图，远端信号x(k)通过环境中的回声信道h产生回声信号y(k)，近端信号d(k)由回声信号y(k)和近端语音v(k)混合组成，通过自适应滤波器h＾来模拟回声信道h，以使y＾(k)逼近回声信号y(k)，使v＾(k)逼近近端声音v(k)，从而消除回声。由图3可以看出，回声消除效果的关键是自适应的调整h＾，使其逼近回声信道h，而h＾效果的好坏与滤波系数有关，因此滤波系数的确定是消除回声的关键。具体的，参考图2，滤波系数确定方法包括如下步骤：
S110、将接收的音频输入信号以设定间隔划分，获得至少一个时间片段的片段输入信号。
具体的，音频输入信号由多个音频输入数据组成，并以音频帧的形式进行传输，即每一帧音频包括一定数量的音频输入数据，而自适应滤波器对音频输入信号处理时，以固定频率处理，因此为了便于对音频输入信号的处理，实施例根据自适应滤波器处理音频输入数据的频率对音频输入信号以设定间隔划分，将其划分为多个时间片段，例如自适应滤波器处理音频输入数据的频率为每毫秒处理16个音频输入数据，此时可以以20毫秒为间隔，每个时间片段包括320个音频输入数据对音频输入信号进行划分，也可以以10毫秒为间隔，每个时间片段包括160个音频输入数据对音频输入信号进行划分。其中，音频输入信号可以是远端信号。
S120、根据各时间片段的信号能量值、当前帧输入信号及确定的当前滤波系数值和当前帧误差音频信号，确定下一滤波系数值。
具体的，各时间片段的信号能量值的计算公式如下：
Figure GDA0002974697980000061
其中，px(k)表示第k个时间片段的信号能量，M表示第k个时间片段输入音频输入数据的个数，x(k,i)表示第k个时间片段内的第i个音频输入数据。
为了使y＾(k)逼近回声信号y(k)，需要不断的迭代回声信道的滤波系数，以使下一滤波系数趋近于当前滤波系数。具体的，标准的滤波系数的计算公式如下：
ω(n+1)＝ω(n)+2μe(n)x(n) (2)
其中，n表示迭代次数，ω(n)表示当前滤波系数值，ω(n+1)为下一滤波系数值，μ表示步长因子，为固定常数，且0＜μ＜1，e(n)表示当前帧误差音频信号，即当前帧输出的回声信号与期望的回声信号的差值，x(n)表示当前帧输入信号。由于上述公式中步长因子μ为固定常数，不能根据音频输入信号自适应的调整，而且误差较大，为此现有技术在标准滤波系数计算公式的基础上进行改进，即采用归一化LMS算法(Normalized LMS，NLMS)以可变的步长因子代替固定的步长因子，效果得到了改善，其中可变步长因子的计算公式如下：
Figure GDA0002974697980000062
其中，δ为固定常数，且0＜δ＜1，实际应用中，δ的值较小，通常取值为δ＝0.01，此时效果较好，可以理解的是，若没有δ，当x(k)＝0，xT(k)x(k)＝0，此时会引起程序的异常，因此设置δ可以防止第k个时间片段的音频输入信号x(k)为0。尽管改进后的滤波系数可以改善标准滤波系数的缺陷，但收敛速度仍然较慢，而且当音频输入信号的相关性很强时NLMS算法的收敛速度会显著降低进而影响回声消除的质量。
可以理解的是，步长因子μ(k)对收敛有较大的影响，步长决定算法的稳定性、收敛速度和自适应过程的平稳性。在收敛初始阶段时，步长因子的值应该较大，这样使得算法会有较快的收敛速度或对于时变系统来说会有较快的跟踪速度，随着收敛的加深，步长因子应该逐渐减小，以此来减小稳态误差。基于上述分析，本实施例在NLMS算法的基础上进行改进，根据各时间片段的信号能量值获取步长因子μ(k)，进而根据当前帧输入信号及确定的当前滤波系数值和当前帧误差音频信号，确定下一滤波系数值，可以理解的是，音频输入信号在传输时，每个音频输入数据携带的能量是不同的，根据信号能量值获取的步长因子可以根据信号能量值的变化而变化，满足收敛的特点。
S130、如果所述下一滤波系数值符合迭代终止条件，则将所述下一滤波系数值确定为目标滤波系数值。
具体的，迭代终止条件可以是自适应滤波器的输出结果趋于稳定，不再出现较大的波动，即自适应滤波器输出的模拟回声信号与音频输入信号中的回声信号的偏差在设定范围之内，也可以是下一滤波系数与当前滤波系数的差值在设定范围内，需要说明的是，当下一滤波系数与当前滤波系数的差值在设定范围内时，表明自适应滤波器的输出结果趋于稳定，不再出现较大的波动。此时，得到目标滤波系数值，根据该目标滤波系数值消除回声。
