CN102737467B - 一种多功能音响系统及其火警监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多功能音响系统及应用该多功能音响系统进行火警监测的方法，该多功能音响系统包括主控CPU及与其相连的存储器，实时图像处理器，音响，控制键盘，时间控制装置；以及与实时图像处理器连接的第一摄像头及第二摄像头，通过学习状态定义好无火灾状态下的环境图片为标准图片，然后通过对比图片与标准图片的色温与亮度的比较分析，判断是否有火灾发生，并强行短接扬声器的音量控制开关并切断音频接口播放报警声音，将报警音量放至最大，因此，可以使人们即使在享受大音量的震撼音乐的同时也能对火警警报有快速的感知，实现了音响系统的播放与预警的双重功能。

Description

一种多功能音响系统及其火警监测方法

技术领域

本发明涉及音响系统技术领域，具体涉及一种多功能音响系统及应用该多功能音响系统进行火警监测的方法。

背景技术

随着电子科技的快速发展，音响系统已经成为了现代人生活的必需品，许多年轻人在卧室或者工作室内都会放置一套音响系统，即时尚又能享受音乐带来的欢快气氛。

音响系统往往包括了音频解码部分和扬声器播放部分。为了适应使用者的其他需求，有些音响系统可能还配备了话筒或者摄像头功能。但是，这些功能都只是在娱乐方面的运用。另外在火警预报方面，现有的烟感警报声音都比音响的音量小，尤其是在音响播放大音量的音乐时，可能会影响到人们对火警警报的判断，因此，需要一种即使在音响播放音乐时也能产生火警警报的音响系统。

发明内容

本发明提供一种多功能音响系统，能够在播放音乐的同时对火警进行监测，从而解决上述问题。

本发明提供一种多功能音响系统，包括：

主控CPU，内设有图片色温分析单元、图片内容分析单元及图片亮度分析单元，分别用于对实时图像处理器采集的图像的色温、内容相似度及亮度值进行分析；

存储器，连接于主控CPU，用于存储CPU传输来的信息数据；

第一摄像头和第二摄像头，用于同时在不同角度对周边环境进行实时拍摄，并分别将环境图片传送给实时图像处理器进行解析；

实时图像处理器；用于对第一摄像头和第二摄像头采集的环境图片进行色温、亮度及图片内容进行采样，并将采样数据发送至主控CPU进行分析；

音响，包括音频检测电路、扬声器、音量调节开关及短路开关，音频检测电路用于解码主控CPU发送的声音信号，并将该解码后的声音信号发送给扬声器进行播放；音量调节开关设置在扬声器上，用于对扬声器的音量进行调节；短路开关的开关通道并接在音量调节开关的两端，短路开关的控制端连接于主控CPU，用于接收主控CPU的短接信号并对音量调节开关进行短接；

控制键盘，用于输入控制信号对主控CPU进行控制；

时间控制装置，用于调整当前时间并将当前时间信息发送至主控CPU进行记录，同时显示当前时间。

针对上述多功能音响系统，本发明还提供了一种应用多功能音响系统进行火警监测的方法，包括如下步骤：

A:在无火灾状态下，设定第一摄像头与第二摄像头的摄像角度，并在不同时间段启动两摄像头进行环境图片采集；将采集到的图片按不同时间段进行命名并定义为标准图片；

B：启动实时图片处理器，对每一个标准图片的色温、亮度及几何特征点进行提取，并由主控CPU存储至存储器；

C：启动两摄像头对当前环境进行图片采集，将采集到的图片按时间点进行命名并定义为对比图片；启动实时图片处理器，对对比图片的色温、亮度及几何特征点进行提取；

D：根据对比图片的文件名的时间点由存储器调取相应时间段的标准图片的色温、亮度及几何特征点；

F：比较分析对比图片与相应时间段的标准图片的几何特征点的近似度是否大于80%，如果否，则执行步骤M，如果是，则执行步骤G；

G：比较分析对比图片与相应时间段的标准图片的色温差值与亮度差值，判断色温差值是否大于830K，且亮度差值逐渐变化，如果是，则将扬声器音量增至最大值，同时切断音响的音频接口并播放报警声音；如果否，则返回步骤C；

