CN112735370B - 一种语音信号处理方法、装置、电子设备和存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供了一种语音信号处理方法、装置、电子设备和存储介质，其中方法包括：获取声音输入信号；根据所述声音输入信号确定目标语音标志位；根据所述声音输入信号确定波束形成输出信号和噪声参考信号；根据所述波束形成输出信号和所述噪声参考信号确定信噪比系数；利用所述目标语音标志位和所述信噪比系数对自适应滤波器系数的更新进行控制，得到更新后的自适应滤波器系数，实现对自适应滤波器系数的更新进行鲁棒性控制。

Description

一种语音信号处理方法、装置、电子设备和存储介质
技术领域
本发明涉及语音通信技术领域，尤其涉及一种语音信号处理方法、装置、电子设备和存储介质。
背景技术
目前，随着对语音通信质量要求的不断提高，环境降噪技术(EnvironmentalNoise Cancellation，ENC)在耳机市场的需求十分广泛。环境降噪技术针对于通话上行降噪，通过对环境噪音进行处理，减小对通话的影响，让对方听到纯净的语音。目前市场上主流ENC技术主要是通过对传感器与降噪算法的设计来对环境中各种干扰噪声进行处理。其中，相干噪声消除一般通过自适应降噪技术(Adaptive Noise Control，ANC)来对相干噪声进行处理。在实际应用中，主要利用自适应滤波器来对相干噪声进行消除，自适应滤波器系数的更新与相干噪声的消除密切相关，基于此，如何控制滤波器系数更新成为研究热点。
发明内容
本发明实施例提供一种语音信号处理方法、装置、电子设备和可读存储介质，可对自适应滤波器系数更新进行鲁棒性控制。
本申请实施例一方面提供了一种语音信号处理方法，包括：
获取声音输入信号；
根据所述声音输入信号确定目标语音标志位；
根据所述声音输入信号确定波束形成输出信号和噪声参考信号；
根据所述波束形成输出信号和所述噪声参考信号确定信噪比系数；
利用所述目标语音标志位和所述信噪比系数对自适应滤波器系数的更新进行控制，得到更新后的自适应滤波器系数。
本申请实施例一方面提供了一种语音信号处理装置，包括：
获取模块，用于获取声音输入信号；
处理模块，用于根据所述声音输入信号确定目标语音标志位；
所述处理模块，还用于根据所述声音输入信号确定波束形成输出信号和噪声参考信号；
所述处理模块，还用于根据所述波束形成输出信号和所述噪声参考信号确定信噪比系数；
所述处理模块，还用于利用所述目标语音标志位和所述信噪比系数对自适应滤波器系数的更新进行控制，得到更新后的自适应滤波器系数。
本申请实施例一方面提供了一种电子设备，包括处理器和存储器，所述处理器和所述存储器相互连接，其中，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述处理器被配置用于调用所述程序指令，执行上述所述的语音信号处理方法。
本申请实施例一方面提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有程序指令，该程序指令被执行时，用于实现上述所述的语音信号处理方法。
本申请实施例一方面提供了一种计算机程序产品或计算机程序，计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，计算机指令存储在计算机可读存储介质中，计算机指令被电子设备的处理器执行时，执行上述所述的语音信号处理方法。
本申请实施例一方面提供了一种芯片，所述芯片包括处理器与数据接口，所述处理器通过所述数据接口读取存储器上存储的指令，执行上述所述的语音信号处理方法。
本申请实施例一方面提供了一种芯片模组，该芯片模组包括上述芯片，包括处理器与数据接口，所述处理器通过所述数据接口读取存储器上存储的指令，执行上述所述的语音信号处理方法。
在本申请实施例中，电子设备获取声音输入信号，根据声音输入信号确定目标语音标志位，并根据声音输入信号确定波束形成输出信号和噪声参考信号；然后电子设备根据波束形成输出信号和噪声参考信号确定信噪比系数；进一步利用目标语音标志位和信噪比系数对自适应滤波器系数的更新进行控制，得到更新后的自适应滤波器系数，实现对自适应滤波器系数的更新进行鲁棒性控制。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种语音信号处理方法的流程示意图；
图2是本发明实施例提供的另一种语音信号处理方法的流程示意图；
图3是本发明实施例提供的一种目标语音语音方向的示意图；
图4是本发明实施例提供的一种更为具体的语音信号处理方法的流程示意图；
图5是本发明实施例提供的一种语音信号处理装置的结构示意图；
图6是本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本申请实施例提供的语音信号处理方法可应用于电子设备，该电子设备可以是手机、平板电脑、智能手机等；该电子设备也可以是各类耳机等，如有线耳机，本申请实施例不做限定。该语音信号处理方法可应用在无线耳机场景，例如用户佩戴无线耳机通话，与其他用户进行语音通话的场景。或者，该语音信号处理方法可应用在用户使用移动终端时，通过移动终端中的采集器来与其他用户进行语音通话的场景。在具体实现中，电子设备在自适应降噪过程中，可引入目标语音标志位以及信噪比系数对自适应滤波器系数的更新进行鲁棒性控制，进而解决在自适应降噪过程中存在鲁棒性问题导致自适应滤波器系数误更新的问题。
