1.本实用新型涉及音视频信号处理装置技术领域，特别涉及回声干扰消除装置及智能家居控制系统。


背景技术：

2.高清多媒体接口(high definition multimedia interface，hdmi)是一种全数字化视频和声音发送接口，可以发送未压缩的音频及视频信号。目前，源设备(例如机顶盒)和接收设备(例如电视等)之间通过hdmi线连接以实现高品质的音视频信号传输。
3.随着智能概念的普及，接收设备还能够实现语音识别功能，例如：使用者可以对着接收设备说：“播放某一部电视剧”，接收设备就会自动播放该电视剧，而不需要人工选择电视剧的过程。接收设备之所以能够识读人的语音，是依赖于语音识别技术。
4.但当接收设备正在播放声音时，由于音频采集器采集的是混合声音，包括接收设备的声音和人的语音，因此语音识别效果很差。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种回声干扰消除装置及智能家居控制系统，利用回声干扰消除装置消除接收设备的回声干扰，以提升语音识别的效果。
6.为解决上述技术问题，本实用新型的实施方式提供了一种回声干扰消除装置，包括用于连接源设备的输入端、用于连接接收设备的第一输出端；所述回声干扰消除装置包括音频分离模块、与所述音频分离模块连接的处理模块；所述音频分离模块用于通过所述输入端接收所述源设备的数字音视频信号，将所述数字音视频信号通过所述第一输出端输出至所述接收设备；还用于提取所述数字音视频信号中的音频信号，将所述音频信号转换为模拟音频信号后发送至所述处理模块；所述处理模块用于接收外部声音信号及所述模拟音频信号，并根据所述模拟音频信号和所述外部声音信号进行回声消除以得到回声消除后的声音信号。
7.另外，所述处理模块包括：模数转换单元、以及与所述模数转换单元连接的回声消除单元；所述模数转换单元与所述音频分离模块的输出端连接，且用于接收所述外部声音信号；所述模数转换单元用于对所述模拟音频信号和所述外部声音信号进行模数转换得到数字音频信号和数字声音信号；所述回声消除单元用于将所述数字音频信号作为参考信号对所述数字声音信号进行回声消除以得到所述回声消除后的声音信号。该方案中给出了处理模块的具体结构样式。
8.另外，所述处理模块还包括：与所述模数转换单元连接的延时模块；所述延时模块用于接收所述外部声音信号，并将所述外部声音信号延迟预设时长后发送至所述模数转换单元；所述模数转换单元用于同时对延迟后的所述外部声音信号以及当前接收到的所述模拟音频信号进行处理得到所述数字音频信号和所述数字声音信号。该方案中延时模块将外部声音信号延迟后，再发送至模数转换单元，由模数转换单元将延迟后的外部声音信号和
当前接收到的模拟音频信号一起进行模数转换得到数字音频信号和数字声音信号，如此，能够得到同步性良好的数字音频信号和数字声音信号，使得回声消除结果更加准确。
9.另外，所述回声干扰消除装置还包括：用于连接所述源设备的第二输出端；所述模数转换单元用于通过所述第二输出端将所述数字音频信号和所述数字声音信号输出至所述源设备。该方案中模数转换单元用于通过第二输出端将数字音频信号和数字声音信号输出至源设备，由源设备进行回声消除以及语音识别处理过程。
10.另外，所述回声消除装置还包括：与所述处理模块连接的音频采集模块；所述音频采集模块用于采集所述外部声音信号，并将所述外部声音信号发送至所述处理模块。该方案中回声消除装置内设置有音频采集模块可直接实现外部声音信号的采集，无需设置外接接口连接第三方设备。
11.另外，所述回声干扰消除装置包括：usb音频传输接口或无线传输模块；所述回声干扰消除装置通过所述usb音频传输接口或所述无线传输模块与外部语音识别设备连接，将所述回声消除后的声音信号发送至所述外部语音识别设备。
12.另外，所述回声干扰消除装置还包括：与所述处理模块连接的语音识别模块；所述语音识别模块用于识别所述回声消除后的声音信号。该方案中回声干扰消除装置内置有语音识别模块，能够直接识别并处理回声消除后的声音信号，可无需外部语音识别设备的支持。
13.本实用新型实施方式还提供了一种智能家居控制系统，包括：源设备、接收设备，用于连接所述源设备和所述接收设备的如上述的回声干扰消除装置；所述源设备用于发送数字音视频信号至所述回声干扰消除装置；所述回声干扰消除装置用于将所述数字音视频信号输出至所述接收设备，并提取所述数字音视频信号中的音频信号；还用于接收外部声音信号，并根据所述音频信号和所述外部声音信号进行回声消除以得到回声消除后的声音信号。
