CN107548007A - 一种音频信号采集设备的检测方法及装置 - Google Patents
一种音频信号采集设备的检测方法及装置 Download PDFInfo
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Abstract
本发明实施例公开了一种音频信号采集设备检测方法及装置，方法包括：获得待检测的音频信号，提取该音频信号中的N帧时域音频数据，计算其能量值并判断与预设的能量值阈值的大小关系，若该能量值不小于该阈值，则将N帧时域音频数据转换为N帧频域音频数据，提取每一帧的谱峰频率，判断N帧频域音频数据的谱峰频率是否稳定，如果稳定，则判定音频信号采集设备连接异常。应用本发明实施例，可以提高检测音频信号采集设备是否连接异常的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及音频信号处理技术领域，特别涉及一种音频信号采集设备的检测方法及装置。
背景技术
在信息技术领域，为了实现声音监控，通常利用麦克风等音频信号采集设备采集音频信号。在实际应用中，当音频信号采集设备由于人为破坏或其他原因而出现问题时，音频信号采集设备无法正常采集音频信号，此时所采集的音频信号就是异常的音频信号。然而，当音频信号采集设备存在问题时，监控人员往往无法及时发现所采集的音频信号存在异常，导致监控的音频数据丢失，无法达到实时监控的目的。如果采用人工检测的方式，不仅费时费力，而且效果不佳，在大系统中几乎是不可能实现的。
现有技术中，可以通过计算音频信号采集设备所采集的音频信号的能量大小，来判断音频信号采集设备是否正常连接。当所采集的音频信号的能量小于预设的阈值时，则判定该音频信号为异常的音频信号，音频信号采集设备存在问题。
但是，在很多情况下，音频信号采集设备需要通过较长的连接线连接到监控设备，此时，监控设备所获得的音频信号采集设备所采集的音频信号，其能量会比该音频信号的实际能量要大，甚至超过上述预设的阈值。因此，通过计算音频能量无法准确判断音频信号采集设备所采集的音频信号是否存在异常，进而无法准确判断音频信号采集设备是否连接异常。
发明内容
本发明实施例公开了一种音频信号采集设备检测方法及装置，以提高检测音频信号采集设备是否连接异常的准确性。技术方案如下：
为达到上述目的，本发明实施例公开了一种音频信号采集设备的检测方法，所述方法包括：
从音频信号采集设备获得待检测的音频信号；
提取所述待检测的音频信号中的N帧时域音频数据，其中，N表示所述N帧时域音频数据的总帧数；
计算所述N帧时域音频数据的能量值E；
判断所述能量值E与预设的能量值阈值Eth的大小关系；
若所述能量值E不小于所述预设的能量值阈值Eth，则将所述N帧时域音频数据转换为N帧频域音频数据；提取所述N帧频域音频数据中的每一帧频域音频数据的谱峰频率；判断所述N帧频域音频数据的所述谱峰频率是否稳定；如果稳定，则判定所述音频信号采集设备连接异常。
可选地，所述计算所述N帧时域音频数据的能量值E，包括：
通过以下公式：
计算所述N帧时域音频数据的能量值E；
其中，N表示所述N帧时域音频数据的总帧数，k表示所述N帧时域音频数据中的某一帧时域音频数据的帧序列数，M表示所述N帧时域音频数据中的每一帧时域音频数据的时域采样点的数量，x(i)表示所述N帧时域音频数据中的每一帧时域音频数据中的第i个时域采样点的采样值。
可选地，所述提取所述N帧频域音频数据中的每一帧频域音频数据的谱峰频率，包括：
获得所述N帧频域音频数据中的每一帧频域音频数据的P个频域采样点的幅值；
确定所述P个频域采样点中幅值最大的频域采样点的频率，将其作为所述N帧频域音频数据中的每一帧频域音频数据的谱峰频率。
可选地，所述判断所述N帧频域音频数据的所述谱峰频率是否稳定，包括：
通过以下公式，计算所述N帧频域音频数据的所述谱峰频率的第一稳定性数值Dif和第二稳定性数值St：
其中，N表示所述N帧时域音频数据的总帧数，k表示所述N帧时域音频数据中的某一帧时域音频数据的帧序列数，index(k)、index(k+1)分别表示所述N帧频域音频数据中的第k帧频域音频数据和第k+1帧频域音频数据的谱峰频率；
判断所述第一稳定性数值Dif与第一稳定性阈值Difth的大小关系；
判断所述第二稳定性数值St与第二稳定性阈值Stth的大小关系；
若所述第一稳定性数值Dif小于所述第一稳定性阈值Difth，且所述第二稳定性数值St小于所述第二稳定性阈值Stth，则判定所述N帧频域音频数据的所述谱峰频率稳定。
可选地，所述音频信号采集设备为麦克风或拾音器。