本发明实施例一提供的一种滤波系数确定方法，通过将接收的音频输入信号以设定间隔划分，获得至少一个时间片段的片段输入信号，根据各时间片段的信号能量值、当前帧输入信号及确定的当前滤波系数值和当前帧误差音频信号，确定下一滤波系数值，如果所述下一滤波系数值符合迭代终止条件，则将所述下一滤波系数值确定为目标滤波系数值的技术方案，确定了滤波系数，加快了回声消除的收敛速度并且有较好的稳定性，提高了语音通信质量。
实施例二
图4为本发明实施例二提供的一种滤波系数确定方法的流程图，在上述实施例的基础上进行具体化，具体的，该方法包括如下步骤：
S210、将接收的音频输入信号以设定间隔划分，获得至少一个时间片段的片段输入信号。
S220、确定各时间片段对应的信号能量值，并从各信号能量值中确定相应时间片段的最大信号能量值及最小信号能量值。
具体的，每个时间片段由M个音频输入数据组成，每个音频输入数据对应一个能量，最大信号能量值为对应时间片段中M个音频输入数据能量的最大值，最小信号能量值为对应时间片段中M个音频输入数据能量的最小值，根据信号能量值的计算公式(1)即可计算各个时间片段对应的信号能量值，并且由公式(1)可以看出，各个时间片段对应的信号能量值为各个时间片段中M个音频输入数据对应的能量之和的平均值。
S230、将当前帧输入信号对应的时间片段确定为当前时间片段。
例如，当前帧输入信号对应的时间片段为第3个时间片段，即k＝3，此时，将第3个时间片段确定为当前时间片段。
S240、获取所述当前时间片段的当前信号能量值、当前最大信号能量值及当前最小信号能量值。
例如，当前片段为第3个时间片段，则根据公式(1)计算当k＝3时的当前信号能量值、当前最大信号能量值和当前最小信号能量值。
S250、根据所述当前信号能量值、所述当前最大信号能量值、所述当前最小信号能量值及设定的系数补偿因子计算公式，确定系数补偿因子。
所述系数补偿因子计算公式，表示为：
Figure GDA0002974697980000091
其中，f(k)表示第k个时间片段的系数补偿因子，
Figure GDA0002974697980000092
表示第k个时间片段的当前信号能量值，
Figure GDA0002974697980000093
表示第k个时间片段的最小信号能量值，
Figure GDA0002974697980000094
表示第k个时间片段的最大信号能量值。系数补偿因子的出现是为了代替公式(3)中的δ，为了反应音频输入数据的能量对滤波系数的影响，实施例在系数补偿因子中引入了当前时间片段的当前信号能量值、当前最大信号能量值及当前最小信号能量值，以便实时的获取滤波系数，确定合适的滤波系数。具体的，根据公式(1)可知
Figure GDA0002974697980000095
因此
Figure GDA0002974697980000096
根据指数函数的特性可知0＜f(k)＜1，其中，公式(4)中的底数2也可以为其他正数，只需保证0＜f(k)＜1即可，实施例中优选底数为2。
S260、根据所述系数补偿因子、所述当前帧输入信号、所述当前滤波系数值、所述当前帧误差音频信号及设定的滤波系数计算公式，确定下一滤波系数值。
所述滤波系数计算公式表示为：
Figure GDA0002974697980000097
其中，n表示迭代的次数，ω(n)表示当前滤波系数值，ω(n+1)表示下一滤波系数值，e(n)表示当前帧误差音频信号，x(n)表示当前帧输入信号，x(k)表示与当前帧输入信号对应的时间片段的片段输入信号，μ为固定常数，可选的μ＝1。根据公式(5)可以看出，当需要计算ω(1)的值时，需要获取ω(0)的值，因此n为从0开始的整数，相应的，k也为从0开始的整数。基于系数补偿因子确定的滤波系数相较于公式(3)确定的滤波系数具有较快的收敛速度，并且具有较好的稳定性，具体可以参考图5、图6和图7，其中，图5为回声信号、近端语音信号和背景音混合的近端音频信号示意图，图6为采用经典NLMS算法得到的近端语音信号的示意图，图7为对经典NLMS算法优化后得到的回声消除的示意图。
S270、判断下一滤波系数值是否符合迭代终止条件，若符合迭代终止条件，执行S280，否则，执行S290。
具体的，当下一滤波系数值符合迭代终止条件时，执行S280，将下一滤波系数值确定为目标滤波系数值，否则，执行S290，根据公式(4)和公式(5)继续迭代以计算新的下一滤波系数值，直至计算出的新的下一滤波系数值符合迭代终止条件。
S280、将所述下一滤波系数值确定为目标滤波系数值。