14.另外，所述回声干扰消除装置还用于通过所述第二输出端将所述数字音频信号和所述数字声音信号回传至所述源设备。
15.另外，所述接收设备为以下任意一种：电脑、电视、投影仪。
16.本实用新型实施方式相对于现有技术而言，提供了一种回声干扰消除装置，包括音频分离模块，音频分离模块的输入端连接源设备，输出端连接接收设备，音频分离模块从输入端接收源设备发送的数字音视频信号，并将数字音视频信号从输出端输出至接收设备以保证发送至收设备的音视频信号的信号质量；回声干扰消除装置还包括与音频分离模块连接的处理模块，音频分离模块从数字音视频信号中提取音频信号，并将音频信号发送至处理模块。处理模块用于接收外部声音信号以及音频分离模块传输过来的音频信号，并根据音频信号和外部声音信号进行回声消除以得到回声消除后的声音信号，以实现对接收到的外部声音信号进行回声消除，消除接收设备回声的干扰，从而提升语音识别的效果。
附图说明
17.图1是根据本实用新型的第一实施方式的回声干扰消除装置的一种结构示意图；
18.图2是根据本实用新型的第一实施方式的回声干扰消除装置的另一种结构示意图；
19.图3是根据本实用新型的第一实施方式的回声干扰消除装置的再一种结构示意图；
20.图4是根据本实用新型的第一实施方式的回声干扰消除装置的又一种结构示意图；
21.图5是根据本实用新型的第二实施方式的智能家居控制系统的一种结构示意图；
22.图6是根据本实用新型的第二实施方式的智能家居控制系统的另一种结构示意图；
23.图7是根据本实用新型的第二实施方式的智能家居控制系统的再一种结构示意图。
具体实施方式
24.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本实用新型各实施方式中，为了使读者更好地理解本技术而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本技术各权利要求所要求保护的技术方案。
25.目前很多电子产品之间通过hdmi线连接以实现高品质的音视频信号传输，例如：源设备(例如机顶盒)和接收设备(例如电视等)之间通过hdmi线连接，以实现数字音视频信号的传输。很多接收设备还能够实现语音识别功能，但当接收设备正在播放声音时，由于音频采集器采集的是混合声音，包括接收设备的声音和人的语音，因此语音识别效果很差。
26.需要说明的是，本实施例中所述的源设备为以下任意一种：电视机、机顶盒、平板电脑、台式电脑等；接收设备以下任意一种：电脑、电视、投影仪。当接收设备为电视时，源设备例如：机顶盒；当接收设备为投影仪时，接收设备例如：平板电脑。本实施例中的源设备和接收设备仅为举例说明，在实际应用中可根据实际需要进行设置。
27.本实用新型的第一实施方式涉及一种回声干扰消除装置1。如图1至图4所示，回声干扰消除装置1包括用于连接源设备的输入端、用于连接接收设备的第一输出端。所述回声干扰消除装置1包括音频分离模块11、与音频分离模块11连接的处理模块12。
28.音频分离模块11用于通过输入端接收源设备发送的数字音视频信号，并通过第一输出端将数字音视频信号输出至接收设备，以使接收设备能够接收到源设备传输的数字音视频信号，以保证接收设备接收到的音视频信号的质量。
29.同时，音频分离模块11还用于提取数字音视频信号中的音频信号，将音频信号转换为模拟音频信号后发送至处理模块12。处理模块12用于接收外部声音信号以及音频分离模块11传输过来的模拟音频信号，并根据模拟音频信号和外部声音信号进行回声消除以得到回声消除后的声音信号，以实现对接收到的外部声音信号进行回声消除，消除接收设备回声的干扰，从而提升语音识别的效果。
30.在一些例子中，如图1所示，处理模块12包括：模数转换单元121、以及与模数转换单元121连接的回声消除单元122；模数转换单元121与音频分离模块11的输出端连接，且用于接收外部声音信号；模数转换单元121用于对音频信号和外部声音信号进行处理得到数字音频信号和数字声音信号；回声消除单元122用于将数字音频信号作为参考信号对数字
声音信号进行回声消除以得到回声消除后的声音信号。
31.具体地说，处理模块12包括模数转换单元121和回声消除单元122。模数转换单元121不仅用于接收音频分离模块11传输过来的模拟数字信号，还从接收外部声音信号。这里所说的外部声音信号既包括接收设备的声音，也包括人的语音。模数转换单元121用于将外部声音信号和音频信号一起进行模数转换得到数字音频信号和数字声音信号。这里的数字音频信号对应于模拟音频信号，数字声音信号对应外部声音信号。
