一种降噪处理方法、系统及终端设备与流程

本发明属于音频处理技术领域，尤其涉及一种降噪处理方法、系统及终端设备。

背景技术：

机器人麦克风阵列是由若干个麦克风组成的一个阵列组合，通过麦克风阵列形成一个可调控音频信号信噪比的物理模型就是波束，机器人麦克风阵列形成的四个波束区域，能够对输入的远场音频进行降噪处理。麦克风阵列波束降噪处理模块和机器人头部舵机驱动模块是两个独立运行功能模块，由于麦克风阵列安装于机器人的头部，当驱动机器人头部运动时会导致麦克风阵列初始的波束形成区域发生变动，从而影响麦克风阵列对远场音频的降噪处理效果。

综上所述，现有控制机器人头部运动时会影响麦克风阵列波束的降噪性能的有效性。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例提供了一种降噪处理方法、系统及终端设备，以解决现有控制机器人头部运动时会影响麦克风阵列波束的降噪性能的有效性的问题。

本发明实施例的第一方面提供了一种降噪处理方法，应用于机器人，所述机器人包括头部和用于控制所述头部转动的舵机，所述头部设置有麦克风阵列，所述麦克风阵列包括噪声抑制区域和声源增强区域，包括：

对远场声源进行定位，获取所述远场声源相对于所述麦克风阵列的位置角度；

根据所述位置角度和所述舵机的初始转动角度，计算目标转动角度；

控制所述舵机转动所述目标转动角度，使所述麦克风阵列对准所述远场声源；

根据所述位置角度、所述初始转动角度和所述目标转动角度，确定所述声源增强区域是否对准所述远场声源；

若所述声源增强区域未对准所述远场声源，则将当前对准所述远场声源的噪声抑制区域调整为声源增强区域。

本发明实施例的第二方面提供了一种降噪处理系统，应用于机器人，所述机器人包括头部和用于控制所述头部转动的舵机，所述头部设置有麦克风阵列，所述麦克风阵列包括噪声抑制区域和声源增强区域，包括：

位置角度获取模块，用于对远场声源进行定位，获取所述远场声源相对于所述麦克风阵列的位置角度；

目标转动角度计算模块，用于根据所述位置角度和所述舵机的初始转动角度，计算目标转动角度；

转动控制模块，用于控制所述舵机转动所述目标转动角度，使所述麦克风阵列对准所述远场声源；

判断模块，用于根据所述位置角度、所述初始转动角度和所述目标转动角度，确定所述声源增强区域是否对准所述远场声源；

调整模块，用于若所述声源增强区域未对准所述远场声源，则将当前对准所述远场声源的噪声抑制区域调整为声源增强区域。

本发明实施例的第三方面提供了一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：

对远场声源进行定位，获取所述远场声源相对于所述麦克风阵列的位置角度；

根据所述位置角度和所述舵机的初始转动角度，计算目标转动角度；

控制所述舵机转动所述目标转动角度，使所述麦克风阵列对准所述远场声源；

根据所述位置角度、所述初始转动角度和所述目标转动角度，确定所述声源增强区域是否对准所述远场声源；

若所述声源增强区域未对准所述远场声源，则将当前对准所述远场声源的噪声抑制区域调整为声源增强区域。

本发明实施例的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

对远场声源进行定位，获取所述远场声源相对于所述麦克风阵列的位置角度；

根据所述位置角度和所述舵机的初始转动角度，计算目标转动角度；

控制所述舵机转动所述目标转动角度，使所述麦克风阵列对准所述远场声源；

根据所述位置角度、所述初始转动角度和所述目标转动角度，确定所述声源增强区域是否对准所述远场声源；

若所述声源增强区域未对准所述远场声源，则将当前对准所述远场声源的噪声抑制区域调整为声源增强区域。

本发明提供的一种降噪处理方法、系统及终端设备，通过获取远场音频输入声源与麦克风阵列的位置角度和机器人头部舵机的转动角度，进而计算机器人的目标转动角度，并根据该目标转动角度控制机器人头部舵机转动，使得机器人跟随远场声源进行运动，并根据目标转动角度调整波束区域，以使声源增强区域对远场音频进行处理，有效地提高麦克风阵列波束的降噪性能，解决了现有控制机器人头部运动时会影响麦克风阵列波束的降噪性能的有效性的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一提供的一种降噪处理方法的实现流程示意图；

