CN114464203B - 噪声过滤方法、装置、***、车辆及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及一种噪声过滤方法、装置、***、车辆及存储介质，涉及噪声控制技术领域，该方法包括：获取通过外部麦克风采集的车辆外部的第一外部噪声信号，以及通过内部麦克风采集的车辆内部的内部声音信号，根据第一外部噪声信号以及内部麦克风对应的滤波器系数，获取模拟的第一外部噪声信号传入车辆内部的第一内部噪声估计信号，将第一内部噪声估计信号从内部声音信号中滤除。能够过滤车内麦克风接收到的噪声，降低车内麦克风受到外部噪声的影响。
Description
技术领域
本公开涉及噪声控制技术领域，尤其涉及一种噪声过滤方法、装置、***车辆及存储介质。
背景技术
随着人们生活水平的提高以及人工智能技术的高速发展，汽车已成为出行必不可少的一种交通工具，智能座舱的概念也应运而生。语音交互，以其独特优势，逐渐成为智能座舱必备的功能之一。然而，在行车过程中，动力***噪声、风噪、胎路噪等噪声严重影响智能车机的语音交互体验，其中，风噪缺乏有效的过滤手段。因此，如何提升车内智能交互***在行驶过程中的交互体验，降低车内麦克风接收到的噪声成为一个亟待解决的问题。
发明内容
为克服相关技术中存在的问题，本公开提供一种噪声过滤方法、装置、***车辆及存储介质。
根据本公开实施例的第一方面，提供一种噪声过滤方法，应用于车辆，所述车辆包括所述设置于所述车辆外部设置的外部麦克风，以及设置于所述车辆内部的内部麦克风，所述方法包括：
获取通过所述外部麦克风采集的所述车辆外部的第一外部噪声信号，以及通过所述内部麦克风采集的所述车辆内部的内部声音信号；
根据所述第一外部噪声信号以及所述内部麦克风对应的滤波器系数，获取模拟的所述第一外部噪声信号传入所述车辆内部的第一内部噪声估计信号；
将所述第一内部噪声估计信号从所述内部声音信号中滤除。
可选地，所述方法还包括：
在所述车辆内部未检测到用户语音的情况下，获取通过所述外部麦克风采集的所述车辆外部的第二外部噪声信号，以及通过所述内部麦克风采集的所述车辆内部的内部噪声信号；
根据所述第二外部噪声信号以及所述内部麦克风对应的初始滤波器系数，获取模拟的所述第二外部噪声信号传入所述车辆内部的第二内部噪声估计信号；
根据所述内部噪声信号和所述第二内部噪声估计信号得到误差信号；
根据误差信号所述更新所述初始滤波器系数，得到的更新后的滤波器系数；
根据所述更新后的滤波器系数，再次执行所述在所述车辆内部未检测到用户语音的情况下，获取通过所述外部麦克风采集的所述车辆外部的第二外部噪声信号，以及通过所述内部麦克风采集的所述车辆内部的内部噪声信号至所述根据所述内部噪声信号和所述第二内部噪声估计信号得到误差信号的步骤，直至所述误差信号满足预设条件，得到所述内部麦克风对应的滤波器系数。
可选地，所述根据所述第一外部噪声信号以及所述内部麦克风对应的滤波器系数，获取模拟的所述第一外部噪声信号传入所述车辆内部的第一内部噪声估计信号，包括：
将所述第一外部噪声信号以及内部麦克风对应的滤波器系数进行卷积运算，得到所述第一内部噪声估计信号。
可选地，所述外部麦克风为多个，所述内部麦克风为多个；所述将所述第一外部噪声信号以及内部麦克风对应的滤波器系数进行卷积运算，得到所述第一内部噪声估计信号，包括：
将所述多个所述外部麦克风在第一时刻采集的多个所述第一外部噪声信号转换至频域，得到多个所述第一外部噪声信号的频域信号；
将所述第一内部麦克风对应的滤波器系数转换至频域，得到所述第一内部麦克风对应的滤波器频域系数；
将多个所述第一外部噪声信号的频域信号分别与所述滤波器频域系数进行卷积运算，并根据得到的各个卷积运算结果获得在所述第一时刻所述第一内部麦克风对应的所述第一内部噪声估计信号的频域信号；
其中，所述第一内部麦克风为多个所述内部麦克风中的任一内部麦克风，多个所述第一外部噪声信号与多个所述外部麦克风一一对应。
可选地，所述将多个所述第一外部噪声信号的频域信号分别与所述滤波器频域系数进行卷积运算，并根据得到的各个卷积运算结果获得在所述第一时刻所述第一内部麦克风对应的所述第一内部噪声估计信号的频域信号，包括：
将多个所述第一外部噪声信号的频域信号分别与所述滤波器频域系数进行卷积运算，得到与多个所述第一外部噪声信号的频域信号对应的多个卷积运算结果；
获取所述多个卷积运算结果之和，作为所述第一内部麦克风对应的所述第一内部噪声估计信号的频域信号。
可选地，所述根据误差信号所述更新所述初始滤波器系数，得到的更新后的滤波器系数，包括：
将所述误差信号输入目标函数，得到所述目标函数输出值，所述目标函数是根据最小均方误差准则构建的；
在所述输出值大于指定值的情况下，根据误差信号所述更新所述初始滤波器系数，得到的更新后的滤波器系数。
可选地，所述根据误差信号所述更新所述初始滤波器系数，得到的更新后的滤波器系数包括：
根据所述误差信号、预设的更新步长以及所述外部麦克风在第二时刻采集的第二外部噪声信号的频域信号，获取滤波器系数的更新值；
将所述内部麦克在所述第二时刻对应的滤波器频域系数与所述更新值相加，得到更新后的滤波器频域系数，所述更新后的滤波器频域系数作为所述内部麦克在所述第二时刻的下一时刻对应的滤波器频域系数。
根据本公开实施例的第二方面，提供一种噪声过滤装置，应用于车辆，所述车辆包括所述设置于所述车辆外部设置的外部麦克风，以及设置于所述车辆内部的内部麦克风，所述装置包括：
