CN111294473B - 信号处理方法及装置 - Google Patents

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CN111294473B CN201910081616.9A CN201910081616A CN111294473B CN 111294473 B CN111294473 B CN 111294473B CN 201910081616 A CN201910081616 A CN 201910081616A CN 111294473 B CN111294473 B CN 111294473B
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Abstract

本公开涉及信号处理方法及装置，所述方法包括：对获取的第一近端信号及第二近端信号分别进行自适应滤波处理，得到第一近端输出信号及第二近端输出信号；对所述第一近端输出信号及所述第二近端输出信号进行处理，得到所述第一近端输出信号及所述第二近端输出信号的相关系数；利用所述相关系数确定通讯状态。本公开通过获取第一近端信号及第二近端信号的相关性的大小，可以对通讯状态进行判断，当终端处于不同的通话状态时，第一近端信号与第二近端信号的相关性差别较大，通过这样的方式，可以更加准确的获得终端当前的通讯状态。

Description

信号处理方法及装置
技术领域
本公开涉及通信技术领域，尤其涉及一种信号处理方法及装置。
背景技术
随着通讯技术的不断发展，人们之间不仅可以通过传统电话系统进行语音通讯，还可以使用终端设备(如手机、平板电脑等)通过因特网(Internet)进行语音通讯。然而，在语音通讯过程中，声学回声是影响通话效果与用户体验的一个重要因素。声学回声的产生原因是：语音通讯中的远端通话者的语音信号被近端通话者所使用的终端设备的扬声器播放出来后，又被该终端设备的麦克风拾取并传输到远端，这样就使得远端通话者能够听到自己的声音。
由于语音通讯中的声学回声会极大影响通话效果，因此，为了改善通话效果，需要消除语音通讯中的声学回声。
发明内容
根据本公开的一方面，提供了一种信号处理方法，所述方法包括：
对获取的第一近端信号及第二近端信号分别进行自适应滤波处理，得到第一近端输出信号及第二近端输出信号；
对所述第一近端输出信号及所述第二近端输出信号进行处理，得到所述第一近端输出信号及所述第二近端输出信号的相关系数；
利用所述相关系数确定通讯状态。
在一种可能的实施方式中，所述对所述第一近端输出信号及所述第二近端输出信号进行处理，包括：
对所述第一近端输出信号及所述第二近端输出信号分别进行时频变换处理，得到与所述第一近端输出信号对应的第一近端频域信号及与所述第二近端输出信号对应的第二近端频域信号；
对所述第一近端频域信号及所述第二近端频域信号进行运算。
在一种可能的实施方式中，所述对所述第一近端输出信号及所述第二近端输出信号分别进行时频变换处理，包括：
利用重叠保留法将所述第一近端输出信号及前一帧的第一近端输出信号进行时频变换处理；
利用重叠保留法将所述第二近端输出信号及前一帧的第二近端输出信号进行时频变换处理。
在一种可能的实施方式中，在所述对所述第一近端输出信号及所述第二近端输出信号分别进行时频变换处理之前，所述方法还包括：
对所述第一近端输出信号和/或所述第二近端输出信号进行加窗处理。
在一种可能的实施方式中，所述对所述第一近端频域信号及所述第二近端频域信号进行运算，包括：
对所述第一近端频域信号进行低通滤波处理，获取第一滤波信号；
对所述第二近端频域信号进行低通滤波处理，获取第二滤波信号。
在一种可能的实施方式中，所述对所述第一近端频域信号及所述第二近端频域信号进行运算，还包括：
根据所述第一滤波信号获取第一自功率谱；
根据所述第二滤波信号获取第二自功率谱。
在一种可能的实施方式中，所述对所述第一近端频域信号及所述第二近端频域信号进行运算，还包括：
根据所述第一近端频域信号获取第一自功率谱；
根据所述第二近端频域信号获取第二自功率谱。
在一种可能的实施方式中，所述对所述第一近端频域信号及所述第二近端频域信号进行运算，包括：
根据所述第一自功率谱及所述第二自功率谱获取互功率谱；
根据所述第一自功率谱、第二自功率谱及互功率谱获取相关系数。
在一种可能的实施方式中，在对所述第一近端频域信号和/或第二近端频域信号进行低通滤波处理时，截止频率为200Hz～1000Hz。
在一种可能的实施方式中，所述利用所述相关系数确定通讯状态，包括：
在所述相关系数低于第一阈值时，确定所述通讯状态为回声状态；或
在所述相关系数高于第一阈值时，确定所述通讯状态为双讲状态。
在一种可能的实施方式中，所述方法还包括：
对所述第一近端输出信号和/或第二近端输出信号进行非线性处理，以消除回声，其中：
在所述通讯状态为回声状态时，利用第一非线性抑制系数进行非线性处理；或
在所述通讯状态为双讲状态时，利用第二非线性抑制系数进行非线性处理，所述第一非线性抑制系数大于所述第二非线性抑制系数。
在一种可能的实施方式中，所述第一近端信号来自于第一麦克风，所述第二近端信号来自于第二麦克风，所述第一麦克风及所述第二麦克风到扬声器的距离不同和/或路径不同。
根据本公开的另一方面，提出了一种信号处理装置，所述装置包括：
滤波模块，用于对获取的第一近端信号及第二近端信号分别进行自适应滤波处理，得到第一近端输出信号及第二近端输出信号；
处理模块，连接于所述滤波模块，用于对所述第一近端输出信号及所述第二近端输出信号进行处理，得到所述第一近端输出信号及所述第二近端输出信号的相关系数；
确定模块，连接于所述处理模块，用于利用所述相关系数确定通讯状态。
在一种可能的实施方式中，所述对所述第一近端输出信号及所述第二近端输出信号进行处理，包括：
对所述第一近端输出信号及所述第二近端输出信号分别进行时频变换处理，得到与所述第一近端输出信号对应的第一近端频域信号及与所述第二近端输出信号对应的第二近端频域信号；
对所述第一近端频域信号及所述第二近端频域信号进行运算。