图2是本发明实施例一中麦克风阵列与机器人头部的相对位置示意图；

图3是本发明实施例一中麦克风阵列的噪声抑制区域和声源增强区域的分布示意图；

图4是本发明实施例二提供的对应实施例一步骤s102的实现流程示意图；

图5是本发明实施例三提供的对应实施例一步骤s104的实现流程示意图；

图6是本发明实施例四提供的一种降噪处理系统的结构示意图；

图7是本发明实施例五提供的对应实施例四中目标转动角度计算模块102的结构示意图；

图8是本发明实施例六提供的对应实施例四判断模块104的结构示意图；

图9是本发明实施例七提供的终端设备的示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

本发明实施例为了解决现有控制机器人头部运动时会影响麦克风阵列波束的降噪性能的有效性的问题，提供了一种降噪处理方法、系统及终端设备，通过获取远场音频输入声源与麦克风阵列的位置角度和机器人头部舵机的转动角度，进而计算机器人的目标转动角度，并根据该目标转动角度控制机器人头部舵机转动，使得机器人跟随远场声源进行运动，并根据目标转动角度调整波束区域，以使声源增强区域对远场音频进行处理，有效地提高麦克风阵列波束的降噪性能，解决了现有控制机器人头部运动时会影响麦克风阵列波束的降噪性能的有效性的问题。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

实施例一：

如图1所示，本实施例提供一种降噪处理方法，其应用于机器人，所述机器人包括头部和用于控制所述头部转动的舵机，所述头部设置有麦克风阵列，所述麦克风阵列包括噪声抑制区域和声源增强区域，其具体包括：

步骤s101：对远场声源进行定位，获取所述远场声源相对于所述麦克风阵列的位置角度。

在具体应用中，当有远场声源输入时，麦克风阵列会对远场声源进行定位，以获取远场声源相对于上述麦克风阵列的位置角度。具体的，该位置角度是指上述远场声源相对于上述麦克风阵列某一固定位置的角度。

作为一个实施例，如图2所示，麦克风阵列位于机器人头部的顶部中央位置。麦克风阵列在远场声源输入时，会形成若干个波束区域，根据相对远场声源的位置将若干个波束区域分别设置为噪声抑制区域和声源增强区域。在具体应用中，将对准远场声源的波束区域设置为声源增强区域，将未对准远场声源的其他波束区域设置为噪声抑制区域，通过声源增强区域对远场声源进行增强采集，通过噪声抑制区域对周围环境噪声进行抑制降噪。需要说明的是，上述若干个波束区域至少为两个。示例性的，如图3所示，麦克风阵列会形成4个波束区域，所述波束区域为扇形区域。a点为远场声源，则将第一波束区域γ0设置为声源增强区域，将第二波束区域γ1、第三波束区域γ2以及第四波束区域γ3设置为噪声抑制区域。需要说明的是，在本实施例中，对准远场声源可以是无角度偏差的对准，也可以是满足一定偏差角度的对准，只需该波束区域发射的波束能够作用于该远场声源，即表明该波束区域对准该远场声源。

步骤s102：根据所述位置角度和所述舵机的初始转动角度，计算目标转动角度。

在具体应用中，获取舵机的初始转动角度可以通过向舵机下发舵机角度回读指令进行获取，也可以通过其他方式进行获取，在此不加以限制。

在具体应用中，位置角度是远场声源输入时，麦克风阵列与远场声源之间存在的角度值，舵机的初始角度是舵机在远场声源输入时，相对与舵机初始位置的旋转角度，为了使得机器人的头部能够跟随远场声源，需要控制舵机进行转动，通过位置角度和舵机的初始转动角度就能计算得到目标转动角度。

步骤s103：控制所述舵机转动所述目标转动角度，使所述麦克风阵列对准所述远场声源。

在具体应用中，计算得到目标转动角度之后，控制舵机转动目标转动角度，即控制机器人头部对准远场声源，进而使得麦克风阵列对准所述远场声源。

步骤s104：根据所述位置角度、所述初始转动角度和所述目标转动角度，确定所述声源增强区域是否对准所述远场声源。

在具体应用中，麦克风阵列位于机器人头部，因此机器人头部转动会改变原有的波束区域的位置。此时，需要判断对准远场声源的波束区域是否仍为声源增强区域。若对准远场声源的波束区域仍是声源增强区域则无需对其进行调整，否则，需要将当前对准所述远场声源的噪声抑制区域调整为声源增强区域。

步骤s105：若所述声源增强区域未对准所述远场声源，则将当前对准所述远场声源的噪声抑制区域调整为声源增强区域。

在具体应用中，若声源增强区未对准远场声源，则说明由于机器人头部转动改变原有的波束区域的位置，使得噪声抑制区域对准远场声源，造成对远场声源进行抑制不利于收集远场声源的信息。因此，通过改变当前对准远场声源的噪声抑制区域的抑制比，将其调整为声源增强区域，对远场声源的信息进行增强采集。

