麦克风阵列的校正方法研究论文

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1、电子科技大学硕士学位论文麦克风阵列的校正方法研究姓名：肖华申请学位级别：硕士专业：信息与通信工程指导教师：邵怀宗20080501摘要传统单只麦克风系统只能在时域、频域对语音进行处理，而麦克风阵列系统引入了声源的空间信息，增加了空域处理，可实现声源定位、方向性干扰抑制、语音分离等功能。它可广泛应用于助听器、车载电话、视频会议、语音识别、多媒体教室、战场侦听等环境。目前，基于麦克风阵列的语音处理算法层出不穷，仿真结果证明这些算法的有效性。但在实际应用中，以子空间算法、自适应波束形成算法为代表的麦克风阵列语音定位、增强算法性能不理想。为了提高这些算法在实际

2、应用中的性能，本文对此进行了初步的研究。本文首先阐述了两种典型的麦克风阵列语音定位、增强算法，将它们作为算法性能分析基础。其次研究了造成这些算法性能下降的主要原因，即麦克风阵列误差。利用系统的观点和方法，对其建模。在此基础上，提出了一种包含麦克风阵列误差的改进阵列模型。其次研究了解决方法，即麦克风阵列模型误差校正方法。按照校正声源位置是否已知，麦克风阵列校正方法可划分为有源校正和自校正。利用子空间特性，提出了一种有源校正方法，并在此基础上提出了一种鲁棒的声源定位算法。利用对称性，提出了一种自校正方法。最后给出两种方法的比较和结论。本文的创新点在于：(

3、1)提出了一种改进的麦克风阵列模型。该模型考虑了麦克风阵列幅度、相位以及阵元位置误差，可应用于任意几何形状的平面阵列，可推广到多维阵列。与传统麦克风阵列模型相比，该模型更接近实际情况。(2)提出了一种有源校正方法。该方法可对麦克风阵列幅度、相位以及阵元位置误差进行校正，具有较高的精度。为解决该方法的相位模糊问题，提出了一种改进的模型误差估计算法，并在此基础上，提出了一种鲁棒的声源定位算法。在麦克风阵列存在误差的情况下，该定位算法仍然保持较好的性能。(3)提出了一种自校正方法。该方法不需要校正声源的精确方位，利用对称性，可对麦克风阵列幅度、相位误差进行

4、校正。它具有性能较好，运算量小，方便易行的特点。关键词：麦克风阵列，模型误差，自校正，有源校正ABSTRACTABSTRACTTraditionalsinglemicrophonesystemsonlyprocesssignalsintimeandfrequencydomains．Microphonearraysystemsintroducespaceinformationofsoundsources，i．e．廿1eyCalladditionallyprocesssignalsinspacedomain．Thus，theyCanrealizesoun

5、dsourcelocalization，restraintofdirectionalinterference，speechseparationandSOon．Theycarlbewidelyappliedtohearingaids，videoconference，speechrecognition,multi-mediaclassroom，battlefieldinterceptionandSOon．Now，speechprocessingalgorithmsbasedonmicrophonearraysemergeinendlessly．Simul

6、ationresultshaveverifiedeffectivenessofthesealgorithms．Inpractice，however,performanceofthesealgorithmssuchassubspacelocalizationalgorithmsandadaptivebeamformingalgorithmsisdissatisfied．Inordertoimprovetheperformanceofthesealgorithmsinpractice，thispaperperformspreliminarystudyon

7、thisproblem．First，thispaperillustratesatypicalsoundsourcelocalizationalgorithmandatypicalspeechenhancementalgorithmofmicrophonearrays，whichaleconsideredasbasisofanalysisofperformance．Then,thispaperinvestigatesreasonst11atmakeperformanceofthesealgorithmsdegradedinpractice，i．e．mi

8、crophonearrayerrors．Accordingtoviewpointsandmethodsofs