CN103778916B - 监控环境声音的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种监控环境声音的方法和系统，方法包括以下步骤：(a)采集被监控环境中的声音；(b)过滤采集到的声音以获取带有周期性特征的声音；(c)提取带有周期性特征的声音的基频；(d)将提取的基频与预先存储的特定声音的基频进行对比；(e)当预先存储的特定声音的基频中含有提取的基频时，检测带有周期性特征的声音的基频在预定时间内出现的次数；(f)基于提取的基频和所述基频在预定时间内出现的次数，执行对应的操作。本发明通过过滤提取周期性特征的声音，对其进行识别以及进行相应的操作，处理的数据量小、运算复杂度低、响应速度快，可以实现对特定声音的监控。
Description
技术领域
本发明涉及监控技术领域，更具体地讲，涉及一种监控环境声音的方法及系统。
背景技术
如今的智能设备如智能电视、智能手表等普及化程度越来越高，为了操作方便，很多智能设备配置了声音识别功能，使得设备与人的交互更加紧密。但是要识别各种环境声音，算法复杂度非常大，识别速度很慢，响应时间较长，并且设备芯片频繁运算也会非常耗电。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种监控环境声音的方法及系统，以及解决现有技术中监控环境声音需要的算法复杂度高，响应时间过长的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一方面，提供了一种监控环境声音的方法，包括以下步骤：(a)采集被监控环境中的声音；(b)过滤采集到的声音以获取带有周期性特征的声音；(c)提取带有周期性特征的声音的基频；(d)将提取的基频与预先存储的特定声音的基频进行对比；(e)当预先存储的特定声音的基频中含有提取的基频时，检测带有周期性特征的声音的基频在预定时间内出现的次数；(f)基于提取的基频和所述基频在预定时间内出现的次数，执行对应的操作。
优选地，还包括步骤：预先存储特定声音的基频；预先设置与所述特定声音的基频对应的预定时间、所述特定声音的基频在预定时间内重复次数的阈值和对应的操作。
优选地，其中，步骤(f)包括：将提取的基频在预定时间内出现的次数与预先设置的与提取的基频对应的阈值进行比较，当提取的基频在预定时间内出现的次数达到预先设置的与提取的基频对应的阈值时，执行与提取的基频对应的操作。
根据本发明的另一方面，提供了一种监控环境声音的系统，包括：采集单元，用于采集被监控环境中的声音；过滤单元，用于过滤采集到的声音以获取带有周期性特征的声音；提取单元，用于提取带有周期性特征的声音的基频；对比单元，将提取的基频与预先存储的特定声音的基频进行对比；检测单元，用于当预先存储的特定声音的基频中含有提取的基频时，检测带有周期性特征的声音的基频在预定时间内出现的次数；执行单元，用于基于提取的基频和所述基频在预定时间内出现的次数，执行对应的操作。
优选地，系统还包括：预存单元，用于预先存储特定声音的基频；预设单元，用于预先设置与所述特定声音的基频对应的预定时间、所述特定声音的基频在预定时间内重复次数的阈值和对应的操作。
优选地，执行单元通过将提取的基频在预定时间内出现的次数与预先设置的与提取的基频对应的阈值进行比较，当提取的基频在预定时间内出现的次数达到预先设置的与提取的基频对应的阈值时，来执行与提取的基频对应的操作。
根据本发明实施例的监控环境声音的方法和系统，通过过滤提取周期性特征的声音，对其进行识别以及进行相应的操作，处理的数据量小、运算复杂度低、响应速度快，可以实现对特定声音的监控。
将在接下来的描述中部分阐述本发明另外的方面和/或优点，还有一部分通过描述将是清楚的，或者可以经过本发明的实施而得知。
附图说明
