一种呼吸面具气流噪音消除方法与流程

1.本发明涉及呼吸面罩技术领域，具体为一种呼吸面具气流噪音消除方法。


背景技术：

2.消防救援人员在救灾时常佩戴空气面罩、氧气面罩或防毒面具等防护面罩，由于面罩内部的空间及气流性质，严重影响使用人员的通话性能，尤其是内部的气流声，造成语音信号拾取的困难，语音和噪声混合，从而影响他们进行语音交流，妨碍救灾工作的开展。
3.现有的语音静噪和语音识别技术在智能设备上已普遍应用，消防救援人员佩戴的呼吸器面罩，由于设备总量不多，使用特殊，加之对成本、体积和功耗的要求，因此在呼吸面罩内很难使用该技术进行语音的提取和识别。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种呼吸面具气流噪音消除方法，具备避开常用的fft傅里叶变换、三阶能量、短时能量等复杂算法，或采用双麦克风及多麦克风消噪等软硬件处理的办法，通过对面罩内特定环境声音的分析，采用简化的自适应过零计数法，使用普通8位单片机即可完成分析工作，本自适应过零计数法充分考虑使用人员的口音区别、性别和年龄区别带来的语音差异，能准确识别人声和噪音的特征，达到区分语音和噪音的优点，解决了在佩戴面罩时呼吸声和噪音混合问题。
5.本发明提供如下技术方案：一种呼吸面具气流噪音消除方法，操作步骤如下：
6.一、数据初始化
7.对呼吸面具内部设置的过零计数法进行初始化处理，方便后续进行分析工作。
8.二、数据采样
9.过零计数法对面罩内部的人声和噪音进行收集，从而有效的数据进行采样。
10.三、计数n 1
11.通过截取40ms的语音为一段进行记录，从而对40ms的语音进行一次取样，计数为n 1。
12.四、ad转化值a(n)，第n次
13.对取样到的40ms语音进行数字信号的转化，同时记录此次转化值为a(n)。
14.五、数据存储
15.对所转化值a(n)进行数据的存储。
16.六、记录最大值和最小值
17.对转换到的数字信号a(n)中的最大值和最小值进行记录。
18.七、计算自适应过零值
19.通过an＝a(n)-avg(n)进行计算，从而获得一个新的a(n)值。
20.八、计算a(n)≥0或＜0
21.通过步骤七从而获得新的a(n)值，从而判断新的a(n)值是否≥0或是＜0。
22.九、a(n)与a(n-1)次进行比较
23.若此次比较都为正或负计非过零则直接跳过下一步，若此次比较为一个为正一个为负计过零一次则直接进入下一步。
24.十、过零计数
25.对a(n)与a(n-1)次比较为一个为正一个为负计过零一次的计数 1，对此次比较都为正或负计非过零的计数不 1。
26.十一、计数n＞20？
27.对计过零一次 1的计数n的值判断是否大于20，若大于20则进入下一步，若小于20则重新进行数据采样；对计非过零的计数n的值判断是否大于20，若大于20则进入下一步，若小于20则重新进行数据采样。
28.十二、计算本段平均值avg(n)
29.若计过零一次 1和非计过零的n值都大于20.则对它们进行平均值计算，得到新的平均值avg(n)。
30.十三、过零计数＞10？
31.计算得到的平均值avg(n)判断是否大于10，若大于10则进入下一步，若小于10则进入计数清零过零计数清零，从而重新进行数据采样。
32.十四、本段数据为语音
33.当平均值avg(n)大于10时，则判断此次的本段数据为语音，从而打开语音开关进行输出，输出完成后计数清零过零计数清零，再重新进行数据采样。
34.优选的，所述采用区间采用法，每40ms为一段，取样一次，即可准确区分语音和噪音数据，从而能够精确的输出语音。
35.优选的，所述由于语音波形及噪音波形两个波形存在较大差异，所以通过过零计数法能够准确的分辨到语音和噪音。
36.优选的，所述a(n)值≥0或者＜0从而能够判断出的数值为两组，从而方便进行过零计数。
37.优选的，所述该自适应过零计数法，基于普通的8位单片机即可完成工作的分析，在装置上较之前的更加的简便，较工作性能上能够对语音和噪音的区分更加的细致，更加便于救援人员进行使用。
38.本发明具备以下有益效果：
39.1、该呼吸面具气流噪音消除方法，通过采用简化的自适应过零计数法，能够准确的判断出该呼吸面罩内的语音和噪音，从而进行输出语音，方便使用人员在救援时能够进行准确的交流，减少了噪声对交流的阻碍，加快了使用人员在救援时的速度，方便展开救援工作，提高了使用人员，且使用简化的自适应过零计数法较之前使用的fft傅里叶变换、三阶能量、短时能量等复杂算法，或采用双麦克风及多麦克风消噪等软硬件处理的办法更加的简便，对成本、体积和功耗的要求减少，更加有利于使用人员的使用，同时也减轻了使用人员的负担，为救援工作的开展提供了便利。
