本发明涉及语音信号处理，具体涉及一种自适应方向型跟随语音式双麦克风降噪方法及系统。
背景技术：
1、随着患有听力障碍疾病的人日益增多，助听器的普及率也越来越高，越来越多的听障患者愿意并且有能力选择通过助听器改善听力条件。因此助听器技术也迎来新的发展，传统的模拟助听器虽然成本较低，但同时存在精度较低，功能较为单一，信号失真等一系列问题；而数字助听器在没有大幅提高成本的条件下，凭借着可编程、可配置、算法丰富、失真小和精度高等优点，成为了越来越多人的选择，因此对数字助听器算法的研究不仅是必要的，并且有着深远的影响。
2、多麦克风相较于单麦克风的优势在于其可以提供更多的空间信息，能够实现更为复杂的功能，提供更好的聆听效果。例如可以在多麦克风的结构下实现方向性收音的功能，能够有效抑制目标方向外的信号，明显提升信号的信噪比与清晰度。
3、目前，数字助听器大多以单个麦克风结构为主，双麦克风由于可以提取更多空间与方位信息，双麦克风结构能有效提高助听器在噪杂环境下的信噪比和清晰度从而实现更为复杂的方向性和降噪算法；且双麦克风助听器的方向性算法多为固定方向性，其抑制和增强的方向是固定的，而在实际的应用场景中语音等目标信息往往是各个方向的；因此，需要设计一种自适应方向型跟随语音式双麦克风降噪方法及系统。
技术实现思路
1、本发明的目的是克服现有技术的不足，为更好的有效解决目前双麦克风助听器的方向性算法多为固定方向性，其抑制和增强的方向是固定的，而在实际的应用场景中语音等目标信息往往是各个方向的问题，提供了一种自适应方向型跟随语音式双麦克风降噪方法及系统，其实现了具有跟随语音方位与方向降噪的功能，且能自适应地检测并跟随环境中的语音从而实现放大语音方向的信号幅度及抑制其他方向的噪声，提高了信噪比和清晰度，还具有能适用于各种应用场景下的方向性增加特性，具有良好的应用前景。
2、为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
3、一种自适应方向型跟随语音式双麦克风降噪方法及系统，包括以下步骤，
4、步骤a，将第一麦克风与第二麦克风采集到的第一原始信号和第二原始信号分帧后分别采用直流分量消除模块去除直流偏移分量，得到去直流后第一麦克风信号和去直流后第二麦克风信号；
5、步骤b，将去直流后第一麦克风信号送入语音检测模块进行处理，得到当前环境下语音出现概率；
6、步骤c，将去直流后的第一麦克风信号送入能量检测模块进行处理，得到当前环境下能量水平；
7、步骤d，基于获得的当前环境下语音出现概率和当前环境下能量水平，采用低精度方位测算模块或高精度方位测算模块进行测算，得出声源方位；
8、步骤e，将去直流后第一麦克风信号、去直流后第二麦克风信号和声源方位输入至自适应方向性信号合成模块并进行处理，输出合成信号。
9、前述的一种自适应方向型跟随语音式双麦克风降噪方法，步骤a，将第一麦克风与第二麦克风采集到的第一原始信号和第二原始信号分帧后分别采用直流分量消除模块去除直流偏移分量，得到去直流后第一麦克风信号和去直流后第二麦克风信号，其中直流分量消除模块采用高通滤波器。
10、前述的一种自适应方向型跟随语音式双麦克风降噪方法，步骤b，将去直流后第一麦克风信号送入语音检测模块进行处理，得到当前环境下语音出现概率，具体步骤如下，
11、步骤b1，计算当前环境下第m帧的信号能量，如公式（1）所示，
12、（1）
13、其中，为每帧信号的样点数，为第n个样点信号采样值的平方；
14、步骤b2，计算第一功率统计量，如公式（2）所示，
15、（2）
16、其中，和为常系数；
17、步骤b3，计算第二功率统计量，如公式（3）所示，
18、（3）
19、其中，为历史所取的历史帧数，为采样点序号；
20、步骤b4，计算第帧的语音概率，如公式（4）所示，
21、（4）；
22、步骤b5，对语音概率进行平滑，得到第帧当前环境下语音出现概率，具体计算方式如下公式（5）所示，
23、（5）
24、其中，和为平滑系数。
25、前述的一种自适应方向型跟随语音式双麦克风降噪方法，步骤c，将去直流后的第一麦克风信号送入能量检测模块进行处理，得到当前环境下能量水平，具体如公式（6）所示，
26、（6）。
27、前述的一种自适应方向型跟随语音式双麦克风降噪方法，步骤d，基于获得的当前环境下语音出现概率和当前环境下能量水平，采用低精度方位测算模块或高精度方位测算模块进行测算，得出声源方位，具体步骤如下，
28、步骤d1，构建低精度方位测算模块实现方式如公式（7）所示，
29、（7）
30、其中，和为常数；
31、步骤d2，构建高精度方位估计单元实现方式如公式（8）所示，
32、（8）；
33、步骤d3，采用低精度方位测算模块或高精度方位测算模块进行测算，得出声源方位，
34、（9）
35、其中，为语音概率激活阈值，为声压级阈值；若且时，则表示当前信号中出现了语音，这时采用高精度方位测算模块进行测算，否则采用低精度方位测算模块进行测算。
36、前述的一种自适应方向型跟随语音式双麦克风降噪方法，步骤e，将去直流后第一麦克风信号、去直流后第二麦克风信号和声源方位输入至自适应方向性信号合成模块并进行处理，输出合成信号，具体步骤如下，
