CN106019232B - 声源定位系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种声源定位系统和方法，所述系统包括全向麦克风、指向麦克风和定位单元。全向麦克风用于采集第一声音信息。指向麦克风用于采集第二声音信息。定位单元用于根据第一声音信息和第二声音信息定位声源在预定的第一平面中的两处疑似位置，并根据第二声音信息的幅度信息在两处疑似位置中确定声源的位置。其中，全向麦克风和指向麦克风位于第一直线上，指向麦克风不指向第一直线所在的、垂直于第一平面的第二平面。本发明根据全向麦克风和指向麦克风分别采集声音信息定位声源在平面或空间中的若干疑似位置，再通过指向麦克风的指向中轴以及幅度信息在各疑似位置中确定声源的位置，从而通过两个麦克风即实现平面和空间定位。

Description

声源定位系统和方法

技术领域

本申请涉及声源定位技术领域，具体涉及一种声源定位系统和方法。

背景技术

传统的基于麦克风阵列的声源定位系统和方法通常采用全向麦克风阵列或指向麦克风阵列。

通过全向麦克风阵列实现360°平面定位需要至少3颗麦克风，实现空间定位需要至少四颗麦克风，难以缩减麦克风阵列的体积；

通过指向麦克风阵列实现平面或空间定位则存在指向麦克风对非指向区域的拾音效果差，非指向区域的灵敏度极低，不利于后续的识别的缺陷。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种结合全向麦克风和指向麦克风，通过两颗麦克风即可实现平面定位和空间定位的声源定位系统和方法。

第一方面，本发明提供一种声源定位系统，所述系统包括全向麦克风、指向麦克风和定位单元。

所述全向麦克风用于采集第一声音信息。

所述指向麦克风用于采集第二声音信息。

所述定位单元用于根据所述第一声音信息和所述第二声音信息定位声源在预定的第一平面中的两处疑似位置，并根据所述第二声音信息的幅度信息在所述两处疑似位置中确定所述声源的位置。

其中，所述全向麦克风和所述指向麦克风位于第一直线上，所述指向麦克风不指向所述第一直线所在的、垂直于所述第一平面的第二平面。

第二方面，本发明提供一种对应于上述声源定位系统的声源定位方法，所述方法包括：

全向麦克风采集第一声音信息，指向麦克风采集第二声音信息；

根据所述第一声音信息和所述第二声音信息定位声源在预定的第一平面中的两处疑似位置；

根据所述第二声音信息的幅度信息在所述两处疑似位置中确定所述声源的位置。

其中，所述全向麦克风和所述指向麦克风位于第一直线上，所述指向麦克风不指向所述第一直线所在的、垂直于所述第一平面的第二平面。

第三方面，本发明还提供另一种声源定位系统，所述系统包括一种声源定位系统，其特征在于，所述系统包括全向麦克风、指向麦克风和定位单元。

所述全向麦克风用于采集第一声音信息。

所述指向麦克风用于采集第二声音信息。

所述定位单元用于根据所述第一声音信息和所述第二声音信息定位声源在三维空间中的组成圆形的疑似位置集合，并根据所述第二声音信息的幅度信息在所述疑似位置集合中确定所述声源的位置。

其中，所述全向麦克风和所述指向麦克风位于第一直线上，所述指向麦克风不指向预定的第一平面，所述第一直线所在的、垂直于所述第一平面的第二平面，以及自身所在的、垂直于所述第一直线的第三平面。

第四方面，本发明还提供一种对应上述声源定位系统的声源定位方法，所述方法包括：

全向麦克风采集第一声音信息，指向麦克风采集第二声音信息；

根据所述第一声音信息和所述第二声音信息定位声源在三维空间中的组成圆形的疑似位置集合；

根据所述第二声音信息的幅度信息在所述疑似位置集合中确定所述声源的位置。

其中，所述全向麦克风和所述指向麦克风位于第一直线上，所述指向麦克风不指向预定的第一平面，所述第一直线所在的、垂直于所述第一平面的第二平面，以及自身所在的、垂直于所述第一直线的第三平面。