M：播放提示音，并检测控制键盘是否输入控制信号，如果是，则返回步骤C；如果否，则返回步骤M。

优选地，所述步骤G中，播放报警声音的步骤包括：调取存储器内的报警声音发送至音频检测电路。

优选地，所述步骤M中，播放提示音的步骤包括：主控CPU调取存储器内的提示声音发送至音频检测电路，并控制音量调节开关。

优选地，所述步骤A之前还包括：将报警声音和提示声音存储于存储器。

上述技术方案可以看出，由于本发明实施例在音响系统里集成有主控CPU、摄像头、实时图片处理器以及音响设备，通过对当前实时采集的对比图片与之前的标准图片的几何特征点进行比较确定当前环境，然后通过对比图片与标准图片的色温与亮度的比较分析，判断是否有火灾发生，并强行短接扬声器的音量控制开关并切断音频接口播放报警声音，将报警音量放至最大，因此，可以使人们即使在享受大音量的震撼音乐的同时也能对火警警报有快速的感知，实现了音响系统的播放与预警的双重功能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明实施例1中多功能音响系统的结构示意图；

图2是本发明实施例2中火警监测方法的流程图。

具体实施方式

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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

本发明实施例提供一种一种多功能音响系统，包括：

主控CPU，内设有图片色温分析单元，图片内容分析单元及图片亮度分析单元，分别用于对实时图像处理器采集的图像的色温、内容相似度及亮度值进行分析；

存储器，连接于主控CPU，用于存储CPU传输来的信息数据；

第一摄像头和第二摄像头，用于同时在不同角度对周边环境进行实时拍，并分别将环境图片传送给实时图像处理器进行解析；

实时图像处理器；用于对第一摄像头和第二摄像头采集的环境图片进行色温、亮度及图片内容进行采样，并将采样数据发送至主控CPU进行分析；

音响，包括音频检测电路、扬声器、音量调节开关及短路开关，音频检测电路用于解码主控CPU发送的音频信号，并将该解码后的音频信号发送给扬声器进行播放；音量调节开关设置在扬声器上，用于对扬声器的音量进行调节；短路开关并接在音量调节开关的两端，短路开关的控制端连接于主控CPU，用于接收主控CPU的短接信号并对音量调节开关进行短接；

控制键盘，用于输入控制信号对主控CPU进行控制；

时间控制装置，用于调整当前时间并将当前时间信息发送至主控CPU进行记录，同时显示当前时间。

如图1所示，主控CPU作为核心控制器控制着其他设备的执行，主控CPU内设置图片色温分析单元，图片内容分析单元及图片亮度分析单元，图片色温分析单元主要是比较对比图片与标准图片的色温值，得到一个色温差值，图片亮度分析单元主要是比较对比图片与标准图片的亮度值，得到一个亮度差值，然后主控CPU根据亮度差值与色温差值生成一个相应的控制信号；图片内容分析单元主要是比较对比图片与标准图片的几何特征点，得到一个几何特征点的相似度，然后由主控CPU根据相似度生成一个相应的控制信号。

实时图像处理器连接于主控CPU上，可以理解的是实时图像处理器可以采用现有的图片处理芯片，而本发明中实时图片处理器以数字媒体处理器TMS320DM642为核心，以Xilinx 100万门FPGA为辅助处理器，具有较强的图像实时处理能力，具有4路视频输入端口和1路多制式视频输出端口，具有以太网接口、PCI接口、4个UART串行通信接口，功能较强。因此第一摄像头和第二摄像头可以直接连接到实时图像处理器上，并同时能够对两个摄像头采集的图片进行处理。

可以理解的是，主控CPU自身在内部集成有RAM及ROM存储芯片，但是由于本发明的音响系统的第一摄像头和第二摄像头需要采集大量的实时图片，因此需要更大容量的存储装置，而且本发明实施例中还需要把报警声音和提示声音事先存储到系统中以供报警时或出错时被主控CPU调取使用，这都会占用到一定的存储空间，因此，本发明实施例中主控CPU上还扩展连接了一个存储器，存储器的容量可以按照需求来选择，在此不做限制。

本发明实施例中音响包括音频检测电路及扬声器，主控CPU通过音频检测电路连接到扬声器，当主控CPU需要播放事先存储的报警声音或者提示声音时，便通过音频检测电路对该音频信号进行解码，然后由扬声器播放。本发明实施例中所述音响还包括一音频开关，所述音频开关的开关通道连接于音响的音频接口与扬声器之间，所述音频开关的控制端连接于主控CPU。可以理解的是，每个音响都会有一个音频接口用于接收外部音源，这样才能够将外部音源通过音响播放，本发明实施例中的音频开关由主控CPU直接控制，因此，主控CPU需要播放提示声音或者报警声音时，可以控制音频开关断开，从而断开音频接口处的外部音源，停止播放用户正在播放的音乐文件，转而只单独播放提示声音或报警声音。

