CN109994123A - 一种吸油烟机的语音筛选方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种吸油烟机的语音筛选方法，其特征在于：在吸油烟机上设置由M个麦克风组成的麦克风阵列；步骤1、获取第i、i+1、i+2个麦克风接收到的声音信号相对于第1个麦克风接收到同一声音信号的时延；步骤2、计算第i+1个麦克风到声源的距离S_i+1和方向角度θ_i+1；步骤3、判定S_i+1是否小于S_limit，且|θ_i+1|是否小于θ_limit若满足，则count_limit加1，进入步骤4，否则直接进入步骤4；步骤4、i+1，若i＜M，则进入步骤2，否则进入步骤5；步骤5：判定count_limit是否大于count_voice，成立的话，将标志位is_voice置1，否则将标志位is_voice置0，将该声音信号予以去除。本发明的优点在于能有效剔除噪声信号。

Description

一种吸油烟机的语音筛选方法

技术领域

本发明涉及一种吸油烟机的语音筛选方法。

背景技术

近几十年来，语音识别技术蓬勃发展。拥有语音控制功能的油烟机逐渐应用于日常家庭中，可替代油烟机的按键功能。这使得用户在实际做菜过程中，只需要用户用语音控制吸油烟机的开关、风挡调速及灯开关功能，大大方便了使用。

但是，语音识别系统应用在吸油烟机中存在噪声难以解决的问题，噪声的主要来源有：

①周期性噪声：在油烟机语音控制系统中风机的转动声，电气干扰以及工频干扰；

②脉冲噪声：麦克风接收时域信号突然出现的窄脉冲，例如炒菜过程中倒菜时候的嘶嘶声；

③宽带噪声：来源于各种随机噪声源，一般可认为高斯白噪声；

④话音干扰：在油烟机语音控制系统中，厨房旁边的客厅存在其他人说话声，如果其他人的说话声与用户的语音指令同时产生，那么对于油烟机语音控制系统产生极大干扰，甚至不能够正确解析语音指令。

因此吸油烟机实际运行工程中，各种噪声会大大影响语音识别的准确率，这就势必影响语音识别功能的使用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种能判定声源区域并将不在预设区域内的声音视为噪声进行剔除从而提高语音识别的效率、防止误触发的吸油烟机的语音筛选方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种吸油烟机的语音筛选方法，其特征在于：在吸油烟机上设置由M个麦克风组成的麦克风阵列，M个麦克风均匀排列在同一水平直线上，最左侧麦克风即为第一个麦克风，向右依次即为第二个麦克风、第三个麦克风……第M个麦克风；相邻两个麦克风之间的距离为d，其中M为大于等于3的自然数；同时预先设定如下参数：参数i，声源方向角度限定值θ_limit，声源距离限定值S_limit，θ_limit和S_limit的值预先设定，30°≤θ_limit≤60°，S_limit根据厨房大小预先设定；声源识别区域在目标范围的麦克风个数count_limit，目标范围麦克风个数阈值count_voice，取设置标志位is_voice，用于表示收到的声音是否为目标区域的声音；麦克风阵列在接收到声音信号以后，通过如下方法对声音进行筛选，判断该声音信号是否为目标语音识别区域的声音：

步骤1、获取第i个、第i+1个、第i+2个麦克风接收到的声音信号相对于第1个麦克风接收到同一声音信号的时延τ_i、τ_i+1、τ_i+2；将i的初始值设定为1，count_limit的初始值设定为0；

步骤2、计算第i+1个麦克风到声源的距离S_i+1和方向角度θ_i+1：

其中，c为声音在空气中的传播速度，S₂为第二个麦克风到声源的距离：

步骤3、判定S_i+1是否小于S_limit，且|θ_i+1|是否小于θ_limit，若满足，则count_limit＝count_limit+1，进入步骤4；否则直接进入步骤4；

步骤4、i＝i+1，若i<M-1，则进入步骤2，否则进入步骤5；

步骤5：判定count_limit是否大于count_voice，成立的话，将标志位is_voice置1，将该接收到声音信号识别为目标语音识别区域的声音，为下一步的语音识别做准备，否则将标志位is_voice置0，判定该接收到的声音为非目标语音识别区域的声音，予以去除。