获取模块，被配置为获取通过所述外部麦克风采集的所述车辆外部的第一外部噪声信号，以及通过所述内部麦克风采集的所述车辆内部的内部声音信号；
估计模块，被配置为根据所述第一外部噪声信号以及所述内部麦克风对应的滤波器系数，获取模拟的所述第一外部噪声信号传入所述车辆内部的第一内部噪声估计信号；
过滤模块，被配置为将所述第一内部噪声估计信号从所述内部声音信号中滤除。
根据本公开实施例的第三方面，提供一种噪声过滤***，包括：用于设置在车辆外部的至少一个外部麦克风，用于设置在所述车辆内部的至少一个内部麦克风以及处理组件；所述处理组件用于：
获取通过所述外部麦克风采集的所述车辆外部的第一外部噪声信号，以及通过所述内部麦克风采集的所述车辆内部的内部声音信号；
根据所述第一外部噪声信号以及所述内部麦克风对应的滤波器系数，获取模拟的所述第一外部噪声信号传入所述车辆内部的第一内部噪声估计信号；
将所述第一内部噪声估计信号从所述内部声音信号中滤除。
根据本公开实施例的第四方面，提供一种车辆，包括：设置在所述车辆外部的至少一个外部麦克风，设置在所述车辆内部的至少一个内部麦克风以及处理组件；
所述处理组件被配置为：
获取通过所述外部麦克风采集的所述车辆外部的第一外部噪声信号，以及通过所述内部麦克风采集的所述车辆内部的内部声音信号；
根据所述第一外部噪声信号以及所述内部麦克风对应的滤波器系数，获取模拟的所述第一外部噪声信号传入所述车辆内部的第一内部噪声估计信号；
将所述第一内部噪声估计信号从所述内部声音信号中滤除。
可选地，在所述车辆的左外后视镜和右外后视镜中均设置有至少一个所述外部麦克风。
可选地，在所述车辆内部设置有第一麦克风阵列和第二麦克风阵列，所述第一麦克风阵列包括两个所述内部麦克风，所述第二麦克风阵列包括两个所述内部麦克风；
所述第一麦克风阵列设置于所述车辆的内后视镜中，所述第二麦克风阵列设置于所述车辆后座的上方；
或者，所述第一麦克风阵列设置于所述车辆的内后视镜中，所述第二麦克风阵列中的两个所述内部麦克风分别设置于所述车辆的左后门和右后门；
或者，所述第一麦克风阵列中的两个所述内部麦克风分别设置于所述车辆的左前门和右前门上，所述第二麦克风阵列设置于所述车辆后座的上方；
或者，所述第一麦克风阵列中的两个所述内部麦克风分别设置于所述车辆的左前门和右前门上，所述第二麦克风阵列中的两个所述内部麦克风分别设置于所述车辆的左后门和右后门。
根据本公开实施例的第五方面，提供一种噪声过滤装置，应用于车辆，所述车辆包括所述设置于所述车辆外部设置的外部麦克风，以及设置于所述车辆内部的内部麦克风，所述装置包括：
处理器；
用于存储处理器可执行指令的存储器；
其中，所述处理器被配置为：执行所述可执行指令以实现上述第一方面中的任一实施方式所述方法的步骤。
根据本公开实施例的第六方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，该程序指令被处理器执行时实现本公开第一方面所提供的噪声过滤方法的步骤。
本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
上述技术方案中，获取通过外部麦克风采集的车辆外部的第一外部噪声信号，以及通过内部麦克风采集的车辆内部的内部声音信号，根据第一外部噪声信号以及内部麦克风对应的滤波器系数，获取模拟的第一外部噪声信号传入车辆内部的第一内部噪声估计信号，将第一内部噪声估计信号从内部声音信号中滤除。通过上述技术方案，能够基于采集的车辆的外部噪声信号，模拟该外部噪声传入车辆内部以后的内部噪声估计信号，并将其过滤，能够过滤车辆内部的内部麦克风接收到的噪声，降低噪声对车内麦克风的影响。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
图1是根据一示例性实施例示出的一种噪声过滤方法的流程图。
图2是根据一示例性实施例示出的另一种噪声过滤方法的流程图。
图3是根据一示例性实施例示出的又一种噪声过滤方法的流程图。
图4是根据一示例性实施例提供的一种噪声过滤装置的框图。
图5a是根据一示例性实施例提供的一种车辆上的麦克风分布示意图。
图5b是根据一示例性实施例提供的另一种车辆上的麦克风分布示意图。
图5c是根据一示例性实施例提供的又一种车辆上的麦克风分布示意图。
图5d是根据一示例性实施例提供的又一种车辆上的麦克风分布示意图。
图6是根据一示例性实施例示出的一种噪声过滤装置的结构图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
车辆在行驶过程中，噪声主要包括动力***噪声、风噪、胎路噪三种，在时速70公里以上时，噪声主要为风噪，对于其他的动力***噪声、胎路噪两种噪声都有较为合适的解决方法，例如主动降噪技术(ANC，active noise cancellation)。但是风噪属于高频噪声，对于解决动力***噪声等低频噪声的主动降噪技术无法应用于解决高频噪声。因此为了解决上述问题，本公开提供一种噪声过滤方法。需要说明的是，本公开提供的噪声过滤方法既能够用于解决风噪问题，也适用于对上述风噪、胎路噪的过滤。下面对本公开提供一种噪声过滤方法进行说明。
图1是根据一示例性实施例示出的一种噪声过滤方法的流程图，应用于车辆，该车辆包括设置于车辆外部设置的外部麦克风，以及设置于车辆内部的内部麦克风，如图1所示，该方法包括以下步骤。
