CN105245996A - 具有远处物体检测单元的仪器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了具有远处物体检测单元的仪器，其具有适于佩戴在用户头部处或者拿在用户手中的壳体，所述仪器包括：具有可调节方向性的定向传声器系统；用于调整定向传声器系统的可调节方向性的处理器；配置成通过检测从远处物体检测单元发射并从远处物体反射的信号而检测远处物体的远处物体检测单元，所述处理器适于基于远处物体的检测而指导定向传声器系统的方向性，其中所述处理器适于最佳地增强来自所述远处物体的声音。

Description

具有远处物体检测单元的仪器

技术领域

本发明涉及具有用于检测远处物体的远处物体检测单元的仪器。此外，本发明涉及使用具有远处物体检测单元的仪器检测远处物体的方法。

背景技术

具有多个声音源的环境中的声音处理很棘手，当使用具有定向传声器系统的仪器时，活跃声音源的检测和分离是十分活跃的领域。

具有听力损失的人通常在拥挤区域及具有繁忙运输的区域很艰难，这导致他们处于被交通工具如轿车、公共汽车、自行车等碰撞的危险中。此外，具有听力损失及下降的视力的人甚至更加暴露于交通危险。

因此，改进的设备将有利。本发明的另一目标在于提供现有技术的备选方案。

具体地，可看作本发明的目标在于提供解决、至少减轻现有技术的上述问题的设备或者提供备选方案，其增强来自所希望声源的声音和/或提供碰撞危险的报警。

发明内容

因而，在第一方面，上面描述的目标及几个其它目标通过提供具有壳体的设备实现。该设备包括具有可调节方向性的定向传声器系统。该设备包括用于调整定向传声器系统的方向性的处理器。该设备包括配置成通过检测从物体反射的发射的信号而检测远处物体的远处物体检测单元，处理器适于基于远处物体的检测而指导定向传声器系统的方向性。远处物体检测单元使能检测远处物体，该检测可用于控制定向传声器系统和/或向用户报警。远处物体检测单元适于独立于定向传声器系统进行发射和/或接收。

第二方面涉及具有定向传声器系统、处理器和远处物体检测单元的设备的运行方法，定向传声器系统具有可调节方向性，处理器用于调整定向传声器系统的可调节方向性，远处物体检测单元配置成检测远处物体。该方法包括从远处物体检测单元发射电磁信号的步骤。该方法包括在远处物体检测单元处接收反射的电磁信号的步骤。该方法包括基于反射的电磁信号和与远处物体的相对方向确定是否存在远处物体的步骤。发射和接收步骤可循环进行以循环扫描多个区域或者根据计划或方案进行。

总的来说，本发明的实施优选单独地或以任何组合减轻、缓解或者消除一个或多个上面提及的缺点。根据第二方面的方法也可用于帮助盲源分离算法，因为检查物体的存在可帮助算法更快速地分开声源。

所公开的方法可体现在计算机程序产品中，其适于使包括具有数据存储装置的至少一设备的计算机化系统能控制根据本发明第一方面的设备中的远处物体检测单元。

每一方面的各个特征可与其它方面的任何或所有特征组合。这些及其它方面、特征和/或优点将从下面描述的实施方式显而易见地看出并结合其阐述。

附图说明

本发明设备/方法现在将结合附图详细描述。这些附图示出了示例性实施方式，不应视为限制落在所附权利要求范围内的其它可能实施方式。

图1示意性地示出了位于人耳朵处的助听器。

图2示意性地示出了用户的头部，其中助听器放在右耳处，其中远处物体检测装置以α度的角度扫描。

图3示意性地示出了用户的头部，其中助听器放在每一耳朵处，其中每一远处物体检测装置以α度的角度扫描。

图4示意性地示出了用户的头部，其中助听器放在每一耳朵处，其中每一远处物体检测装置以β度的角度扫描。

图5示意性地示出了用户的头部，其中助听器放在每一耳朵处，其中每一远处物体检测装置以γ度的角度扫描。

图6示意性地示出了方法的步骤。

具体实施方式

为清晰起见，这些附图均为示意性及简化的图，它们只给出了对于理解本发明所必要的细节，而省略其他细节。在所有附图中，同样的附图标记用于同样或对应的部分。

图1示意性地示出了具有壳体的设备10。该设备位于人耳朵处并包括两个部分或壳体。一个壳体位于耳后，及一个壳体位于耳道或耳道开口处。两个部分或壳体通过连接器连接。所示设备为助听器，但在此描述的功能也可在手持传声器甚或静止装置如会议电话或者连接到如TV的装置中使用。

设备10包括壳体中的定向传声器系统，该定向传声器系统具有可调节方向性。该定向传声器系统例如可使用两个、三个甚或更多个间隔开已知距离进行定位的全向传声器建立。通过使用来自两个、三个以上传声器的信号的组合，使能建立定向传声器系统。这样的组合可包括信号的延迟和/或相移。设备10还包括用于调整定向传声器系统的可调节方向性的处理器。该处理器执行方向性的所需调整。该调整可包括用于识别声源的声学处理。通常，助听器配备有定向传声器系统，使得声音从首选方向拾取，如实质上从使用助听器的人正面拾取。