40.2、该呼吸面具气流噪音消除方法，通过采用简化的自适应过零计数法，能够精确地判断使用人员的口音区别、性别和年龄区别带来的语音差异，方便不同地区的使用人员能够进行协同救援，提高了装置在使用上的实用性，使得该装置能够更好的符合现代化救
援工作的开展，使得救援工作能够进一步的加快，从而有效的保护人员和财产的安全。
附图说明
41.图1为本发明方法流程示意图；
42.图2为本发明正常语音频谱示意图；
43.图3为本发明噪音频谱示意图；
44.图4为本发明采样周期示意图。
具体实施方式
45.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
46.请参阅图1-4，一种呼吸面具气流噪音消除方法，操作步骤如下：
47.一、数据初始化
48.对呼吸面具内部设置的过零计数法进行初始化处理，方便后续进行分析工作。
49.二、数据采样
50.过零计数法对面罩内部的人声和噪音进行收集，从而有效的数据进行采样。
51.三、计数n 1
52.通过截取40ms的语音为一段进行记录，从而对40ms的语音进行一次取样，计数为n 1。
53.四、ad转化值a(n)，第n次
54.对取样到的40ms语音进行数字信号的转化，同时记录此次转化值为a(n)。
55.五、数据存储
56.对所转化值a(n)进行数据的存储。
57.六、记录最大值和最小值
58.对转换到的数字信号a(n)中的最大值和最小值进行记录。
59.七、计算自适应过零值
60.通过an＝a(n)-avg(n)进行计算，从而获得一个新的a(n)值。
61.八、计算a(n)≥0或＜0
62.通过步骤七从而获得新的a(n)值，从而判断新的a(n)值是否≥0或是＜0。
63.九、a(n)与a(n-1)次进行比较
64.若此次比较都为正或负计非过零则直接跳过下一步，若此次比较为一个为正一个为负计过零一次则直接进入下一步。
65.十、过零计数
66.对a(n)与a(n-1)次比较为一个为正一个为负计过零一次的计数 1，对此次比较都为正或负计非过零的计数不 1。
67.十一、计数n＞20？
68.对计过零一次 1的计数n的值判断是否大于20，若大于20则进入下一步，若小于20
则重新进行数据采样；对计非过零的计数n的值判断是否大于20，若大于20则进入下一步，若小于20则重新进行数据采样。
69.十二、计算本段平均值avg(n)
70.若计过零一次 1和非计过零的n值都大于20.则对它们进行平均值计算，得到新的平均值avg(n)。
71.十三、过零计数＞10？
72.计算得到的平均值avg(n)判断是否大于10，若大于10则进入下一步，若小于10则进入计数清零过零计数清零，从而重新进行数据采样。
73.十四、本段数据为语音
74.当平均值avg(n)大于10时，则判断此次的本段数据为语音，从而打开语音开关进行输出，输出完成后计数清零过零计数清零，再重新进行数据采样。
75.其中，采用区间采用法，每40ms为一段，取样一次，即可准确区分语音和噪音数据，从而能够精确的输出语音。
76.其中，由于语音波形及噪音波形两个波形存在较大差异，所以通过过零计数法能够准确的分辨到语音和噪音。
77.其中，a(n)值≥0或者＜0从而能够判断出的数值为两组，从而方便进行过零计数。
78.其中，该自适应过零计数法，基于普通的8位单片机即可完成工作的分析，在装置上较之前的更加的简便，较工作性能上能够对语音和噪音的区分更加的细致，更加便于救援人员进行使用。
79.其中，通过采用简化的自适应过零计数法，能够准确的判断出该呼吸面罩内的语音和噪音，从而进行输出语音，方便使用人员在救援时能够进行准确的交流，减少了噪声对交流的阻碍，加快了使用人员在救援时的速度，方便展开救援工作，提高了使用人员，且使用简化的自适应过零计数法较之前使用的fft傅里叶变换、三阶能量、短时能量等复杂算法，或采用双麦克风及多麦克风消噪等软硬件处理的办法更加的简便，对成本、体积和功耗的要求减少，更加有利于使用人员的使用。
80.其中，能够精确地判断使用人员的口音区别、性别和年龄区别带来的语音差异，方便不同地区的使用人员能够进行协同救援，提高了装置在使用上的实用性，使得该装置能够更好的符合现代化救援工作的开展。
81.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
82.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。