本发明诸多实施例提供的声源定位系统和方法通过根据全向麦克风和指向麦克风分别采集的第一声音信息和第二声音信息定位声源在平面或空间中的若干疑似位置，再通过指向麦克风的指向中轴的方向以及第二声音信息的幅度信息在各疑似位置中确定声源的位置，从而通过两个麦克风即可实现平面定位和空间定位。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明一实施例提供的一种声源定位系统的结构示意图。

图2为本发明一实施例提供的对应于图1所示系统的声源定位方法的流程图。

图3为图2所示声源定位方法中步骤S13的流程图。

图4为本发明一实施例提供的另一种声源定位系统的结构示意图。

图5为本发明一实施例提供的对应于图4所示系统的声源定位方法的流程图。

图6为图5所示声源定位方法中步骤S23的流程图。

图7为图5所示声源定位方法中步骤S25的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

图1为本发明一实施例中声源定位系统的结构示意图。

如图1所示，在本实施例中，本发明提供的一种声源定位系统包括全向麦克风10、指向麦克风30和定位单元50。

其中，全向麦克风10用于采集第一声音信息；指向麦克风30用于采集第二声音信息。定位单元50用于根据所述第一声音信息和所述第二声音信息定位声源在预定的第一平面中的两处疑似位置A和B，并根据所述第二声音信息的幅度信息在所述两处疑似位置A和B中确定所述声源的位置。

其中，全向麦克风10和指向麦克风30位于第一直线上。指向麦克风30不指向所述第一直线所在的、垂直于所述第一平面的第二平面。

图2为本发明一实施例提供的对应于图1所示系统的声源定位方法的流程图。图2所示的声源定位方法可应用于图1所示的系统中。

如图2所示，在本实施例中，本发明提供的一种声源定位方法包括：

S11：全向麦克风采集第一声音信息，指向麦克风采集第二声音信息。

S13：根据所述第一声音信息和所述第二声音信息定位声源在预定的第一平面中的两处疑似位置。

S15：根据所述第二声音信息的幅度信息在所述两处疑似位置中确定所述声源的位置。

其中，所述全向麦克风和所述指向麦克风位于第一直线上，所述指向麦克风不指向所述第一直线所在的、垂直于所述第一平面的第二平面。

具体地，在本实施例中，所述预定的第一平面为水平面。全向麦克风10和指向麦克风30位于第一直线上。指向麦克风30不指向所述第一直线所在的、垂直于所述第一平面的第二平面，即，指向麦克风30的指向中轴偏向第一直线两侧的其中一侧。

在本实施例中，所述预定的第一平面为水平面，在更多实施例中，可以根据实际需求将所述预定的第一平面设置为全向麦克风10和指向麦克风30所在的不同平面，具有相同的技术效果。

步骤S11中，全向麦克风10和指向麦克风30分别采集第一声音信息和第二声音信息。

步骤S13中，定位单元50根据所述第一声音信息和所述第二声音信息定位声源在水平面中的两处疑似位置A和B。两处疑似位置A和B到全向麦克风10和指向麦克风30的距离相同，相对于所述第一直线对称。

步骤S15中，由于指向麦克风30的指向中轴偏向第一直线两侧的其中一侧，指向麦克风30分别采集A处的声源和B处的声源所产生的声音信息的幅度信息不相同，通过所述第二声音信息的幅度信息可以在两处疑似位置A和B中确定所述声源的位置，从而完成对声源的平面定位。

上述实施例通过根据全向麦克风和指向麦克风分别采集的第一声音信息和第二声音信息定位声源在平面中的两处疑似位置，再通过指向麦克风的指向中轴的方向以及第二声音信息的幅度信息在各疑似位置中确定声源的位置，从而通过两个麦克风即可实现平面定位。