作为改进，设第i个麦克风阵列接收到的声音信号为x_i(t)，第i个麦克风接收到的声音信号相对于第1个麦克风接收到同一声音信号的时延τ_i通过如下方式获得：

步骤a、设第1个麦克风接收到的声音信号为x₁(t)，令其时延τ＝0，设置i＝2；

步骤b、对第一个麦克风接收到的声音信号与第i个麦克风接收到的声音信号进行互相关运算，表示为

计算函数的最大值，获取函数取最大时τ的取值，记为τ_i，τ_i即为第i个麦克风接收到的声音信号相对于第1个麦克风接收到同一声音信号的时延τ_i；

步骤c、i＝i+1，判定i是否大于M，若成立，时延计算完毕，否则跳入步骤b。

再改进，当麦克风阵列在接收到声音信号，并判断该声音信号为目标语音识别区域的声音，即标志位is_voice＝1，则对该声音信号进行增强，设增强后的声音信号为y(t)：

然后语音识别模块对y(t)进行识别，若识别到控制指令，则对油烟机进行控制；

当当麦克风阵列在接收到声音信号，并判断该声音信号为非目标语音识别区域的声音，即标志位is_voice＝0，语音识别模块不工作。

与现有技术相比，本发明的优点在于：①声源识别距离可以控制，只识别选定区域语音信号；②抑制其他方向的噪声干扰，使得语音识别模块识别效率大大提高；③对于其他方向传来的人声，例如厨房旁边的客厅存在其他人说话声，进行方向性抑制，从而提高油烟机用户在其他人说话的时候语音识别的效率，防止误触发。④弥补线性麦克风阵列只能确定声源的二维坐标信息的缺陷，可获取声源三维信息，定位更加准确。

附图说明

图1为本发明实施例中吸油烟机面板示意图；

图2为本发明实施例中吸油烟机及其安装环境排布图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图1所示的吸油烟机，在油烟机面板上共有M个麦克风组成的麦克风阵列1，M为大于等于3的自然数，M个麦克风均匀排列在同一水平直线上，最左侧麦克风即为第一个麦克风，向右依次即为第二个麦克风、第三个麦克风……第M个麦克风，相邻两个麦克风之间的距离为d，麦克风阵列放置于油烟机面板中心按键的上方，横向排列；麦克风阵列放置的位置最好与用户的嘴巴在同一平面上，这样的优点是声音到达麦克风的距离最近，以减少传输损耗。根据厨房的面积及油烟机的安装位置，确定声源方向角度限定值θ_limit，声源距离限定值S_limit，麦克风阵列能够识别用户的语音区域为目标语音识别区域，用于判定是否是可能的语音指令，其他区域的声音均视为噪声，参见图2所示。

本发明提供一种语音筛选方法，来判断麦克风阵列接收到的声音信号是否为目标语音识别区域发出的声音信号，首先预先设定如下参数：声源方向角度限定值θ_limit，声源距离限定值S_limit，θ_limit和S_limit的值预先设定，30°≤θ_limit≤60°，S_limit根据厨房大小预先设定，一般1m≤S_limit≤3m；声源识别区域在目标范围的麦克风个数count_limit，目标范围麦克风个数阈值count_voice，取设置标志位is_voice，用于表示收到的声音是否为目标区域的声音；麦克风阵列在接收到声音信号以后，通过如下方法对声音进行筛选，判断该声音信号是否为目标语音识别区域的声音：

步骤1、获取第i个、第i+1个、第i+2个麦克风接收到的声音信号相对于第1个麦克风接收到同一声音信号的时延τ_i、τ_i+1、τ_i+2；将i的初始值设定为1，count_limit的初始值设定为0；

步骤2、计算第i+1个麦克风到声源的距离S_i+1和方向角度θ_i+1：

其中，c为声音在空气中的传播速度，S₂为第二个麦克风到声源的距离：

步骤3、判定S_i+1是否小于S_limit，且|θ_i+1|是否小于θ_limit，若满足，则count_limit＝count_limit+1，进入步骤4；否则直接进入步骤4；

步骤4、i＝i+1，若i<M-1，则进入步骤2，否则进入步骤5；

步骤5：判定count_limit是否大于count_voice，成立的话，将标志位is_voice置1，将该接收到声音信号识别为目标语音识别区域的声音，为下一步的语音识别做准备，否则将标志位is_voice置0，判定该接收到的声音为非目标语音识别区域的声音，予以去除。