其中，该电子设备可至少包括两个声音采集器，即第一声音采集器和第二声音采集器，其中，第一声音采集器和第二声音采集器安装位置不同；该第一声音采集器和第二声音采集器可以是麦克风阵列，或者其他具有声音采集功能的器件。本申请实施例不做限定。
请参阅图1，图1为本发明实施例提供的一种语音信号处理方法的流程示意图。该方法可应用于电子设备，该电子设备中安装有自适应滤波器，如ANC(自适应噪声消除)滤波器，该自适应滤波器的自适应滤波器系数可根据实际情况调整，本实施例中所描述的语音信号处理方法，包括以下步骤S101-S105：
S101、获取声音输入信号。
其中，声音输入信号可包括第一声音信号和第二声音信号。声音输入信号可以是不包括目标语音的噪声，即接收到声音输入信号全部是噪声；或者声音输入信号包括目标语音以及与目标语音比较相近的噪声(即与目标语音比较相近的噪声可理解为相干噪声)。
在具体实现中，当电子设备进入语音通话模式或者语音交互模式时，第一声音采集器采集第一声音信号，第二声音采集器采集第二声音信号。其中，第一声音信号和第二声音信号中可包括目标语音以及相干噪声；或者第一声音信号与第二声音信号皆为噪声。在采集第一声音信号和第二声音信号时，该第一声音信号(或者第一声音采集器)与目标语音声源之间的距离小于第二声音信号(或者第二声音采集器)与目标语音声源之间的距离。可以理解的是，该第一声音信号(或者第一声音采集器)是指靠近目标语音声源的信号。在实际应用中，第一声音采集器和第二采集器与目标与语音声源之间的距离可根据实际情况确定。
S102、根据声音输入信号确定目标语音标志位。
其中，目标语音标志位用来表示是否存在目标语音。目标语音可理解为期望语音，即在通信过程中对方想要听到的语音。
在具体实现中，电子设备判断声音输入信号中是否存在目标语音，若电子设备确定该声音输入信号存在目标语音，则电子设备将目标语音标志位设置为第一数值；若电子设备确定声音输入信号不存在目标语音，则电子设备将目标语音标志位设置为第二数值。其中第一数值和第二数值可根据实际情况进行设置。例如，若该声音输入信号存在目标语音，则电子设备将目标语音标志位设置为1；若该声音输入信号存在目标语音，则电子设备将目标语音标志位设置为0。
S103、根据声音输入信号确定波束形成输出信号和噪声参考信号。
在具体实现中，电子设备对声音输入信号进行空间滤波，得到波束形成输出信号和噪声参考信号。具体，电子设备对声音输入信号进行空间滤波包括：利用波束形成滤波器对声音输入信号进行滤波处理，得到波束形成输出信号；并利用阻塞矩阵滤波器对声音输入信号进行滤波处理，得到噪声参考信号。
S104、根据波束形成输出信号和噪声参考信号确定信噪比系数。
在具体实现中，电子设备可分别计算波束形成输出信号的功率谱和噪声参考信号的功率谱，其中，波束形成输出信号的功率谱可用PFBF表示，噪声参考信号的功能谱可用PREF表示；并对波束形成输出信号的功率谱PFBF进行平滑处理，得到第一功率谱，第一功率谱可用PFBF_smooth表示；对噪声参考信号的功率谱进行平滑处理，得到第二功率谱，第二功率谱可用PREF_smooth。其中，第一功率谱PFBF_smooth的计算公式可参见式1.1：
Figure BDA0002869786320000051
其中，
Figure BDA0002869786320000052
表示第n帧中的波束形成输出信号的平滑功率谱，
Figure BDA0002869786320000053
表示第n-1帧中的波束形成输出信号的平滑功率谱，PFBF(k,n)表示第n帧中的波束形成输出信号的功率谱，n表示帧索引，k表示频点索引，α为一个可变参数。
第二功率谱PREF_smoohth的计算公式可参见式1.2：
Figure BDA0002869786320000054
其中，
Figure BDA0002869786320000055
表示第n帧中的噪声参考信号的平滑功率谱，
Figure BDA0002869786320000056
表示第n-1帧中的噪声参考信号的平滑功率谱，PREF(k,n)表示第n帧中的噪声参考信号的功率谱，n表示帧索引，k表示频点索引，α为一个可变参数。
进一步地，电子设备根据第一功率谱PFBF_smoohth和第二功率谱PREF_smooth
计算信噪比，并根据计算得到的信噪比确定出信噪比系数，其中，信噪比越大，信噪比系数εSNR越大。其中，信噪比可用SNR表示，信噪比SNR的计算公式可参见式1.3：
SNR＝PFBF_smooth/PREF_smooth 式1.3
S105、利用目标语音标志位和信噪比系数对自适应滤波器系数的更新进行控制，得到更新后的自适应滤波器系数。
在具体实现中，电子设备可根据误差声音信号和噪声参考信号对自适应滤波器系数进行更新，在对该自适应滤波器系数进行更新的过程中，可利用目标语音标志位和信噪比系数对自适应滤波器系数的更新进行控制(或调节)。
在本申请实施例中，电子设备获取声音输入信号，根据声音输入信号确定目标语音标志位，并根据声音输入信号确定波束形成输出信号和噪声参考信号；然后电子设备根据波束形成输出信号和噪声参考信号确定信噪比系数；进一步利用目标语音标志位和信噪比系数对自适应滤波器系数的更新进行控制，得到更新后的自适应滤波器系数。当目标语音标志位为第一数值时，减小自适应滤波器系数的更新量，避免因误差信号中包含目标语音而导致的误更新；当目标语音标志位为第二数值时，则不作限制，避免对自适应滤波器系数更新收敛速度的影响，实现对自适应滤波器系数的更新进行鲁棒性控制。
