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基于时延估计的声源定位系统研究

张明瀚  
【摘要】: 复杂环境下的声源定位技术在视频会议系统、多媒体系统以及机器人等领域有着广泛的应用,尤其在无人职守环境下的视频监控系统中存在潜在的应用价值。但基于现实环境中噪声与混响的高度复杂性,使得声源定位技术在工程应用领域存在精度不够、运算量大、系统成本高等问题。为解决这些问题,本文期望借助现代信号处理方法,对复杂环境下声源定位技术进行理论上的研究与探讨,以期为声源定位技术的工程应用提供一定的理论判据。主要做了以下工作: ①对当前基于麦克风阵列的声源定位技术方法进行分析研究,最终选择运算量最小、实时性高的基于时延估计的声源定位技术作为本文研究的主线。 ②对麦克风接收进来的声源信号进行了预处理,主要利用带通滤波、小波降噪以及语音端点检测等方法。 ③对基于时延估计声源定位方法中第一部分的时延估计方法进行了系统的研究,提出了在强混响环境下使用倒谱技术提取出无混响的语音建立信号,将其作为传统时延迟估计方法的参考输入而进行时延估计的方法。并对传统时延估计方法与本文提出的方法进行了仿真分析比较。 ④对基于时延估计声源定位方法中第二部分的方位定位法进行了系统研究。简单介绍了目标函数空间搜索定位法和几何定位法,提出了一种三麦克风进行三维定位的定位模型,并与传统方法进行了定位精度的仿真分析比较。 ⑤开发了一套实际声源定位系统,详细介绍了软硬件系统的设计开发过程,并在实际环境中进行了系统测试,给出了实验结果。通过硬件和软件的实现,系统基本完成对单声源的三维定位,实验证明所设计的声源定位系统方法简单且实际可用,验证了工程实现的可行性,并可以为进一步的声源定位技术研究提供硬件平台支持。最后,作者对测试结果进行了分析,并提出了进一步工作的重点。


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