本发明公开了基于统计模型的麦克风阵列语音增强方法。该方法先建立用于语音帧分类的干净语音模型，并计算出对应于每个分类的干净语音线性频谱模型；将麦克风阵列接收的信号分为两条支路，主支路采用GSC的固定波束形成器对期望方向的信号进行增强，得到初步增强的语音yc，辅助支路通过GSC的阻塞矩阵和自适应抵消器后，得到噪声分量yn；从辅助支路的信号中估计噪声模型及噪声的线性频谱模型；对yc分帧，利用噪声模型和干净语音模型对每帧语音进行分类；根据分类结果，利用干净语音线性频谱模型和噪声的线性频谱模型构造最佳滤波器；用最佳滤波器对yc进行滤波，获得增强后的语音。本发明提高了输出语音的听觉质量，可在具有嘈杂背景的语音通信中应用。