S290、将所述下一滤波系数值作为新当前滤波系数值、下一帧输入信号作为新当前帧输入信号以及确定的下一帧误差信号作为新当前帧误差音频信号。
S2100、继续根据各时间片段的信号能量值、所述新当前帧输入信号及确定的所述新当前滤波系数值和所述新当前帧误差音频信号，确定下一滤波系数值，并返回执行S270。
具体的迭代过程在前面已经介绍，此处不再赘述。
本发明实施例二提供的一种滤波系数确定方法，在上述实施例的基础上，通过确定当前时间片段的当前信号能量值、当前最大信号能量值及当前最小信号能量值，确定系数补偿因子，并基于该系数补偿因子确定滤波系数值，基于该滤波系数值的自适应算法加快了收敛速度，并保证了稳定性。
实施例三
图8为本发明实施例三提供的一种回声消除方法的流程图，该方法可以由回声消除装置来执行，该装置可以通过软件和/或硬件的方式实现，并集成在本地的音频交互设备中，具体的，参考图8，该方法包括如下步骤：
S310、将接收的远端音频信号作为音频输入信号输入自适应滤波器。
其中，所述自适应滤波器中的滤波系数根据上述实施例所述的滤波系数确定方法确定。具体的，自适应滤波器处理的信号为频域信号，而音频输入信号即远端信号为时域信号，因此音频输入信号在输入自适应滤波器之前，需要先时域状态的信号转换为频域状态的信号，例如可以采用快速傅里叶变换(Fast Fourier Transformation，FFT)完成音频输入信号由时域到频域的转换。
S320、获取所述自适应滤波器输出的模拟回声信号。
具体的，自适应滤波器根据确定的滤波系数对音频输入信号进行自适应滤波处理，并输出模拟回声信号，其中，该滤波系数是基于上述实施例确定的，该模拟回声信号与音频输入信号中实际的回声信号的偏差在预设范围内，可以认为该模拟回声信号与实际的回声信号非常接近。
S330、根据所述模拟回声信号过滤接收的近端音频信号中的回声信号，获得回声过滤后的近端语音信号。
近端音频信号包括回声信号和近端语音信号，由于模拟回声信号与实际的回声信号非常接近，因此，根据该模拟回声信号过滤近端音频信号中的回声信号即可获取近端语音信号。其中，近端音频信号与自适应滤波器输出的模拟回声信号可以通过减法器进行减运算，以消除近端音频信号中的回声信号。进一步的，过滤后得到的近端语音信号属于频域信号，此时还需要对得到的近端语音信号进行一些后续处理，如非线性处理或添加舒适噪声等，并通过快速傅立叶反变换将频域信号转换为时域信号，获取最终的近端语音信号。
下面具体描述一下应用自适应滤波器进行回声消除的过程：
以块为单位对时域的音频输入信号以及近端音频信号进行FFT变换，将其变换为频域信号，进行缓存，然后根据信号能量计算公式计算音频输入信号的信号能量，并根据该信号能量以及滤波系数确定方法更新自适应滤波器的滤波系数，并输出与实际的回声信号非常接近的模拟回声信号，以根据该模拟回声信号消除近端音频信号的回声，得到近端语音信号，最后通过非线性处理、添加舒适噪声、快速傅立叶反变换等模块输出回声消除后的近端语音信号。需要说明的是，在消除回声过程中，还需要考虑系统的延时，以避免回声消除过程中自适应滤波器的回声信道过长，具体的，根据音频输入信号以及近端音频信号的相关性大小，计算整个系统的延时，即根据音频输入信号以及近端音频信号的互相关函数，遍历候选延时的互相关函数，选择取得最大值的候选时间为实际延时，这样设置的好处是：可以提高算法的准确性，进而提高通话质量。
本发明实施例三提供的一种回声消除方法，通过将接收的远端音频信号作为音频输入信号输入自适应滤波器，其中，所述自适应滤波器中的滤波系数根据上述实施例所述的滤波系数确定方法确定，获取所述自适应滤波器输出的模拟回声信号，并根据所述模拟回声信号过滤接收的近端音频信号中的回声信号，获得回声过滤后的近端语音信号，消除了回声，加快了算法的收敛速度，并具有较好的稳定性，提高了通话质量。
实施例四
图9为本发明实施例四提供的一种滤波系数确定装置的结构图，该装置可以执行上述实施例所述的滤波系数确定方法，具体的，该装置包括：
划分模块410，用于将接收的音频输入信号以设定间隔划分，获得至少一个时间片段的片段输入信号；
第一确定模块420，用于根据各时间片段的信号能量值、当前帧输入信号及确定的当前滤波系数值和当前帧误差音频信号，确定下一滤波系数值；
第二确定模块430，用于如果所述下一滤波系数值符合迭代终止条件，则将所述下一滤波系数值确定为目标滤波系数值。
