CN105788591A - 使用声音信号处理器来识别喇叭声的装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供使用声音信号处理器来识别喇叭声的装置和方法。该装置包括数据存储单元和声音信号处理器,数据存储单元配置成获取并存储周围声音数据,声音信号处理器配置成对声音数据内的声音信号进行取样、执行信号转换以及限定并提取频率信号。此外,喇叭声识别器配置成组合所提取的频率信号,累积频率信号并将所累积的频率信号的变化率数字化。此外,输出数据确定器配置成确定数字化的频率信号变化率是否等于或大于阈值,以确定是否产生有喇叭声以及何时产生该喇叭声。
Description
相关申请的交叉引用
本申请基于2014年10月15日提交的韩国专利申请第10-2014-0139295号并要求其权益,其公开内容通过引用的方式全部并入本文。
技术领域
本公开涉及使用声音信号处理器来识别喇叭声的装置和方法,并且更具体地,涉及使用声音信号来提取针对喇叭声音特性而优化的特征。
背景技术
在操作(例如,驾驶)车辆中,当驾驶员意图改变车道到邻近车道时,驾驶员看不到十分靠近驾驶员车辆而行驶的邻近车辆,因为邻近车辆在侧镜的盲点中。具体地,邻近车辆可以操作喇叭(例如,嘟嘟响或按下喇叭)来向驾驶员告知意外事故的发生可能性,驾驶员可以停止改变车道并再次在原车道内驾驶以避免意外事故。
然而,当驾驶员的车辆的声音系统的音量相当响亮,从而使得车辆的内部比较吵闹或者驾驶员的听力受损(例如,不具有听觉能力)时,驾驶员会在听不到另一车辆操作的喇叭声时通过尝试变化车道而导致交通事故。
发明内容
本公开的一个方面提供使用声音信号处理器来识别喇叭声的装置和方法,该装置和方法能够通过处理使用传声器而接收的声音信号来检测正在操作喇叭的车辆并通过使得驾驶员能够识别出喇叭声而防止意外事故。本公开的其他目的和优点可以通过以下描述进行理解并且将通过本公开的示例性实施方式来清楚描述。另外,可以容易地理解到,本公开的目的和优点可以由权利要求中所述的单元及其组合来实施。
根据本公开的示例性实施方式,使用声音信号处理器来识别喇叭声的装置可以包括:数据存储单元,其配置成从传声器获取并存储周围声音数据;声音信号处理器,其配置成对声音数据内的声音信号进行取样,对所取样的声音信号的频率执行信号转换,并从所转换的频率信号中限定并提取用于了解喇叭声音特性的频率信号;喇叭声识别器,其配置成组合所提取的频率信号,累积频率信号,并将所累积的频率信号的变化率数字化;以及输出数据确定器,其配置成确定数字化的频率信号变化率是否等于或大于阈值,以确定是否产生有喇叭声音以及何时产生该喇叭声音。
频率信号可以包括基于喇叭声设计标准的可以为约300赫兹(Hz)至约500赫兹(Hz)的频带的基本频率信号以及可以设定成基本频率信号频带的约2倍至约10倍的谐波。声音信号处理器可以使用总功率谱P和频谱通量SF来提取频率信号。总功率谱P可以是所取样的声音信号的帧段内的总功率之和。频谱通量SF可以是所取样的声音信号的帧之间的功率变化率。
根据本公开的另一示例性实施方式,使用声音信号处理器来识别喇叭声的方法可以包括:从传声器获取并存储周围声音数据;对声音数据内的声音信号进行取样;对所取样的声音信号的频率执行信号转换;从所转换的频率信号中限定并提取呈现喇叭声音特性的频率信号;组合所提取的频率信号;累积频率信号;将所累积的频率信号的变化率数字化;以及确定数字化的频率信号变化率是否等于或大于阈值,以确定是否产生有喇叭声音以及何时产生该喇叭声音。
呈现喇叭声音特性的频率信号可以包括基于喇叭声设计标准的约300Hz至约500Hz的频带的基本频率信号以及可以设定成基本频率信号频带的约2倍至约10倍的谐波。频率信号的特征的提取可以使用总功率谱P和频谱通量SF来提取呈现出喇叭声音特性的频率信号的特征。总功率谱P可以是所取样的声音信号的帧段内的总功率之和。频谱通量SF可以是所取样的声音信号的帧之间功率的变化率。
附图说明
基于结合附图的以下详细描述,本发明的以上和其他目的、特征及优点将更加明显,其中:
