基于麦克风阵列的混响环境下声源定位和波束形成技术的研究

摘要

随着通信产业以及人机交互接口的高速发展，声源定位已成为一个备受瞩目的研究课题和迫切需要。在实际应用中，语音信号处理系统在很多情况下会受到空间噪声以及室内混晌的影响。因此，噪声及混响背景下的声源定位，是麦克风阵列信号处理必然要面对的一个重要问题。
　　 本文在国家自然科学基金项目“汉语数字助听器语音处理核心算法研究”的背景下对麦克风阵列在比如助听器这样的应用中的声源定位和波束形成算法进行了系统的研究并改进了用于估计时延的自适应特征值分解算法，使之在有色背景噪声和较强混响存在的声音环境下能够进行有效的声源位置估计，提高了算法收敛速率。
　　 本文首先介绍了麦克风阵列相关的理论基础，如语音信号和噪声信号特性，以及适用于麦克风阵列研究的远近场信号模型、混响信号模型，空间采样定理等。而后系统阐述了当前声源定位以及波束形成技术的代表性算法原理，并基于声场混响模型，对麦克风阵列声源定位的远场时延估计算法进行了改进，使其在有色噪声环境下，也能保持良好性能，并在此基础上推导了自适应算法，提高了收敛速率，使其可以用于实时性要求较高的场合。而后结合波束形成语音增强算法，对改进的语音增强系统进行仿真，验证了算法的有效性。