在步骤S101中，获取通过外部麦克风采集的车辆外部的第一外部噪声信号，以及通过内部麦克风采集的车辆内部的内部声音信号。
可以理解的是，该外部麦克风采集的第一外部噪声信号，可以是上述的风噪信号。获取通过外部麦克风采集的车辆外部的第一外部噪声信号，以及通过内部麦克风采集的车辆内部的内部声音信号可以是同时进行的，即可以理解为在一次采集过程中，外部麦克风采集的第一外部噪声信号，和内部麦克风采集的车辆内部的内部声音信号是同一时刻采集的。
在步骤S102中，根据第一外部噪声信号以及内部麦克风对应的滤波器系数，获取模拟的第一外部噪声信号传入车辆内部的第一内部噪声估计信号。
可以理解的是，为了从内部麦克风采集的车辆内部的内部声音信号中滤除噪声，需要对外部噪声传入车内后的噪声进行估计，因此模拟得到的该第一内部噪声估计信号，可以理解为是对该据第一外部噪声信号传入车内后，内部麦克风接收到的噪声信号的估计。该内部声音信号即内部麦克风实际接收到的声音信号，第一内部噪声估计信号即估计的内部麦克风接收到的信号。
该滤波器系数能够影响模拟得到的该第一内部噪声估计信号的精确度，该精确度指该第一内部噪声估计信号与实际传入车内的噪声的差距大小。该滤波器系数可以是预先设定的，该滤波器系数的获得方法可以是基于先验知识来确定，也可以是通过深度学习算法进行学习得到。
在步骤S103中，将第一内部噪声估计信号从内部声音信号中滤除。
通过上述技术方案，能够基于采集的车辆的外部噪声信号，模拟该外部噪声传入车辆内部以后的内部噪声估计信号，并将其过滤，能够过滤车辆内部的内部麦克风接收到的噪声，降低噪声对车内麦克风的影响。
可选地，步骤S102可以包括：将第一外部噪声信号以及内部麦克风对应的滤波器系数进行卷积运算，得到第一内部噪声估计信号。在车辆外部可以设置有多个外部麦克风，在车辆的内部也可以设置多个内部麦克风，在此情况下，对于任意一个内部麦克风，其对应的内部噪声估计信号的获取方法可以为：分别将每个外部麦克风获取到外部噪声信号与该内部麦克风对应的滤波器系数进行卷积运算，根据各个卷积运算的结果(可以将各个卷积运算的结果相加)获得内部噪声估计信号。
该过程可以表示为以下公式：
其中，yk(n)表示车辆内部的内部麦克风k在时刻n的第一内部噪声估计信号，xi(n)表示车辆外部的麦克风i在时刻n采集的第一外部噪声信号，wk,i(n)T表示内部麦克风k对应的滤波器系数，I表示车辆外部的麦克风的总数量。
为了更新滤波器系数，需要将噪声信号转换至频域，示例的，可以通过STFT(短时傅里叶变换，Short-Time Fourier Transform)来实现频域的转换。上述公式经过STFT变换后得到以下公式，作为内部噪声估计信号的频域信号的计算公式：
其中，Yk(ω,n)表示车辆内部的内部麦克风k在时刻n的第一内部噪声估计信号的频域信号，Xi(ω,n)表示车辆外部的麦克风i在时刻n采集的第一外部噪声信号的频域信号，Wk,i(ω,n)T表示内部麦克风k对应的滤波器频域系数，I表示车辆外部的麦克风的总数量。
可选地，图2是根据一示例性实施例示出的另一种噪声过滤方法的流程图，参见图2，在一种实施方式中，在该外部麦克风为多个，内部麦克风为多个的情况下，步骤S102可以包括以下步骤：
在步骤S1021中，将多个外部麦克风在第一时刻采集的多个第一外部噪声信号转换至频域，得到多个第一外部噪声信号的频域信号。
在步骤S1022中，将第一内部麦克风对应的滤波器系数转换至频域，得到第一内部麦克风对应的滤波器频域系数。
在步骤S1023中，将多个第一外部噪声信号的频域信号分别与滤波器频域系数进行卷积运算，并根据得到的各个卷积运算结果获得在该第一时刻第一内部麦克风对应的第一内部噪声估计信号的频域信号。
可以将多个该第一外部噪声信号的频域信号分别与该滤波器频域系数进行卷积运算，得到与多个该第一外部噪声信号的频域信号对应的多个卷积运算结果，然后获取该多个卷积运算结果之和，作为该第一内部麦克风对应的第一内部噪声估计信号的频域信号。
在步骤1023中，可以利用上述的内部噪声估计信号的频域信号的计算公式进行计算，不再赘述。
其中，可以理解的是，多个外部麦克风在第一时刻采集的多个第一外部噪声信号的同时，也在多个内部麦克风也在第一时刻采集多个内部声音信号，上述的第一内部麦克风为该多个内部麦克风中的任一内部麦克风，该多个第一外部噪声信号与该多个外部麦克风一一对应，该多个内部声音信号与该多个内部麦克风一一对应。相应地，步骤1023得到的第一内部噪声估计信号的频域信号，应理解为估计得到的第一内部麦克风在第一时刻的第一内部噪声估计信号的频域信号。从而在执行步骤S103时将该第一时刻的内部声音信号减去同一时刻的第一内部噪声估计信号即可实现将内部声音信号中的噪声过滤掉，当进入下一时刻后，重新执行上述步骤S101至S103。上述的第一时刻可以是外部麦克风和内部麦克风在采集声音信号时的任意时刻。
在步骤S101至S103之前，需要先确定内部麦克风对应的滤波器系数，下面对上述滤波器系数的确定方法进行介绍，图3是根据一示例性实施例示出的又一种噪声过滤方法的流程图，参见图3，在一种实施方式中，所述噪声过滤方法还可以包括以下步骤：
在步骤S104中，在车辆内部未检测到用户语音的情况下，获取通过外部麦克风采集的车辆外部的第二外部噪声信号，以及通过内部麦克风采集的车辆内部的内部噪声信号。