图1是示出根据本公开的示例性实施方式的使用声音信号处理器来识别喇叭声的装置的示例性配置图;
图2是示出根据本公开的示例性实施方式的使用声音信号处理器来识别喇叭声的方法的示例图;以及
图3A和图3B是示出根据本公开的示例性实施方式的可用频率的应用示例的示例图。
具体实施方式
应理解,本文使用的术语“车辆”或“车辆的”或其他类似术语包括通常的机动车,例如,包括多功能运动车(SUV)、公共汽车、卡车、各种商务车的客车,包括各种船只和船舶的水运工具,飞行器等等,并且包括混合动力车、电动车、插入式混合电动车、氢动力车和其他代用燃料车(例如,来源于石油以外的资源的燃料)。
尽管示例性实施方式被描述为使用多个单元以执行示例性进程,但应理解的是,示例性进程还可以由一个或多个模块执行。另外,应当理解的是,术语“控制器/控制单元”是指包括存储器和处理器的硬件装置。存储器配置成对模块进行存储,处理器具体配置成执行该模块以执行将在以下进一步描述的一个或更多进程。
此外,本发明的控制逻辑可以具体表现为,在含有由处理器、控制器等执行的可执行程序指令的计算机可读介质上的非瞬时性计算机可读介质。计算机可读介质的例子包括但不限于ROM、RAM、光盘(CD)-ROM、磁带、软盘、闪存驱动器、智能卡和光数据存储设备。计算机可读记录介质也可以在连接网络的计算机系统中分布,从而计算机可读介质可以通过例如远程信息处理服务器或控制器局域网络(CAN)以分布方式进行存储并执行。
本文使用的术语仅为说明具体实施方式,而不是意在限制本发明。如本文所使用的,单数形式“一个、一种、该”也意在包括复数形式,除非上下文中另外明确指明。还应当理解的是,在说明书中使用的术语“包括、包含、含有”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元素和/或部件,但是不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元素、部件和/或其群组。如本文所使用的,术语“和/或”包括一个或多个相关所列项的任何和所有结合。
除非特别指出或从上下文清晰得到,本文使用的术语“约”应理解为在本领域的正常容忍范围内,例如在均值的2个标准差内。“约”可以理解为在所述值的10%、9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%、1%、0.5%、0.1%、0.05%或0.01%内。除非另外从上下文清晰得出,本文中提供的所有数值都被术语“约”修饰。
基于参照以下详细阐述的附图的本公开示例性实施方式的以下详细说明,上述目的、特征和优点将变得更加明显。因此,本公开所属领域中的普通技术人员将容易地具体表现出本公开的技术思想或精神。此外,当现有技术中已知的技术的详细说明被认为使本公开的主旨变得模糊不清时,将省略其详细说明。在下文中,将参照附图来详细描述本公开的示例性实施方式。
图1是示出根据本公开的示例性实施方式的使用声音信号处理器来识别喇叭声的装置的示例性配置图。参照图1,使用声音信号处理器来识别喇叭声的装置100可以包括数据存储单元110、声音信号处理器120、喇叭声识别器130和输出数据确定器140。声音信号处理器120可以配置成操作数据存储单元110、喇叭声识别器130和输出数据确定器140。
装置100还可以包括传声器105和语音警报设备145,该传声器105配置成接收周围声音数据和图像,该语音警报设备145配置成操作车辆内的喇叭声音,在车辆内的显示设备上显示喇叭信号,以使驾驶员能够发现该喇叭信号。数据存储单元110可以配置成从传声器105获取并存储周围声音数据。声音信号处理器120可以配置成对声音数据内的声音信号进行取样并对所取样的声音信号执行频率转换。具体地,作为对声音信号进行取样的方法,可以产生声音信号的周期和宽度被划分的帧,以对该帧内所期望的(例如,设定的)区段进行取样。用于对声音信号进行取样的方法类似于现有技术,因此将省略其详细说明。