在一优选实施例中，所述根据所述第一声音信息和所述第二声音信息定位声源在预定的第一平面中的两处疑似位置包括：

根据所述第一声音信息和所述第二声音信息计算所述声源到所述全向麦克风和所述指向麦克风的时间差和相位差；根据所述相位差定位所述声源在预定的第一平面中的两处疑似位置。

图3为图2所示声源定位方法中步骤S13的流程图。

如图3所示，在与上述定位系统对应的声源定位方法中，步骤S13包括：

S131：根据所述第一声音信息和所述第二声音信息计算所述声源到所述全向麦克风和所述指向麦克风的时间差和相位差。

S133：根据所述相位差定位所述声源在预定的第一平面中的两处疑似位置。

图4为本发明一实施例提供的另一种声源定位系统的结构示意图。

如图4所示，在本实施例中，本发明还提供另一种声源定位系统，包括全向麦克风10、指向麦克风30和定位单元50。

其中，全向麦克风10用于采集第一声音信息；指向麦克风30用于采集第二声音信息。定位单元50用于根据所述第一声音信息和所述第二声音信息定位声源在三维空间中的组成圆形的疑似位置集合(图4中所示的ABCD四处疑似位置仅为所述圆形的疑似位置集合中示例性的四处疑似位置)，并根据所述第二声音信息的幅度信息在所述疑似位置集合中确定所述声源的位置。

其中，全向麦克风10和指向麦克风30位于第一直线上，指向麦克风30不指向预定的第一平面，所述第一直线所在的、垂直于所述第一平面的第二平面，以及自身所在的、垂直于所述第一直线的第三平面。

图5为本发明一实施例提供的对应于图4所示系统的声源定位方法的流程图。图5所示的声源定位方法可应用于图4所示的系统中。

如图5所示，在本实施例中，本发明还提供另一种声源定位方法，包括：

S21：全向麦克风采集第一声音信息，指向麦克风采集第二声音信息。

S23：根据所述第一声音信息和所述第二声音信息定位声源在三维空间中的组成圆形的疑似位置集合。

S25：根据所述第二声音信息的幅度信息在所述疑似位置集合中确定所述声源的位置。

其中，所述全向麦克风和所述指向麦克风位于第一直线上，所述指向麦克风不指向预定的第一平面，所述第一直线所在的、垂直于所述第一平面的第二平面，以及自身所在的、垂直于所述第一直线的第三平面。

具体地，在本实施例中，所述预定的第一平面为水平面。全向麦克风10和指向麦克风30位于第一直线上。指向麦克风30不指向水平面，所述第一直线所在的、垂直于水平面的第二平面，以及指向麦克风30自身所在的、垂直于所述第一直线的第三平面。即，指向麦克风30的指向中轴分别与水平面、第二平面、第三平面所成的角度均大于0。

在本实施例中，所述预定的第一平面为水平面，在更多实施例中，可以根据实际需求将所述预定的第一平面设置为全向麦克风10和指向麦克风30所在的不同平面，具有相同的技术效果。

步骤S21中，全向麦克风10和指向麦克风30分别采集第一声音信息和第二声音信息。

步骤S23中，定位单元50根据所述第一声音信息和所述第二声音信息定位声源在三维空间中的若干疑似位置的集合，这些疑似位置到全向麦克风10和指向麦克风30的距离相同，组成了一个以所述第一直线为中垂线的圆形。

步骤S15中，由于指向麦克风30的指向中轴与水平面、第二平面、第三平面所成的角度均大于0，指向麦克风30分别采集圆上各点处的声源所产生的各声音信息的幅度信息均不相同，只有一处声源所产生的声音信息的幅度信息与所述第二声音信息的幅度信息相同。因此，通过所述第二声音信息的幅度信息可以在所述若干疑似位置的集合中确定所述声源的位置，从而完成对声源的空间定位。

上述实施例通过根据全向麦克风和指向麦克风分别采集的第一声音信息和第二声音信息定位声源在空间中的若干疑似位置，再通过指向麦克风的指向中轴的方向以及第二声音信息的幅度信息在各疑似位置中确定声源的位置，从而通过两个麦克风即可实现空间定位。