可以理解的是，为了能够准确的估计内部麦克风采集的车辆内部的内部噪声信号，需要设置准确的滤波器系数。因此为了减少车内其他声音对滤波器系数确定过程中的干扰，步骤S104-S108所述的方法，在车辆内部未检测到用户语音的情况下执行，当在车辆内部检测到用户语音的情况下停止，直至当再次检测不到用户语音的情况下，继续执行。由于是在未检测到用户语音的情况下获取到的车辆内部的声音信号，因此在此情况下车辆内部的声音信号除内部噪声信号外不包含其他声音信号。
在步骤S105中，根据第二外部噪声信号以及内部麦克风对应的初始滤波器系数，获取模拟的第二外部噪声信号传入车辆内部的第二内部噪声估计信号。
其中，步骤S105中计算第二内部噪声估计信号的方法与上述步骤S1021至步骤S1023相同，即需要获取该第二外部噪声信号的频域信号，以及将该初始滤波器系数转换为初始滤波器频域系数，并利用上述的内部噪声估计信号的频域信号的计算公式来计算第二内部噪声估计信号的频域信号。
可以理解的是，可以将步骤S104-S108执行一次称为一轮滤波器系数更新过程，在第一轮滤波器系数更新过程中，可以基于经验值设定一个初始滤波器系数。
在步骤S106中，根据内部噪声信号和第二内部噪声估计信号得到误差信号。
其中，该内部噪声信号即为内部麦克风实际接收到的噪声信号，第二内部噪声估计信号即估计的内部麦克风接收到的信号，可以将内部噪声信号与第二内部噪声估计信号之差作为该误差信号。
根据步骤S105可知，得到的是第二内部噪声估计信号的频域信号，因此内部麦克风接采集的车辆内部的内部噪声信号也需要转换为频域信号，从而计算该内部噪声信号的频域信号与该第二内部噪声估计信号的频域信号之差，作为该误差信号，上述过程可以表示为：
其中，Errk(ω,n)表示车辆内部的第k个内部麦克风对应的误差信号，Yk(ω,n)表示该第k个内部麦克风实际接收到的内部噪声信号的频域信号，
表示第k个内部麦克风对应的第二内部噪声估计信号的频域信号。
在步骤S107中，根据误差信号更新初始滤波器系数，得到的更新后的滤波器系数。
在该误差信号不满足预设条件的情况下，执行步骤S107得到的更新后的滤波器系数。该预设条件可以是用于评价该误差信号的条件，能够表征内部噪声信号与第二内部噪声估计信号之间的误差是否已经满足精确度要求。
在步骤S108中，根据更新后的滤波器系数，再次执行步骤S104至S106的步骤，直至该误差信号满足预设条件，得到内部麦克风对应的滤波器系数。
可以理解的是，图3所示的方法是一种通过误差信号来更新滤波器系数的方法，在车内未检测到用户说话时，对滤波器系数进行更新，在每执行一次步骤S104至S106后，依据得到的误差信号来判定是否更新滤波器系数，直至滤波器系数满足预设条件，从而保证估计得到的内部噪声信号与内部麦克风实际接收到的噪声信号足够接近。
可选地，步骤S107可以包括：
将该误差信号输入目标函数，得到目标函数输出值，目标函数是根据最小均方误差准则构建的。
在输出值大于指定值的情况下，根据误差信号更新初始滤波器系数，得到的更新后的滤波器系数。
示例的，可以根据最小均方误差(LMS)准则，构造目标函数为：
J(ω,n)＝E[Err2(ω,n)]
其中，E[*]表示求期望。LMS是一种应用广泛的自适应滤波算法，根据最小均方误差准则以及均方误差曲面，可以沿每一时刻均方误差的陡下降在权向量面上的投影方向更新，也就是通过目标函数的反梯度向量来反复迭代更新。由于均方误差性能曲面只有一个唯一的极小值，收敛步长选择恰当时，都可以收敛到误差曲面的小点，或者是在它的一个邻域内。示例的，可以通过对上述目标函数求导的方式来求解其最小值，并将该最小值作为J(ω,n)的阈值，即作为上述的指定值。当J(ω,n)的输出值小于或等于该指定值的情况下，说明当前的误差信号能够表明内部麦克风k实际接收到的内部噪声信号和估计的内部噪声信号之间的差异符合要求，此时可以将当前的滤波器系数作为该内部麦克风k对应的滤波器系数，用于执行上述的步骤S101至S103。当J(ω,n)的输出值大于该指定值的情况下，说明内部麦克风k实际接收到的内部噪声信号和估计的内部噪声信号之间的差异依然较大，应该继续更新滤波器系数。
可选地，上述根据误差信号更新初始滤波器系数，得到的更新后的滤波器系数可以包括：
上述根据误差信号、预设的更新步长以及外部麦克风在第二时刻采集的第二外部噪声信号的频域信号，获取滤波器系数的更新值；
将内部麦克在第二时刻对应的滤波器频域系数与所述更新值相加，得到更新后的滤波器频域系数，更新后的滤波器频域系数作为所述内部麦克在第二时刻的下一时刻对应的滤波器频域系数。上述的第二时刻可以是内部麦克风的滤波器系数完成更新之前，该外部麦克风和内部麦克风在采集声音信号时的任意时刻。
上述过程可以表示为以下更新滤波器系数的公式：
Wk,i(ω,n+1)＝Wk,i(ω,n)+2μErr(ω,n)Xi(ω,n)
其中，Wk,i(ω,n+1)表示车辆内部的内部麦克风k在时刻n+1的滤波器频域系数，Wk,i(ω,n)表示内部麦克风k在时刻n的滤波器频域系数，μ表示更新步长，Err(ω,n)表示误差信号，X(ω,n)表示车辆外部的麦克风i在时刻n采集的第二外部噪声信号的频域信号。
值得一提的是，车辆内部的多个内部麦克风各自对应的滤波器系数可能不同，各个内部麦克风可以并行地执行上述步骤S104至S108所述的滤波器系数更新过程。
