基于麥克風(fēng)陣列的聲源定位與跟蹤算法的研究

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1、單位代碼:10293密級(jí):碩士學(xué)位論文論文題目:基于麥克風(fēng)陣列的聲源定位與跟蹤算法的研究學(xué)號(hào)1011010410姓名劉松導(dǎo)師邵曦學(xué)科專(zhuān)業(yè)信號(hào)與信息處理研究方向語(yǔ)音信號(hào)處理申請(qǐng)學(xué)位類(lèi)別工學(xué)碩士論文提交日期2014.2.17萬(wàn)方數(shù)據(jù)StudyonAcousticSourceLocalizationandTrackingBasedonMicrophoneArrayThesisSubmittedtoNanjingUniversityofPostsandTelecommunicationsfortheDegreeofMasterofEngineeringByLiuSongSupervisor:P

2、rof.ShaoxiFebruary2014萬(wàn)方數(shù)據(jù)南京郵電大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是我個(gè)人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知,除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外,論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的研究成果,也不包含為獲得南京郵電大學(xué)或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書(shū)而使用過(guò)的材料。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。本人學(xué)位論文及涉及相關(guān)資料若有不實(shí),愿意承擔(dān)一切相關(guān)的法律責(zé)任。研究生簽名:_____________日期:____________南京郵電大學(xué)學(xué)位論文使用授權(quán)聲明本人授權(quán)南京郵電大學(xué)可以保留并

3、向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子文檔;允許論文被查閱和借閱;可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索;可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編本學(xué)位論文。本文電子文檔的內(nèi)容和紙質(zhì)論文的內(nèi)容相一致。論文的公布(包括刊登)授權(quán)南京郵電大學(xué)研究生院辦理。涉密學(xué)位論文在解密后適用本授權(quán)書(shū)。研究生簽名:____________導(dǎo)師簽名:____________日期:_____________萬(wàn)方數(shù)據(jù)摘要聲源定位與跟蹤(ASLT,AcousticSourceLocalizationandTracking)技術(shù)是人機(jī)交互研究中的一個(gè)重要環(huán)節(jié),在數(shù)字助聽(tīng)器、多媒體系統(tǒng)、視頻會(huì)

4、議系統(tǒng)和移動(dòng)機(jī)器人等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。比如,在數(shù)字助聽(tīng)器中,通過(guò)對(duì)聲源進(jìn)行定位可以檢測(cè)到說(shuō)話人的位置,從而指向說(shuō)話人,同時(shí)定向放大說(shuō)話人的聲音,去除無(wú)關(guān)的背景噪聲;在視頻會(huì)議系統(tǒng)中,能夠利用聲源的定位與跟蹤向攝像機(jī)傳遞實(shí)時(shí)的位置信息,控制攝像機(jī)對(duì)準(zhǔn)講話的人;此外,移動(dòng)機(jī)器人在進(jìn)行路徑規(guī)劃時(shí)也要用到聲源的空間位置信息?;邴溈孙L(fēng)陣列的聲源定位與跟蹤方法計(jì)算量比較低,并且可以完成全方位的跟蹤,目前已經(jīng)成為聲源定位與跟蹤問(wèn)題的主要解決方法。在實(shí)際的房間環(huán)境中,往往存在著由墻壁、地面和桌面的反射帶來(lái)的混響以及風(fēng)扇、空調(diào)等產(chǎn)生的噪聲,這些都有可能對(duì)聲源定位與跟蹤的精度造成影響。本文首先分析了麥克

5、風(fēng)陣列聲源定位的原理,介紹了陣列信號(hào)處理的背景知識(shí),并建立了麥克風(fēng)陣列語(yǔ)音信號(hào)處理模型,詳細(xì)討論了兩種傳統(tǒng)聲源定位方法,并在傳統(tǒng)定位方法的基礎(chǔ)上提出了改進(jìn)的基于SRP-PHAT的聲源定位算法,仿真結(jié)果表明,改進(jìn)算法在計(jì)算量降低的同時(shí)能夠獲得和傳統(tǒng)算法相近的性能。而后接著介紹了粒子濾波的基本理論,給出了標(biāo)準(zhǔn)粒子濾波的算法流程,并介紹了基于遺傳算法改進(jìn)的粒子濾波,在此基礎(chǔ)上探討了基于粒子濾波的聲源定位與跟蹤算法的一個(gè)通用框架,并分析了在該框架下的四種方法,并在框架中SBF-PL方法的基礎(chǔ)上,結(jié)合遺傳粒子濾波,提出了基于遺傳粒子濾波的改進(jìn)聲源跟蹤算法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,改進(jìn)算法可以有效提高系統(tǒng)對(duì)

6、說(shuō)話人的跟蹤能力。關(guān)鍵詞:聲源定位與跟蹤,麥克風(fēng)陣列,遺傳粒子濾波I萬(wàn)方數(shù)據(jù)AbstractAcousticsourcelocalizationandtrackingisanimportantsubjectinhuman-computerinteraction.Itiswidelyusedindigitalhearingaids,multimediasystem,videoconferencesystemandintelligentrobotsystem.Forexample,invideoconferencesystem,itcangetreal-timedirectionalinf

7、ormationtocontrolthecameramovingwiththespeaker.Itcanautomaticallydetectandpointtothespeakerindigitalhearingaids,sothatthevoiceofspeakercanbedirectionalamplificationandshieldingtheindependentnoise.Therobotnavigationalsobasedo

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