CN105825862A - 一种机器人人机对话回声消除系统 - Google Patents
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Abstract
一种机器人人机对话回声消除系统，包括:主控模块、回声消除模块、语音分压模块、麦克风及扬声器，语音分压模块，用于设置电位器阻值的分压比，将回声信号强度传递给回声消除模块；扬声器，用于播放机器人发出的测试音；麦克风，用于采集声音信号；回声消除模块，与语音分压模块连接，用于进行回声信号的消除；主控模块，用于调整电位器阻值的分压比，控制消除回声的流程。本技术方案较现有技术相比具有成本低廉且控制难度低的优点，大大节省了处理器资源并没有算法发散失效的风险。
Description
技术领域
本发明属于机器人语音识别领域，尤其涉及一种机器人人机对话回声消除系统。
背景技术
在现有的服务机器人人机对话功能中，使用者对机器人发出语音信息，语音信息被机器人通过麦克风采集，经过编码传输给处理器进行软件处理后完成语音识别。之后机器人通过扬声器回复应答此语音信息。但此时扬声器的放音易被机器人麦克重新采集，被机器人误认为是使用者的新语音信息，引起语音混淆和误识别。若在放音时屏蔽声音采集功能，首先由于回答语音长度不同，无法设置合适的屏蔽时间，其次是放音时无法采集使用者的二次实时语音信息和指令，大大降低使用者的使用体验和满意度。若使用语音消除算法，首先算法容易发散失效，其次是算法复杂，会大大占用处理器资源。
发明内容
鉴于此，有必要提供一种无干扰、低成本的回声消除系统。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种机器人人机对话回声消除系统，其特征在于，包括一主控模块、一回声消除模块、一语音分压模块、一麦克风及一扬声器，
语音分压模块，用于设置电位器阻值的分压比，将回声信号强度传递给回声消除模块；
扬声器，用于播放机器人发出的测试音；
麦克风，用于采集声音信号；
回声消除模块，与语音分压模块连接，用于进行回声信号的消除；
主控模块，用于调整电位器阻值的分压比，控制消除回声的流程；
优选的，语音分压模块包括数字电位器和定值电阻，所述数字电位器和定值电阻串联连接。
优选的，当所述扬声器播放音量为A的测试音时，所述麦克风同时采集音量衰减后的测试音信号，该信号的音量为B，A和B的关系为：
B＝A*K
其中，K为音量的衰减系数。
优选的，回声消除模块包括减法器及模拟开关，
所述模拟开关，用于控制回声消除模块与语音分压模块的连接与断开；
所述减法器，用于在麦克风输出中消除回声音量。
优选的，还包括：音频编解码模块与功率放大模块，
所述音频编解码模块用于将模拟的声音信号转换为数字信号；
所述功率放大模块连接在音频编解码模块与语音分压模块之间，用于将小功率的声音信号转换为具有大功率信号输出。
优选的，当主控模块调整电位器阻值的分压比后，使用者声音信号和放音回声中将固定减去消除值，实现语音回声的消除。
本发明的技术方案，在机器人语音系统中增加了包含可编程数字电位器的放音分压装置和包含数控模拟开关的回声消除装置，在每次系统启动时校正消除量，完成人机对话功能中的机器人放音回声消除功能，使机器人的语音识别系统不再受到放音回声的干扰而产生混淆或误识别。成本低廉且控制难度低，与回声消除算法相比，大大节省了处理器资源并没有算法发散失效的风险。
附图说明
图1为本发明实施方式的结构框图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清晰，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1，一种机器人人机对话回声消除系统，包括一主控模块10、一回声消除模块20、一语音分压模块30、一麦克风40及一扬声器50。
语音分压模块30，用于设置电位器阻值的分压比，并将回声信号强度传递给回声消除模块。
所述语音分压模块30包括数字电位器31和定值电阻32，所述数字电位器31和定值电阻32串联连接，设置数字电位器的阻值，使得数字电位器31和固定电阻32的分压比为K1。