通过上述技术方案，能够基于采集的车辆的外部噪声信号，模拟该外部噪声传入车辆内部以后的内部噪声估计信号，并将其过滤，能够过滤车辆内部的内部麦克风接收到的噪声，降低噪声对车内麦克风的影响。
图4是根据一示例性实施例提供的一种噪声过滤装置的框图，该装置应用于车辆，该车辆包括设置于车辆外部设置的外部麦克风，以及设置于车辆内部的内部麦克风，该装置400可以包括：
获取模块401，被配置为获取通过该外部麦克风采集的该车辆外部的第一外部噪声信号，以及通过该内部麦克风采集的该车辆内部的内部声音信号；
估计模块402，被配置为根据该第一外部噪声信号以及该内部麦克风对应的滤波器系数，获取模拟的该第一外部噪声信号传入该车辆内部的第一内部噪声估计信号；
过滤模块403，被配置为将该第一内部噪声估计信号从该内部声音信号中滤除。
可选地，该装置400还可以包括：误差确定模块、更新模块；
获取模块401，还被配置为在该车辆内部未检测到用户语音的情况下，获取通过该外部麦克风采集的该车辆外部的第二外部噪声信号，以及通过该内部麦克风采集的该车辆内部的内部噪声信号；
估计模块402，还被配置为根据该第二外部噪声信号以及该内部麦克风对应的初始滤波器系数，获取模拟的该第二外部噪声信号传入该车辆内部的第二内部噪声估计信号；
误差确定模块，被配置为根据该内部噪声信号和该第二内部噪声估计信号得到误差信号；
更新模块，被配置为根据误差信号该更新该初始滤波器系数，得到的更新后的滤波器系数；
根据该更新后的滤波器系数，再次执行该在该车辆内部未检测到用户语音的情况下，获取通过该外部麦克风采集的该车辆外部的第二外部噪声信号，以及通过该内部麦克风采集的该车辆内部的内部噪声信号至该根据该内部噪声信号和该第二内部噪声估计信号得到误差信号的步骤，直至该误差信号满足预设条件，得到该内部麦克风对应的滤波器系数。
可选地，估计模块402，被配置为：将该第一外部噪声信号以及内部麦克风对应的滤波器系数进行卷积运算，得到该第一内部噪声估计信号。
可选地，该外部麦克风为多个，该内部麦克风为多个；估计模块402，还被配置为：
将该多个该外部麦克风在第一时刻采集的多个该第一外部噪声信号转换至频域，得到多个该第一外部噪声信号的频域信号；
将该第一内部麦克风对应的滤波器系数转换至频域，得到该第一内部麦克风对应的滤波器频域系数；
将多个该第一外部噪声信号的频域信号分别与该滤波器频域系数进行卷积运算，并根据得到的各个卷积运算结果获得在该第一时刻该第一内部麦克风对应的该第一内部噪声估计信号的频域信号；
其中，该第一内部麦克风为多个该内部麦克风中的任一内部麦克风，多个该第一外部噪声信号与多个该外部麦克风一一对应。
可选地，该估计模块402，还被配置为：
将多个该第一外部噪声信号的频域信号分别与该滤波器频域系数进行卷积运算，得到与多个该第一外部噪声信号的频域信号对应的多个卷积运算结果；
获取该多个卷积运算结果之和，作为该第一内部麦克风对应的该第一内部噪声估计信号的频域信号。
可选地，该估计模块402，还被配置为：
通过噪声估计公式获取第一内部麦克风对应的该第一内部噪声估计信号，该噪声估计公式包括：
其中，Yk(ω,n)表示车辆内部的内部麦克风k在时刻n的第一内部噪声估计信号的频域信号，Xi(ω,n)表示车辆外部的麦克风i在时刻n采集的第一外部噪声信号的频域信号，Wk,i(ω,n)T表示内部麦克风k对应的滤波器频域系数，I表示车辆外部的麦克风的总数量。
可选地，该误差确定模块，被配置为：获取该内部噪声信号的频域信号与该第二内部噪声估计信号的频域信号之差，作为该误差信号。
可选地，该更新模块，被配置为：
将该误差信号输入目标函数，得到该目标函数输出值，该目标函数是根据最小均方误差准则构建的；
在该输出值大于指定值的情况下，根据误差信号该更新该初始滤波器系数，得到的更新后的滤波器系数。
该更新模块，还被配置为：
根据该误差信号、预设的更新步长以及该外部麦克风在第二时刻采集的第二外部噪声信号的频域信号，获取滤波器系数的更新值；
将该内部麦克在所述第二时刻对应的滤波器频域系数与该更新值相加，得到更新后的滤波器频域系数，该更新后的滤波器频域系数作为该内部麦克在该第二时刻的下一时刻对应的滤波器频域系数。
可选地，更新滤波器系数的公式包括：
Wk,i(ω,n+1)＝Wk,i(,n)+2μErr(ω,n)Xi(ω,n)
其中，Wk,i(ω,n+1)表示车辆内部的内部麦克风k在时刻n+1的滤波器频域系数，Wk,i(ω,n)表示内部麦克风k在时刻n的滤波器频域系数，μ表示更新步长，Err(ω,n)表示误差信号，X(ω,n)表示车辆外部的麦克风i在时刻n采集的第二外部噪声信号的频域信号。
本公开实施例还提供一种车辆的机构示意图，包括：设置在车辆外部的至少一个外部麦克风，设置在车辆内部的至少一个内部麦克风以及处理组件；
所述处理组件被配置为：
获取通过外部麦克风采集的车辆外部的第一外部噪声信号，以及通过内部麦克风采集的车辆内部的内部声音信号；
根据第一外部噪声信号以及内部麦克风对应的滤波器系数，获取模拟的第一外部噪声信号传入车辆内部的第一内部噪声估计信号；
将第一内部噪声估计信号从内部声音信号中滤除。
可选地，在车辆的左外后视镜和右外后视镜中均设置有至少一个外部麦克风。
可选地，在车辆内部设置有第一麦克风阵列和第二麦克风阵列，第一麦克风阵列包括两个内部麦克风，第二麦克风阵列包括两个内部麦克风。