上述步骤1中，第i个麦克风接收到的声音信号相对于第1个麦克风接收到同一声音信号的时延τ_i通过如下方式获得，设第i个麦克风阵列接收到的声音信号为x_i(t)：

步骤a、设第1个麦克风接收到的声音信号为x₁(t)，令其时延τ＝0，设置i＝2；

步骤b、对第一个麦克风接收到的声音信号与第i个麦克风接收到的声音信号进行互相关运算，表示为

计算函数的最大值，获取函数取最大时τ的取值，记为τ_i，τ_i即为第i个麦克风接收到的声音信号相对于第1个麦克风接收到同一声音信号的时延τ_i；

步骤c、i＝i+1，判定i是否大于M，若成立，时延计算完毕，否则跳入步骤b。

当麦克风阵列在接收到声音信号，并判断该声音信号为目标语音识别区域的声音，即标志位is_voice＝1，则对该声音信号进行增强，设增强后的声音信号为y(t)：

然后语音识别模块对y(t)进行识别，若识别到控制指令，则对油烟机进行控制；

当当麦克风阵列在接收到声音信号，并判断该声音信号为非目标语音识别区域的声音，即标志位is_voice＝0，语音识别模块不工作。

语音识别模块的工作原理和工作过程采用现有常规技术，这里不再详细描述。

根据本发明的方案，麦克风阵列能够识别用户的语音区域，用于判定是否是可能的语音指令，这样就可以剔除大部分的噪声。

Claims (3)

1.一种吸油烟机的语音筛选方法，其特征在于：在吸油烟机上设置由M个麦克风组成的麦克风阵列，M个麦克风均匀排列在同一水平直线上，最左侧麦克风即为第一个麦克风，向右依次即为第二个麦克风、第三个麦克风……第M个麦克风；相邻两个麦克风之间的距离为d，其中M为大于等于3的自然数；同时预先设定如下参数：参数i，声源方向角度限定值θ_limit，声源距离限定值S_limit，θ_limit和S_limit的值预先设定，30°≤θ_limit≤60°，S_limit根据厨房大小预先设定；声源识别区域在目标范围的麦克风个数count_limit，目标范围麦克风个数阈值count_voice，取设置标志位is_voice，用于表示收到的声音是否为目标区域的声音；麦克风阵列在接收到声音信号以后，通过如下方法对声音进行筛选，判断该声音信号是否为目标语音识别区域的声音：

步骤1、获取第i个、第i+1个、第i+2个麦克风接收到的声音信号相对于第1个麦克风接收到同一声音信号的时延τ_i、τ_i+1、τ_i+2；将i的初始值设定为1，count_limit的初始值设定为0；

步骤2、计算第i+1个麦克风到声源的距离S_i+1和方向角度θ_i+1：

其中，c为声音在空气中的传播速度，S₂为第二个麦克风到声源的距离：

步骤3、判定S_i+1是否小于S_limit，且|θ_i+1|是否小于θ_limit，若满足，则count_limit＝count_limit+1，进入步骤4；否则直接进入步骤4；

步骤4、i＝i+1，若i<M-1，则进入步骤2，否则进入步骤5；

步骤5：判定count_limit是否大于count_voice，成立的话，将标志位is_voice置1，将该接收到声音信号识别为目标语音识别区域的声音，为下一步的语音识别做准备，否则将标志位is_voice置0，判定该接收到的声音为非目标语音识别区域的声音，予以去除。

2.根据权利要求1所述的吸油烟机的语音筛选方法，其特征在于：设麦克风阵列接收到的声音信号为x_i(t)，第i个麦克风接收到的声音信号相对于第1个麦克风接收到同一声音信号的时延τ_i通过如下方式获得：

步骤a、设第1个麦克风接收到的声音信号为x₁(t)，令其时延τ＝0，设置i＝2；

步骤b、对第一个麦克风接收到的声音信号x₁(t)与第i个麦克风接收到的声音信号x_i(t)，进行互相关运算，表示为

计算函数的最大值，获取函数取最大时τ的取值，记为τ_i，τ_i即为第i个麦克风接收到的声音信号相对于第1个麦克风接收到同一声音信号的时延τ_i；

步骤c、i＝i+1，判定i是否大于M，若成立，时延计算完毕，否则跳入步骤b。

3.根据权利要求1或2所述的吸油烟机的语音筛选方法，其特征在于：

当麦克风阵列在接收到声音信号，并判断该声音信号为目标语音识别区域的声音，即标志位is_voice＝1，则对该声音信号进行增强，设增强后的声音信号为y(t)：

然后语音识别模块对y(t)进行识别，若识别到控制指令，则对油烟机进行控制；

当当麦克风阵列在接收到声音信号，并判断该声音信号为非目标语音识别区域的声音，即标志位is_voice＝0，语音识别模块不工作。