可选地，所述方法还包括：
在判定所述能量值E小于所述预设的能量值阈值Eth的情况下，判定所述音频信号采集设备连接异常。
可选地，所述方法还包括：
在判定所述音频信号采集设备连接异常后，生成报警信号进行报警。
为达到上述目的，本发明实施例还公开了一种音频信号采集设备的检测装置，所述装置包括：
音频信号获得单元，用于从音频信号采集设备获得待检测的音频信号；
时域音频数据提取单元，用于提取所述待检测的音频信号中的N帧时域音频数据，其中，N表示所述N帧时域音频数据的总帧数；
第一计算单元，用于计算所述N帧时域音频数据的能量值E；
第一判断单元，用于判断所述能量值E与预设的能量值阈值Eth的大小关系；
第一判定单元，用于在所述能量值E不小于所述预设的能量值阈值Eth时，将所述N帧时域音频数据转换为N帧频域音频数据；提取所述N帧频域音频数据中每一帧频域音频数据的谱峰频率；判断所述N帧频域音频数据的所述谱峰频率是否稳定；如果所述N帧频域音频数据的所述谱峰频率稳定，则判定音频信号采集设备连接异常。
可选地，所述第一计算单元具体用于：
通过以下公式：
计算所述N帧时域音频数据的能量值E；
其中，N表示所述N帧时域音频数据的总帧数，k表示所述N帧时域音频数据中的某一帧时域音频数据的帧序列数，M表示所述N帧时域音频数据中的每一帧时域音频数据的时域采样点的数量，x(i)表示所述N帧时域音频数据中的每一帧时域音频数据中的第i个时域采样点的采样值。
可选地，所述第一判定单元，还用于：
获得所述N帧频域音频数据中的每一帧频域音频数据的P个频域采样点的幅值；
确定所述P个频域采样点中幅值最大的频域采样点的频率，将其作为所述N帧频域音频数据中的每一帧频域音频数据的谱峰频率。
可选地，所述第一判定单元具体用于：
通过以下公式，计算所述N帧频域音频数据的所述谱峰频率的第一稳定性数值Dif和第二稳定性数值St：
其中，N表示所述N帧时域音频数据的总帧数，k表示所述N帧时域音频数据中的某一帧时域音频数据的帧序列数，index(k)、index(k+1)分别表示所述N帧频域音频数据中的第k帧频域音频数据和第k+1帧频域音频数据的谱峰频率；
判断所述第一稳定性数值Dif与第一稳定性阈值Difth的大小关系；
判断所述第二稳定性数值St与第二稳定性阈值Stth的大小关系；
若所述第一稳定性数值Dif小于所述第一稳定性阈值Difth，且所述第二稳定性数值St小于所述第二稳定性阈值Stth，则判定所述N帧频域音频数据的所述谱峰频率稳定。
可选地，所述音频信号采集设备为麦克风或拾音器。
可选地，所述装置还包括：
第二判定单元，用于当所述能量值E小于所述预设的能量值阈值Eth时，判定所述音频信号采集设备连接异常。
可选地，所述装置还包括：
报警单元，用于在判定音频信号采集设备连接异常后，生成报警信号进行报警。
本发明实施例提供的音频信号采集设备的检测方法及装置，在时域音频数据的能量值不小于预设的能量值阈值的情况下，进一步将时域音频数据转换为频域音频数据，根据频域音频数据中的谱峰频率是否稳定，来确定是否为异常的音频信号。如果频域音频数据的谱峰频率稳定，表明信号无变化，则判定为音频信号采集设备连接异常。由于利用了正常的音频信号频域数据中的谱峰频率不稳定的特点，在检测到频域音频数据的谱峰频率稳定时，确定音频信号采集设备连接异常。因此，相对现有技术仅依据所采集的音频信号的能量大小，来判断音频信号采集设备是否正常连接的方式，具有更高的准确性。
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他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种音频信号采集设备的检测方法的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的一种音频信号采集设备的检测装置的结构示意图。
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他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供的音频信号采集设备检测方法及装置，应用于音/视频监控系统中的主机，为了进行音频监控，该主机连接有音频信号采集设备。
图1为本发明实施例提供的一种音频信号采集设备的检测方法的流程示意图，包括如下步骤：
S101：从音频信号采集设备获得待检测的音频信号。