本发明实施例四提供的一种滤波系数确定装置，通过将接收的音频输入信号以设定间隔划分，获得至少一个时间片段的片段输入信号，根据各时间片段的信号能量值、当前帧输入信号及确定的当前滤波系数值和当前帧误差音频信号，确定下一滤波系数值，如果所述下一滤波系数值符合迭代终止条件，则将所述下一滤波系数值确定为目标滤波系数值的技术方案，确定了滤波系数，加快了回声消除的收敛速度并且有较好的稳定性，提高了语音通信质量。
在上述实施例的基础上，该装置还包括：
第三确定模块，用于如果所述下一滤波系数值不符合迭代终止条件，则将所述下一滤波系数值作为新当前滤波系数值、下一帧输入信号作为新当前帧输入信号以及确定的下一帧误差信号作为新当前帧误差音频信号；
第四确定模块，用于继续根据各时间片段的信号能量值、新当前帧输入信号及确定的新当前滤波系数值和新当前帧误差音频信号，确定下一滤波系数值。
在上述实施例的基础上，第一确定模块420，包括：
第一确定单元，用于确定各时间片段对应的信号能量值，并从各信号能量值中确定相应时间片段的最大信号能量值及最小信号能量值；
第二确定单元，用于将当前帧输入信号对应的时间片段确定为当前时间片段；
获取单元，用于获取所述当前时间片段的当前信号能量值、当前最大信号能量值及当前最小信号能量值；
第三确定单元，用于根据所述当前信号能量值、所述当前最大信号能量值、所述当前最小信号能量值及设定的系数补偿因子计算公式，确定系数补偿因子；
第四确定单元，用于根据所述系数补偿因子、所述当前帧输入信号、所述当前滤波系数值、所述当前帧误差音频信号及设定滤波系数计算公式，确定下一滤波系数值。
在上述实施例的基础上，所述系数补偿因子计算公式，表示为：
Figure GDA0002974697980000141
其中，f(k)表示第k个时间片段的系数补偿因子，
Figure GDA0002974697980000142
表示第k个时间片段的当前信号能量值，
Figure GDA0002974697980000143
表示第k个时间片段的最小信号能量值，
Figure GDA0002974697980000144
表示第k个时间片段的最大信号能量值；
所述滤波系数计算公式表示为：
Figure GDA0002974697980000145
其中，n表示迭代的次数，ω(n)表示当前滤波系数值，ω(n+1)表示下一滤波系数值，e(n)表示当前帧误差音频信号，x(n)表示当前帧输入信号，x(k)表示与当前帧输入信号对应的时间片段的片段输入信号，μ为固定常数。
本发明实施例四提供的一种滤波系数确定装置可执行本发明上述实施例提供的滤波系数确定方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
实施例五
图10为本发明实施例五提供的一种回声消除装置的结构图，该装置可以执行上述实施例所述的回声消除方法，具体的，该装置包括：
输入模块510，用于将接收的远端音频信号作为音频输入信号输入自适应滤波器，其中，所述自适应滤波器中的滤波系数根据上述实施例所述的滤波系数确定方法确定；
获取模块520，用于获取所述自适应滤波器输出的模拟回声信号；
过滤模块530，用于根据所述模拟回声信号过滤接收的近端音频信号中的回声信号，获得回声过滤后的近端语音信号。
本发明实施例五提供的一种回声消除装置，通过将接收的远端音频信号作为音频输入信号输入自适应滤波器，其中，所述自适应滤波器中的滤波系数根据上述实施例所述的滤波系数确定方法确定，获取所述自适应滤波器输出的模拟回声信号，并根据所述模拟回声信号过滤接收的近端音频信号中的回声信号，获得回声过滤后的近端语音信号，消除了回声，加快了算法的收敛速度，并具有较好的稳定性，提高了通话质量。
实施例六
图11为本发明实施例六提供的一种音频交互设备的结构图，参考图11，该音频交互设备包括：
处理器610、存储器620、音频输入装置630和音频输出装置640，其中处理器610的数量可以是一个或多个，图11以一个处理器610为例。处理器610、存储器620、音频输入装置630和音频输出装置640可以通过总线或其他方式连接，图11中以通过总线连接为例。
存储器620作为一种计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中数据传输方法对应的程序指令/模块。处理器610通过运行存储在存储器中的软件程序、指令以及模块，从而执行终端的各种功能应用以及数据处理，即实现上述的滤波系数确定方法和/或回声消除方法。
