聲源定位技術(shù)在人機(jī)交互、智能會(huì)議、助聽(tīng)器等中發(fā)揮著重要作用。室內(nèi)環(huán)境中存在混響和噪聲會(huì)對(duì)聲源定位結(jié)果產(chǎn)生影響,造成一定的誤差。因此,對(duì)混響和噪聲環(huán)境中如何提高聲源定位準(zhǔn)確度的研究具有重要意義。首先,論文研究與分析了基于雙耳信號(hào)的聲源定位算法的理論基礎(chǔ),并重點(diǎn)研究了雙耳信號(hào)的聲源定位原理,分析雙耳信號(hào)模型和確定了雙耳聽(tīng)覺(jué)聲源定位的總體方案。其次,論文對(duì)常用時(shí)延估計(jì)方法的相關(guān)原理進(jìn)行了研究。針對(duì)聲源信號(hào)各頻率分量作同樣的處理不能解決混響對(duì)不同頻率語(yǔ)音的影響差異而導(dǎo)致定位誤差的問(wèn)題,提出一種基于分頻的廣義互相關(guān)的時(shí)延估計(jì)算法。雙耳信號(hào)通過(guò)Gammatone濾波器后得到分頻的子帶信號(hào),在每個(gè)子帶信號(hào)中進(jìn)行最小相位分解的去混響處理,從倒譜域中反變換到時(shí)域后對(duì)每個(gè)子帶進(jìn)行互相關(guān)計(jì)算,將每個(gè)子帶互相關(guān)函數(shù)求和得出最大互相關(guān)值相對(duì)應(yīng)的雙耳時(shí)間差值,再經(jīng)過(guò)幾何模型獲得方位角度。通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明,該算法對(duì)語(yǔ)音信號(hào)的各個(gè)頻率分量作了充分地去混響處理,有效地減少了多頻聲源中混響帶來(lái)的定位誤差。再者,論文對(duì)方位估計(jì)方法進(jìn)行了較深入研究,針對(duì)存在混響和噪聲而導(dǎo)致聲源定位性能下降的問(wèn)題,提出一種基于分頻和深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(Deep Neural Networks,DNNs)的聲源定位算法。該算法利用DNNs來(lái)映射雙耳特征與方位角之間的關(guān)系,通過(guò)DNNs學(xué)習(xí)與測(cè)試過(guò)程來(lái)提高聲源定位的準(zhǔn)確度,并在DNN學(xué)習(xí)過(guò)程加入不同信噪比的噪聲來(lái)提高該算法的抗噪性能。首先通過(guò)CIPIC數(shù)據(jù)庫(kù)中的頭部相關(guān)響應(yīng)函數(shù)構(gòu)建雙耳信號(hào),再利用Gammatone濾波器對(duì)雙耳信號(hào)進(jìn)行分頻,對(duì)分頻后子帶信號(hào)進(jìn)行倒譜去混響處理,從倒譜域中反變換到時(shí)域后對(duì)每個(gè)子帶互相關(guān)計(jì)算得到廣義互相關(guān)函數(shù)(Generalized Cross-Correlation Function,GCCF)。本文將雙耳語(yǔ)音定位視為一個(gè)多分類(lèi)的問(wèn)題,將GCCF和雙耳聲壓級(jí)差(Interaural Level Differences,ILDs)作為定位特征,輸入到頂層為softmax回歸結(jié)構(gòu)的DNNs,輸出聲源處于每個(gè)方位的概率,取最大概率方位角為聲源位置。實(shí)驗(yàn)證明,該算法能有效提高混響和噪聲環(huán)境中的定位準(zhǔn)確度。最后,構(gòu)建了一個(gè)基于雙耳信號(hào)的聲源定位系統(tǒng),并進(jìn)行了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)測(cè)試和分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,基于分頻和DNNs的聲源定位算法具有更好的定位準(zhǔn)確度,實(shí)驗(yàn)結(jié)果和理論計(jì)算的結(jié)果是一致的,在混響時(shí)間為0.89s,信噪比分別為SNR=20dB,10dB和0dB時(shí),聲源定位準(zhǔn)確估計(jì)率分別為88.56%,84.46%和70.06%,能在噪聲和混響環(huán)境下能達(dá)到較好的定位效果。
【學(xué)位單位】：重慶郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：TN912.3
【部分圖文】：

慶郵電大學(xué)碩士學(xué)位論文 第 2 章 基于雙耳信號(hào)聲源定位的理論研究與方案設(shè)源矢量與水平面前半平面的夾角，仰角為 0°代表水平面，仰角為 180°代表正，仰角為 90°代表正上方，仰角為 270°正下方。

聲源矢量與水平面前半平面的夾角，仰角為 0°代表水平面，仰角為 180°代表正方，仰角為 90°代表正上方，仰角為 270°正下方。圖 2.1 CIPIC 測(cè)量 HRTF 使用的坐標(biāo)系

載 GUI 界面圖中，還可以看出左右耳信號(hào)的 HRIR 和 HRTF 灰度圖像和波形圖，以及 ITD 波形圖。圖中左耳 HRIR 灰度圖像中水平方向的虛線是指到達(dá)時(shí)間，垂直方向的虛線是指對(duì)應(yīng)的仰角。圖 2.3 為 GUI 布局圖，詳細(xì)地解釋了圖 2.2 中圖形內(nèi)容以及布局。在圖 2.3 中左側(cè)四個(gè)兩兩并排放置的圖形分別為左右耳信號(hào)的HRIR 圖和 HRTF 圖，右邊四個(gè)圖從上往下分別為 ITD 波形圖、HRIR 波形圖和左右耳 HRTF 波形圖。2.1.3 HRTF 時(shí)頻特性HRTF 在時(shí)域的等價(jià)表達(dá)是 HRIR，它們與LH 、RH 由傅里葉變換相聯(lián)系： 22, , , , , , , ,, , , , , , , ,j ftL Lj ftR RH r f h r f e dtH r f h r f e dt (2.3)HRIR 表示聲源到雙耳的脈沖響應(yīng)，它是聲源的位置r 、 、 及時(shí)間t的函數(shù)，

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本文編號(hào)：2808184