在一优选实施例中，所述根据所述第一声音信息和所述第二声音信息定位声源在三维空间中的组成圆形的疑似位置集合包括：

根据所述第一声音信息和所述第二声音信息计算所述声源到所述全向麦克风和所述指向麦克风的时间差和相位差，根据所述相位差定位所述声源在三维空间中的组成圆形的疑似位置集合。

图6为图5所示声源定位方法中步骤S23的流程图。

如图6所示，在与上述定位系统对应的声源定位方法中，步骤S23包括：

S231：根据所述第一声音信息和所述第二声音信息计算所述声源到所述全向麦克风和所述指向麦克风的时间差和相位差；

S233：根据所述相位差定位所述声源在三维空间中的组成圆形的疑似位置集合。

在一优选实施例中，所述根据所述第二声音信息的幅度信息在所述疑似位置集合中确定所述声源的位置包括：

通过所述第一平面和所述第二平面将所述疑似位置集合组成的圆形划分为四个象限；

根据所述指向麦克风的指向中轴与所述第三平面所成的第三角度和所述第二声音信息的幅度信息定位所述声源分别位于所述四个象限中的四处疑似位置；

根据所述指向麦克风的指向中轴分别与所述第一平面所成的第一角度和与所述第二平面所成的第二角度在所述四处疑似位置中确定所述声源的位置。

图7为图5所示声源定位方法中步骤S25的流程图。

如图7所示，在与上述定位系统对应的声源定位方法中，步骤S25包括：

S251：通过所述第一平面和所述第二平面将所述疑似位置集合组成的圆形划分为四个象限；

S253：根据所述指向麦克风的指向中轴与所述第三平面所成的第三角度和所述第二声音信息的幅度信息定位所述声源分别位于所述四个象限中的四处疑似位置；

S255：根据所述指向麦克风的指向中轴分别与所述第一平面所成的第一角度和与所述第二平面所成的第二角度在所述四处疑似位置中确定所述声源的位置。

附图中的流程图和框图，图示了按照本发明各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，所述模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这根据所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以通过执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以通过专用硬件与计算机指令的组合来实现。

描述于本申请实施例中所涉及到的单元或模块可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现。所描述的单元或模块也可以设置在处理器中，例如，定位单元50可以是设置在计算机或智能设备中的软件程序，通过有线或无线等方式与全向麦克风10和指向麦克风30连接；也可以是单独工作的硬件芯片。其中，这些单元或模块的名称在某种情况下并不构成对该单元或模块本身的限定，例如，定位单元50还可以被描述为“用于计算声源位置的处理单元”。

作为另一方面，本申请还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是上述实施例中所述装置中所包含的计算机可读存储介质；也可以是单独存在，未装配入设备中的计算机可读存储介质。计算机可读存储介质存储有一个或者一个以上程序，所述程序被一个或者一个以上的处理器用来执行描述于本申请的公式输入方法。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (10)

1.一种声源定位系统，其特征在于，所述系统包括全向麦克风、指向麦克风和定位单元；

所述全向麦克风用于采集第一声音信息；

所述指向麦克风用于采集第二声音信息；

所述定位单元用于根据所述第一声音信息和所述第二声音信息定位声源在预定的第一平面中的两处疑似位置，并根据所述第二声音信息的幅度信息在所述两处疑似位置中确定所述声源的位置；