在一种可能的实施方式中，所述对所述第一近端输出信号及所述第二近端输出信号分别进行时频变换处理，包括：
利用重叠保留法将所述第一近端输出信号及前一帧的第一近端输出信号进行时频变换处理；
利用重叠保留法将所述第二近端输出信号及前一帧的第二近端输出信号进行时频变换处理。
在一种可能的实施方式中，在所述对所述第一近端输出信号及所述第二近端输出信号分别进行时频变换处理之前，所述装置还包括：
对所述第一近端输出信号和/或所述第二近端输出信号进行加窗处理。
在一种可能的实施方式中，所述对所述第一近端频域信号及所述第二近端频域信号进行运算，包括：
对所述第一近端频域信号进行低通滤波处理，获取第一滤波信号；
对所述第二近端频域信号进行低通滤波处理，获取第二滤波信号。
在一种可能的实施方式中，所述对所述第一近端频域信号及所述第二近端频域信号进行运算，还包括：
根据所述第一滤波信号获取第一自功率谱；
根据所述第二滤波信号获取第二自功率谱。
在一种可能的实施方式中，所述对所述第一近端频域信号及所述第二近端频域信号进行运算，还包括：
根据所述第一近端频域信号获取第一自功率谱；
根据所述第二近端频域信号获取第二自功率谱。
在一种可能的实施方式中，所述对所述第一近端频域信号及所述第二近端频域信号进行运算，包括：
根据所述第一自功率谱及所述第二自功率谱获取互功率谱；
根据所述第一自功率谱、第二自功率谱及互功率谱获取相关系数。
在一种可能的实施方式中，在对所述第一近端频域信号和/或第二近端频域信号进行低通滤波处理时，截止频率为200Hz～1000Hz。
在一种可能的实施方式中，所述利用所述相关系数确定通讯状态，包括：
在所述相关系数低于第一阈值时，确定所述通讯状态为回声状态；或
在所述相关系数高于第一阈值时，确定所述通讯状态为双讲状态。
在一种可能的实施方式中，所述装置还包括：
非线性处理模块，连接于所述确定模块，用于对所述第一近端输出信号和/或第二近端输出信号进行非线性处理，以消除回声，其中：
在所述通讯状态为回声状态时，利用第一非线性抑制系数进行非线性处理；或
在所述通讯状态为双讲状态时，利用第二非线性抑制系数进行非线性处理，所述第一非线性抑制系数大于所述第二非线性抑制系数。
根据本公开的另一方面，提供了一种信号处理装置，包括：处理器；用于存储处理器可执行指令的存储器；其中，所述处理器被配置为执行上述方法。
根据本公开的另一方面，提供了一种非易失性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，其中，所述计算机程序指令被处理器执行时实现上述方法。
根据以上方法，本公开可以对第一近端信号、第二近端信号进行自适应滤波处理，得到第一近端输出信号及第二近端输出信号，并对第一近端输出信号、第二近端输出信号进行处理从而得到二者的相关系数，根据第一近端输出信号与第二近端输出信号的相关性确定当前终端的通讯状态。本公开所述的信号处理方法，通过获取第一近端信号及第二近端信号的相关性的大小，可以对通讯状态进行判断，当终端处于不同的通话状态时，第一近端信号与第二近端信号的相关性差别较大，通过这样的方式，可以更加准确的获得终端当前的通讯状态。
根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本公开的其它特征及方面将变得清楚。
附图说明
包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本公开的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本公开的原理。
图1示出了根据本公开一实施方式的信号处理方法的流程图。
图2示出了本公开一实施方式的自适应滤波消除回声的示意图。
图3a示出了根据本公开一实施方式的信号示意图。
图3b示出了根据本公开一实施方式的相关系数的示意图。
图4示出了根据本公开一实施方式的信号处理方法的流程图。
图5示出了根据本公开一实施方式的信号处理方法的示意图。
图6示出了根据本公开一实施方式的信号处理装置的框图。
图7示出了根据本公开一实施方式的信号处理装置的框图。
图8示出了根据本公开一实施方式的信号处理装置的框图。
具体实施方式
以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。
另外，为了更好的说明本公开，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本公开同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本公开的主旨。
请参阅图1，图1示出了根据本公开一实施方式的信号处理方法的流程图。
所述方法可以应用于终端中，所述终端可以包括移动终端，所述移动终端包括但不限于移动电话、平板、手机及其他可用于通话的可移动设备。
如图1所示，所述方法包括：
步骤S110，对获取的第一近端信号及第二近端信号分别进行自适应滤波处理，得到第一近端输出信号及第二近端输出信号；
步骤S120，对所述第一近端输出信号及所述第二近端输出信号进行处理，得到所述第一近端输出信号及所述第二近端输出信号的相关系数；
步骤S130，利用所述相关系数确定通讯状态。
根据以上方法，本公开可以对第一近端信号、第二近端信号进行自适应滤波处理，得到第一近端输出信号及第二近端输出信号，并对第一近端输出信号、第二近端输出信号进行处理从而得到二者的相关系数，根据第一近端输出信号与第二近端输出信号的相关性确定当前终端的通讯状态。本公开所述的信号处理方法，通过获取第一近端信号及第二近端信号的相关性的大小，可以对通讯状态进行判断，当终端处于不同的通话状态时，第一近端信号与第二近端信号的相关性差别较大，通过这样的方式，可以更加准确的获得终端当前的通讯状态。
终端(例如手机)可以包括多个麦克风，多个麦克风与扬声器之间的距离及到达扬声器的路径都不相同。
在一种可能的实施方式中，所述第一近端信号来自于第一麦克风，所述第二近端信号来自于第二麦克风，所述第一麦克风及所述第二麦克风到扬声器的距离不同和/或路径不同。