为了确保提示声音或者报警声音能够具有足够大的音量，以便被用户及时听到，防止意外发生，本发明实施例中在扬声器上设置了音量调节开关，而且音量调节开关的控制端由主控CPU控制，实现对扬声器音量大小的调节，当主控CPU在播放提示声音时，主控CPU会把扬声器的音量设定在正常音量范围，避免扬声器因为音量过小而导致用户听不到提示声音。

本发明实施例中的短路开关的控制端由主控CPU控制，当火警发生时，主控CPU需要播放报警声音，属于紧急情况，要尽可能保证在较大范围内的人员都能够听到该报警声音，因此，主控CPU发出短接信号给短路开关的控制端，使短路开关短接音量调节开关，这时候扬声器的音量被强制增至最大。可以理解的是，音量调节开关与短路开关的开关通道均为一端连接到扬声器上，另一端连接到电源端，而图1中未示出电源端，电源端可以是适配器的电源输出端或者开关电源的输出端，本领域技术人员可以对此进行设计，因此不再过多赘述。

主控CPU上连接有一个控制键盘，可以理解的是控制键盘上可以设有多个控制按键，本发明实施例中的控制键盘主要用于输入控制信号对主控CPU进行控制，具体地，该控制信号为复位信号，即当主控CPU播放了提示声音时，用户只需要由控制键盘输入一个复位信号，使得主控CPU解除当前的提示原因即可。

为了便于对第一摄像头和第二摄像头采集的图片能够精确地按照时间来定义名称，本发明实施例中在主控CPU上还连接了一个时间控制装置，所述时间控制装置包括显示屏和调整按钮，所述显示屏与调整按钮均连接到主控CPU。调整按钮用于对当前的时间进行校准，而显示屏则用于显示当前的时间，便于用户查看时间和校准时间。

本发明实施例中还包括一个压力传感器，所述压力传感器连接于主控CPU，在使用的过程中，压力传感器安设在用户的座位上，能够感知座位上是否有人存在，如果座位上没有人存在，则主控CPU可以控制音响的功率降至最低，具体实现是，通过降低扬声器的音量来实现。

本发明实施例中还包括一个LED灯，所述LED灯通过一电流传感器连接于主控CPU，用于检测LED灯的工作状态。当主控CPU通过电流传感器上的电路感应到有用户在工作时，主控CPU同样可以控制音响的音量，是音响的音量不吵闹到用户工作，具有人性化的检测控制。

由本发明实施例可以看出，本技术方案中的多功能音响系统采用了主控CPU对整个音响系统进行检测控制，对各个功能模块进行完美的整合，而且增加了实时图片处理器对两摄像头采集的实时图片进行分析比较，达到对火警监测的效果，将音响与火警警报器完美的结合在一起。

实施例2：

针对上述实施例1中的多功能音响系统，本发明实施例提供了一种应用多功能音响系统进行火警监测的方法，如图2所示，包括如下步骤：

101：将报警声音和提示声音存储于存储器。具体地，报警声音可以是录音或电子制作的声音，声音的内容可以为：“有火灾，请注意！”但具体声音内容并不能作为对本方法的限制。同样，对于提示声音也可以是录音或电子制作的声音。

102:在无火灾状态下，设定第一摄像头与第二摄像头的摄像角度，并在不同时间段启动两摄像头进行环境图片采集；将采集到的图片按不同时间段进行命名并定义为标准图片。

本步骤中，实际上是让多功能音响系统处于学习状态，因此要在无火灾状态下进行，设定第一摄像头与第二摄像头能够对系统所处环境有个准确的定位，即当第一摄像头处于“失灵”状态时，第二摄像头可以保证对系统所处的环境有准确的定位，即让系统学习到多功能音响系统自身所处的环境，让多功能音响系统定义自己所在的位置，以便于在后续的比较过程中，保证在环境相同的情况作出。设定第一摄像头与第二摄像头的角度，即为将第一摄像头与第二摄像头放置在固定的位置上，两个摄像头可以对准同一个环境位置进行采集。本发明实施例中将采集到的图片按不同时间段进行命名并定义为标准图片，一天可以分为多个时段，例如对24小时进行4个时段划分，则定义00:00～6:00为一个时段,6:00～12:00为一个时段，那么命名则可以为0006和0612来区分两个时段所获取的图片。

