基于麦克风阵列的声源定位与跟踪算法的研究

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1、单位代码：10293密级：硕士学位论文论文题目：基于麦克风阵列的声源定位与跟踪算法的研究学号1011010410姓名刘松导师邵曦学科专业信号与信息处理研究方向语音信号处理申请学位类别工学硕士论文提交日期2014.2.17万方数据StudyonAcousticSourceLocalizationandTrackingBasedonMicrophoneArrayThesisSubmittedtoNanjingUniversityofPostsandTelecommunicationsfortheDegreeofMasterofEngineeringByLiuSongSupervisor:P

2、rof.ShaoxiFebruary2014万方数据南京邮电大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京邮电大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人学位论文及涉及相关资料若有不实，愿意承担一切相关的法律责任。研究生签名：_____________日期：____________南京邮电大学学位论文使用授权声明本人授权南京邮电大学可以保留并

3、向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子文档；允许论文被查阅和借阅；可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索；可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文。本文电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。论文的公布（包括刊登）授权南京邮电大学研究生院办理。涉密学位论文在解密后适用本授权书。研究生签名：____________导师签名：____________日期：_____________万方数据摘要声源定位与跟踪（ASLT,AcousticSourceLocalizationandTracking）技术是人机交互研究中的一个重要环节，在数字助听器、多媒体系统、视频会

4、议系统和移动机器人等领域得到广泛应用。比如，在数字助听器中，通过对声源进行定位可以检测到说话人的位置，从而指向说话人，同时定向放大说话人的声音，去除无关的背景噪声；在视频会议系统中，能够利用声源的定位与跟踪向摄像机传递实时的位置信息，控制摄像机对准讲话的人；此外，移动机器人在进行路径规划时也要用到声源的空间位置信息。基于麦克风阵列的声源定位与跟踪方法计算量比较低，并且可以完成全方位的跟踪，目前已经成为声源定位与跟踪问题的主要解决方法。在实际的房间环境中，往往存在着由墙壁、地面和桌面的反射带来的混响以及风扇、空调等产生的噪声，这些都有可能对声源定位与跟踪的精度造成影响。本文首先分析了麦克

5、风阵列声源定位的原理，介绍了阵列信号处理的背景知识，并建立了麦克风阵列语音信号处理模型，详细讨论了两种传统声源定位方法，并在传统定位方法的基础上提出了改进的基于SRP-PHAT的声源定位算法，仿真结果表明，改进算法在计算量降低的同时能够获得和传统算法相近的性能。而后接着介绍了粒子滤波的基本理论，给出了标准粒子滤波的算法流程，并介绍了基于遗传算法改进的粒子滤波，在此基础上探讨了基于粒子滤波的声源定位与跟踪算法的一个通用框架，并分析了在该框架下的四种方法，并在框架中SBF-PL方法的基础上，结合遗传粒子滤波，提出了基于遗传粒子滤波的改进声源跟踪算法。实验结果表明，改进算法可以有效提高系统对

6、说话人的跟踪能力。关键词：声源定位与跟踪，麦克风阵列，遗传粒子滤波I万方数据AbstractAcousticsourcelocalizationandtrackingisanimportantsubjectinhuman-computerinteraction.Itiswidelyusedindigitalhearingaids,multimediasystem,videoconferencesystemandintelligentrobotsystem.Forexample,invideoconferencesystem,itcangetreal-timedirectionalinf

7、ormationtocontrolthecameramovingwiththespeaker.Itcanautomaticallydetectandpointtothespeakerindigitalhearingaids,sothatthevoiceofspeakercanbedirectionalamplificationandshieldingtheindependentnoise.Therobotnavigationalsobasedo