在一个示例中，如果两个麦克风到扬声器的距离差为1dm时，对于8000Hz采样频率而言，当扬声器发出声音信号时，两个麦克接收到的声音信号可能会相差2～3个采样点，而对于近端语音(例如用户发出的声音信号，或测试设备的发生装置发出的声音信号)，特别是正前方的声音信号而言，声音信号可能是同时到达两个麦克风的，此时两个麦克风的相关性相较于没有近端语音时更大。因此，利用两个麦克风在不同情况下的相关性可以更加有效地确定终端的通讯状态。
在一种可能的实施方式中，所述通讯状态包括回声状态(也可以称为单讲状态)、双讲状态等。在终端进行通讯时，如果近端语音不存在，麦克风仅仅拾取了扬声器发出的声音信号(以下称为回声信号)，则称为回声状态；如果麦克风同时拾取了近端语音及回声信号，则称为双讲状态。应该说明的是，以上对通讯状态的定义并非是限制性的，在其他的实施方式中，麦克风拾取的信号还可以包括环境噪声等，在此不再赘述。
在一种可能的实施方式中，第一近端信号可以包括第一麦克风拾取的近端语音、扬声器输出的回声信号等，第二近端信号可以包括第二麦克风拾取的近端语音、扬声器输出的回声信号等。
请参阅图2，图2示出了本公开一实施方式的自适应滤波消除回声的示意图。
以下结合图2进行说明自适应滤波的过程：
远端信号(可以是远端参考信号)通过回声信道h产生回声信号y(k)，产生回声信号的公式可以包括：y(k)＝hT*x(k)；
近端语音v(k)和回声信号y(k)组成近端信号d(k)：d(k)＝y(k)+v(k)；
通过使用M抽头的FIR自适应滤波器
Figure BDA0001960540580000081
来模拟回声信道h，可以使得自适应模拟的回声信号
Figure BDA0001960540580000082
逼近真实的回声信号y(k)：
Figure BDA0001960540580000083
然后可以通过模拟的回声信号消除回声信号从而得到近端输出信号e(k):
Figure BDA0001960540580000084
其中*表示卷积，hT＝[h0,h1,h2,…hM-1]T表示真实的回声信道，
Figure BDA0001960540580000085
表示自适应滤波器模拟的回声信道。
通过以上方法，可以通过第一近端信号及第二近端信号获得第一近端输出信号e1(k)及第二近端输出信号e2(k)：
Figure BDA0001960540580000091
Figure BDA0001960540580000092
应该说明的是，在本公开各个实施方式中，k可以表示第k帧信号，其中，
每帧信号长度可以是10ms～30ms时间段的采样点数M，k、M均为整数。
在一种可能的实施方式中，进行自适应滤波的自适应滤波器的更新算法可以包括最小均方算法(LMS)、归一化最小均方算法(NLMS)、最小二乘算法(RLS)、仿射投影算法(AP)、快速仿射投影算法(FAP)、块最小均方算法(BLMS)、频域最小均方算法(FDAF)、加窗频域最小均方算法(WDAF)等多种，本公开不做限定。
两个麦克风信号各自经过自适应滤波，得到的是包含残留非线性回声的语音信号。在回声状态(不包括近端的语音信号)，线性回声得到了一定量的消除，相应频点得到了抑制，因为扬声器到两个麦克风路径不同，受到抑制的频点也不相同，所以自适应滤波后的两个麦克风每一帧信号的相关性相对较小；在双讲状态(包括回声信号、近端的语音信号)，线性回声仍然得到了一定程度的抑制，然而近端语音除了与回声有相同的频点处，其他频点不会受到抑制，此时的相关度相比纯回声阶段更高。
在一种可能的实施方式中，步骤S120对所述第一近端输出信号及所述第二近端输出信号进行处理，可以包括：
对所述第一近端输出信号及所述第二近端输出信号分别进行时频变换处理，得到与所述第一近端输出信号对应的第一近端频域信号及与所述第二近端输出信号对应的第二近端频域信号；
对所述第一近端频域信号及所述第二近端频域信号进行运算。
在一种可能的实施方式中，所述对所述第一近端输出信号及所述第二近端输出信号分别进行时频变换处理，可以包括：
利用重叠保留法将所述第一近端输出信号及前一帧的第一近端输出信号进行时频变换处理；
利用重叠保留法将所述第二近端输出信号及前一帧的第二近端输出信号进行时频变换处理。
利用当前帧的近端输出信号及前一帧的近端输出信号进行重叠，可以得到线性卷积的结果。
步骤S110对第一近端信号及第二近端信号进行自适应滤波处理后，得到的第一近端输出信号及第二近端输出信号为时域信号，通过层叠保留法可以将第一近端输出信号及第二近端输出信号变换到频域，得到第一近端频域信号及第二近端频域信号。
在一种可能的实施方式中，在所述对所述第一近端输出信号及所述第二近端输出信号分别进行时频变换处理之前，所述方法还包括：
对所述第一近端输出信号和/或所述第二近端输出信号进行加窗处理。
在一种可能的实施方式中，可以对第一近端输出信号、第二近端输出信号加汉宁窗，在其他的实施方式中，也可以是其他的窗。
通过对第一近端输出信号、第二近端输出信号进行加窗处理，可以防止频谱泄露。
在一种可能的实施方式中，可以通过如下公式获取第一近端频域信号ef1(k)及第二近端频域信号ef2(k)：
Figure BDA0001960540580000101
Ef1(k)＝FFT[E1(k).*w]；
ef1(k)＝Ef1(k)的前M+1个元素。
其中，E1(k)可以是长度为2M的向量，包括第k帧的第一近端输出信号e1(k)及第k-1帧的第一近端输出信号e1(k-1)，w表示长度为2M的汉宁窗，.*表示点乘。
可以对第k帧的第一近端输出信号e1(k)及第k-1帧的第一近端输出信号e1(k-1)进行重叠，生成第一重叠信号E1(k)；
可以对第一重叠信号E1(k)加汉宁窗，然后进行快速傅里叶变换(FFT)得到第一变换结果Ef1(k)；
可以取第一重叠信号Ef1(k)的前M+1个元素作为第一近端频域信号ef1(k)。
第二近端频域信号的获取过程与第一近端频域信号的获取过程类似，在此不再赘述。
应该明白的是，以上描述是示例性的，并不以此限制本公开，在其他的实施方式中，以上描述的步骤可以改变、省略，只要可以获得对应的频域信号即可，例如，可以直接对第一重叠信号进行FFT处理，省略加窗处理步骤等。
