專利名稱：一種基于多變量統(tǒng)計(jì)的助聽器聲源定位方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種數(shù)字助聽器聲源的定位方法。
背景技術(shù)：
對(duì)聽障患者來說，聲音定位障礙是最嚴(yán)重的問題之一。這會(huì)導(dǎo)致患者沒法區(qū)分來自不同方向的聲音，沒法分辨期望得到的聲音，甚至?xí)言肼暜?dāng)成期望得到的語音。同時(shí)，會(huì)使患者生成被環(huán)境隔離的感覺，以至于產(chǎn)生焦慮情緒。在一般環(huán)境中，定位困難只會(huì)給聽力損傷者帶來不便，但是在某些特定環(huán)境中，可能會(huì)造成危險(xiǎn)。因此，在助聽器研究領(lǐng)域中，聲源定位與跟蹤算法一直是一個(gè)非常有研究價(jià)值的課題。早期對(duì)于人耳聲源定位與跟蹤的研究，主要是通過分析雙耳耳間信號(hào)差異而實(shí)現(xiàn)。這類算法的缺點(diǎn)在于解決不了與雙耳等距的中垂面上的聲源的定位問題。2001年Bernard Widrow提出將麥克風(fēng)陣列應(yīng)用于數(shù)字助聽器中，但是他假定患者感興趣的聲源方向始終在正前方，這限制了方案的有效性，并不能有效地實(shí)現(xiàn)聲源的定位與跟蹤。還有一些科學(xué)家提出了基于HRTF (Head Related Transfer Function,頭相關(guān)傳遞函數(shù))的聲源定位與跟蹤方法。但是，不管是什么方法，所研究的包含定位信息的特征參數(shù)主要是時(shí)間差、相位差和強(qiáng)度差三種。在所有的基于時(shí)間差的算法中，廣義互相關(guān)法(GCC)算法是最常用的算法。普通GCC方法在無混響環(huán)境下效果要比有混響環(huán)境下要好的多，針對(duì)這種情況，一些學(xué)者提出了一些改進(jìn)算法。此外，Chen et al.提出利用麥克風(fēng)陣列的多通道時(shí)延估計(jì)算法，并發(fā)現(xiàn)即使在噪聲和混響環(huán)境下，性能也隨麥克風(fēng)數(shù)目的增加而改善。還有其他一些時(shí)延估計(jì)的算法，如基于子空間分解的時(shí)延算法及其改進(jìn)算法，基于聲學(xué)傳遞函數(shù)比的時(shí)延估計(jì)算法等。雖然GCC方法更傾向于估計(jì)信噪比強(qiáng)的信號(hào)的時(shí)延值，但是低的計(jì)算復(fù)雜度和易于實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)還是使GCC方法得到了比較廣泛的應(yīng)用。但是由于噪聲和混響的影響，GCC序列會(huì)變得雜亂，通過判斷峰值獲得時(shí)延估計(jì)的傳統(tǒng)方法已經(jīng)不再適用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的所要解決的是克服噪聲和回響情況下，聲源定位困難的問題，提出一種基于小波域多變量統(tǒng)計(jì)的數(shù)字助聽器聲源定位方法，在獲得精確定位同時(shí)，維持算法的低
計(jì)算量。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題，采用如下技術(shù)方案(I)采用位于同一平面的全向型麥克風(fēng)方陣采集聲源信號(hào)sm G R1, m = 1,2,3,4,I為語音信號(hào)Sm的長度。設(shè)定任意一個(gè)麥克風(fēng)為參考麥克風(fēng),如麥克風(fēng)I。利用廣義自相關(guān)算法計(jì)算麥克風(fēng)I同其它三個(gè)麥克風(fēng)的自相關(guān)序列，Glp，p = 2,3,4.(2)利用小波域多變量統(tǒng)計(jì)法計(jì)算麥克風(fēng)對(duì)間時(shí)延T lp，p = 2，3，4，其具體步驟如下2a)首先把將長度為256的自相關(guān)序列Glp，p = 2，3，4分解成16個(gè)長度為16的子序列Mk, k = 1,2, . . . , 16,每個(gè)子序列Mk為一個(gè)多變量統(tǒng)計(jì)單元。2b)將每個(gè)多變量統(tǒng)計(jì)單元再分解成4個(gè)長度為4小波處理單元Wi, i = 1,2,3,
4。對(duì)每個(gè)小波處理單元Wi進(jìn)行一維小波變換，提取四個(gè)haar小波系數(shù)=A1(Wi)為粗略系數(shù)序列、D1 (Wi)、D2 (Wi)和D3(Wi)為細(xì)節(jié)系數(shù)序列，組合為矩陣形式Xr =IA1(Wi) D1(Wi) D2(Wi) A(^)fX^ = [A^W~) D^W~) D^T)=IjfjA1(JVi)
權(quán)利要求
1. 一種基于多變量統(tǒng)計(jì)的助聽器聲源定位方法，其特征在于，包括如下步驟 (1)采用位于同一平面的全向型麥克風(fēng)方陣采集聲源信號(hào)SmG R1, m = 1,2,3,4, I為語音信號(hào)Sm的長度，設(shè)定任意一個(gè)麥克風(fēng)為參考麥克風(fēng)，利用廣義自相關(guān)算法計(jì)算參考麥克風(fēng)同其它三個(gè)麥克
全文摘要
本發(fā)明提供一種基于多變量統(tǒng)計(jì)的助聽器聲源定位方法，本發(fā)明通過對(duì)GCC序列進(jìn)行小波分解，再運(yùn)用hotellingT2統(tǒng)計(jì)方法分析小波系數(shù)，估計(jì)時(shí)延估計(jì)值。該方法在混響環(huán)境和復(fù)雜多變的噪聲環(huán)境下的魯棒性能良好，并且算法的計(jì)算量適中，適合實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)，能夠滿足助聽器的聲源定位要求。
文檔編號(hào)H04R25/00GK102740208SQ201110092779
公開日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2011年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月14日
發(fā)明者余華, 奚吉, 張毅鋒, 梁瑞宇, 王開, 王青云, 趙力, 鄒采榮, 陳存寶 申請(qǐng)人:東南大學(xué)