其中，所述音频信号采集设备可以为麦克风、拾音器等，在此不做限定。麦克风、拾音器可以为网络摄像机IPC或数字视频录像机DVR中的麦克风、拾音器，在此不做限定。
S102：提取所述待检测的音频信号中的N帧时域音频数据，其中，N表示所述N帧时域音频数据的总帧数。
S103：计算所述N帧时域音频数据的能量值E。
其中，可以先对每一帧时域音频数据进行采样，然后通过以下公式：
计算所述N帧时域音频数据的能量值E；
其中，N表示所述N帧时域音频数据的总帧数，k表示所述N帧时域音频数据中的某一帧时域音频数据的帧序列数，M表示所述N帧时域音频数据中的每一帧时域音频数据的时域采样点的数量，x(i)表示所述N帧时域音频数据中的每一帧时域音频数据中的第i个时域采样点的采样值。
S104：判断所述能量值E与预设的能量值阈值Eth的大小关系。
其中，所述能量值阈值Eth可以由监控人员根据实际环境预设，例如可以为-72db。
S105：若所述能量值E不小于所述预设的能量值阈值Eth，则将所述N帧时域音频数据转换为N帧频域音频数据；提取所述N帧频域音频数据中的每一帧频域音频数据的谱峰频率；判断所述N帧频域音频数据的所述谱峰频率是否稳定；如果稳定，则判定所述音频信号采集设备连接异常。
其中，若所述能量值E小于所述预设的能量值阈值Eth，则可以判定所述音频信号采集设备连接异常。
其中，可以采用快速傅里叶变化FFT，将所述N帧时域音频数据转换为N帧频域音频数据。
其中，可以通过获得所述N帧频域音频数据中的每一帧频域音频数据的P个频域采样点的幅值，确定所述P个频域采样点中幅值最大的频域采样点的频率，将其作为所述N帧频域音频数据中的每一帧频域音频数据的谱峰频率。本发明的一个实施例中，在频域采样点的频率为16k时，P可以取1024。
其中，所述判断所述N帧频域音频数据的所述谱峰频率是否稳定，包括：
可以通过以下公式，计算所述N帧频域音频数据的所述谱峰频率的第一稳定性数值Dif和第二稳定性数值St：
其中，N表示所述N帧时域音频数据的总帧数，k表示所述N帧时域音频数据中的某一帧时域音频数据的帧序列数，index(k)、index(k+1)分别表示所述N帧频域音频数据中的第k帧频域音频数据和第k+1帧频域音频数据的谱峰频率。
判断所述第一稳定性数值Dif与第一稳定性阈值Difth的大小关系；
判断所述第二稳定性数值St与第二稳定性阈值Stth的大小关系；
若所述第一稳定性数值Dif小于所述第一稳定性阈值Difth，且所述第二稳定性数值St小于所述第二稳定性阈值Stth，则判定所述N帧频域音频数据的所述谱峰频率稳定。
其中，在判定所述音频信号采集设备连接异常后，则可以生成报警信号进行报警。报警的方式可以有很多种，例如发出具有警示效果的声音，或发出具有警示效果的闪烁灯光等。
由上述的实施例可见，本发明实施例提供的音频信号采集设备的检测方法由于利用了正常的音频信号频域数据中的谱峰频率不稳定的特点，在检测到频域音频数据的谱峰频率稳定时，确定音频信号采集设备连接异常。
图2为本发明实施例提供的一种音频信号采集设备的检测装置的结构示意图，与图1所示的流程相对应，其包括：
音频信号获得单元201，用于从音频信号采集设备获得待检测的音频信号；
时域音频数据提取单元202，用于提取所述待检测的音频信号中的N帧时域音频数据，其中，N表示所述N帧时域音频数据的总帧数；
第一计算单元203，用于计算所述N帧时域音频数据的能量值E；
第一判断单元204，用于判断所述能量值E与预设的能量值阈值Eth的大小关系；
第一判定单元205，用于在所述能量值E不小于所述预设的能量值阈值Eth时，则将所述N帧时域音频数据转换为N帧频域音频数据；提取所述N帧频域音频数据中每一帧频域音频数据的谱峰频率；判断所述N帧频域音频数据的所述谱峰频率是否稳定；如果所述N帧频域音频数据的所述谱峰频率稳定，则判定音频信号采集设备连接异常。
在本发明的一种实现方式中，第一计算单元203具体用于：
通过以下公式：
计算所述N帧时域音频数据的能量值E；
其中，N表示所述N帧时域音频数据的总帧数，k表示所述N帧时域音频数据中的某一帧时域音频数据的帧序列数，M表示所述N帧时域音频数据中的每一帧时域音频数据的时域采样点的数量，x(i)表示所述N帧时域音频数据中的每一帧时域音频数据中的第i个时域采样点的采样值。
在本发明的一种实现方式中，所述第一判定单元205，还用于：
获得所述N帧频域音频数据中的每一帧频域音频数据的P个频域采样点的幅值；
确定所述P个频域采样点中幅值最大的频域采样点的频率，将其作为所述N帧频域音频数据中的每一帧频域音频数据的谱峰频率。
在本发明的一种实现方式中，所述第一判定单元205具体用于：