在一种可能的实施方式中，所述对所述第一近端频域信号及所述第二近端频域信号进行运算，还可以包括：
对所述第一近端频域信号进行低通滤波处理，获取第一滤波信号ec1(k)；
对所述第二近端频域信号进行低通滤波处理，获取第二滤波信号ec2(k)。
在一种可能的实施方式中，在对所述第一近端频域信号和/或第二近端频域信号进行低通滤波处理时，低通滤波器(LF)的截止频率可以为200Hz～1000Hz。
在一种可能的实施方式中，截止频率可以是400Hz～700Hz。
在一种可能的实施方式中，第一滤波信号ec1(k)可以取第一近端频域信号ef1(k)的前N个元素，第二滤波信号ec2(k)可以取第二近端频域信号ef2(k)的前N个元素，N可以根据选择的截止频率确定，本领域技术人员可以根据需要进行选择，本公开不做限定。
举例而言，当采样率为8000Hz，每帧有M个点时，频域的400Hz对应的是第400*2*M/8000点，700Hz对应的是第700*2*M/8000点。
通过对第一近端频域信号、第二近端频域信号进行低通滤波处理，可以增大通讯状态的判断概率。由于终端的扬声器频响在低频段有一个截止频率，低于该截止频率时，扬声器发出的响度会逐渐衰减，而真实情况下的近端用户讲话不存在这样一个截止频率，所以在低于截止频率区间，自适应滤波后的近端的语音信号的能量大于回声信号的能量。在这种情况下对自适应滤波后的两个麦克风信号进行一个低通滤波，得到的信号再求相关性，那么在回声状态相关系数会进一步减小，而在双讲状态由于经过自适应滤波后几乎只剩下近端语音，相关系数会接近于1，因此，回声状态和双讲状态的相关系数差异增大，更加利于通讯状态的判别。
经过自适应滤波和低通滤波后，无论是在回声状态，还是在双讲状态，一部分回声已经得到了消除，剩下主要是非线性回声和近端语音的低频部分。两个麦克风的残余回声相关性很小，而近端语音的相关性却很大，可以很容易的区分出回声状态和双讲状态。为了防止误判，还可以采用平滑的方式消除了突兀的点。
在一种可能的实施方式中，所述对所述第一近端频域信号及所述第二近端频域信号进行运算，还可以包括：
根据所述第一滤波信号获取第一自功率谱Ce1(k)；
根据所述第二滤波信号获取第二自功率谱Ce2(k)。
例如，可以通过如下公式获取第一自功率谱Ce1(k)：
Ce1(k)＝γ*Ce1(k-1)+(1-γ)*[ec1(k).*(ec1(k))H]，其中，γ为平滑因子，可以根据实际情况设定，作为一个示例，在采样率8000Hz情况下γ取值可为0.9；上标H表示复共轭
同样的道理，可以得到第二自功率谱Ce2(k)，在此不再赘述。
当然，在其他的实施方式中，也可以通过所述第一近端频域信号及所述第二近端频域信号获取第一自功率谱及第二自功率谱，例如：
在一种可能的实施方式中，所述对所述第一近端频域信号及所述第二近端频域信号进行运算，还可以包括：
根据所述第一近端频域信号获取第一自功率谱Ce1(k)；
根据所述第二近端频域信号获取第二自功率谱Ce2(k)。
在获得第一麦克风及第二麦克风各自的自功率谱后，可以根据第一自功率谱及第二自功率谱获取互功率谱，然后进一步获取所述相关系数。
在一种可能的实施方式中，所述对所述第一近端频域信号及所述第二近端频域信号进行运算，还可以包括：
根据所述第一自功率谱及所述第二自功率谱获取互功率谱Cee(k)；
根据所述第一自功率谱、第二自功率谱及互功率谱获取相关系数。
例如，可以通过如下公式获得所述互功率谱Cee(k)：
Cee(k)＝γ*Cee(k-1)+(1-γ)*[ec1(k).*(ec2(k))H]。
可以通过如下公式获得所述相关系数ξ(k)：
ξ(k)＝real[Cee(k).*(Cee(k))H./(Ce1(k).*Ce2(k)+δ)]/N，其中，δ表示一个小量，可以用于防止出现分母为零。
在一种可能的实施方式中，步骤S130利用所述相关系数确定通讯状态，可以包括：
在所述相关系数低于第一阈值时，确定所述通讯状态为回声状态；或
在所述相关系数高于第一阈值时，确定所述通讯状态为双讲状态。
请参阅图3a，图3a示出了根据本公开一实施方式的信号示意图。
如图3a所示，图3中包括远端信号(下行参考信号)、第一近端信号(mic1拾取信号)、第二近端信号(mic2拾取信号)的信号波形图。下行参考信号到达扬声器，由扬声器播出，再由mic1、mic2拾取到。其中，两个麦克风拾取的信号既包含扬声器播放的回声信号，也包含近端说话者的语音信号，与下行参考信号的时间对应的是回声信号或双讲信号，其余的是近端语音信号。从图中两个麦克拾取的信号可以看出，回声能量明显大于语音能量。
请参阅3b，图3b示出了根据本公开一实施方式的相关系数的示意图。
图3b中示出的相关系数是根据图3a中的第一近端信号及第二近端信号获取的，如图3b所示，在有近端语音的时间段，两个麦克的相关系数均比较大，相关系数普遍在0.9以上；而在没有近端语音的时间段，相关系数均在0.3左右。从图3b后面一段(90s-130s)可以看出，即便在信回比(麦克风接收到的近端的语音信号和扬声器播放出来的回声信号的平均功率的比值，再取对数，单位是dB)小的情况下，本公开也能够区分出回声状态和双讲状态。
从图3b可以看出，回声状态和双讲状态相关系数ξ(k)的区别比较明显，对应的，判断门限值T的选择范围比较大，从图中可以看出门限值选取区间为(0.5～0.7)准确率很高。
请参与图4，图4示出了根据本公开一实施方式的信号处理方法的流程图。
如图4所示，所述方法还包括：
步骤S140，对所述第一近端输出信号和/或第二近端输出信号进行非线性处理，以消除回声，其中：
在所述通讯状态为回声状态时，利用第一非线性抑制系数进行非线性处理；或
在所述通讯状态为双讲状态时，利用第二非线性抑制系数进行非线性处理，所述第一非线性抑制系数大于所述第二非线性抑制系数。
第一非线性一直系数和第二非线性一直系数可以根据实际需要进行设定，本公开不做限制。
请一并参阅图5，图5示出了根据本公开一实施方式的信号处理方法的示意图。