在一个实施例中，在上述步骤s102之前，还包括：

步骤s106：获取舵机的初始转动角度。

步骤s107：判断所述位置角度与所述初始转动角度是否满足第一预设条件。

在具体应用中，第一预设条件为，所述位置角度为零度且所述初始转动角度为120度。需要说明的是位置角度为零度且初始转动角度为120度时说明当前声源增强区域对准远场声源，且机器人头部也对准远场声源，因此，无需控制机器人头部转动。

步骤s108：若所述位置角度与所述转动角度满足第一预设条件，则控制声源增强区域发射波束，以作用于所述远场声源。

在具体应用中，位置角度与转动角度满足位置角度为零度且初始转动角度为120度时，只需要通过设置好的声源增强区域发射波束对远场声源进行收集。

本发明实施例提供的一种降噪处理方法通过获取远场音频输入声源与麦克风阵列的位置角度和机器人头部舵机的转动角度，进而计算机器人的目标转动角度，并根据该目标转动角度控制机器人头部舵机转动，使得机器人跟随远场声源进行运动，并根据目标转动角度调整波束区域，以使声源增强区域对远场音频进行处理，有效地提高麦克风阵列波束的降噪性能，解决了现有控制机器人头部运动时会影响麦克风阵列波束的降噪性能的有效性的问题。

实施例二：

如图4所示，在本实施例中，实施例一中的步骤s102具体包括：

步骤s201：根据所述位置角度和所述初始转动角度计算判别角度。

在一个实施例中，上述步骤s201具体包括：

s2011：判断所述位置角度是否满足第二预设条件。

在具体应用中，上述第二预设条件为所述位置角度大于0度小于或等于180度。当位置角度大于0度小于或等于180度则说明该远场声源位于所述机器人头部的右侧，否则，则说明远场声源位于所述机器人头部的左侧。需要说明的是，舵机的转角范围为75度至165度。

s2022：若所述位置角度满足第二预设条件，则设置判别角度为所述位置角度与所述初始转动角度之和。

当位置角度大于0度小于或等于180度时，设置判别角度为位置角度与初始转动角度之和。

s2023：若所述位置角度不满足第二预设条件，则设置判别角度为所述初始转动角度减去所述位置角度的组角。

当位置角度不满足第二预设条件时，则说明位置角度大于180度且小于或等于360度，此时设置判别角度为初始转动角度减去所述位置角度的组角。需要说明的是，当两个角相加之和等于360度，则这两个角互为组角。

步骤s202：根据所述判别角度计算目标转动角度。

当计算出判别角度后，由于舵机的转角范围为75度至165度。因此，当位置角度大于0度小于或等于180度时，判断该判别角度是否大于165度，若是，则设置目标转动角度为165度，否则设置目标转动角度的值等于判别角度的值；当位置角度大于180度且小于或等于360度，判断该判别角度是否大于75度，若是，则设置目标转动角度为75度，否则目标转动角度的值等于判别角度的值。

实施例三：

如图5所示，在本实施例中，实施例一中的步骤s104具体包括：

步骤s301：判断所述目标转动角度、所述初始转动角度及所述位置角度是否满足第三预设条件。

在具体应用中，上述第三预设条件为目标转动角度不等于初始转动角度。再根据位置角度判断当前对准远场声源的波束区域是否为之前设置的声源增强区域。

步骤s302：若满足，则确定所述声源增强区域未对准所述远场声源。

步骤s303：若不满足，则确定所述声源增强区域已对准所述远场声源。

在具体应用中，可以根据目标转动角度、所述初始转动角度及所述位置角度确定出当前对准远场声源的波束区域，若当前对准远场声源的波束区域是噪声抑制区域则调整该区域的抑制比，将其调整为声源增强区域。若当前对准远场声源的波束区域是声源增强区域，则通过该声源增强区域对远程声源进行收集。

实施例四：

如图6所示，本实施例提供一种降噪处理系统100，应用于机器人，机器人包括头部和用于控制头部转动的舵机，头部设置有麦克风阵列，麦克风阵列包括噪声抑制区域和声源增强区域，用于执行实施例一中的方法步骤，其包括：