图5a是根据一示例性实施例提供的一种车辆上的麦克风分布示意图，如图5a所示，第一麦克风阵列包括的两个内部麦克风501设置于车辆500的内后视镜503中，麦克风开口朝向车辆500的尾部；第二麦克风阵列包括的两个内部麦克风501设置于车辆500后座的上方，麦克风开口朝下，即朝向后座的方向。
图5b是根据一示例性实施例提供的另一种车辆上的麦克风分布示意图，如图5b所示，第一麦克风阵列包括的两个内部麦克风501设置于车辆的内后视镜503中，麦克风开口朝向车辆500的尾部；第二麦克风阵列中的两个内部麦克501风分别设置于车辆的左后门506和右后门507，麦克风开口的朝向车辆500内部。
图5c是根据一示例性实施例提供的又一种车辆上的麦克风分布示意图，如图5c所示，第一麦克风阵列中的两个内部麦克风501分别设置于车辆的左前门508和右前门509上，麦克风开口的朝向车辆500内部；第二麦克风阵列包括的两个内部麦克风501设置于车辆后座的上方，麦克风开口朝下。
图5d是根据一示例性实施例提供的又一种车辆上的麦克风分布示意图，如图5d所示，第一麦克风阵列中的两个内部麦克风501分别设置于车辆的左前门508和右前门509上，麦克风开口的朝向车辆500内部；第二麦克风阵列中的两个内部麦克风501分别设置于车辆的左后门506和右后门507，麦克风开口的朝向车辆500内部。
上述图5a至5d中，在车辆的左外后视镜504和右外后视镜505中均设置有两个外部麦克风502。外部麦克风502位于左外后视镜504的内部，即位于左外后视镜504的外壳和镜片之间的空间中，对于右外后视镜505同理(图中未示出右外后视镜505中的外部麦克风)。
左外后视镜504和右外后视镜505中的外部麦克风与车辆可以通过线缆连接，通过该连线能够传输麦克风的数据时钟，保证外部麦克风和车内的内部麦克分保持时间同步。
本公开实施例还提供一种噪声过滤***，包括：用于设置在车辆外部的至少一个外部麦克风，用于设置在车辆内部的至少一个内部麦克风以及处理组件；处理组件用于：
获取通过外部麦克风采集的车辆外部的第一外部噪声信号，以及通过内部麦克风采集的车辆内部的内部声音信号；
根据第一外部噪声信号以及内部麦克风对应的滤波器系数，获取模拟的第一外部噪声信号传入车辆内部的第一内部噪声估计信号；
将第一内部噪声估计信号从内部声音信号中滤除。
图6是根据一示例性实施例示出的一种噪声过滤装置800的结构图。例如，装置800可以是车辆的中控终端、移动电话，计算机，数字广播终端，消息收发设备，游戏控制台，平板设备，医疗设备，健身设备，个人数字助理等。
参照图6，装置800可以包括以下一个或多个组件：处理组件802，存储器804，电力组件806，多媒体组件808，音频组件810，输入/输出(I/O)的接口812，传感器组件814，以及通信组件816。
处理组件802通常控制装置800的整体操作，诸如与显示，电话呼叫，数据通信，相机操作和记录操作相关联的操作。处理组件802可以包括一个或多个处理器820来执行指令，以完成上述噪声过滤方法的全部或部分步骤。此外，处理组件802可以包括一个或多个模块，便于处理组件802和其他组件之间的交互。例如，处理组件802可以包括多媒体模块，以方便多媒体组件808和处理组件802之间的交互。
存储器804被配置为存储各种类型的数据以支持在装置800的操作。这些数据的示例包括用于在装置800上操作的任何应用程序或方法的指令，联系人数据，电话簿数据，消息，图片，视频等。存储器804可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器(SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(EPROM)，可编程只读存储器(PROM)，只读存储器(ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。
电力组件806为装置800的各种组件提供电力。电力组件806可以包括电源管理***，一个或多个电源，及其他与为装置800生成、管理和分配电力相关联的组件。
多媒体组件808包括在所述装置800和用户之间的提供一个输出接口的屏幕。在一些实施例中，屏幕可以包括液晶显示器(LCD)和触摸面板(TP)。如果屏幕包括触摸面板，屏幕可以被实现为触摸屏，以接收来自用户的输入信号。触摸面板包括一个或多个触摸传感器以感测触摸、滑动和触摸面板上的手势。所述触摸传感器可以不仅感测触摸或滑动动作的边界，而且还检测与所述触摸或滑动操作相关的持续时间和压力。在一些实施例中，多媒体组件808包括一个前置摄像头和/或后置摄像头。当装置800处于操作模式，如拍摄模式或视频模式时，前置摄像头和/或后置摄像头可以接收外部的多媒体数据。每个前置摄像头和后置摄像头可以是一个固定的光学透镜***或具有焦距和光学变焦能力。
音频组件810被配置为输出和/或输入音频信号。例如，音频组件810包括一个麦克风(MIC)，当装置800处于操作模式，如呼叫模式、记录模式和语音识别模式时，麦克风被配置为接收外部音频信号。所接收的音频信号可以被进一步存储在存储器804或经由通信组件816发送。在一些实施例中，音频组件810还包括一个扬声器，用于输出音频信号。
I/O接口812为处理组件802和***接口模块之间提供接口，上述***接口模块可以是键盘，点击轮，按钮等。这些按钮可包括但不限于：主页按钮、音量按钮、启动按钮和锁定按钮。