从如图可以看出，第一麦克风mic1拾取到了第一近端信号d1(k)，第二麦克风mic2拾取了第二近端信号d2(k)，可以分别对第一近端信号d1(k)、第二近端信号d2(k)进行自适应滤波，从而得到第一近端输出信号e1(k)及第二近端输出信号e2(k)。然后，可以对第一近端输出信号e1(k)、第二近端输出信号e2(k)分别进行时频转换处理得到第一近端频域信号ef1(k)、第二近端频域信号ef2(k)，然后可以对第一近端频域信号ef1(k)、第二近端频域信号ef2(k)分别利用低通滤波器(LF)进行低通滤波处理得到第一滤波信号[ec1(k)及第二滤波信号[ec2(k)，然后可以利用双讲检测器(DTD)对第一滤波信号[ec1(k)、第二滤波信号[ec2(k)进行运算得到相关系数ξ(k)，并根据相关系数ξ(k)判断通讯状态，如图5所示，双讲检测器DTD在判断了通讯状态为回声状态或双讲状态后，非线性处理器NLP即可根据通讯状态选择对应的非线性抑制系数对回声进行抑制。
在一种可能的实施方式中，当非线性处理器NLP得到通讯状态为回声状态时，可以直接将近端信号置零。
通过以上方法，本公开可以在判断通讯状态的情况下，对非线性处理的非线性抑制系数进行适应性配置，从而针对性的消除回声信号，从而可以避免在双讲状态时，由于非线性抑制系数过大导致语音信号被消除，克服了相关技术中非线性抑制系数配置不合理的情况，并克服了相关技术中非线性抑制系数无法适应性配置的缺陷。
本发明基于双麦克风采集到的近端信号，分别通过自适应滤波器和低通滤波器后进行双讲检测判断，即使在回声能量明显大于语音能量的时候，也能够保证虚警概率Pf(在不存在双讲的情况下，误判为双讲的概率)很小，同时又使得检测概率Pd(当存在双讲的情况下，成功检测出双讲的概率)接近100％，并且具有很好的鲁棒性。
请参阅图6，图6示出了根据本公开一实施方式的信号处理装置的框图。
所述装置可以应用于终端中，所述终端可以包括移动终端，所述移动终端包括但不限于移动电话、平板、手机及其他可用于通话的可移动设备。
如图6所示，所述装置包括：
滤波模块10，用于对获取的第一近端信号及第二近端信号分别进行自适应滤波处理，得到第一近端输出信号及第二近端输出信号；
处理模块20，连接于所述滤波模块10，用于对所述第一近端输出信号及所述第二近端输出信号进行处理，得到所述第一近端输出信号及所述第二近端输出信号的相关系数；
确定模块30，连接于所述处理模块20，用于利用所述相关系数确定通讯状态。
根据以上装置，本公开可以对第一近端信号、第二近端信号进行自适应滤波处理，得到第一近端输出信号及第二近端输出信号，并对第一近端输出信号、第二近端输出信号进行处理从而得到二者的相关系数，根据第一近端输出信号与第二近端输出信号的相关性确定当前终端的通讯状态。本公开所述的信号处理装置，通过获取第一近端信号及第二近端信号的相关性的大小，可以对通讯状态进行判断，当终端处于不同的通话状态时，第一近端信号与第二近端信号的相关性差别较大，通过这样的方式，可以更加准确的获得终端当前的通讯状态。
在一种可能的实施方式中，所述对所述第一近端输出信号及所述第二近端输出信号进行处理，包括：
对所述第一近端输出信号及所述第二近端输出信号分别进行时频变换处理，得到与所述第一近端输出信号对应的第一近端频域信号及与所述第二近端输出信号对应的第二近端频域信号；
对所述第一近端频域信号及所述第二近端频域信号进行运算。
在一种可能的实施方式中，所述对所述第一近端输出信号及所述第二近端输出信号分别进行时频变换处理，包括：
利用重叠保留法将所述第一近端输出信号及前一帧的第一近端输出信号进行时频变换处理；
利用重叠保留法将所述第二近端输出信号及前一帧的第二近端输出信号进行时频变换处理。
在一种可能的实施方式中，在所述对所述第一近端输出信号及所述第二近端输出信号分别进行时频变换处理之前，所述装置还包括：
对所述第一近端输出信号和/或所述第二近端输出信号进行加窗处理。
在一种可能的实施方式中，所述对所述第一近端频域信号及所述第二近端频域信号进行运算，包括：
对所述第一近端频域信号进行低通滤波处理，获取第一滤波信号；
对所述第二近端频域信号进行低通滤波处理，获取第二滤波信号。
在一种可能的实施方式中，所述对所述第一近端频域信号及所述第二近端频域信号进行运算，还包括：
根据所述第一滤波信号获取第一自功率谱；
根据所述第二滤波信号获取第二自功率谱。
在一种可能的实施方式中，所述对所述第一近端频域信号及所述第二近端频域信号进行运算，还包括：
根据所述第一近端频域信号获取第一自功率谱；
根据所述第二近端频域信号获取第二自功率谱。
在一种可能的实施方式中，所述对所述第一近端频域信号及所述第二近端频域信号进行运算，包括：
根据所述第一自功率谱及所述第二自功率谱获取互功率谱；
根据所述第一自功率谱、第二自功率谱及互功率谱获取相关系数。
在一种可能的实施方式中，在对所述第一近端频域信号和/或第二近端频域信号进行低通滤波处理时，截止频率为200Hz～1000Hz。
在一种可能的实施方式中，所述利用所述相关系数确定通讯状态，包括：
在所述相关系数低于第一阈值时，确定所述通讯状态为回声状态；或
在所述相关系数高于第一阈值时，确定所述通讯状态为双讲状态。
应该明白的是，上述信号处理装置是与所述信号处理方法对应的，其具体介绍请参考之前对所述信号处理方法的描述，在此不再赘述。
应该明白的是，以上描述的各个实施方式中的信号处理装置的各个模块的连接方式、功能是示例性的，并不用于限制本公开。
请参阅图7，图7示出了根据本公开一实施方式的信号处理装置的框图。
在一种可能的实施方式中，所述装置还包括：
非线性处理模块40，连接于所述确定模块30，用于对所述第一近端输出信号和/或第二近端输出信号进行非线性处理，以消除回声，其中：
在所述通讯状态为回声状态时，利用第一非线性抑制系数进行非线性处理；或
在所述通讯状态为双讲状态时，利用第二非线性抑制系数进行非线性处理，所述第一非线性抑制系数大于所述第二非线性抑制系数。