通过以下公式，计算所述N帧频域音频数据的所述谱峰频率的第一稳定性数值Dif和第二稳定性数值St：
其中，N表示所述N帧时域音频数据的总帧数，k表示所述N帧时域音频数据中的某一帧时域音频数据的帧序列数，index(k)、index(k+1)分别表示所述N帧频域音频数据中的第k帧频域音频数据和第k+1帧频域音频数据的谱峰频率；
判断所述第一稳定性数值Dif与第一稳定性阈值Difth的大小关系；
判断所述第二稳定性数值St与第二稳定性阈值Stth的大小关系；
若所述第一稳定性数值Dif小于所述第一稳定性阈值Difth，且所述第二稳定性数值St小于所述第二稳定性阈值Stth，则判定所述N帧频域音频数据的所述谱峰频率稳定。
其中，所述音频信号采集设备为麦克风或拾音器可以为麦克风或拾音器。
在本发明的一种实现方式中，第二判定单元(图2中未示出)，用于当所述能量值E小于所述预设的能量值阈值Eth时，则判定所述音频信号采集设备连接异常。
其中，所述装置还可以包括：
报警单元(图2中未示出)，用于在判定音频信号采集设备连接异常后，生成报警信号进行报警。
由上述的实施例可见，本发明实施例提供的音频信号采集设备的检测装置由于利用了正常的音频信号频域数据中的谱峰频率不稳定的特点，在检测到频域音频数据的谱峰频率稳定时，确定音频信号采集设备连接异常。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
本领域普通技术人员可以理解实现上述方法实施方式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，所述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中，这里所称得的存储介质，如：ROM/RAM、磁碟、光盘等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。
Claims (14)
1.一种音频信号采集设备的检测方法，其特征在于，所述方法包括：
从音频信号采集设备获得待检测的音频信号；
提取所述待检测的音频信号中的N帧时域音频数据，其中，N表示所述N帧时域音频数据的总帧数；
计算所述N帧时域音频数据的能量值E；
判断所述能量值E与预设的能量值阈值Eth的大小关系；
若所述能量值E不小于所述预设的能量值阈值Eth，则将所述N帧时域音频数据转换为N帧频域音频数据；提取所述N帧频域音频数据中的每一帧频域音频数据的谱峰频率；判断所述N帧频域音频数据的所述谱峰频率是否稳定；如果稳定，则判定所述音频信号采集设备连接异常。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算所述N帧时域音频数据的能量值E，包括：
通过以下公式：
<mrow>
<mi>E</mi>
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<mn>2</mn>
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</mrow>
计算所述N帧时域音频数据的能量值E；
其中，N表示所述N帧时域音频数据的总帧数，k表示所述N帧时域音频数据中的某一帧时域音频数据的帧序列数，M表示所述N帧时域音频数据中的每一帧时域音频数据的时域采样点的数量，x(i)表示所述N帧时域音频数据中的每一帧时域音频数据中的第i个时域采样点的采样值。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述提取所述N帧频域音频数据中的每一帧频域音频数据的谱峰频率，包括：
获得所述N帧频域音频数据中的每一帧频域音频数据的P个频域采样点的幅值；
确定所述P个频域采样点中幅值最大的频域采样点的频率，将其作为所述N帧频域音频数据中的每一帧频域音频数据的谱峰频率。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述判断所述N帧频域音频数据的所述谱峰频率是否稳定，包括：
通过以下公式，计算所述N帧频域音频数据的所述谱峰频率的第一稳定性数值Dif和第二稳定性数值St：
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其中，N表示所述N帧时域音频数据的总帧数，k表示所述N帧时域音频数据中的某一帧时域音频数据的帧序列数，index(k)、index(k+1)分别表示所述N帧频域音频数据中的第k帧频域音频数据和第k+1帧频域音频数据的谱峰频率；