请参阅图2，图2为本发明实施例提供的一种语音信号处理方法的流程示意图。该方法可应用于电子设备，该电子设备中安装有自适应滤波器，如ANC(自适应噪声消除)滤波器，该自适应滤波器中的自适应滤波器参数可根据实际情况调整，本实施例中所描述的语音信号处理方法，主要以当前帧的语音信号处理为主进行描述，即以下涉及到的声音输入信号、波束形成输出信号、噪声参考信号、误差声音信号分别为当前帧的声音输入信号、当前帧的波束形成输出信号、当前帧的噪声参考信号，当前帧的误差声音信号；但需要说明的是，针对任意一帧对应的语音信号处理，都可按照当前帧对应的语音信号处理方法进行；该语音信号处理方法可包括以下步骤S201-S207：
S201、获取声音输入信号。
其中，声音输入信号包括第一声音信号和第二声音信号。需要说明的是，步骤S201的具体实现方式可参见上述步骤S101的实现方式，在此不再赘述。
S202、根据声音输入信号确定目标语音标志位。
在具体实现中，电子设备可先判断声音输入信号中是否存在目标语音。在一种实施方式中，由于接收到的声音信号具有一定的方向性，因此为了能够比较准确地确定出声音输入信号中是否存在目标语音，本申请实施例引入波达方向定位技术来确定声音输入信号的来波方向。其中，该波达方向定位技术还可称为波达方向(Direction Of Arrival，DOA)估计等。在具体实现中，电子设备可利用来波方向定位技术对第一声音信号和第二声音信号进行处理，得到声音输入信号的来波方向，并判断该声音输入信号的来波方向是否在预设角度范围内。其中，该预设角度可根据实际情况设定。在实际情况下，例如通信双方进行语音通话时，在理想情况下，如图3所示，第一声音采集器和第二声音采集器采集到目标语音的角度通常是0度方向的语音信号，这里可理解为第一声音采集器和第二声音采集器正对目标语音声源方向。但是由于实际环境等限制，第一声音采集器和第二声音采集器采集到目标语音的角度通常会有所变化，因此，需要设置预设角度来判断在一定角度范围内声音输入信号是否存在目标语音。在图3中，该预设角度一般可取45度，即电子设备可确定该声音输入信号的来波方向是否在0度-45度之间，若该声音输入信号的来波方向在0度-45度之间，则电子设备确定该输入声音信号中存在目标语音；若该声音输入信号的来波方向不在0度-45度，则电子设备可以确定输入声音信号中不存在目标语音信号。需要说明的是，本申请实施例中针对预设角度不做限定。
进一步地，若电子设备确定该声音输入信号的来波方向在预设角度范围内，则确定该声音输入信号中存在目标语音，并将目标语音标志位设置为第一数值；若电子设备确定该声音输入信号的来波方向不在预设角度范围内，则电子设备确定声音输入信号中不存在目标语音，并将目标语音标志位设置为第二数值。
S203、根据声音输入信号确定波束形成输出信号和噪声参考信号。
S204、根据波束形成输出信号和噪声参考信号确定信噪比系数。
其中，步骤S203-S204的具体实现方式可参见上述步骤S103-S104的实现方式，在此不再赘述。
需要说明的是，步骤S202-S204之间实现顺序可以是先执行步骤S203-S204，再执行步骤S202；或者先执行步骤S202，在执行步骤S203-S204；或者可同时执行步骤S202和步骤S203-S204。
S205、以噪声参考信号作为参考，通过配置了自适应滤波器系数的自适应滤波器对当前帧中的波束形成输出信号进行滤波处理，得到误差声音信号。
其中，误差声音信号是经过相干消除之后得到的包括目标语音的声音信号。
在具体实现中，电子设备以噪声参考信号作为自适应滤波器的参考，与自适应滤波器系数进行相乘处理，得到估计噪声。其中，这里的自适应滤波器系数是指当前帧对应的自适应滤波器系数，且自适应滤波器系数是根据上一帧的误差声音信号和上一帧噪声参考信号对滤波器系数进行更新得到的。具体的，该自适应滤波器系数是根据声音输入信号的上一帧的误差信号和上一帧噪声参考信号对上一帧对应的自适应滤波器系数更新得到的。然后电子设备将当前帧中的波束形成输出信号与估计噪声进行作差处理，得到误差声音信号。其中，误差声音信号的计算公式可参见式2.1：
E(k)＝S(k)-X(k)*Wn(k) 式2.1
其中，E(k)表示误差声音信号，S(k)表示波束形成输出信号，X(k)表示噪声参考信号，Wn(k)表示当前帧(或第n帧)对应的自适应滤波器系数，k表示频点索引，X(k)*Wn(k)表示当前帧(或第n帧)对应的估计噪声。
在一种实现方式中，电子设备可将得到的误差声音信号直接作为第三声音信号；在另一种实现方式中，由于在进行相干噪声消除之后，可能引入其他的声音信号，因此本申请实施例为了保证噪声消除的鲁棒性，还可执行步骤S206。
S206、对误差声音信号进行失调检测，得到第三声音信号。
在具体实现中，电子设备将误差声音信号的功率谱与波束形成输出功率谱进行比较，当误差信号功率谱较大时，则用波束形成输出信号代替误差信号。具体的，电子设备分别计算误差声音信号的功率谱和波束形成输出信号的功率谱，并利用波束形成输出信号的每个频点的功率对误差声音信号中相对应频点的功率进行检测，根据检测结果得到第三声音信号。