存储器620主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据终端的使用所创建的数据等。此外，存储器620可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实例中，存储器620可进一步包括相对于处理器远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至终端。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
音频输入装置630可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与用户设置以及功能控制有关的键信号输入。音频输出装置640可包括显示屏等显示设备、扬声器以及蜂鸣器等音频设备。
本发明实施例六提供的音频交互设备与上述实施例提供的滤波系数确定方法和/或回声消除方法属于同一发明构思，未在本实施例中详尽描述的技术细节可参见上述实施例，并且本实施例具备执行滤波系数确定方法和/或回声消除方法相同的有益效果。
实施例七
本发明实施例七还提供一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本发明上述实施例所述的滤波系数确定方法和/或回声消除方法。
当然,本发明实施例所提供的一种包含计算机可执行指令的存储介质,其计算机可执行指令不限于如上所述的滤波系数确定方法和/或回声消除方法操作，还可以执行本发明上述实施例所提供的滤波系数确定方法和/或回声消除方法中的相关操作，且具备相应的功能和有益效果。
通过以上关于实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，本发明可借助软件及必需的通用硬件来实现，当然也可以通过硬件实现，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如计算机的软盘、只读存储器(Read-Only Memory,ROM)、随机存取存储器(RandomAccess Memory,RAM)、闪存(FLASH)、硬盘或光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是机器人，个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明上述实施例所述的滤波系数确定方法和/或回声消除方法。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (8)

1.一种滤波系数确定方法，其特征在于，包括：
将接收的音频输入信号以设定间隔划分，获得至少一个时间片段的片段输入信号；
根据各时间片段的信号能量值、当前帧输入信号及确定的当前滤波系数值和当前帧误差音频信号，确定下一滤波系数值；
如果所述下一滤波系数值符合迭代终止条件，则将所述下一滤波系数值确定为目标滤波系数值；
所述根据各时间片段的信号能量值、当前帧输入信号及确定的当前滤波系数值和当前帧误差音频信号，确定下一滤波系数值，包括：
确定各时间片段对应的信号能量值，并从各信号能量值中确定相应时间片段的最大信号能量值及最小信号能量值；
将当前帧输入信号对应的时间片段确定为当前时间片段；
获取所述当前时间片段的当前信号能量值、当前最大信号能量值及当前最小信号能量值；
根据所述当前信号能量值、所述当前最大信号能量值、所述当前最小信号能量值及设定的系数补偿因子计算公式，确定系数补偿因子；
根据所述系数补偿因子、所述当前帧输入信号、所述当前滤波系数值、所述当前帧误差音频信号及设定的滤波系数计算公式，确定下一滤波系数值；
所述系数补偿因子计算公式，表示为：
Figure FDA0002974697970000011
其中，f(k)表示第k个时间片段的系数补偿因子，
Figure FDA0002974697970000012
表示第k个时间片段的当前信号能量值，
Figure FDA0002974697970000013
表示第k个时间片段的最小信号能量值，
Figure FDA0002974697970000014
表示第k个时间片段的最大信号能量值；
所述滤波系数计算公式表示为：
Figure FDA0002974697970000021
其中，n表示迭代的次数，ω(n)表示当前滤波系数值，ω(n+1)表示下一滤波系数值，e(n)表示当前帧误差音频信号，x(n)表示当前帧输入信号，x(k)表示与当前帧输入信号对应的时间片段的片段输入信号，μ为固定常数。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