通过以上装置，本公开可以在判断通讯状态的情况下，对非线性处理的非线性抑制系数进行适应性配置，从而针对性的消除回声信号，从而可以避免在双讲状态时，由于非线性抑制系数过大导致语音信号被消除，克服了相关技术中非线性抑制系数配置不合理的情况，并克服了相关技术中非线性抑制系数无法适应性配置的缺陷。
应该明白的是，上述信号处理装置是与所述信号处理方法对应的，其具体介绍请参考之前对所述信号处理方法的描述，在此不再赘述。
应该明白的是，以上描述的各个实施方式中的信号处理装置的各个模块的连接方式、功能是示例性的，并不用于限制本公开。
请参阅图8，图8示出了根据本公开一实施方式的信号处理装置的框图。例如，装置800可以是移动电话，计算机，数字广播终端，消息收发设备，游戏控制台，平板设备，医疗设备，健身设备，个人数字助理等。
参照图8，装置800可以包括以下一个或多个组件：处理组件802，存储器804，电源组件806，多媒体组件808，音频组件810，输入/输出(I/O)的接口812，传感器组件814，以及通信组件816。
处理组件802通常控制装置800的整体操作，诸如与显示，电话呼叫，数据通信，相机操作和记录操作相关联的操作。处理组件802可以包括一个或多个处理器820来执行指令，以完成上述的方法的全部或部分步骤。此外，处理组件802可以包括一个或多个模块，便于处理组件802和其他组件之间的交互。例如，处理组件802可以包括多媒体模块，以方便多媒体组件808和处理组件802之间的交互。
存储器804被配置为存储各种类型的数据以支持在装置800的操作。这些数据的示例包括用于在装置800上操作的任何应用程序或方法的指令，联系人数据，电话簿数据，消息，图片，视频等。存储器804可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器(SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(EPROM)，可编程只读存储器(PROM)，只读存储器(ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。
电源组件806为装置800的各种组件提供电力。电源组件806可以包括电源管理系统，一个或多个电源，及其他与为装置800生成、管理和分配电力相关联的组件。
多媒体组件808包括在所述装置800和用户之间的提供一个输出接口的屏幕。在一些实施例中，屏幕可以包括液晶显示器(LCD)和触摸面板(TP)。如果屏幕包括触摸面板，屏幕可以被实现为触摸屏，以接收来自用户的输入信号。触摸面板包括一个或多个触摸传感器以感测触摸、滑动和触摸面板上的手势。所述触摸传感器可以不仅感测触摸或滑动动作的边界，而且还检测与所述触摸或滑动操作相关的持续时间和压力。在一些实施例中，多媒体组件808包括一个前置摄像头和/或后置摄像头。当装置800处于操作模式，如拍摄模式或视频模式时，前置摄像头和/或后置摄像头可以接收外部的多媒体数据。每个前置摄像头和后置摄像头可以是一个固定的光学透镜系统或具有焦距和光学变焦能力。
音频组件810被配置为输出和/或输入音频信号。例如，音频组件810包括一个麦克风(MIC)，当装置800处于操作模式，如呼叫模式、记录模式和语音识别模式时，麦克风被配置为接收外部音频信号。所接收的音频信号可以被进一步存储在存储器804或经由通信组件816发送。在一些实施例中，音频组件810还包括一个扬声器，用于输出音频信号。
I/O接口812为处理组件802和外围接口模块之间提供接口，上述外围接口模块可以是键盘，点击轮，按钮等。这些按钮可包括但不限于：主页按钮、音量按钮、启动按钮和锁定按钮。
传感器组件814包括一个或多个传感器，用于为装置800提供各个方面的状态评估。例如，传感器组件814可以检测到装置800的打开/关闭状态，组件的相对定位，例如所述组件为装置800的显示器和小键盘，传感器组件814还可以检测装置800或装置800一个组件的位置改变，用户与装置800接触的存在或不存在，装置800方位或加速/减速和装置800的温度变化。传感器组件814可以包括接近传感器，被配置用来在没有任何的物理接触时检测附近物体的存在。传感器组件814还可以包括光传感器，如CMOS或CCD图像传感器，用于在成像应用中使用。在一些实施例中，该传感器组件814还可以包括加速度传感器，陀螺仪传感器，磁传感器，压力传感器或温度传感器。
通信组件816被配置为便于装置800和其他设备之间有线或无线方式的通信。装置800可以接入基于通信标准的无线网络，如WiFi，2G或3G，或它们的组合。在一个示例性实施例中，通信组件816经由广播信道接收来自外部广播管理系统的广播信号或广播相关信息。在一个示例性实施例中，所述通信组件816还包括近场通信(NFC)模块，以促进短程通信。例如，在NFC模块可基于射频识别(RFID)技术，红外数据协会(IrDA)技术，超宽带(UWB)技术，蓝牙(BT)技术和其他技术来实现。
在示例性实施例中，装置800可以被一个或多个应用专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现，用于执行上述方法。
在示例性实施例中，还提供了一种非易失性计算机可读存储介质，例如包括计算机程序指令的存储器804，上述计算机程序指令可由装置800的处理器820执行以完成上述方法。
本公开可以是系统、方法和/或计算机程序产品。计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质，其上载有用于使处理器实现本公开的各个方面的计算机可读程序指令。
计算机可读存储介质可以是可以保持和存储由指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质例如可以是――但不限于――电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、静态随机存取存储器(SRAM)、便携式压缩盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能盘(DVD)、记忆棒、软盘、机械编码设备、例如其上存储有指令的打孔卡或凹槽内凸起结构、以及上述的任意合适的组合。这里所使用的计算机可读存储介质不被解释为瞬时信号本身，诸如无线电波或者其他自由传播的电磁波、通过波导或其他传输媒介传播的电磁波(例如，通过光纤电缆的光脉冲)、或者通过电线传输的电信号。