在一种实施方式中，电子设备利用波束形成输出信号的每个频点的功率对误差声音信号中相对应频点的功率进行检测，根据检测结果得到第三声音信号的具体实现方式为：针对误差声音信号的目标频点，电子设备可计算误差声音信号的目标频点的功率与波束形成输出信号相对应的频点的功率的比值，并判断误差声音信号的目标频点的功率与波束形成输出信号中相对应频点的功率之间的比值是否大于阈值。其中，阈值为大于等于1。需要说明的是，目标频点为误差声音信号的中任一频点。电子设备需要将误差声音信号中的每个频点的功率和波束形成输出信号中相对应的频点的功率之间的比值都与阈值进行比较。
在一种实施方式中，若误差声音信号的目标频点的功率与波束形成输出信号中相对应频点的功率之间的比值大于阈值，则将误差声音信号的目标频点的功率替换为波束形成输出信号中相对应频点的功率；若误差声音信号的目标频点的功率与波束形成输出信号中相对应频点的功率之间的比值不大于阈值，则无需将误差声音信号的目标频点的功率替换为波束形成输出信号中相对应频点的功率。然后电子设备可根据目标频点的功率被替换后的误差声音信号得到第三声音信号。
例如，电子设备计算误差声音信号中的频点1的功率与波束形成输出信号中的频点1的功率之间的比值，并判断误差声音信号中的频点1的功率与波束形成输出信号中的频点1的功率之间的比值是否大于阈值，若误差声音信号中的频点1的功率与波束形成输出信号中的频点1的功率之间的比值大于阈值，则将误差声音信号的频点1对应的功率替换为波束形成输出信号的频点1对应的功率；电子设备计算误差声音信号中的频点2的功率与波束形成输出信号中的频点2的功率之间的比值，并判断误差声音信号中的频点2的功率与波束形成输出信号中的频点2的功率之间的比值是否大于阈值，若误差声音信号中的频点2的功率与波束形成输出信号中的频点2的功率之间的比值不大于阈值，则无需将误差声音信号的频点2对应的功率替换为波束形成输出信号的频点2对应的功率；然后电子设备可根据频点1对应功率被替换后的误差声音信号得到第三声音信号。
需要说明的是，上述只是实例性的给出误差声音信号中的两个频点与波束形成输出信号相对应的两个频点之间的检测过程。在实际过程中，误差声音信号包括很多频点，在对误差声音信号中每个频点进行检测时，可参照上述频点1和频点2的检测过程，得到第三声音信号。
S207、根据误差声音信号和噪声参考信号对自适应滤波器系数进行更新，并利用目标语音标志位和信噪比系数对自适应滤波器系数的更新进行控制，得到更新后的自适应滤波器系数。
其中，该自适应滤波器系数更新算法可参见式2.2：
Figure BDA0002869786320000091
其中，Wn+1(k)表示第n+1帧对应的自适应滤波器系数，Wn+1(k)表示第n帧对应的自适应滤波器系数，μ0表示固定更新步长，DOAflag表示目标语音标志位，εSNR表示信噪比系数，δ为预设参数，X(k)表示噪声参考信号，E(k)表示误差声音信号，X(k)E(k)*表示噪声参考信号X(k)和误差信号E(k)的共轭相关(或者估计噪声)。
在具体实现中，电子设备根据误差声音信号和噪声参考信号对自适应滤波器的自适应滤波器系数进行更新，在对自适应滤波系数进行更新的过程中，当目标语音标志位为第一数值时，由信噪比系数εSNR对自适应滤波器系数更新进行控制，可减小Wn+1(k)的更新量，避免因误差声音信号中包含目标信号而导致的自适应滤波器系数的误更新；当目标语音标志位为第二数值时，可避免信噪比系数εSNR对Wn+1(k)的收敛速度的影响。
需要说明的是，上述步骤S206和步骤S207可先执行步骤S206，再执行步骤S207；或者步骤S206和步骤S207可同时执行，本申请实施例不做限定。
在一种实施方式中，在得到更新后的自适应滤波器系数之后，可以以下一帧的噪声参考信号作为自适应滤波器的参考，通过配置了更新后的自适应滤波器系数的自适应滤波器对下一帧中的波束形成输出信号进行滤波处理，然后将滤波处理得到的下一帧的误差声音信号进行失调检测。
在本申请实施例中，获取声音输入信号，根据声音输入信号确定目标语音标志位；然后根据声音输入信号确定波束形成输出信号和噪声参考信号，并根据波束形成输出信号和噪声参考信号确定信噪比系数；获取误差声音信号，根据误差声音信号和噪声参考信号对自适应滤波器系数进行更新，并利用目标语音标志位和所述信噪比系数对自适应滤波器系数的更新进行控制，得到更新后的自适应滤波器系数，实现了对自适应滤波器系数的更新进行鲁棒性控制，后续可保证根据更新后的自适应滤波器系数进行滤波，得到的误差声音信号的鲁棒性。进一步的，利用以噪声参考信号作为参考，通过配置了自适应滤波器系数的自适应滤波器对当前帧中的波束形成输出信号进行滤波处理，得到误差声音信号，并对误差声音信号进行失调检测，得到第三声音信号，可进一步提高相干噪声消除的鲁棒性。
基于上述提供的语音信号处理方法，本申请实施例主要以阻塞矩阵滤波器得到的噪声信号作为ANC(自适应噪声消除)滤波器的噪声参考信号，来对波束形成滤波器输出信号进行自适应噪声消除。为了解决针对ENC技术中相干噪声消除的鲁棒性问题，本申请实施例主要对自适应降噪ANC模块进行改进，请参见图4，图4为改进后的自适应降噪ANC模块的架构，基于改进后自适应降噪ANC对语音信号处理方法再次进行详细阐述：
(1)电子设备可先获取声音输入信号，该声音输入信号可包括第一声音信号与第二声音信号，其中，该第一声音信号是指靠近人说话的一方(对应上述靠近目标语音声源)。电子设备调用该波达方向定位技术对第一声音信号和第二声音信号进行来波方向判断。若来波方向在预设角度范围内，则表示声音输入信号中存在目标语音，设置目标语音标志位DOAflag＝1(对应上述第一数值)，若来波方向不在预设角度范围内，则表示声音输入信号不存在目标语音，设置目标语音标志位DOAflag＝0(对应上述第二数值)。