如果所述下一滤波系数值不符合迭代终止条件，则将所述下一滤波系数值作为新当前滤波系数值、下一帧输入信号作为新当前帧输入信号以及确定的下一帧误差信号作为新当前帧误差音频信号；
继续根据各时间片段的信号能量值、所述新当前帧输入信号及确定的所述新当前滤波系数值和所述新当前帧误差音频信号，确定下一滤波系数值。
3.一种回声消除方法，其特征在于，包括：
将接收的远端音频信号作为音频输入信号输入自适应滤波器，其中，所述自适应滤波器中的滤波系数根据权利要求1-2任一项所述的滤波系数确定方法确定；
获取所述自适应滤波器输出的模拟回声信号；
根据所述模拟回声信号过滤接收的近端音频信号中的回声信号，获得回声过滤后的近端语音信号。
4.一种滤波系数确定装置，其特征在于，包括：
划分模块，用于将接收的音频输入信号以设定间隔划分，获得至少一个时间片段的片段输入信号；
第一确定模块，用于根据各时间片段的信号能量值、当前帧输入信号及确定的当前滤波系数值和当前帧误差音频信号，确定下一滤波系数值；
第二确定模块，用于如果所述下一滤波系数值符合迭代终止条件，则将所述下一滤波系数值确定为目标滤波系数值；
所述第一确定模块，包括：
第一确定单元，用于确定各时间片段对应的信号能量值，并从各信号能量值中确定相应时间片段的最大信号能量值及最小信号能量值；
第二确定单元，用于将当前帧输入信号对应的时间片段确定为当前时间片段；
获取单元，用于获取所述当前时间片段的当前信号能量值、当前最大信号能量值及当前最小信号能量值；
第三确定单元，用于根据所述当前信号能量值、所述当前最大信号能量值、所述当前最小信号能量值及设定的系数补偿因子计算公式，确定系数补偿因子；
第四确定单元，用于根据所述系数补偿因子、所述当前帧输入信号、所述当前滤波系数值、所述当前帧误差音频信号及设定滤波系数计算公式，确定下一滤波系数值；
所述系数补偿因子计算公式，表示为：
Figure FDA0002974697970000031
其中，f(k)表示第k个时间片段的系数补偿因子，
Figure FDA0002974697970000032
表示第k个时间片段的当前信号能量值，
Figure FDA0002974697970000033
表示第k个时间片段的最小信号能量值，
Figure FDA0002974697970000034
表示第k个时间片段的最大信号能量值；
所述滤波系数计算公式表示为：
Figure FDA0002974697970000041
其中，n表示迭代的次数，ω(n)表示当前滤波系数值，ω(n+1)表示下一滤波系数值，e(n)表示当前帧误差音频信号，x(n)表示当前帧输入信号，x(k)表示与当前帧输入信号对应的时间片段的片段输入信号，μ为固定常数。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，还包括：
第三确定模块，用于如果所述下一滤波系数值不符合迭代终止条件，则将所述下一滤波系数值作为新当前滤波系数值、下一帧输入信号作为新当前帧输入信号以及确定的下一帧误差信号作为新当前帧误差音频信号；
第四确定模块，用于继续根据各时间片段的信号能量值、新当前帧输入信号及确定的新当前滤波系数值和新当前帧误差音频信号，确定下一滤波系数值。
6.一种回声消除装置，其特征在于，包括：
输入模块，用于将接收的远端音频信号作为音频输入信号输入自适应滤波器，其中，所述自适应滤波器中的滤波系数根据权利要求1-2任一项所述的滤波系数确定方法确定；
获取模块，用于获取所述自适应滤波器输出的模拟回声信号；
过滤模块，用于根据所述模拟回声信号过滤接收的近端音频信号中的回声信号，获得回声过滤后的近端语音信号。
7.一种音频交互设备，包括：音频输入装置、音频输出装置，其特征在于，还包括：一个或多个处理器；
存储器，用于存储一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1-2中任一所述的滤波系数确定方法和/或如权利要求3所述的回声消除方法。
8.一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-2中任一所述的滤波系数确定方法和/或如权利要求3所述的回声消除方法。
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