32.回声消除单元122接收到数字音频信号和数字声音信号后，以数字音频信号作为参考信号对数字声音信号进行回声消除以得到回声消除后的声音信号。回声消除单元122以数字音频信号作为参考信号，从而能够去除数字声音信号(既包括接收设备的声音，也包括人的语音)中接收设备的声音得到较为纯净的人的声音信号，消除接收设备回声的干扰，从而提升语音识别的效果。本实施例中对于回声消除的具体过程不进行具体说明，可参见开源算法。可选地，所述回声消除单元122卡采用数字信号处理芯片(digital signal process，dsp)。
33.可实现地，模数转换单元121在对外部声音信号和音频信号进行模数转化时，需确保同时对外部声音信号和音频信号一起做模数转换，以确保得到的数字音频信号和数字声音信号同步性较好，仅相差固定的时间差，该固定的时间差是由于模拟音频信号需从数字音视频信号中提取音频信号，并进行模数转化才能够得到，因此，外部声音信号中接收设备的声音相较于模拟音频信号提前固定的时间差。当这一时间差较小时，其对应回声消除的影响可以忽略不计。
34.为了更好地保证数字音频信号和数字声音信号的同步性，回声消除结果更加准确。本实施例提出来另一种实现方式。如图2所示，处理模块12还包括：与模数转换单元121连接的延时模块13；延时模块13用于接收外部声音信号，并将外部声音信号延迟预设时长后发送至模数转换单元121；模数转换单元121用于同时对延迟后的外部声音信号以及当前接收到的模拟音频信号进行处理得到数字音频信号和数字声音信号。
35.具体地说，设置一与模数转换单元121连接的延时模块13，该延时模块13用于接收外部声音信号，并将外部声音信号延迟预设时长后发送至模数转换单元121。该预设时长为外部声音信号中接收设备的声音相较于模拟音频信号提前的固定的时长。如此，延时模块13将外部声音信号延迟后，再发送至模数转换单元121，由模数转换单元121将延迟后的外部声音信号和当前接收到的模拟音频信号一起进行模数转换得到数字音频信号和数字声音信号，如此，能够得到同步性良好的数字音频信号和数字声音信号，使得回声消除结果更加准确。
36.值得说明的是，模数转换单元121为双通道模数转换单元，能够实现双通道信号的输入及输出。可选地，模数转换单元121可采用脉冲编码调制(pulse code modulation，pcm)同步对外部声音信号和模拟音频信号进行采样编码。
37.上述例子中，外部声音信号可由第三方设备(例如：音箱)输出至模数转换单元121或延时模块13，此时，回声干扰消除装置1需设置音频采集接口(附图中未示出)，从模数转换单元121或延时模通过该音频采集接口接收外部声音信号。
38.在一些例子中，如图1至图4所示，回声消除装置内设置有音频采集模块14可直接实现外部声音信号的采集，无需设置外接接口连接第三方设备。具体的，回声消除装置还包
括：与处理模块12连接的音频采集模块14，音频采集模块14用于采集外部声音信号，并将外部声音信号发送至处理模块12。值得说明的是，当处理模块12包括模数转换单元121和回声消除单元122时，音频采集模块14连接模数转换单元121；当处理模块12既包括模数转换单元121和回声消除单元122，又包括延时模块13时，音频采集模块14连接延时模块13。可选地，所述音频采集模块14可为麦克风。
39.可选地，如图1至图4所示，回声干扰消除装置1包括：usb音频传输接口或无线传输模块15；回声干扰消除装置1通过usb音频传输接口或无线传输模块15与外部语音识别设备连接，将回声消除后的声音信号发送至外部语音识别设备。
40.一种实现方式，回声干扰消除装置1通过usb音频传输接口与外部语音识别设备连接，从而能够将回声消除后的声音信号发送至外部语音识别设备，实现对回声消除后的声音信号的语音识别。这里所说的外部语音识别设备可以为智能音箱或智能机器人等设备。
41.另一种实现方式，回声干扰消除装置1可通过无线传输模块15，利用无线传输协议与外部语音识别设备进行声音信号的传输，无线传输模块15例如：麦克风传输模块、蓝牙传输模块等。
42.再一种实现方式，如图3所示，回声干扰消除装置1还包括：用于连接源设备的第二输出端；模数转换单元121用于通过第二输出端将数字音频信号和数字声音信号输出至源设备，由源设备进行回声消除以及语音识别处理过程。