(2)电子设备分别计算波束形成输出信号S(k)和噪声参考信号X(k)的功率谱PFBF、PREF；并对功率谱PFBF、PREF进行平滑处理，得到平滑功率谱PFBF_smooth、PREF_smooth。
(3)根据上述步骤(2)中得到的波束形成输出信号S(k)的平滑功率谱PFBF_smooth和噪声参考信号X(k)的平滑功率谱PREF_smooth计算信噪比SNR。其中，信噪比SNR＝PFBF_smooth/PREF_smooth；其中，信噪比越大，信噪比系数εSNR越大，因此根据信噪比可得到信噪比系数εSNR。
(4)在对自适应滤波器系数Wn(k)进行更新之前，以噪声参考信号X(k)作为参考，与自适应滤波器系数Wn(k)相乘，得到估计噪声Wn(k)X(k)，并将波束形成输出信号S(k)与估计噪声Wn(k)X(k)作差得到误差声音信号E(k)。
(5)在得到误差声音信号E(k)之后，电子设备对误差声音信号E(k)进行失调检测，得到第三声音信号。具体的，将误差信号功率谱PY与波束形成输出功率谱PFBF进行比较，当误差声音信号功率谱较大时，则用波束形成输出代替误差声音信号。其中，按照如下公式进行误差声音信号功率谱与波束形成输出信号功率进行比较：
当PY(k)〉βPFBF(k)，E(k)＝S(k)其中，k表示频点，系数β为大于等于1。
(6)在得到误差声音信号E(k)之后，电子设备根据误差声音信号E(k)与噪声参考信号X(k)对自适应滤波器系数Wn(k)进行更新，在对自适应滤波器系数Wn(k)进行更新过程中，电子设备结合步骤(1)中的目标语音标志位以及步骤(3)中确定的信噪比系数εSNR对自适应滤波器进行调节。具体的，当目标语音标志位DOAflag＝1时，由信噪比系数εSNR对自适应滤波器系数Wn(k)更新进行控制，即按照式2.2所示，电子设备可利用信噪比系数εSNR来控制自适应滤波器系数Wn(k)的更新，从而减小自适应滤波器系数更新算法(即上述式2.2)的更新量，避免因误差信号中包含目标信号而导致的误更新；当目标语音标志位DOAflag＝0时，则根据信噪比系数εSNR对自适应滤波器系数Wn(k)更新不作限制，避免对自适应滤波器系数更新算法(即对应上述式2.2)收敛速度的影响。
由上述可知，通过波达方向定位技术和信噪比相结合，在目标语音存在时根据信噪比大小对滤波器更新进行限制，减小因存在目标语音时误差信号较大而导致滤波器误更新，而当目标语音不存在时，则不对滤波器系数更新进行限制，实现对自适应滤波器系数的更新进行鲁棒性控制。其次，对误差信号进行失调检测，进一步提高相干噪声消除鲁棒性。
进一步地，基于上述提供的语音信号处理方法，请参见图5，其是本申请实施例提供的一种语音信号处理装置的结构示意图。如图5所示，该语音信号处理装置可以应用于上述图1或图2对应实施例中的电子设备或者，该语音信号处理装置可以是芯片或者芯片模组。具体的，语音信号处理装置可以是运行于电子设备中的一个计算机程序(包括程序代码)，例如语音信号处理装置为一个应用软件；该语音信号处理装置可以用于执行本申请实施例提供的方法中的相应步骤。
获取模块501，用于获取声音输入信号；
处理模块502，用于根据所述声音输入信号确定目标语音标志位；
所述处理模块502，还用于根据所述声音输入信号确定波束形成输出信号和噪声参考信号；
所述处理模块502，还用于根据所述波束形成输出信号和所述噪声参考信号确定信噪比系数；
所述处理模块502，还用于利用所述目标语音标志位和所述信噪比系数对自适应滤波器系数的更新进行控制，得到更新后的自适应滤波器系数。
在一种实施方式中，所述噪声参考信号为当前帧的噪声参考信号，所述获取模块501，用于：获取误差声音信号；
所述处理模块502，用于根据所述误差声音信号和所述噪声参考信号对自适应滤波器系数进行更新，并利用所述目标语音标志位和所述信噪比系数对所述自适应滤波器系数的更新进行控制，得到更新后的自适应滤波器系数。
在一种实施方式中，所述处理模块502，具体用于：
以所述当前帧的噪声参考信号作为参考，通过配置了自适应滤波器系数的自适应滤波器对当前帧中的波束形成输出信号进行滤波处理，得到误差声音信号。
在一种实施方式中，以所述当前帧的噪声参考信号作为参考，通过配置自适应滤波器系数的自适应滤波器对当前帧中的波束形成输出信号进行滤波处理，得到误差声音信号之后，所述处理模块502，具体用于：对所述误差声音信号进行失调检测，得到第三声音信号。
在一种实施方式中，所述波束形成输出信号为当前帧的波束形成输出信号，所述处理模块502，具体用于：
分别计算所述误差声音信号的功率谱和所述当前帧的波束形成输出信号的功率谱；
利用所述当前帧的波束形成输出信号的每个频点功率对所述误差声音信号中相对应频点的功率进行检测，得到第三声音信号。
在一种实施方式中，所述处理模块502，具体用于：
针对所述误差声音信号的目标频点，判断所述误差声音信号的目标频点的功率与所述当前帧的波束形成输出信号中相对应频点的功率之间的比值是否大于阈值；
若是，则将所述误差声音信号的目标频点的功率替换为所述当前帧的波束形成输出信号中相对应频点的功率；
根据所述目标频点的功率被替换后的误差声音信号得到第三声音信号。
在一种实施方式中，所述利用所述目标语音标志位和所述信噪比系数对自适应滤波器系数的更新进行控制，得到更新后的自适应滤波器系数之后，所述处理模块502，还用于：
以当前帧的下一帧的噪声参考信号作为参考，通过配置了更新后的自适应滤波器系数的自适应滤波器对下一帧中的波束形成输出信号进行滤波处理。