声音信号处理器120可以配置成将所转换的频率限定在针对喇叭声音特性而优化的频率(例如,可以确定喇叭声音信号内包括的特征的频率)。针对喇叭声音特性而优化的频率可以被选定为可用频率。可用频率可以是基于喇叭信号的设计标准的可以提取喇叭声音信号内包括的特征的频率范围或宽度。喇叭信号内包括的特征可以是预设周期和宽度的频率,其可以通过将从多种(例如,不同)喇叭信号提取的频率的范围或宽度进行平均化而设定。可用频率可以划分为基本频率和谐波。基本频率可以是约300Hz至约500Hz的频带,并且谐波可以是基本频率的倍数。具体地,谐波可以是高达包括在基本频率内的频带的约10倍的频率。
声音信号处理器120可以配置成提取在可用频带内的频率信号。可以使用带通滤波器从频率信号中提取设定的可用频带内的频率信号。用于提取可用频带内的频率信号的方法可以包括使用总功率谱P、频谱通量SF和子频带来提取频率,提取大致中心(例如,平均)频率,提取带宽,提取基音频率以及提取梅尔频率倒谱系数(MFCC)等。
喇叭声识别器130可以配置成组合所提取的频率信号并累积频率信号。换言之,可以确认所累积的频率信号的变化程度(例如,变化率)并将其数字化。例如,用于组合频率信号的方法可以是使用喇叭声识别确定标准F来简化喇叭声音识别过程。用于组合频率信号的方法将基于总功率谱和频谱通量进行描述。
具体地,P可以是总功率谱值,SF可以是频谱通量值,并且喇叭声识别确定标准F可以是将识别喇叭声的概率最大化的标准。另外,在用于提取频率信号的方法中,当从总功率谱P提取的值相当高并且从频谱通量SF提取的值相当低时,喇叭声识别确定标准F可以是识别喇叭声音的相当高概率标准,如等式1中所示。
等式1
F=P*exp(-SF)
输出数据确定器140可以配置成确定频率信号的变化程度是否等于或大于定值(例如,阈值)。响应于确定频率信号的变化程度等于或大于定值,驾驶员可以识别是否产生有喇叭声以及何时产生该喇叭声。此外,该装置可以配置成使用车辆内的图像和语音警报设备145输出警报或者在车辆内的显示设备上显示喇叭信号。
图2是示出根据本公开的示例性实施方式的使用声音信号处理器来识别喇叭声的方法。参照图2,该方法可以包括通过处理器从可以设置在车辆内的传声器获取周围声音数据(S200和S210)。该方法也可以包括通过处理器对声音数据内的声音信号进行取样并对所取样的声音信号执行频率转换(S220和S230)。具体地,作为用于对声音信号进行取样的方法,可以产生声音信号的周期和宽度被划分的帧,以对该帧内所期望的(例如,设定的)部分进行取样。
所转换的频率可以被限定在针对喇叭声音特性而优化的频率(例如,可以确定喇叭信号内包括的特征的频率)(S240)。针对喇叭声特性而优化的频率可以被选定为可用频率。可用频率可以表示基于喇叭声音信号的设计标准的当喇叭声音信号的特征可以被提取时频率的范围或宽度。可用频率可以划分为基本频率和谐波。基本频率可以是约300Hz至约500Hz的频带,并且谐波可以是基本频率的倍数区域。例如,谐波可以是约为基本频率中包括的频带的约10倍的频率。可用频率可以是基于喇叭设计标准而规定的值并且可以使用用于喇叭声音识别的频带来帮助提取针对喇叭声音识别而优化的特征。
可以提取可用频带内的频率信号(S250)。可以使用带通滤波器从频率信号中提取设定的可用频带内的频率信号。用于提取可用频带内频率信号的方法可以使用用于提取总功率谱P和频谱通量SF的频率信号的机构。具体地,总功率谱P可以是总频谱在声音信号的周期和宽度被划分的帧段内的能量分布。另外,频谱通量SF可以是在声音信号的周期和宽度被划分的帧之间频谱的功率值变化率。
可以组合所提取的频率信号并且可以随时间推移累积频率信号(S260和S270)。换言之,可以确认所累积的频率信号的变化程度(例如,变化率),并且可以将用于喇叭声识别的频率信号的变化程度数字化。可以确定频率信号的变化程度(例如,变化率)是否等于或大于定值(例如,阈值)(S280)。当频率信号的变化程度等于或大于定值时,驾驶员可以通过识别是否产生有喇叭声以及何时产生喇叭声来识别喇叭声。用于使驾驶员能够识别喇叭声的方法可以包括通过处理器使用车辆内的图像和语音警报设备在车辆内发出喇叭声音或者通过处理器在车辆内的显示设备上显示喇叭信号。