43.如图4所示，回声干扰消除装置1内置有语音识别模块16，能够直接识别并处理回声消除后的声音信号，可无需外部语音识别设备的支持。该语音识别模块16与处理模块12连接，用于识别回声消除后的声音信号。值得说明的是，当处理模块12包括模数转换单元121和回声消除单元122，或者处理模块12既包括模数转换单元121和回声消除单元122，又包括延时模块13时，语音识别模块16均与回声消除单元122连接。
44.本实用新型的第二实施方式涉及一种智能家居控制系统，如图5和图7所示，包括：源设备2、接收设备3，用于连接源设备2和接收设备3的如上述实施方式中的回声干扰消除装置1。因此，上述实施方式中回声干扰消除装置1的具体结构可应用于本实施方式中。
45.源设备2用于发送数字音视频信号至回声干扰消除装置1；回声干扰消除装置1用于将数字音视频信号输出至接收设备3，并提取数字音视频信号中的音频信号；还用于接收外部声音信号，并根据音频信号和外部声音信号进行回声消除以得到回声消除后的声音信号。
46.具体地说，回声干扰消除装置1包括音频分离模块11和处理模块12。音频分离模块11包括输入端、第一输出端和第二输出端。音频分离模块11的输入端外接源设备2，第一输出端外接接收设备3，处理模块12连接至音频分离模块11的第二输出端。
47.音频分离模块11的输入端用于接收源设备2发送的数字音视频信号，并通过音频分离模块11的第一输出端输出至接收设备3，以使接收设备3能够接收到源设备2传输的数字音视频信号，以保证接收设备3接收到的音视频信号的质量。
48.同时，音频分离模块11还用于提取数字音视频信号中的音频信号，将音频信号转换为模拟音频信号后发送至处理模块12。处理模块12用于接收外部声音信号以及音频分离模块11传输过来的模拟音频信号，并根据模拟音频信号和外部声音信号进行回声消除以得到回声消除后的声音信号，以实现对接收到的外部声音信号进行回声消除，消除接收设备3
回声的干扰，从而提升语音识别的效果。
49.接收设备3为以下任意一种：电脑、电视、投影仪；源设备2为以下任意一种：电视机、机顶盒、平板电脑、台式电脑。当接收设备3为电视时，源设备2例如：机顶盒；当接收设备3为投影仪时，接收设备3例如：平板电脑。本实施例中的源设备2和接收设备3仅为举例说明，在实际应用中可根据实际需要进行设置。
50.在一些例子中，如图5所示，处理模块12包括：模数转换单元121、以及与模数转换单元121连接的回声消除单元122；模数转换单元121与音频分离模块11的输出端连接，且用于接收外部声音信号；模数转换单元121用于对音频信号和外部声音信号进行处理得到数字音频信号和数字声音信号；回声消除单元122用于将数字音频信号作为参考信号对数字声音信号进行回声消除以得到回声消除后的声音信号。
51.在另一例子中，为了更好地保证数字音频信号和数字声音信号的同步性，回声消除结果更加准确。本实施例提出来另一种实现方式，如图6所示，处理模块12还包括：与模数转换单元121连接的延时模块13；延时模块13用于接收外部声音信号，并将外部声音信号延迟预设时长后发送至模数转换单元121；模数转换单元121用于同时对延迟后的外部声音信号以及当前接收到的模拟音频信号进行处理得到数字音频信号和数字声音信号。
52.可选地，如图5至图7所示，回声干扰消除装置1包括：usb音频传输接口或无线传输模块15；回声干扰消除装置1通过usb音频传输接口或无线传输模块15与外部语音识别设备连接，将回声消除后的声音信号发送至外部语音识别设备。
53.一种实现方式，回声干扰消除装置1通过usb音频传输接口与外部语音识别设备连接，从而能够将回声消除后的声音信号发送至外部语音识别设备，实现对回声消除后的声音信号的语音识别。这里所说的外部语音识别设备可以为智能音箱或智能机器人等设备。
54.另一种实现方式，回声干扰消除装置1可通过无线传输模块15，利用无线传输协议与外部语音识别设备进行声音信号的传输，无线传输模块15例如：麦克风传输模块、蓝牙传输模块等。
55.再一种实现方式，如图7所示，回声干扰消除装置1还包括：用于连接源设备的第二输出端；模数转换单元121用于通过第二输出端将数字音频信号和数字声音信号输出至源设备，由源设备进行回声消除以及语音识别处理过程，给出了另一种实现方式。
56.本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本实用新型的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本实用新型的精神和范围。