判断所述第一稳定性数值Dif与第一稳定性阈值Difth的大小关系；
判断所述第二稳定性数值St与第二稳定性阈值Stth的大小关系；
若所述第一稳定性数值Dif小于所述第一稳定性阈值Difth，且所述第二稳定性数值St小于所述第二稳定性阈值Stth，则判定所述N帧频域音频数据的所述谱峰频率稳定。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述音频信号采集设备为麦克风或拾音器。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在判定所述能量值E小于所述预设的能量值阈值Eth的情况下，判定所述音频信号采集设备连接异常。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在判定所述音频信号采集设备连接异常后，生成报警信号进行报警。
8.一种音频信号采集设备的检测装置，其特征在于，所述装置包括：
音频信号获得单元，用于从音频信号采集设备获得待检测的音频信号；
时域音频数据提取单元，用于提取所述待检测的音频信号中的N帧时域音频数据，其中，N表示所述N帧时域音频数据的总帧数；
第一计算单元，用于计算所述N帧时域音频数据的能量值E；
第一判断单元，用于判断所述能量值E与预设的能量值阈值Eth的大小关系；
第一判定单元，用于在所述能量值E不小于所述预设的能量值阈值Eth时，将所述N帧时域音频数据转换为N帧频域音频数据；提取所述N帧频域音频数据中每一帧频域音频数据的谱峰频率；判断所述N帧频域音频数据的所述谱峰频率是否稳定；如果所述N帧频域音频数据的所述谱峰频率稳定，则判定音频信号采集设备连接异常。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述第一计算单元具体用于：
通过以下公式：
<mrow>
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</mrow>
计算所述N帧时域音频数据的能量值E；
其中，N表示所述N帧时域音频数据的总帧数，k表示所述N帧时域音频数据中的某一帧时域音频数据的帧序列数，M表示所述N帧时域音频数据中的每一帧时域音频数据的时域采样点的数量，x(i)表示所述N帧时域音频数据中的每一帧时域音频数据中的第i个时域采样点的采样值。
10.根据权利要求8或9所述的装置，其特征在于，所述第一判定单元，还用于：
获得所述N帧频域音频数据中的每一帧频域音频数据的P个频域采样点的幅值；
确定所述P个频域采样点中幅值最大的频域采样点的频率，将其作为所述N帧频域音频数据中的每一帧频域音频数据的谱峰频率。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述第一判定单元具体用于：
通过以下公式，计算所述N帧频域音频数据的所述谱峰频率的第一稳定性数值Dif和第二稳定性数值St：
<mrow>
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其中，N表示所述N帧时域音频数据的总帧数，k表示所述N帧时域音频数据中的某一帧时域音频数据的帧序列数，index(k)、index(k+1)分别表示所述N帧频域音频数据中的第k帧频域音频数据和第k+1帧频域音频数据的谱峰频率；
判断所述第一稳定性数值Dif与第一稳定性阈值Difth的大小关系；
判断所述第二稳定性数值St与第二稳定性阈值Stth的大小关系；
若所述第一稳定性数值Dif小于所述第一稳定性阈值Difth，且所述第二稳定性数值St小于所述第二稳定性阈值Stth，则判定所述N帧频域音频数据的所述谱峰频率稳定。
12.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述音频信号采集设备为麦克风或拾音器。
13.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
第二判定单元，用于当所述能量值E小于所述预设的能量值阈值Eth时，判定所述音频信号采集设备连接异常。
14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
报警单元，用于在判定音频信号采集设备连接异常后，生成报警信号进行报警。
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