通过下面结合附图进行的描述，本发明的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：
图1为根据本发明实施例的监控环境声音的方法的流程图；
图2为根据本发明实施例的监控环境声音的系统的框图。
具体实施方式
现在，详细描述本发明的实施例，其示例在附图中表示，其中，相同的标号始终表示相同的部件。以下通过参考附图描述实施例以解释本发明。
图1示出了根据本发明实施例的监控环境声音的方法的流程图。
如图1所示，在步骤101，采集被监控环境中的声音。
在步骤102，过滤采集到的声音以获取带有周期性特征的声音。
环境中的声音包括能采集到的所有声音，如在家居室内的声音可能有狗叫声、小孩的哭声、老人的咳嗽声、人的打鼾声等，这些声音中有些是重复性发生的，即带有周期性特征，如老人生病了，咳嗽的时候在一定时间内会发生多次咳嗽声，重复性发生的声音很多带有提示性的信息，如小狗在一定时间内会发出多次叫声，提示小狗饿了，需要给它喂食。对采集到的声音进行过滤以获取带有周期性特征的声音可通过很多现有的过滤方法来实现，因此在此不详细描述。
在步骤103，提取获取到的带有周期性特征的声音的基频。基频是基音的频率，决定整个音的音高，基音是每个声音中频率最低的纯音，其强度最大。在现有技术中提取声音的基频有很多种算法，如自相关算法、谐波和频谱平滑法，在此不详细描述。基频是声音的一个原数据，与提取声音的其他原数据相比，基频更能反映一个声音的特征。
由于在本方法中获取带有周期性特征的声音，再对带有周期性特征的声音进行提取基频、与其他基频进行对比等，因此与将采集到的环境中的所有声音进行处理相比，处理的数据量减小，处理速度加快。此外，为了进一步减小处理的数据量，还可以对获取到的带有周期性特征的声音进行去噪的预处理，去噪的方法为现有技术，在此不详细描述。
在步骤104，将提取的基频与预先存储的特定声音的基频进行对比。
所述预先存储的特定声音的基频为需要监控的声音的基频，如家居室内的声音中的狗叫声、小孩的哭声、老人的咳嗽声，将提取的基频与预先存储的特定声音的基频进行对比，以判断前述检测到的周期性特征的声音是否为需要监控的声音，该步骤仅将两个声音的基频进行比较，因此与将两个声音的全部信息进行比较相比，处理的数据量小，算法简单，处理速度快。
在步骤105，当预先存储的特定声音的基频中含有提取的基频时，检测带有周期性特征的声音的基频在预定时间内出现的次数。换句话说，当预先存储的特定声音的基频中含有提取的基频时，即所述有周期性特征的声音为需要监控的声音。所述预定时间可以预先进行设定，不同的基频对应的预定时间可以根据情况设置为相同或不相同。这样通过检测相同的基频在预定时间内出现的次数，可以得出周期性特征的声音在预定时间内发生的次数。
在步骤106，基于提取的基频和所述基频在预定时间内出现的次数，执行对应的操作。提取的基频和所述基频在预定时间内出现的次数代表的是声音的类别和所述声音在预定时间内出现的次数，根据声音的类别和其在预定时间内出现的次数，执行对应的操作，所述对应的操作为对监控到的声音以及其在预定时间内出现的次数做出的响应，该对应关系可以预先进行设置。
根据上述步骤104，本方法可还包括步骤：预先存储特定声音的基频，根据上述步骤105和106，本方法可还包括步骤：预先设置与所述特定声音的基频对应的预定时间、所述特定声音的基频在预定时间内重复次数的阈值和对应操作。所述特定声音为需要监控的声音，如家居室内的声音中的狗叫声、小孩的哭声、老人的咳嗽声。所述阀值可以由专业人员根据经验预先进行设定，也可以由用户自己设置。所述对应的操作为对特定的声音以及其在预定时间内出现的次数做出的响应。