传感器组件814包括一个或多个传感器，用于为装置800提供各个方面的状态评估。例如，传感器组件814可以检测到装置800的打开/关闭状态，组件的相对定位，例如所述组件为装置800的显示器和小键盘，传感器组件814还可以检测装置800或装置800一个组件的位置改变，用户与装置800接触的存在或不存在，装置800方位或加速/减速和装置800的温度变化。传感器组件814可以包括接近传感器，被配置用来在没有任何的物理接触时检测附近物体的存在。传感器组件814还可以包括光传感器，如CMOS或CCD图像传感器，用于在成像应用中使用。在一些实施例中，该传感器组件814还可以包括加速度传感器，陀螺仪传感器，磁传感器，压力传感器或温度传感器。
通信组件816被配置为便于装置800和其他设备之间有线或无线方式的通信。装置800可以接入基于通信标准的无线网络，如WiFi，2G或3G，或它们的组合。在一个示例性实施例中，通信组件816经由广播信道接收来自外部广播管理***的广播信号或广播相关信息。在一个示例性实施例中，所述通信组件816还包括近场通信(NFC)模块，以促进短程通信。例如，在NFC模块可基于射频识别(RFID)技术，红外数据协会(IrDA)技术，超宽带(UWB)技术，蓝牙(BT)技术和其他技术来实现。
在示例性实施例中，装置800可以被一个或多个应用专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现，用于执行上述噪声过滤方法。
在示例性实施例中，还提供了一种包括指令的非临时性计算机可读存储介质，例如包括指令的存储器804，上述指令可由装置800的处理器820执行以完成上述噪声过滤方法。例如，所述非临时性计算机可读存储介质可以是ROM、随机存取存储器(RAM)、CD-ROM、磁带、软盘和光数据存储设备等。
在另一示例性实施例中，还提供一种计算机程序产品，该计算机程序产品包含能够由可编程的装置执行的计算机程序，该计算机程序具有当由该可编程的装置执行时用于执行上述的噪声过滤方法的代码部分。
本领域技术人员在考虑说明书及实践本公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。
Claims (13)
1.一种噪声过滤方法，其特征在于，应用于车辆，所述车辆包括设置于所述车辆外部设置的外部麦克风，以及设置于所述车辆内部的内部麦克风，所述方法包括：
获取通过所述外部麦克风采集的所述车辆外部的第一外部噪声信号，以及通过所述内部麦克风采集的所述车辆内部的内部声音信号；
根据所述第一外部噪声信号以及所述内部麦克风对应的滤波器系数，获取模拟的所述第一外部噪声信号传入所述车辆内部的第一内部噪声估计信号；所述根据所述第一外部噪声信号以及所述内部麦克风对应的滤波器系数，获取模拟的所述第一外部噪声信号传入所述车辆内部的第一内部噪声估计信号，包括：将所述第一外部噪声信号以及内部麦克风对应的滤波器系数进行卷积运算，得到所述第一内部噪声估计信号；
将所述第一内部噪声估计信号从所述内部声音信号中滤除。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在所述车辆内部未检测到用户语音的情况下，获取通过所述外部麦克风采集的所述车辆外部的第二外部噪声信号，以及通过所述内部麦克风采集的所述车辆内部的内部噪声信号；
根据所述第二外部噪声信号以及所述内部麦克风对应的初始滤波器系数，获取模拟的所述第二外部噪声信号传入所述车辆内部的第二内部噪声估计信号；
根据所述内部噪声信号和所述第二内部噪声估计信号得到误差信号；
根据误差信号更新所述初始滤波器系数，得到的更新后的滤波器系数；
根据所述更新后的滤波器系数，再次执行所述在所述车辆内部未检测到用户语音的情况下，获取通过所述外部麦克风采集的所述车辆外部的第二外部噪声信号，以及通过所述内部麦克风采集的所述车辆内部的内部噪声信号至所述根据所述内部噪声信号和所述第二内部噪声估计信号得到误差信号的步骤，直至所述误差信号满足预设条件，得到所述内部麦克风对应的滤波器系数。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述外部麦克风为多个，所述内部麦克风为多个；所述将所述第一外部噪声信号以及内部麦克风对应的滤波器系数进行卷积运算，得到所述第一内部噪声估计信号，包括：
将所述多个所述外部麦克风在第一时刻采集的多个所述第一外部噪声信号转换至频域，得到多个所述第一外部噪声信号的频域信号；
将所述第一内部麦克风对应的滤波器系数转换至频域，得到所述第一内部麦克风对应的滤波器频域系数；
将多个所述第一外部噪声信号的频域信号分别与所述滤波器频域系数进行卷积运算，并根据得到的各个卷积运算结果获得在所述第一时刻所述第一内部麦克风对应的所述第一内部噪声估计信号的频域信号；
其中，所述第一内部麦克风为多个所述内部麦克风中的任一内部麦克风，多个所述第一外部噪声信号与多个所述外部麦克风一一对应。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述将多个所述第一外部噪声信号的频域信号分别与所述滤波器频域系数进行卷积运算，并根据得到的各个卷积运算结果获得在所述第一时刻所述第一内部麦克风对应的所述第一内部噪声估计信号的频域信号，包括：