这里所描述的计算机可读程序指令可以从计算机可读存储介质下载到各个计算/处理设备，或者通过网络、例如因特网、局域网、广域网和/或无线网下载到外部计算机或外部存储设备。网络可以包括铜传输电缆、光纤传输、无线传输、路由器、防火墙、交换机、网关计算机和/或边缘服务器。每个计算/处理设备中的网络适配卡或者网络接口从网络接收计算机可读程序指令，并转发该计算机可读程序指令，以供存储在各个计算/处理设备中的计算机可读存储介质中。
用于执行本公开操作的计算机程序指令可以是汇编指令、指令集架构(ISA)指令、机器指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设置数据、或者以一种或多种编程语言的任意组合编写的源代码或目标代码，所述编程语言包括面向对象的编程语言—诸如Smalltalk、C++等，以及常规的过程式编程语言—诸如“C”语言或类似的编程语言。计算机可读程序指令可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络—包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。在一些实施例中，通过利用计算机可读程序指令的状态信息来个性化定制电子电路，例如可编程逻辑电路、现场可编程门阵列(FPGA)或可编程逻辑阵列(PLA)，该电子电路可以执行计算机可读程序指令，从而实现本公开的各个方面。
这里参照根据本公开实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图描述了本公开的各个方面。应当理解，流程图和/或框图的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合，都可以由计算机可读程序指令实现。
这些计算机可读程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理器，从而生产出一种机器，使得这些指令在通过计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行时，产生了实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的装置。也可以把这些计算机可读程序指令存储在计算机可读存储介质中，这些指令使得计算机、可编程数据处理装置和/或其他设备以特定方式工作，从而，存储有指令的计算机可读介质则包括一个制造品，其包括实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的各个方面的指令。
也可以把计算机可读程序指令加载到计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上，使得在计算机、其它可编程数据处理装置或其它设备上执行一系列操作步骤，以产生计算机实现的过程，从而使得在计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上执行的指令实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作。
附图中的流程图和框图显示了根据本公开的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或指令的一部分，所述模块、程序段或指令的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (21)

1.一种信号处理方法，其特征在于，所述方法包括：
对获取的第一近端信号及第二近端信号分别进行自适应滤波处理，得到第一近端输出信号及第二近端输出信号；
对所述第一近端输出信号及所述第二近端输出信号进行处理，得到所述第一近端输出信号及所述第二近端输出信号的相关系数；
利用所述相关系数确定通讯状态；
所述对所述第一近端输出信号及所述第二近端输出信号进行处理，包括：
对所述第一近端输出信号及所述第二近端输出信号分别进行时频变换处理，得到与所述第一近端输出信号对应的第一近端频域信号及与所述第二近端输出信号对应的第二近端频域信号；
对所述第一近端频域信号及所述第二近端频域信号进行运算；
所述对所述第一近端频域信号及所述第二近端频域信号进行运算，包括：
对所述第一近端频域信号进行低通滤波处理，获取第一滤波信号；
对所述第二近端频域信号进行低通滤波处理，获取第二滤波信号；
所述方法还包括：
对所述第一近端输出信号和/或第二近端输出信号进行非线性处理，以消除回声。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述第一近端输出信号及所述第二近端输出信号分别进行时频变换处理，包括：
利用重叠保留法将所述第一近端输出信号及前一帧的第一近端输出信号进行时频变换处理；
利用重叠保留法将所述第二近端输出信号及前一帧的第二近端输出信号进行时频变换处理。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述对所述第一近端输出信号及所述第二近端输出信号分别进行时频变换处理之前，所述方法还包括：
对所述第一近端输出信号和/或所述第二近端输出信号进行加窗处理。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述第一近端频域信号及所述第二近端频域信号进行运算，还包括：
根据所述第一滤波信号获取第一自功率谱；
根据所述第二滤波信号获取第二自功率谱。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述第一近端频域信号及所述第二近端频域信号进行运算，还包括：