103：启动实时图片处理器，对每一个标准图片的色温、亮度及几何特征点进行提取，并由主控CPU存储至存储器。

本步骤中，主要是将标准图片的三个要素，即色温、亮度及几何特征点作出标准定义然后进行存储，以便于后期与对比图片的三个要素进行相应的比较分析。

104：启动两摄像头对当前环境进行图片采集，将采集到的图片按时间点进行命名并定义为对比图片；启动实时图片处理器，对对比图片的色温、亮度及几何特征点进行提取。

进入到本步骤上实际已经完成了学习状态，进入到正常的监测状态，因此再次启动两摄像头，即第一摄像头和第二摄像头对当前的环境进行实时图片采集，将采集的图片按时间点进行命名并定位为对比图片，是为了便于后期在对应的时间段进行图片比对，例如5:30采集的图片可以按照时间点定义为05，因为05属于00～06之间，那么在调取相应时间段的图片时，则调取命名为0006的标准图片，此步骤中，第一摄像头和第二摄像头对环境进行实时拍摄，按照时间顺序采集多张当前环境的图片，并以时间点进行命名。

105：根据对比图片的文件名的时间点调取相应时间段的标准图片的色温、亮度及几何特征点。

由于在步骤104中已经获取了当前环境图片即对比图片的色温、亮度以及几何特征点，因此在本步骤中需要调取之前存储在存储器中的标准图片的色温、亮度及几何特征点，以便于后期的对应比较分析。

106：比较分析对比图片与相应时间段的标准图片的几何特征点的近似度是否大于80%。本步骤中分析图片几何特征点的近似度的目的主要在于判断系统当前所处的环境是否和之前采集标准图片时的环境一致，只有在系统所处的前后环境一致，那么对于后期对色温与亮度的比较分析才有意义，因为不同的环境在相同的时间段内，其色温和亮度都会有所不同。

因此，一旦几何特征点的近似度小于80%，则说明环境可能发生了变化，或者摄像头的角度发生了变化，需要提示用户重新确认，那么则执行步骤107：播放提示音，并检测控制键盘是否输入控制信号。播放提示音的步骤包括：主控CPU调取存储器内的提示声音发送至音频检测电路，并控制音量调节开关，可以理解的是，音频检测电路连接着扬声器，可以对提示音进行播放，此时控制音量调节开关的音量在中档范围，保证用户能否及时听见该提示音，也避免了扬声器初始音量过小，用户听不见提示音的情况。那么此处的提示音可以设置内容为：“请重新确认设备！”或“请重新确认环境！”的声音提示，对于具体的声音内容不作出限制。当用户听到提示音后，可以修正摄像头的角度，然后按下控制键盘，因为此时主控CPU在扫描检测控制键盘是否有控制信号输入，所以用户按下控制键盘后，则表明摄像头已经得到了用户的确认，可以重新回到步骤104对当前环境进行图片采集，如果控制键盘一直没有输入信号，则视为用户一直未确认，所以再次返回到步骤107，重新发出提示音，并检测控制键盘是否输入控制信号。

当几何特征点的近似度大于80%时，则视为当前环境与之前采集标准图片时的环境一致，则执行步骤108：比较分析对比图片与相应时间段的标准图片的色温差值与亮度差值，判断色温差值是否大于830K，且亮度差值由大至小渐变。由于烛火的色温值在1930K，而钨丝灯的色温为2760～2900K，阳光色温为5600K，荧光灯为3000K，人们日常接触到的光源的色温以钨丝灯的色温2760K为底数，减去烛光的色温1930K即得到色温差值830K的基本差值，如果色温差值大于830K，则说明当前环境可能存在火灾危险，为了确保不发生误报，例如有人在房间内点蜡的情况，那么根据火灾的特点，火焰会越来越大，因此当前环境的亮度会越来越大，所以与之前采集标准图片的亮度差值会随时间而变化，即不同时间点的对比图片的亮度与该对应时间段的标准图片的亮度值会逐渐变化，从而断定已经发生了火灾，因此，当满足色温差值大于830K，亮度差值逐渐变化的两个条件才进入报警状态，即执行步骤109：将扬声器音量增至最大，同时切断音响的音频接口并播放报警声音。切断音响的音频接口是主控CPU控制音频开关来实现的，参见上述实施例1中的描述，此处不再一一赘述。那如果上述两个条件不满足，则意味着无火灾发生，那么重新返回到步骤104继续采集当前环境的图片，再次进入检测状态。

