基于Kinect麥克風陣列的聲源定位研究.pdf

1、基于麥克風陣列的聲源定位技術(shù)在軍用與民用系統(tǒng)中有著廣闊的應(yīng)用前景，是聲音信號處理領(lǐng)域的熱點研究問題。目前聲源定位精度受多方面因素影響，本文針對傳統(tǒng)的聲源定位系統(tǒng)中采集電路采集到的聲音信號易受噪音和混響的影響，提出采用運動傳感輸入設(shè)備Kinect中集成的小型線性麥克風陣列采集音頻信號，實現(xiàn)高精度的聲源定位。
　　首先研究了基于最大輸出功率的可控波束形成的源定位、基于高分辨率譜估計的源定位和基于時延估計的源定位三種定位原理;研究了麥克

2、風陣列聲源定位的遠場與近場模型的劃分標準，詳細比較了兩種模型下定位的關(guān)聯(lián)與區(qū)別;分析了基于時延估計的源定位中經(jīng)典的麥克風陣列模型，給出了直線陣、圓陣、雙直角三角形陣和四方陣模型的定位理論與推導(dǎo)公式;以廣義互相關(guān)的時延估計法、互功率譜相位時延估計法、最大似然時延估計法、倒譜預(yù)濾波時延估計法和最小均方自適應(yīng)時延估計法為例討論了時延估計源定位中時延獲取的方法;分析了泰勒級數(shù)法和Chan算法兩種非線性定位方程的解法。
　　其次采用Kine

3、ct的麥克風直線陣，結(jié)合微軟公司開放式的Microsoft KinectSDK庫與Visual Studio開發(fā)平臺構(gòu)建了聲源定位系統(tǒng)的采集系統(tǒng)。然后利用Kinect中的四個麥克風接收音頻信號，并通過調(diào)用SDK庫中消噪函數(shù)實現(xiàn)對采集到的音頻信號去除環(huán)境噪音與混響，最后得到可直接應(yīng)用于時延估計算法的較干凈的四通道音頻信號。
　　采用MATLAB軟件，對互相關(guān)(CC)、相位變換法(PHAT)、最大似然估計(ML)和平均平方差函數(shù)(AS

4、DF)進行了仿真，對比研究了在僅存在高斯白噪音與實際環(huán)境噪音兩種情況下聲源定位時延估計的性能，并討論了在這兩種情況下不同信噪比(SNR)對于定位性能的影響。
　　在實測實驗部分，應(yīng)用構(gòu)建的實驗系統(tǒng)在實測環(huán)境采集音頻信號，并通過互相關(guān)、相位變換和最大似然估計獲取時延，從而獲取聲源位置，并和實際結(jié)果比較。為了分析不同聲源位置（不同距離、不同角度）的定位精度，對實測環(huán)境中十四個不同位置進行聲源定位實驗，實驗結(jié)果表明由Kinect的麥克風