位置角度获取模块101用于对远场声源进行定位，获取远场声源相对于麦克风阵列的位置角度；

目标转动角度计算模块102用于根据位置角度和舵机的初始转动角度，计算目标转动角度；

转动控制模块103用于控制舵机转动目标转动角度，使麦克风阵列对准远场声源；

判断模块104用于根据位置角度、初始转动角度和目标转动角度，确定声源增强区域是否对准远场声源；

调整模块105用于若声源增强区域未对准远场声源，则将当前对准远场声源的噪声抑制区域调整为声源增强区域。

在一个实施例中，上述降噪处理系统100还包括：

初始角度获取模块，用于获取舵机的初始转动角度。

第一条件判断模块，用于判断位置角度与初始转动角度是否满足第一预设条件。

处理模块，用于若位置角度与转动角度满足第一预设条件，则控制声源增强区域发射波束，以作用于远场声源。

需要说明的是，本发明实施例提供的降噪处理系统，由于与本发明图1所示方法实施例基于同一构思，其带来的技术效果与本发明图1所示方法实施例相同，具体内容可参见本发明图1所示方法实施例中的叙述，此处不再赘述。

实施例五：

如图7所示，在实施例中，实施例四中的目标转动角度计算模块102包括用于执行图4所对应的实施例中的方法步骤的结构，其包括：

判别角度计算单元201用于根据所述位置角度和所述初始转动角度计算判别角度。

目标转动角度获取单元202用于根据所述判别角度计算目标转动角度。

在一个实施例中，上述判别角度计算单元201包括：

第二条件判断单元，用于判断所述位置角度是否满足第二预设条件。

第一计算单元，用于若所述位置角度满足第二预设条件，则设置判别角度为所述位置角度与所述初始转动角度之和。

第二计算单元，用于若所述位置角度不满足第二预设条件，则设置判别角度为所述初始转动角度减去所述位置角度的组角。

实施例六：

如图8所示，在实施例中，实施例四中的判断模块104包括用于执行图5所对应的实施例中的方法步骤的结构，其包括：

判断单元301用于判断所述目标转动角度、所述初始转动角度及所述位置角度是否满足第三预设条件。

第一确定单元302用于若满足，则确定所述声源增强区域未对准所述远场声源。

第二确定单元303用于若不满足，则确定所述声源增强区域已对准所述远场声源。

实施例七：

图9是本发明一实施例提供的终端设备的示意图。如图9所示，该实施例的终端设备9包括：处理器90、存储器91以及存储在所述存储器91中并可在所述处理器90上运行的计算机程序92，例如程序。所述处理器90执行所述计算机程序92时实现上述各个视频搜索方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤s101至s105。或者，所述处理器90执行所述计算机程序92时实现上述视频搜索系统实施例中各模块/单元的功能，例如图6所示模块101至105的功能。

示例性的，所述计算机程序92可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器91中，并由所述处理器90执行，以完成本发明。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序92在所述终端设备9中的执行过程。例如，所述计算机程序92可以被分割成位置角度获取模块、目标转动角度计算模块、转动控制模块、判断模块以及调整模块，各模块具体功能如下：

位置角度获取模块，用于对远场声源进行定位，获取所述远场声源相对于所述麦克风阵列的位置角度；

目标转动角度计算模块，用于根据所述位置角度和所述舵机的初始转动角度，计算目标转动角度；

转动控制模块，用于控制所述舵机转动所述目标转动角度，使所述麦克风阵列对准所述远场声源；

判断模块，用于根据所述位置角度、所述初始转动角度和所述目标转动角度，确定所述声源增强区域是否对准所述远场声源；

调整模块，用于若所述声源增强区域未对准所述远场声源，则将当前对准所述远场声源的噪声抑制区域调整为声源增强区域。

所述终端设备9可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述终端设备可包括，但不仅限于，处理器90、存储器91。本领域技术人员可以理解，图9仅仅是终端设备9的示例，并不构成对终端设备9的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述终端设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。

所称处理器90可以是中央处理单元(centralprocessingunit，cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digitalsignalprocessor，dsp)、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，asic)、现成可编程门阵列(field-programmablegatearray，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

所述存储器91可以是所述终端设备9的内部存储单元，例如终端设备9的硬盘或内存。所述存储器91也可以是所述终端设备9的外部存储设备，例如所述终端设备9上配备的插接式硬盘，智能存储卡(smartmediacard,smc)，安全数字(securedigital,sd)卡，闪存卡(flashcard)等。进一步地，所述存储器91还可以既包括所述终端设备9的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器91用于存储所述计算机程序以及所述终端设备所需的其他程序和数据。所述存储器91还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、u盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括是电载波信号和电信信号。

以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。