本发明实施例的方法中提供一种全新的火灾判断方式，以几何特征点、色温与亮度这三个要素进行火灾判断，判断的设备成本低，相应速度及时，能够避免用户在听音乐时听不到火灾警报。

需要说明的是，上述系统内的各单元之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本发明方法实施例基于同一构思，具体内容可参见本发明实施例1中关于系统的叙述，此处不再赘述。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器（ROM，Read Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁盘或光盘等。

以上对本发明实施例所提供的一种多功能音响系统及其火警监测方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种多功能音响系统，其特征在于，包括：

主控CPU，内设有图片色温分析单元、图片内容分析单元及图片亮度分析单元，分别用于对实时图像处理器采集的图像的色温、内容相似度及亮度值进行分析；

存储器，连接于主控CPU，用于存储CPU传输来的信息数据；

第一摄像头和第二摄像头，用于同时在不同角度对周边环境进行实时拍摄，并分别将环境图片传送给实时图像处理器进行解析；

实时图像处理器；用于对第一摄像头和第二摄像头采集的环境图片进行色温、亮度及图片内容进行采样，并将采样数据发送至主控CPU进行分析；

音响，包括音频检测电路、扬声器、音量调节开关及短路开关，音频检测电路用于解码主控CPU发送的声音信号，并将该解码后的声音信号发送给扬声器进行播放；音量调节开关设置在扬声器上，用于对扬声器的音量进行调节；短路开关并接在音量调节开关的两端，短路开关的控制端连接于主控CPU，用于接收主控CPU的短接信号并对音量调节开关进行短接；

控制键盘，用于输入控制信号对主控CPU进行控制；

时间控制装置，用于调整当前时间并将当前时间信息发送至主控CPU进行记录，同时显示当前时间。

2.如权利要求1所述的一种多功能音响系统，其特征在于：还包括LED灯，所述LED灯通过一电流传感器连接于主控CPU，用于检测LED灯的工作状态。

3.如权利要求1所述的一种多功能音响系统，其特征在于：还包括一压力传感器，所述压力传感器连接于主控CPU。

4.如权利要求1所述的一种多功能音响系统，其特征在于：所述时间控制装置包括显示屏和调整按钮，所述显示屏与调整按钮均连接到主控CPU。

5.如权利要求1所述的一种多功能音响系统，其特征在于：所述音响还包括一音频开关，所述音频开关的开关通道连接于音响的音频接口与扬声器之间，所述音频开关的控制端连接于主控CPU。

6.一种应用多功能音响系统进行火警监测的方法，其特征在于，包括如下步骤：

A:在无火灾状态下，设定第一摄像头与第二摄像头的摄像角度，并在不同时间段启动两摄像头进行环境图片采集；将采集到的图片按不同时间段进行命名并定义为标准图片；

B：启动实时图片处理器，对每一个标准图片的色温、亮度及几何特征点进行提取，并由主控CPU存储至存储器；

C：启动两摄像头对当前环境进行图片采集，将采集到的图片按时间点进行命名并定义为对比图片；启动实时图片处理器，对对比图片的色温、亮度及几何特征点进行提取；

D：根据对比图片的文件名的时间点由存储器调取相应时间段的标准图片的色温、亮度及几何特征点；

F：比较分析对比图片与相应时间段的标准图片的几何特征点的近似度是否大于80%，如果否，则执行步骤M，如果是，则执行步骤G；

G：比较分析对比图片与相应时间段的标准图片的色温差值与亮度差值，判断色温差值是否大于830K，且亮度差值逐渐变化，如果是，则将扬声器音量增至最大值，同时切断音响的音频接口并播放报警声音；如果否，则返回步骤C；

M：播放提示音，并检测控制键盘是否输入控制信号，如果是，则返回步骤C；如果否，则返回步骤M。

7.如权利要求6所述的一种应用多功能音响系统进行火警监测的方法，其特征在于，所述步骤G中，播放报警声音的步骤包括：

调取存储器内的报警声音发送至音频检测电路。

8.如权利要求6所述的一种应用多功能音响系统进行火警监测的方法，其特征在于，所述步骤M中，播放提示音的步骤包括：主控CPU调取存储器内的提示声音发送至音频检测电路，并控制音量调节开关。

9.如权利要求6或7或8所述的一种应用多功能音响系统进行火警监测的方法，其特征在于，所述步骤A之前还包括：将报警声音和提示声音存储于存储器。

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