声音处理算法可用于跟踪经定向传声器系统识别的声源的相对移动。除此之外或者作为备选，可采用远处物体检测单元。远处物体检测单元配置成通过检测已从物体反射的、发射的信号而检测远处物体，如人或无生命物体。该操作类似于航海3或10cm雷达的操作；然而，在如79GHz，该波长适合小形状因子、低功率模块，其可包含在拟佩戴在人耳处或者拿在手中的壳体中。这样的装置可包括在28nmCMOSRFIC设计中。

有利地，处理器适于基于远处物体的检测指导定向传声器系统的方向性。

为了节能，远处物体检测单元检测可设置成扫描相对于壳体的某一角度区间。为了不将头部暴露于过度的电磁能或者不较长时间地暴露于电磁能，远处物体检测单元可配置成扫描某些间隔的区域或角度。远处物体检测单元可设置成根据先前检测到的物体而检测物体，例如如果最近已识别一物体，扫描方案可因而进行调整。该方案的目标可在于检测新的声源和/或保持定向传声器系统的方向指向声源，其可能因头部运动和/或声源移动而移位。在存在多个人的环境中，如典型的鸡尾酒会场合，远处物体检测单元可用于保持跟踪可能的声源，定向传声器系统和相应的音频处理算法可用于从识别的可能声源指出所需要的声音目标。这可减轻声音处理，因为较少的时间和处理用于识别活跃声音目标。

通常，远处物体检测单元可配置成发射和接收具有在1-100GHz频率范围内的载波频率的电磁信号。

当远处物体检测单元包括在由人携带的壳体中时，可确定检测到的远处物体的速度，或者至少确定检测到的远处物体的相对速度。这可使用多普勒效应实现，其还提供关于远处物体的相对移动的信息，即接近或远离。确定的速度可能连同方向一起用于确定碰撞危险是否迫近。当用户在繁忙环境如具有轿车、公共汽车、卡车、自行车和人的市中心走来走去时这十分有利。之后，扬声器单元可基于检测到远处物体具有高于特定阈值的速度而提供声学信号，因为这可表明例如车辆正接近。远处物体检测单元也可用作接近报警系统，其指明物体在距用户给定距离内。也可使用远处物体的性质的组合，例如给定距离内车辆以高于某一阈值的速度接近将导致扬声器发出声音。此外，小振动单元可包括在壳体中以在耳朵处提供振动感觉。对于双耳系统，即在每只耳朵处均具有助听器的系统，也可能提供方向性报警，使得如果某物从左边接近，则在左耳处给出报警等。

根据远处物体检测单元的分辨率水平，可将远处物体表征为下述之一：人、轿车、自行车、固定金属物体。

总的来说，本发明设备描述为助听器，但也可以是手持传声器、可佩戴装置或者静止装置。静止装置的例子可以是所谓的TV盒。

图2示意性地示出了用户的头部，其中助听器放在右耳处，其中远处物体检测装置以α度的角度扫描。角度α可通过使用的天线的特性进行确定。如图4中所示，角度可大于图1中所示的角度。

图3示意性地示出了用户的头部，其中助听器放在每一耳朵处，其中每一远处物体检测装置以α度的角度扫描。通过使两个助听器中的每一个各扫描一区域，扫描的组合区域更大，从而为用户建立安全性。此外，更大的区域使能跟踪和/或检测用户前面讲话的人。

图4示意性地示出了用户的头部，其中助听器放在每一耳朵处，其中每一远处物体检测装置以β度的角度扫描。通常，角度限制可向头部后面延伸，以使定向传声器系统能适应和拾取从用户后面传出的声音，例如推轮椅的护理人员。

图5示意性地示出了用户的头部，其中助听器放在每一耳朵处，其中每一远处物体检测装置以γ度的角度扫描。每一成角扇区分为多个分区。这些分区示为彼此分开，但实践中由于用于远处物体检测单元的天线的方向性特性而将部分重叠。如上所述，这些分区可被相继、随机或根据固定方案扫描。无论使用哪一方法，该方法可根据用户处于其中的环境进行调整。

图6示意性地示出了具有定向传声器系统、处理器和远处物体检测单元的设备的运行方法，定向传声器系统具有可调节方向性，处理器用于调整定向传声器系统的可调节方向性，远处物体检测单元配置成检测远处物体。这样的设备可以是结合图1-5所述的设备。该方法包括从远处物体检测单元发射电磁信号的步骤。该方法包括在远处物体检测单元处接收反射的电磁信号的步骤。远处物体检测单元因而发出特定方向的信号并等待回波。这使能检测与远处物体(如果存在)成角度的方向。此外，回波的处理和分析可提供关于远处物体的速度的信息，例如基于多普勒效应。