在一种实施方式中，所述声音输入信号包括第一声音信号和第二声音信号，所述第一声音信号与所述目标语音声源之间的距离小于所述第二声音信号与所述目标语音声源之间的距离，所述处理模块502，具体用于：
利用来波方向定位技术对所述第一声音信号和所述第二声音信号进行处理，得到所述声音输入信号的来波方向；
判断所述来波方向是否在预设角度范围内；
若所述来波方向在预设角度范围内，则确定所述声音输入信号存在目标语音，并将目标语音标志位设置为第一数值。
在一种实施方式中，所述处理模块502，还用于：
若所述来波方向不在预设角度范围内，则确定所述声音输入信号不存在目标语音，并将目标语音标志位设置为第二数值。
在一种实施方式中，所述处理模块502，具体用于：
计算所述波束形成输出信号的功率谱，以及计算所述噪声参考信号的功率谱；
对所述波束形成输出信号的功率谱进行平滑处理，得到第一功率谱；
对所述噪声参考信号的功率谱进行平滑处理，得到第二功率谱；
根据所述第一功率谱与所述第二功率谱确定信噪比系数。
在一种实施方式中，所述处理模块502，具体用于：
利用波束形成滤波器对所述声音输入信号进行滤波处理，得到波束形成输出信号；
利用阻塞矩阵滤波器对所述声音输入信号进行滤波处理，得到噪声参考信号。
在一种实施方式中，所述处理模块502，具体用于：
以所述当前帧的噪声参考信号作为参考，与自适应滤波器的自适应滤波器系数进行相乘处理，得到估计噪声，所述自适应滤波器系数是根据上一帧的误差声音信号和上一帧的噪声参考信号对滤波器系数进行更新得到的；
将当前帧中的波束形成输出信号与所述估计噪声进行作差处理，得到误差声音信号。
可以理解的是，本实施例的语音信号处理装置的各功能模块的功能可根据上述方法实施例中的方法具体实现，其具体实现过程可以参照上述方法实施例图1或图2的相关描述，此处不再赘述。
进一步地，请参见图6，图6是本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。上述图1或图2对应实施例中的电子设备可以为图6所示的电子设备。如图6所示，电子设备可以包括：处理器601、存储器602、第一声音采集器603和第二声音采集器604，可采集各类声音信号，该第一声音采集器和第二声音采集器可以是麦克风阵列。上述处理器601、存储器602、第一声音采集器603和第二声音采集器可通过总线605连接。存储器602用于存储计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，处理器601用于执行存储器602存储的程序指令。
在本申请实施例中，处理器601通过运行存储器602中的可执行程序代码，执行如下操作：获取声音输入信号；根据所述声音输入信号确定目标语音标志位；根据所述声音输入信号确定波束形成输出信号和噪声参考信号；根据所述波束形成输出信号和所述噪声参考信号确定信噪比系数；利用所述目标语音标志位和所述信噪比系数对自适应滤波器系数的更新进行控制，得到更新后的自适应滤波器系数。
在一种实施方式中，所述处理器601，具体用于：
获取误差声音信号；
根据所述误差声音信号和所述噪声参考信号对自适应滤波器系数进行更新，并利用所述目标语音标志位和所述信噪比系数对所述自适应滤波器系数的更新进行控制，得到更新后的自适应滤波器系数。
在一种实施方式中，所述处理器601，所述噪声参考信号为当前帧的噪声参考信号，具体用于：
以所述当前帧的噪声参考信号作为参考，通过配置了自适应滤波器系数的自适应滤波器对当前帧中的波束形成输出信号进行滤波处理，得到误差声音信号。
在一种实施方式中，所述以所述当前帧的噪声参考信号作为参考，通过配置自适应滤波器系数的自适应滤波器对当前帧中的波束形成输出信号进行滤波处理，得到误差声音信号之后，所述处理器601，还用于：
对所述误差声音信号进行失调检测，得到第三声音信号。
在一种实施方式中，所述处理器601，具体用于：
分别计算所述误差声音信号的功率谱和所述当前帧的波束形成输出信号的功率谱；
利用所述当前帧的波束形成输出信号的每个频点功率对所述误差声音信号中相对应频点的功率进行检测，得到第三声音信号。
在一种实施方式中，所述处理器601，具体用于：
针对所述误差声音信号的目标频点，判断所述误差声音信号的目标频点的功率与所述当前帧的波束形成输出信号中相对应频点的功率之间的比值是否大于阈值；
若是，则将所述误差声音信号的目标频点的功率替换为所述当前帧的波束形成输出信号中相对应频点的功率；
根据所述目标频点的功率被替换后的误差声音信号得到第三声音信号。
在一种实施方式中，所述利用所述目标语音标志位和所述信噪比系数对自适应滤波器系数的更新进行控制，得到更新后的自适应滤波器系数之后，所述处理器601，还用于：
以当前帧的下一帧的噪声参考信号作为参考，通过配置了更新后的自适应滤波器系数的自适应滤波器对下一帧中的波束形成输出信号进行滤波处理。
在一种实施方式中，所述声音输入信号包括第一声音信号和第二声音信号，所述第一声音信号与所述目标语音声源之间的距离小于所述第二声音信号与所述目标语音声源之间的距离，所述处理器601，具体用于：
利用来波方向定位技术对所述第一声音信号和所述第二声音信号进行处理，得到所述声音输入信号的来波方向；
判断所述来波方向是否在预设角度范围内；
若所述来波方向在预设角度范围内，则确定所述声音输入信号存在目标语音，并将目标语音标志位设置为第一数值。
在一种实施方式中，所述处理器601，还用于：