其中，所述全向麦克风和所述指向麦克风位于第一直线上，所述指向麦克风不指向所述第一直线所在的、垂直于所述第一平面的第二平面。

2.根据权利要求1所述的定位系统，其特征在于，所述根据所述第一声音信息和所述第二声音信息定位声源在预定的第一平面中的两处疑似位置包括：

根据所述第一声音信息和所述第二声音信息计算所述声源到所述全向麦克风和所述指向麦克风的时间差和相位差；根据所述相位差定位所述声源在预定的第一平面中的两处疑似位置。

3.一种声源定位方法，其特征在于，所述方法包括：

全向麦克风采集第一声音信息，指向麦克风采集第二声音信息；

根据所述第一声音信息和所述第二声音信息定位声源在预定的第一平面中的两处疑似位置；

根据所述第二声音信息的幅度信息在所述两处疑似位置中确定所述声源的位置；

其中，所述全向麦克风和所述指向麦克风位于第一直线上，所述指向麦克风不指向所述第一直线所在的、垂直于所述第一平面的第二平面。

4.根据权利要求3所述的定位方法，其特征在于，所述根据所述第一声音信息和所述第二声音信息定位声源在预定的第一平面中的两处疑似位置包括：

根据所述第一声音信息和所述第二声音信息计算所述声源到所述全向麦克风和所述指向麦克风的时间差和相位差；

根据所述相位差定位所述声源在预定的第一平面中的两处疑似位置。

5.一种声源定位系统，其特征在于，所述系统包括全向麦克风、指向麦克风和定位单元；

所述全向麦克风用于采集第一声音信息；

所述指向麦克风用于采集第二声音信息；

所述定位单元用于根据所述第一声音信息和所述第二声音信息定位声源在三维空间中的组成圆形的疑似位置集合，并根据所述第二声音信息的幅度信息在所述疑似位置集合中确定所述声源的位置；

其中，所述全向麦克风和所述指向麦克风位于第一直线上，所述指向麦克风不指向所述全向麦克风和所述指向麦克风所在的预定的第一平面，所述第一直线所在的、垂直于所述第一平面的第二平面，以及自身所在的、垂直于所述第一直线的第三平面。

6.根据权利要求5所述的定位系统，其特征在于，所述根据所述第一声音信息和所述第二声音信息定位声源在三维空间中的组成圆形的疑似位置集合包括：

根据所述第一声音信息和所述第二声音信息计算所述声源到所述全向麦克风和所述指向麦克风的时间差和相位差，根据所述相位差定位所述声源在三维空间中的组成圆形的疑似位置集合。

7.根据权利要求5或6所述的定位系统，其特征在于，所述根据所述第二声音信息的幅度信息在所述疑似位置集合中确定所述声源的位置包括：

通过所述第一平面和所述第二平面将所述疑似位置集合组成的圆形划分为四个象限；

根据所述指向麦克风的指向中轴与所述第三平面所成的第三角度和所述第二声音信息的幅度信息定位所述声源分别位于所述四个象限中的四处疑似位置；

根据所述指向麦克风的指向中轴分别与所述第一平面所成的第一角度和与所述第二平面所成的第二角度在所述四处疑似位置中确定所述声源的位置。

8.一种声源定位方法，其特征在于，所述方法包括：

全向麦克风采集第一声音信息，指向麦克风采集第二声音信息；

根据所述第一声音信息和所述第二声音信息定位声源在三维空间中的组成圆形的疑似位置集合；

根据所述第二声音信息的幅度信息在所述疑似位置集合中确定所述声源的位置；

其中，所述全向麦克风和所述指向麦克风位于第一直线上，所述指向麦克风不指向所述全向麦克风和所述指向麦克风所在的预定的第一平面，所述第一直线所在的、垂直于所述第一平面的第二平面，以及自身所在的、垂直于所述第一直线的第三平面。

9.根据权利要求8所述的定位方法，其特征在于，所述根据所述第一声音信息和所述第二声音信息定位声源在三维空间中的组成圆形的疑似位置集合包括：

根据所述第一声音信息和所述第二声音信息计算所述声源到所述全向麦克风和所述指向麦克风的时间差和相位差；

根据所述相位差定位所述声源在三维空间中的组成圆形的疑似位置集合。

10.根据权利要求8或9所述的定位方法，其特征在于，所述根据所述第二声音信息的幅度信息在所述疑似位置集合中确定所述声源的位置包括：

通过所述第一平面和所述第二平面将所述疑似位置集合组成的圆形划分为四个象限；

根据所述指向麦克风的指向中轴与所述第三平面所成的第三角度和所述第二声音信息的幅度信息定位所述声源分别位于所述四个象限中的四处疑似位置；

根据所述指向麦克风的指向中轴分别与所述第一平面所成的第一角度和与所述第二平面所成的第二角度在所述四处疑似位置中确定所述声源的位置。