基于概率計(jì)算的聲源定位技術(shù)研究

1、基于概率計(jì)算的聲源定位技術(shù)研究基于概率計(jì)算的聲源定位技術(shù)研究聲音處理系統(tǒng)的一般由計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)采集部分和信號處理部分組成。一個(gè)可靠的聲源定位,采用各種各樣的有特色的跟蹤 :/wWw.LWlm 算法和傳感器裝置?？柭^濾器根據(jù)高斯模型和線性動(dòng)力學(xué)通常用于定位一個(gè)單獨(dú)的對象。這種方法已被應(yīng)用到音頻和視頻對象的跟蹤問題。然而,當(dāng)在一個(gè)嘈雜的環(huán)境中使用卡爾曼濾波器測量時(shí)不可以獲得準(zhǔn)確的跟蹤性能。1、麥克風(fēng)陣列的安排我們采用麥克風(fēng)陣列進(jìn)展聲音信號的采集，將麥克風(fēng)分別安放在相應(yīng)的位置，同時(shí)使用放大器進(jìn)展信號的放大，然后傳輸?shù)较到y(tǒng)的信號處理部分。有很多可能的原因可能導(dǎo)致信號的錯(cuò)誤，如本地的聲音來源,諸如噪音

2、、混響信號對麥克風(fēng)的影響。對目的信號的處理過濾是非常重要的,其中之一就是本文提出的，對目的信號到達(dá)不同麥克風(fēng)的時(shí)間延遲進(jìn)展過濾處理。2、概率過程盡管麥克風(fēng)陣列被安排為成三角形排列,但是系統(tǒng)周圍的環(huán)境噪聲和聲學(xué)條件仍然可能會導(dǎo)致計(jì)算時(shí)間差的錯(cuò)誤。麥克風(fēng)之間的時(shí)間延遲的獲得錯(cuò)誤是導(dǎo)致定位錯(cuò)誤的主要原因。使用馬爾可夫過程用于計(jì)算一個(gè)時(shí)間延遲。兩個(gè)麥克風(fēng)之前的時(shí)間延遲被選中作為狀態(tài)變量。是麥克風(fēng)i和j之間的時(shí)間延遲，根據(jù)觀察到的聲音信號，我們想計(jì)算出當(dāng)前計(jì)算時(shí)間延遲是否是可靠的。根據(jù)目前的麥克風(fēng)陣列獲得的可能的時(shí)間延遲可以寫成下面公式2的形式：總的來說，對一個(gè)聲源定位我們需要逐步的進(jìn)展概率遞歸，這個(gè)過

3、程需要兩個(gè)部分預(yù)測和更新部分。2.1 預(yù)測部分在預(yù)測部分,運(yùn)動(dòng)模型預(yù)測當(dāng)前狀態(tài)的概率，在時(shí)間框架和當(dāng)前狀態(tài)取決于前面狀態(tài)的情況下，聲音來源不能挪動(dòng)在一個(gè)特定的角度。因此,運(yùn)動(dòng)模型,我們使用用高斯模型方程來描繪，如公式根據(jù)這個(gè)運(yùn)動(dòng)的模型,我們可以估計(jì)每個(gè)時(shí)間延遲的狀態(tài)概率，如公式(4)。當(dāng)前的狀態(tài)是求和預(yù)測的，因?yàn)閮蓚€(gè)麥克風(fēng)之間的時(shí)間延遲是離散的和依賴于采樣頻率的。2.2 更新部分當(dāng)獲得后驗(yàn)分布后，測量系統(tǒng)就可以從麥克風(fēng)的話筒獲得一個(gè)健全的聲音信號，我們提出了一個(gè)可能的測量系統(tǒng)模型，使用某一對麥克風(fēng)之間的時(shí)間延遲計(jì)算互相關(guān)值。這里是麥克風(fēng)i在時(shí)間t的聲音信號，關(guān)于的后驗(yàn)分布是根據(jù)貝葉斯公式等到的

4、：當(dāng)這個(gè)概率是最高值得時(shí)候，就是我們期望的麥克風(fēng)對之間的時(shí)間延遲。相對于每個(gè)麥克風(fēng)對，這個(gè)過程是獨(dú)立的。2.3 后置處理根據(jù)我們配置的麥克風(fēng)陣列之間獲得聲音信號的時(shí)間延遲的值，我們可以確定聲源的位置。根據(jù)我們采用的后驗(yàn)分布模型，取決于測量值，似然模型，時(shí)間延遲，選擇上述的概率過程，過濾掉那些不需要的時(shí)間延遲設(shè)置,當(dāng)時(shí)間延遲符合特征值的時(shí)候，采用這些時(shí)間延遲計(jì)算聲源的位置。2.4 聲源定位當(dāng)獲得適宜的時(shí)間延遲之后，假定傳感器坐標(biāo)為，。聲源目的坐標(biāo)為。式中：為目的到達(dá)一號傳感器與二號傳感器的間隔 差；為目的到達(dá)一號傳感器與三號傳感器的間隔 差。為聲速；，為時(shí)間差。根據(jù)獲得的時(shí)間差就可以計(jì)算出聲源目的的位置。由此可以看出時(shí)間延遲的獲得對聲源定位的精度起決定作用。3、結(jié)語聲音是人們控制智能設(shè)備的一種重要的根本形式，提供了大量的人類與智能設(shè)備的空間和時(shí)間的信息。根據(jù)麥克風(fēng)陣列之間獲得聲音信號的時(shí)間差，通過計(jì)算確定了聲源目的的位置。在本文，我們采用了概率的方法來提取時(shí)間延遲，是定位結(jié)果更加可靠。使用這種方法我們可以設(shè)計(jì)一個(gè)聲源目的的跟蹤裝置，在一些特定的場合取代人類，進(jìn)展目的的監(jiān)測。這