若所述来波方向不在预设角度范围内，则确定所述声音输入信号不存在目标语音，并将目标语音标志位设置为第二数值。
在一种实施方式中，所述处理器601，具体用于：
计算所述波束形成输出信号的功率谱，以及计算所述噪声参考信号的功率谱；
对所述波束形成输出信号的功率谱进行平滑处理，得到第一功率谱；
对所述噪声参考信号的功率谱进行平滑处理，得到第二功率谱；
根据所述第一功率谱与所述第二功率谱确定信噪比系数。
在一种实施方式中，所述处理器601，具体用于：
利用波束形成滤波器对所述声音输入信号进行滤波处理，得到波束形成输出信号；
利用阻塞矩阵滤波器对所述声音输入信号进行滤波处理，得到噪声参考信号。
在一种实施方式中，所述处理器601，具体用于：
以所述当前帧的噪声参考信号作为参考，与自适应滤波器的自适应滤波器系数进行相乘处理，得到估计噪声，所述自适应滤波器系数是根据上一帧的误差声音信号和上一帧的噪声参考信号对滤波器系数进行更新得到的；
将当前帧中的波束形成输出信号与所述估计噪声进行作差处理，得到误差声音信号。
应当理解，在本申请实施例中，所称处理器601可以是中央处理单元(CentralProcessing Unit，CPU)，该处理器601还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(DigitalSignal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
该存储器602可以包括只读存储器和随机存取存储器，并向处理器601提供指令和数据。存储器602的一部分还可以包括非易失性随机存取存储器。
具体实现中，本申请实施例中所描述的处理器601和存储器602可执行上述所有实施例中描述的实现方式，也可执行上述装置中所描述的实现方式，在此不再赘述。
本申请实施例中提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述程序指令被处理器执行时，可执行上述所有实施例中所执行的步骤。
本申请实施例还提供一种计算机程序产品或计算机程序，计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，计算机指令存储在计算机可读存储介质中，计算机指令被电子设备的处理器执行时，执行上述所有实施例中的方法。
本申请实施例还提供一种芯片，该芯片可以应用在电子设备，该芯片包括处理器与数据接口，所述处理器通过所述数据接口读取存储器上存储的指令，以执行如图1-图2所对应实施例中电子设备的相关步骤，具体可参见上述各个步骤所提供的实现方式，在此不再赘述。
在一个实施例中，上述芯片包括至少一个处理器、至少一个第一存储器和至少一个第二存储器；其中，前述至少一个第一存储器和前述至少一个处理器通过线路互联，前述第一存储器中存储有指令；前述至少一个第二存储器和前述至少一个处理器通过线路互联，前述第二存储器中存储上述声音输入信号等。
本申请实施例还提供一种芯片模组，该芯片模组可以应用在电子设备中，包括上述的可以应用在电子设备的芯片。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)等。
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (17)

1.一种语音信号处理方法，其特征在于，包括：
获取声音输入信号；
根据所述声音输入信号确定目标语音标志位，所述目标语音标志位用于表示所述声音输入信号中是否存在目标语音，所述目标语音是指期望语音；
根据所述声音输入信号确定波束形成输出信号和噪声参考信号；
根据所述波束形成输出信号和所述噪声参考信号确定信噪比系数；
利用所述目标语音标志位和所述信噪比系数对自适应滤波器系数的更新进行控制，得到更新后的自适应滤波器系数，其中，所述更新后的自适应滤波器系数是根据所述目标语音标志位和所述信噪比系数计算得到的。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用所述目标语音标志位和所述信噪比系数对自适应滤波器系数的更新进行控制，得到更新后的自适应滤波器系数，包括：
获取误差声音信号；
根据所述误差声音信号和所述噪声参考信号对自适应滤波器系数进行更新，并利用所述目标语音标志位和所述信噪比系数对所述自适应滤波器系数的更新进行控制，得到更新后的自适应滤波器系数。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述噪声参考信号为当前帧的噪声参考信号；所述获取误差声音信号，包括：
以所述当前帧的噪声参考信号作为参考，通过配置了自适应滤波器系数的自适应滤波器对当前帧中的波束形成输出信号进行滤波处理，得到误差声音信号。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述以所述当前帧的噪声参考信号作为参考，通过配置自适应滤波器系数的自适应滤波器对当前帧中的波束形成输出信号进行滤波处理，得到误差声音信号之后，所述方法还包括：
对所述误差声音信号进行失调检测，得到第三声音信号。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述波束形成输出信号为当前帧的波束形成输出信号，所述对所述误差声音信号进行失调检测，得到第三声音信号，包括：
分别计算所述误差声音信号的功率谱和所述当前帧的波束形成输出信号的功率谱；