优选地，在步骤106中，通过将提取的基频在预定时间内出现的次数与预先设置的与提取的基频对应的阈值进行比较，当提取的基频在预定时间内出现的次数达到预先设置的与提取的基频对应的阈值时，来执行与提取的基频对应的操作。所述对应的操作为对监控到的声音以及其在预定时间内出现的次数做出的响应，如上所述，该对应关系可以预先进行设置，如小孩哭声超过阀值，对应的操作设置为播放动画片；老人咳嗽声超过阀值，对应的操作设置为通知看护人；狗叫声操作阀值，对应的操作设置为打开宠物喂食机。
图2示出了根据本发明实施例的监控环境声音的系统的框图。如图2所示，根据本发明实施例的监控环境声音的系统包括：采集单元201、过滤单元202、提取单元203、对比单元204、检测单元205、执行单元206。
采集单元201用于采集被监控环境中的声音。过滤单元202用于过滤采集到的声音以获取带有周期性特征的声音。
所述环境中的声音包括能采集到的所有声音，如在家居室内的声音可能有狗叫声、小孩的哭声、老人的咳嗽声、人的打鼾声等，这些声音中有些是重复性发生的，即带有周期性特征，如老人生病了，咳嗽的时候在一定时间内会发生多次咳嗽声，重复性发生的声音很多带有提示性的信息，如小狗在一定时间内会发出多次叫声，提示小狗饿了，需要给它喂食。
对采集到的声音进行过滤以获取带有周期性特征的声音可通过很多简单的算法判断或现有的电子设备来实现，比如，检测声音信号的波峰波谷，判断时间差是否相近，在此不详细描述。
提取单元203用于提取带有周期性特征的声音的基频。基频是基音的频率，决定整个音的音高，基音是每个声音中频率最低的纯音，其强度最大。在现有技术中提取声音的基频有很多种算法，如自相关算法、谐波和频谱平滑法，在此不详细描述。
由于在本系统中获取带有周期性特征的声音，再对带有周期性特征的声音进行提取基频、与其他基频进行对比等，因此与将采集到的环境中的所有声音进行处理相比，处理的数据量减小，处理速度加快。此外，为了进一步减小处理的数据量，本系统还可以包括去噪单元，用于对获取到的带有周期性特征的声音进行去噪的预处理，去噪的技术为现有技术，在此不详细描述。
对比单元204将提取的基频与预先存储的特定声音的基频进行对比。所述预先存储的特定声音的基频为需要监控的声音的基频，如家居室内的声音中的狗叫声、小孩的哭声、老人的咳嗽声，将提取的基频与预先存储的特定声音的基频进行对比，以判断前述检测到的周期性特征的声音是否为需要监控的声音，这样仅需将两个声音的基频进行比较，因此与将两个声音的全部信息进行比较相比，处理的数据量小，算法简单，处理速度快。
检测单元205用于当预先存储的特定声音的基频中含有提取的基频时，检测带有周期性特征的声音的基频在预定时间内出现的次数。换句话说，当预先存储的特定声音的基频中含有提取的基频时，即所述有周期性特征的声音为需要监控的声音。所述预定时间可以预先进行设定，不同的基频对应的预定时间可以根据情况设置为相同或不相同。这样通过检测相同的基频在预定时间内出现的次数，可以得出周期性特征的声音在预定时间内发生的次数。
执行单元206用于基于提取的基频和所述基频在预定时间内出现的次数，执行对应的操作。提取的基频和所述基频在预定时间内出现的次数代表的是声音的类别和所述声音在预定时间内出现的次数，根据声音的类别和其在预定时间内出现的次数，执行对应的操作，所述对应的操作为对监控到的声音以及其在预定时间内出现的次数做出的响应，该对应关系可以预先进行设置。
根据以上描述，本系统还可以包括：用于预先存储特定声音的基频的预存单元(未在图中示出）；用于预先设置与所述特定声音的基频对应的预定时间、所述特定声音的基频在预定时间内重复次数的阈值和对应的操作的预设单元（未在图中示出）。所述特定声音为需要监控的声音，如家居室内的声音中的狗叫声、小孩的哭声、老人的咳嗽声。所述阀值可以由专业人员根据经验预先进行设定，也可以由用户自己设置。所述对应的操作为对特定的声音以及其在预定时间内出现的次数做出的响应。