扬声器50，用于播放机器人发出的测试音。扬声器50播放机器人发出的测试欢迎音，将该欢迎音的音量设置为A。此时，语音分压模块30不接入回声消除模块。
麦克风40，用于采集声音信号。
在扬声器50播放音量为A的测试音时，麦克风40同时采集音量衰减后的测试音信号，该信号的音量为B。这是由于在实际的传播途径中，从扬声器50到麦克风40的传播过程中，声音会有系数为K的衰减。该衰减音量满足以下公式：
B＝A*K(1)
回声消除模块20，与语音分压模块30通讯连接，用于进行回声信号的消除。
该回声消除模块20包括减法器21及模拟开关22。所述模拟开关22，用于控制回声消除模块20与语音分压模块30的连接与断开。所述减法器21，用于用于在麦克风输出中消除回声音量。在播放测试音量未变化时，即音量仍为B时控制模拟快关22闭合后，获取经过语音分压模块30分压后的分压测试音C。该测试音C满足公式2所示：
C＝A*K-A*K1(2)
由公式(1)和公式(2)可以得出公式(3)：
K＝B*K1/(B-C)(3)
主控模块10，用于调整电位器阻值的分压比，控制消除回声的流程。
主控模块10调整电位器阻值的分压比，调整后的分压比为K2，满足如下条件：
K2＝K＝B*K1/(B-C)
主控模块10控制回声消除模块20中的控制模拟开关22，保持将分压后的测试音信号接入减法器后端的状态。即在之后的使用中，使用者声音信号和放音回声中将固定减去K2*A＝K0*A。也即在MIC接收的声音信号中固定消除扬声器经过传输途径衰减A0倍的扬声器信号，实时的将机器人的语音回声消除，使机器人语音系统不受到回声的干扰。
此外，该回声消除系统还包括音频编解码模块60与功率放大模块70。
音频编解码模块60用于用于将模拟的声音信号转换为数字信号。
音频编解码模块60通讯连接在主控模块10与回声消除模块之间，包括编码模块61和解码模块62。编码模块61将输入的声音模拟量转换为数字量，并编码为特定的格式，如USB音频流。解码模块62将数字量转换为模拟量，功能类似数模转换器(DA)。
功率放大模块70通讯连接在音频编解码模块60与语音分压模块30之间。用于将小功率的声音信号转换为具有一定功率的大信号输出。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种机器人人机对话回声消除系统，其特征在于，包括一主控模块、一回声消除模块、一语音分压模块、一麦克风及一扬声器，
语音分压模块，用于设置电位器阻值的分压比，将回声信号强度传递给回声消除模块；
扬声器，用于播放机器人发出的测试音；
麦克风，用于采集声音信号；
回声消除模块，与语音分压模块连接，用于进行回声信号的消除；
主控模块，用于调整电位器阻值的分压比，控制消除回声的流程。
2.如权利要求1所述的机器人人机对话回声消除系统，其特征在于，所述语音分压模块包括数字电位器和定值电阻，所述数字电位器和定值电阻串联连接。
3.如权利要求1所述的机器人人机对话回声消除系统，其特征在于，当所述扬声器播放音量为A的测试音时，所述麦克风同时采集音量衰减后的测试音信号，该信号的音量为B，A和B的关系为：
B＝A*K
其中，K为音量的衰减系数。
4.如权利要求1所述的机器人人机对话回声消除系统，其特征在于，所述回声消除模块包括减法器及模拟开关，
所述模拟开关，用于控制回声消除模块与语音分压模块的连接与断开；
所述减法器，用于在麦克风输出中消除回声音量。
5.如权利要求1所述的机器人人机对话回声消除系统，其特征在于，所述系统还包括：音频编解码模块与功率放大模块，
所述音频编解码模块用于将模拟的声音信号转换为数字信号；
所述功率放大模块连接在音频编解码模块与语音分压模块之间，用于将小功率的声音信号转换为具有大功率信号输出。
6.如权利要求1所述的机器人人机对话回声消除系统，其特征在于，当主控模块调整电位器阻值的分压比后，使用者声音信号和放音回声中将固定减去消除值，实现语音回声的消除。
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