图3A和图3B是示出根据本公开的示例性实施方式的可用频率的应用示例的示例图。图3A示出产生有喇叭声的示例段以及未产生喇叭声的示例段。例如,该方法即使在未产生喇叭声时也可以识别出更大值(例如,具有更大噪声的频率A和B)。产生有喇叭声的段的频率的频带和宽度与未产生喇叭声的段的频率的频带和宽度难以区分。具体地,一个人无法识别周围车辆的喇叭声,这会妨碍交通流量或者造成意外事故(例如,车辆碰撞)。
图3B示出在应用可用频率之后的产生有喇叭声的示例段和未产生喇叭声的示例段。例如,当使用可用频率的方法过滤频带来提取使用可用频带内的频率信号的总功率谱P时,使用可用频率的方法可以包括通过处理器提取产生有喇叭声的段内的特征值(例如,喇叭声音频率信号),这可以促进在当产生喇叭声时的段与当未产生喇叭声的段之间的比较或划分。驾驶员可以更容易地识别喇叭信号,稳定地驾驶车辆并防止意外事故。
根据本公开的示例性实施方式,通过检测车辆周围的正在输出喇叭声音的车辆并使驾驶员能够识别喇叭声音,可以降低与另一车辆的碰撞危险。此外,使用可识别喇叭声音的较为便宜的传感器,可以产生经济效益。
尽管已经基于限制的配置和附图公开了本公开的示例性实施方式,但是本公开的技术思想并不限于此。因此,本领域技术人员将意识到,在不背离如随附权利要求所公开的本公开的范围和精神的情况下可以做出各种修改和变化。
Claims (10)
1.一种使用声音信号处理来识别喇叭声的装置,包括:
存储器,其配置成存储程序指令;
声音信号处理器,其配置成执行所述程序指令,所述程序指令在执行时配置成:
从传声器获取并存储周围声音数据;
对所述声音数据内的声音信号进行取样;
对所取样的声音信号的频率执行信号转换;
从所转换的频率信号中限定并提取呈现出喇叭声音特性的频率信号;
组合所提取的频率信号;
随时间推移累积所组合的频率信号;
将所累积的频率信号的变化率数字化;以及
确定所述数字化的所述频率信号的变化率是否等于或大于阈值,以确定是否产生有喇叭声以及何时产生所述喇叭声。
2.根据权利要求1所述的装置,其中,所述呈现出喇叭声音特性的频率信号包括:
约300Hz至约500Hz的频带的基本频率信号;以及
设定成所述基本频率信号的所述频带的约2倍至约10倍的谐波。
3.根据权利要求1所述的装置,其中,在所述呈现出喇叭声音特性的频率信号的提取中,所述声音信号处理器还配置成使用总功率谱和频谱通量来提取所述频率信号。
4.根据权利要求3所述的装置,其中,所述总功率谱是所取样的声音信号的帧段内的总功率之和。
5.根据权利要求3所述的装置,其中,所述频谱通量是所取样的声音信号的帧之间的功率的变化率。
6.一种使用声音信号处理器来识别喇叭声的方法,包括:
通过处理器,使用传声器来获取并存储周围声音数据;
通过所述处理器,对所述声音数据内的声音信号进行取样;
通过所述处理器,对所取样的声音信号的频率执行信号转换;
通过所述处理器,从所转换的频率信号中限定并提取呈现出喇叭声音特性的频率信号;
通过所述处理器,组合所提取的频率信号;
通过所述处理器,随时间推移累积所组合的频率信号;
通过所述处理器,将所累积的频率信号的变化率数字化;以及
通过所述处理器,确定所述数字化的所述频率信号的变化率是否等于或大于阈值,以确定是否产生有喇叭声以及何时产生所述喇叭声。
7.根据权利要求6所述的方法,其中,所述呈现出喇叭声音特性的频率信号包括:
约300Hz至约500Hz的频带的基本频率信号;以及
设定成所述基本频率信号的所述频带的约2倍至约10倍的谐波。
8.根据权利要求6所述的方法,其中,在所述频率信号的特征的提取中包括:
使用总功率谱和频谱通量来提取呈现出喇叭声音特性的所述频率信号的特征。
9.根据权利要求8所述的方法,其中,所述总功率谱是所取样的声音信号的帧段内的总功率之和。
10.根据权利要求8所述的方法,其中,所述频谱通量是所取样的声音信号的帧之间的功率的变化率。
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