优选地，执行单元206可通过将提取的基频在预定时间内出现的次数与预先设置的与提取的基频对应的阈值进行比较，当提取的基频在预定时间内出现的次数达到预先设置的与提取的基频对应的阈值时，来执行与提取的基频对应的操作。所述对应的操作为对监控到的声音以及其在预定时间内出现的次数做出的响应，该对应关系可以预先进行设置，如小孩哭声超过阀值，对应的操作设置为播放动画片；老人咳嗽声超过阀值，对应的操作设置为通知看护人；狗叫声超过阀值，对应的操作设置为打开宠物喂食机。
根据本发明实施例的监控环境声音的方法和系统，通过过滤提取周期性特征的声音，对其进行识别以及进行相应的操作，处理的数据量小、运算复杂度低、响应速度快，可以实现对特定声音的监控。
此外，根据本发明的示例性实施例的监控环境声音的方法可以被实现为计算机程序。
此外，根据本发明的示例性实施例的监控环境声音的系统中各个单元可被实现硬件组件。本领域技术人员根据限定的各个单元所执行的处理，可以例如使用现场可编程门阵列（FPGA）或专用集成电路（ASIC）来实现各个单元。
尽管已经参照其示例性实施例具体显示和描述了本发明，但是本领域的技术人员应该理解，在不脱离权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行形式和细节上的各种改变。
Claims (6)
1.一种监控环境声音的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(a)采集被监控环境中的声音；
(b)过滤采集到的声音以获取带有周期性特征的声音，其中，所述带有周期性特征的声音为监控环境中重复发生的带有提示性信息的声音；
(c)提取带有周期性特征的声音的基频；
(d)将提取的基频与预先存储的特定声音的基频进行对比；
(e)当预先存储的特定声音的基频中含有提取的基频时，检测带有周期性特征的声音的基频在预定时间内出现的次数；
(f)基于提取的基频和所述基频在预定时间内出现的次数，执行对应的操作。
2.如权利要求1所述的监控环境声音的方法，还包括：
预先存储特定声音的基频；
预先设置与所述特定声音的基频对应的预定时间、所述特定声音的基频在预定时间内重复次数的阈值和对应的操作。
3.如权利要求2所述的监控环境声音的方法，其中，在步骤(f)中，通过将提取的基频在预定时间内出现的次数与预先设置的与提取的基频对应的阈值进行比较，当提取的基频在预定时间内出现的次数达到预先设置的与提取的基频对应的阈值时，来执行与提取的基频对应的操作。
4.一种监控环境声音的系统，其特征在于，包括：
采集单元，用于采集被监控环境中的声音；
过滤单元，用于过滤采集到的声音以获取带有周期性特征的声音，其中，所述带有周期性特征的声音为监控环境中重复发生的带有提示性信息的声音；
提取单元，用于提取带有周期性特征的声音的基频；
对比单元，用于将提取的基频与预先存储的特定声音的基频进行对比；
检测单元，用于当预先存储的特定声音的基频中含有提取的基频时，检测带有周期性特征的声音的基频在预定时间内出现的次数；
执行单元，用于基于提取的基频和所述基频在预定时间内出现的次数，执行对应的操作。
5.如权利要求4所述的监控环境声音的系统，还包括：
预存单元，用于预先存储特定声音的基频；
预设单元，用于预先设置与所述特定声音的基频对应的预定时间、所述特定声音的基频在预定时间内重复次数的阈值和对应的操作。
6.如权利要求5所述的监控环境声音的系统，其中，执行单元通过将提取的基频在预定时间内出现的次数与预先设置的与提取的基频对应的阈值进行比较，当提取的基频在预定时间内出现的次数达到预先设置的与提取的基频对应的阈值时，来执行与提取的基频对应的操作。
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