本发明公开了一种语音增强方法，包括：采用联合字典学习方法的训练方法，针对干净的语音信号、干扰和噪声，学习获得联合字典；通过多重信号分类算法测得期望语音信号的入射方向，并采用MVDR波束形成器来处理阵列接收到的信号，在抑制非期望语音方向上的干扰和噪声的同时增强期望语音方向的语音信号；利用学习获得的联合字典，对MVDR波束形成器的输出信号进行一级联合稀疏表示，并根据稀疏表示的残留成分设计权重系数，从而获得最终估计的语音信号、干扰和噪声，再结合维纳滤波器的形式得到对语音信号的基于均方意义的最优估计，最终恢复出期望的语音信号，实现语音增强。该方法能够在方向性的非平稳干扰和无方向性的环境噪声同时存在的情况下仍然保持良好的语音增强的性能。