37、步骤e1，将去直流后第一麦克风信号、去直流后第二麦克风信号经延时滤波器进行延时，得到延时后第一麦克风信号和延时后第二麦克风信号，如公式（10）和公式（11）所示，
38、（10）
39、（11）；
40、步骤e2，根据去直流后第一麦克风信号、去直流后第二麦克风信号、延时后第一麦克风信号、延时后第二麦克风信号和声源方位进行合成，获得合成信号，如公式（12）所示，
41、（12）。
42、前述的一种自适应方向型跟随语音式双麦克风降噪方法，步骤e1中的延时滤波器采用非递归型有限脉冲响应滤波器，而所述非递归型有限脉冲响应滤波器的第二系数计算步骤如下，
43、步骤e11，根据双麦克风端射距间距计算固定信号延时时间，如公式（13）所示，
44、（13）
45、其中，为空气中的声速，为信号采样率；
46、步骤e12，设滤波器长度为，则第一延时控制向量如公式（14）所示，
47、（14）；
48、步骤e13，计算第二延时控制向量如公式（15）所示，
49、（15）；
50、步骤e14，计算非递归型有限脉冲响应滤波器第一系数如公式（16）所示，
51、（16）
52、步骤e15，对非递归型有限脉冲响应滤波器第一系数进行加窗得到非递归型有限脉冲响应滤波器第二系数。
53、一种自适应方向型跟随语音式双麦克风降噪系统，包括去直流单元、语音检测单元、能量检测单元、声源方位测算单元和信号合成单元，所述去直流单元用于将第一麦克风与第二麦克风采集到的第一原始信号和第二原始信号分帧后分别采用直流分量消除模块去除直流偏移分量并得到去直流后第一麦克风信号和去直流后第二麦克风信号；
54、所述语音检测单元用于将去直流后第一麦克风信号送入语音检测模块进行处理并得到当前环境下语音出现概率；
55、所述能量检测单元用于将去直流后的第一麦克风信号送入能量检测模块进行处理并得到当前环境下能量水平；
56、所述声源方位测算单元用于基于获得的当前环境下语音出现概率和当前环境下能量水平，再采用低精度方位测算模块或高精度方位测算模块进行测算并得出声源方位；
57、所述信号合成单元用于将去直流后第一麦克风信号、去直流后第二麦克风信号和声源方位输入至自适应方向性信号合成模块进行处理并输出合成信号。
58、本发明的有益效果是：本发明的一种自适应方向型跟随语音式双麦克风降噪方法及系统，首先将第一麦克风与第二麦克风采集到的第一原始信号和第二原始信号分帧后分别采用直流分量消除模块去除直流偏移分量并得到去直流后第一麦克风信号和去直流后第二麦克风信号，接着将去直流后第一麦克风信号送入语音检测模块进行处理并得到当前环境下语音出现概率，再将去直流后的第一麦克风信号送入能量检测模块进行处理并得到当前环境下能量水平，随后基于获得的当前环境下语音出现概率和当前环境下能量水平采用低精度方位测算模块或高精度方位测算模块进行测算并得出声源方位，再将去直流后第一麦克风信号、去直流后第二麦克风信号和声源方位输入至自适应方向性信号合成模块并进行处理并输出合成信号，有效的实现了本发明具有跟随语音方位与方向降噪的功能，且能自适应地检测并跟随环境中的语音从而实现放大语音方向的信号幅度及抑制其他方向的噪声，提高了信噪比和清晰度，还具有能适用于各种应用场景下的方向性增加特性，具有良好的应用前景。
1.一种自适应方向型跟随语音式双麦克风降噪方法，其特征在于：包括以下步骤，
2.根据权利要求1所述的一种自适应方向型跟随语音式双麦克风降噪方法，其特征在于：步骤a，将第一麦克风与第二麦克风采集到的第一原始信号和第二原始信号分帧后分别采用直流分量消除模块去除直流偏移分量，得到去直流后第一麦克风信号和去直流后第二麦克风信号，其中直流分量消除模块采用高通滤波器。
3.根据权利要求2所述的一种自适应方向型跟随语音式双麦克风降噪方法，其特征在于：步骤b，将去直流后第一麦克风信号送入语音检测模块进行处理，得到当前环境下语音出现概率，具体步骤如下，
4.根据权利要求3所述的一种自适应方向型跟随语音式双麦克风降噪方法，其特征在于：步骤c，将去直流后的第一麦克风信号送入能量检测模块进行处理，得到当前环境下能量水平，具体如公式（6）所示，
5.根据权利要求4所述的一种自适应方向型跟随语音式双麦克风降噪方法，其特征在于：步骤d，基于获得的当前环境下语音出现概率和当前环境下能量水平，采用低精度方位测算模块或高精度方位测算模块进行测算，得出声源方位，具体步骤如下，
6.根据权利要求5所述的一种自适应方向型跟随语音式双麦克风降噪方法，其特征在于：步骤e，将去直流后第一麦克风信号、去直流后第二麦克风信号和声源方位输入至自适应方向性信号合成模块并进行处理，输出合成信号，具体步骤如下，
7.根据权利要求6所述的一种自适应方向型跟随语音式双麦克风降噪方法，其特征在于：步骤e1中的延时滤波器采用非递归型有限脉冲响应滤波器，而所述非递归型有限脉冲响应滤波器的第二系数计算步骤如下，
8.一种自适应方向型跟随语音式双麦克风降噪系统，所述双麦克风降噪系统的降噪过程基于权利要求1-7任一项所述的双麦克风降噪方法，其特征在于：包括去直流单元、语音检测单元、能量检测单元、声源方位测算单元和信号合成单元，所述去直流单元用于将第一麦克风与第二麦克风采集到的第一原始信号和第二原始信号分帧后分别采用直流分量消除模块去除直流偏移分量并得到去直流后第一麦克风信号和去直流后第二麦克风信号；