利用所述当前帧的波束形成输出信号的每个频点功率对所述误差声音信号中相对应频点的功率进行检测，得到第三声音信号。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述利用所述当前帧的波束形成输出信号的每个频点功率对所述误差声音信号中相对应频点的功率进行检测，得到第三声音信号，包括：
针对所述误差声音信号的目标频点，判断所述误差声音信号的目标频点的功率与所述当前帧的波束形成输出信号中相对应频点的功率之间的比值是否大于阈值；
若是，则将所述误差声音信号的目标频点的功率替换为所述当前帧的波束形成输出信号中相对应频点的功率；
根据所述目标频点的功率被替换后的误差声音信号得到第三声音信号。
7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述利用所述目标语音标志位和所述信噪比系数对自适应滤波器系数的更新进行控制，得到更新后的自适应滤波器系数之后，所述方法还包括：
以下一帧的噪声参考信号作为参考，通过配置了更新后的自适应滤波器系数的自适应滤波器对下一帧中的波束形成输出信号进行滤波处理。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述声音输入信号包括第一声音信号和第二声音信号，所述第一声音信号与所述目标语音声源之间的距离小于所述第二声音信号与所述目标语音声源之间的距离，所述根据所述声音输入信号确定目标语音标志位，包括：
利用来波方向定位技术对所述第一声音信号和所述第二声音信号进行处理，得到所述声音输入信号的来波方向；
判断所述来波方向是否在预设角度范围内；
若所述来波方向在预设角度范围内，则确定所述声音输入信号存在目标语音，并将目标语音标志位设置为第一数值。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
若所述来波方向不在预设角度范围内，则确定所述声音输入信号不存在目标语音，并将目标语音标志位设置为第二数值。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述波束形成输出信号和所述噪声参考信号确定信噪比系数，包括：
计算所述波束形成输出信号的功率谱，以及计算所述噪声参考信号的功率谱；
对所述波束形成输出信号的功率谱进行平滑处理，得到第一功率谱；
对所述噪声参考信号的功率谱进行平滑处理，得到第二功率谱；
根据所述第一功率谱与所述第二功率谱确定信噪比系数。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述声音输入信号确定波束形成输出信号和噪声参考信号，包括：
利用波束形成滤波器对所述声音输入信号进行滤波处理，得到波束形成输出信号；
利用阻塞矩阵滤波器对所述声音输入信号进行滤波处理，得到噪声参考信号。
12.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述以所述当前帧的噪声参考信号作为参考，通过配置了自适应滤波器系数的自适应滤波器对当前帧中的波束形成输出信号进行滤波处理，得到误差声音信号，包括：
以所述当前帧的噪声参考信号作为参考，与自适应滤波器的自适应滤波器系数进行相乘处理，得到估计噪声，所述自适应滤波器系数是根据上一帧的误差声音信号和上一帧的噪声参考信号对滤波器系数进行更新得到的；
将当前帧中的波束形成输出信号与所述估计噪声进行作差处理，得到误差声音信号。
13.一种语音信号处理装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取声音输入信号；
处理模块，用于根据所述声音输入信号确定目标语音标志位，所述目标语音标志位用于表示所述声音输入信号中是否存在目标语音，所述目标语音是指期望语音；
所述处理模块，还用于根据所述声音输入信号确定波束形成输出信号和噪声参考信号；
所述处理模块，还用于根据所述波束形成输出信号和所述噪声参考信号确定信噪比系数；
所述处理模块，还用于利用所述目标语音标志位和所述信噪比系数对自适应滤波器系数的更新进行控制，得到更新后的自适应滤波器系数，其中，所述更新后的自适应滤波器系数是根据所述目标语音标志位和所述信噪比系数计算得到的。
14.一种电子设备，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行权利要求1-12中任一项所述方法的步骤。
15.一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述程序指令被处理器执行时，执行权利要求1-12任一项所述的方法。
16.一种芯片，其特征在于，所述芯片包括处理器与数据接口，所述处理器通过所述数据接口读取存储器上存储的指令，以执行如权利要求1-12中任一项所述的语音信号处理方法。
17.一种芯片模组，其特征在于，该芯片模组包括如权利要求16所述的芯片。
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基于调零技术的相干干扰抑制方法;肖红侠等;《计算机应用研究》;20130615(第06期);全文 *
随机麦克风阵列校正及语音增强研究;阚云飞;《中国优秀硕士学位论文全文数据库》;20160315;全文 *

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