之后，定向传声器系统可提供任何检测到的远处物体是否为活跃声源的信息。如果为活跃声源，定向传声器系统的方向性可基于远处物体定向传声器系统的检测进行调整。有利地，定向传声器系统的方向性的调整可以远处物体分类为声源为条件。在鸡尾酒会场合，一个声源可被识别为首选声源，定向传声器系统可因而进行调整，即使识别到更活跃的声源也是如此。远处物体检测单元和定向传声器系统的结合可用于识别远处活跃声源。

远处物体的分类可包括确定远处物体是人还是机器。这可用于自动确定是否应发出报警信号以警告用户车辆正接近。

远处物体检测单元可用于检测活跃及无声的远处物体，定向传声器系统的方向性可用于扫描远处物体检测单元检测到的远处物体以将它们分类为活跃或无声远处物体。

如上所述，该方法可包括确定远处物体的速度，在速度高于阈值时，该方法包括发出报警信号。

在阅读和理解上面的描述的基础上，上述实施方式及许多其它实施方式的组合对本领域技术人员将显而易见。

权利要求中提出的设备和/或方法可借助于硬件、软件、固件或者它们的任何组合进行实施。部分特征也可实施为在一个或多个数据处理器和/或数字信号处理器上运行的软件。

任何所公开实施方式的各个元素可以任何适当的方式物理上、功能上和逻辑上实施，如实施为单一单元、多个单元或者分开的功能单元的一部分。当由对应的过程适当替代时，上面描述的、具体实施方式中详细描述的及权利要求中限定的结构特征可与本发明方法的步骤组合。方法的实施具有与对应系统一样的优点。

尽管本发明描述具体实施方式，但权利要求不应以任何方式视为限于所给出的例子。尽管已在此说明和描述具体实施方式，本领域一般技术人员应意识到，实现同样目的的任何安排可代替所示的具体实施方式。保护范围由所附权利要求限定。在权利要求的上下文中，术语“包括”或“包含”不排除其它可能的元件或步骤。同样，提及“一”或“该”时不应视为排除多个。权利要求中结合图中所示元件使用附图标记也不应视为限制权利要求的范围。此外，不同权利要求中提及的各个特征可能有利地组合，在不同权利要求中提及这些特征不意为这些特征的组合不可能及不利。

Claims (13)

1.一种由用户携带或佩戴的设备，所述设备具有适于佩戴在用户头部处或者拿在用户手中的壳体，所述设备包括：

具有可调节方向性的定向传声器系统；

用于调整定向传声器系统的可调节方向性的处理器；

配置成通过检测从远处物体检测单元发射并从远处物体反射的信号而检测远处物体的远处物体检测单元，所述处理器适于基于远处物体的检测而指导定向传声器系统的方向性，其中所述处理器适于最佳地增强来自所述远处物体的声音。

2.根据权利要求1所述的设备，其中所述远处物体检测单元配置成发射具有在1-100GHz频率范围内的载波频率的电磁信号。

3.根据权利要求1或2所述的设备，其中所述远处物体检测单元配置成确定所述远处物体的速度。

4.根据权利要求3所述的设备，还包括扬声器单元，其在检测到远处物体具有高于阈值的速度时提供声学信号。

5.根据权利要求1-4任一所述的设备，其中所述远处物体检测单元将远处物体表征为下述之一：人、轿车、自行车、固定金属物体。

6.根据权利要求1-5任一所述的设备，其中所述设备为助听器或手持传声器。

7.根据权利要求1-6任一所述的设备，其中所述定向传声器系统包括间隔开已知距离进行定位的两个以上全向传声器。

8.具有定向传声器系统、处理器和远处物体检测单元的可佩戴或便携式设备的运行方法，所述定向传声器系统具有可调节方向性，所述处理器用于调整定向传声器系统的可调节方向性，所述远处物体检测单元配置成检测远处物体，所述方法包括：

从所述远处物体检测单元发射电磁信号；

在所述远处物体检测单元处接收反射的电磁信号；

基于反射的电磁信号和与远处物体的相对方向确定是否存在远处物体；

基于远处物体的检测调整所述定向传声器系统的方向性。

9.根据权利要求8所述的方法，其中所述设备包括用于将物体分类为声源或非声源的分类单元，所述定向传声器系统的方向性的调整以所述远处物体被分类为声源为条件。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述远处物体的分类包括确定所述远处物体是人还是机器。

11.根据权利要求8-10任一所述的方法，其中所述定向传声器系统适于识别远处活跃声源。

12.根据权利要求11所述的方法，其中所述远处物体检测单元检测活跃和无声远处物体，及所述定向传声器系统的方向性扫描所述远处物体检测单元检测到的远处物体以将它们分类为活跃或无声物体。

13.根据权利要求8-12任一所述的方法，还包括：

确定远处物体的速度，在所述速度高于阈值时，所述方法包括发出报警信号。