根据所述第一近端频域信号获取第一自功率谱；
根据所述第二近端频域信号获取第二自功率谱。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述对所述第一近端频域信号及所述第二近端频域信号进行运算，包括：
根据所述第一自功率谱及所述第二自功率谱获取互功率谱；
根据所述第一自功率谱、第二自功率谱及互功率谱获取相关系数。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在对所述第一近端频域信号和/或第二近端频域信号进行低通滤波处理时，截止频率为200Hz～1000Hz。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用所述相关系数确定通讯状态，包括：
在所述相关系数低于第一阈值时，确定所述通讯状态为回声状态；或
在所述相关系数高于第一阈值时，确定所述通讯状态为双讲状态。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述第一近端输出信号和/或第二近端输出信号进行非线性处理，以消除回声，包括：
在所述通讯状态为回声状态时，利用第一非线性抑制系数进行非线性处理；或
在所述通讯状态为双讲状态时，利用第二非线性抑制系数进行非线性处理，所述第一非线性抑制系数大于所述第二非线性抑制系数。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一近端信号来自于第一麦克风，所述第二近端信号来自于第二麦克风，所述第一麦克风及所述第二麦克风到扬声器的距离不同和/或路径不同。
11.一种信号处理装置，其特征在于，所述装置包括：
滤波模块，用于对获取的第一近端信号及第二近端信号分别进行自适应滤波处理，得到第一近端输出信号及第二近端输出信号；
处理模块，连接于所述滤波模块，用于对所述第一近端输出信号及所述第二近端输出信号进行处理，得到所述第一近端输出信号及所述第二近端输出信号的相关系数；
确定模块，连接于所述处理模块，用于利用所述相关系数确定通讯状态；
所述对所述第一近端输出信号及所述第二近端输出信号进行处理，包括：
对所述第一近端输出信号及所述第二近端输出信号分别进行时频变换处理，得到与所述第一近端输出信号对应的第一近端频域信号及与所述第二近端输出信号对应的第二近端频域信号；
对所述第一近端频域信号及所述第二近端频域信号进行运算；
所述对所述第一近端频域信号及所述第二近端频域信号进行运算，包括：
对所述第一近端频域信号进行低通滤波处理，获取第一滤波信号；
对所述第二近端频域信号进行低通滤波处理，获取第二滤波信号，
所述装置还包括：
非线性处理模块，连接于所述确定模块，用于对所述第一近端输出信号和/或第二近端输出信号进行非线性处理，以消除回声。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述对所述第一近端输出信号及所述第二近端输出信号分别进行时频变换处理，包括：
利用重叠保留法将所述第一近端输出信号及前一帧的第一近端输出信号进行时频变换处理；
利用重叠保留法将所述第二近端输出信号及前一帧的第二近端输出信号进行时频变换处理。
13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，在所述对所述第一近端输出信号及所述第二近端输出信号分别进行时频变换处理之前，所述装置还包括：
对所述第一近端输出信号和/或所述第二近端输出信号进行加窗处理。
14.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述对所述第一近端频域信号及所述第二近端频域信号进行运算，还包括：
根据所述第一滤波信号获取第一自功率谱；
根据所述第二滤波信号获取第二自功率谱。
15.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述对所述第一近端频域信号及所述第二近端频域信号进行运算，还包括：
根据所述第一近端频域信号获取第一自功率谱；
根据所述第二近端频域信号获取第二自功率谱。
16.根据权利要求14或15所述的装置，其特征在于，所述对所述第一近端频域信号及所述第二近端频域信号进行运算，包括：
根据所述第一自功率谱及所述第二自功率谱获取互功率谱；
根据所述第一自功率谱、第二自功率谱及互功率谱获取相关系数。
17.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，在对所述第一近端频域信号和/或第二近端频域信号进行低通滤波处理时，截止频率为200Hz～1000Hz。
18.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述利用所述相关系数确定通讯状态，包括：
在所述相关系数低于第一阈值时，确定所述通讯状态为回声状态；或
在所述相关系数高于第一阈值时，确定所述通讯状态为双讲状态。
19.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述对所述第一近端输出信号和/或第二近端输出信号进行非线性处理，以消除回声，包括：
在所述通讯状态为回声状态时，利用第一非线性抑制系数进行非线性处理；或
在所述通讯状态为双讲状态时，利用第二非线性抑制系数进行非线性处理，所述第一非线性抑制系数大于所述第二非线性抑制系数。
20.一种信号处理装置，其特征在于，包括：
处理器；
用于存储处理器可执行指令的存储器；
其中，所述处理器被配置为：
执行如权利要求1-10任一项所述的方法。
21.一种非易失性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，其特征在于，所述计算机程序指令被处理器执行时实现权利要求1至10中任意一项所述的方法。
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