将多个所述第一外部噪声信号的频域信号分别与所述滤波器频域系数进行卷积运算，得到与多个所述第一外部噪声信号的频域信号对应的多个卷积运算结果；
获取所述多个卷积运算结果之和，作为所述第一内部麦克风对应的所述第一内部噪声估计信号的频域信号。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据误差信号所述更新所述初始滤波器系数，得到的更新后的滤波器系数，包括：
将所述误差信号输入目标函数，得到所述目标函数输出值，所述目标函数是根据最小均方误差准则构建的；
在所述输出值大于指定值的情况下，根据误差信号所述更新所述初始滤波器系数，得到的更新后的滤波器系数。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据误差信号所述更新所述初始滤波器系数，得到的更新后的滤波器系数包括：
根据所述误差信号、预设的更新步长以及所述外部麦克风在第二时刻采集的第二外部噪声信号的频域信号，获取滤波器系数的更新值；
将所述内部麦克在所述第二时刻对应的滤波器频域系数与所述更新值相加，得到更新后的滤波器频域系数，所述更新后的滤波器频域系数作为所述内部麦克在所述第二时刻的下一时刻对应的滤波器频域系数。
7.一种噪声过滤装置，其特征在于，应用于车辆，所述车辆包括设置于所述车辆外部设置的外部麦克风，以及设置于所述车辆内部的内部麦克风，所述装置包括：
获取模块，被配置为获取通过所述外部麦克风采集的所述车辆外部的第一外部噪声信号，以及通过所述内部麦克风采集的所述车辆内部的内部声音信号；
估计模块，被配置为根据所述第一外部噪声信号以及所述内部麦克风对应的滤波器系数，获取模拟的所述第一外部噪声信号传入所述车辆内部的第一内部噪声估计信号；所述根据所述第一外部噪声信号以及所述内部麦克风对应的滤波器系数，获取模拟的所述第一外部噪声信号传入所述车辆内部的第一内部噪声估计信号，包括：将所述第一外部噪声信号以及内部麦克风对应的滤波器系数进行卷积运算，得到所述第一内部噪声估计信号；
过滤模块，被配置为将所述第一内部噪声估计信号从所述内部声音信号中滤除。
8.一种噪声过滤***，其特征在于，包括：用于设置在车辆外部的至少一个外部麦克风，用于设置在所述车辆内部的至少一个内部麦克风以及处理组件；所述处理组件用于：
获取通过所述外部麦克风采集的所述车辆外部的第一外部噪声信号，以及通过所述内部麦克风采集的所述车辆内部的内部声音信号；
根据所述第一外部噪声信号以及所述内部麦克风对应的滤波器系数，获取模拟的所述第一外部噪声信号传入所述车辆内部的第一内部噪声估计信号；所述根据所述第一外部噪声信号以及所述内部麦克风对应的滤波器系数，获取模拟的所述第一外部噪声信号传入所述车辆内部的第一内部噪声估计信号，包括：将所述第一外部噪声信号以及内部麦克风对应的滤波器系数进行卷积运算，得到所述第一内部噪声估计信号；
将所述第一内部噪声估计信号从所述内部声音信号中滤除。
9.一种车辆，其特征在于，包括：设置在所述车辆外部的至少一个外部麦克风，设置在所述车辆内部的至少一个内部麦克风以及处理组件；
所述处理组件被配置为：
获取通过所述外部麦克风采集的所述车辆外部的第一外部噪声信号，以及通过所述内部麦克风采集的所述车辆内部的内部声音信号；
根据所述第一外部噪声信号以及所述内部麦克风对应的滤波器系数，获取模拟的所述第一外部噪声信号传入所述车辆内部的第一内部噪声估计信号；所述根据所述第一外部噪声信号以及所述内部麦克风对应的滤波器系数，获取模拟的所述第一外部噪声信号传入所述车辆内部的第一内部噪声估计信号，包括：将所述第一外部噪声信号以及内部麦克风对应的滤波器系数进行卷积运算，得到所述第一内部噪声估计信号；
将所述第一内部噪声估计信号从所述内部声音信号中滤除。
10.根据权利要求9所述的车辆，其特征在于，在所述车辆的左外后视镜和右外后视镜中均设置有至少一个所述外部麦克风。
11.根据权利要求9所述的车辆，其特征在于，在所述车辆内部设置有第一麦克风阵列和第二麦克风阵列，所述第一麦克风阵列包括两个所述内部麦克风，所述第二麦克风阵列包括两个所述内部麦克风；
所述第一麦克风阵列设置于所述车辆的内后视镜中，所述第二麦克风阵列设置于所述车辆后座的上方；
或者，所述第一麦克风阵列设置于所述车辆的内后视镜中，所述第二麦克风阵列中的两个所述内部麦克风分别设置于所述车辆的左后门和右后门；
或者，所述第一麦克风阵列中的两个所述内部麦克风分别设置于所述车辆的左前门和右前门上，所述第二麦克风阵列设置于所述车辆后座的上方；
或者，所述第一麦克风阵列中的两个所述内部麦克风分别设置于所述车辆的左前门和右前门上，所述第二麦克风阵列中的两个所述内部麦克风分别设置于所述车辆的左后门和右后门。
12.一种噪声过滤装置，其特征在于，应用于车辆，所述车辆包括所述设置于所述车辆外部设置的外部麦克风，以及设置于所述车辆内部的内部麦克风，所述装置包括：
处理器；
用于存储处理器可执行指令的存储器；
其中，所述处理器被配置为：
其中，所述处理器被配置为：执行所述可执行指令以实现权利要求1～6中任一项所述方法的步骤。
13.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，其特征在于，所述程序指令被处理器执行时实现权利要求1～6中任一项所述方法的步骤。
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