CN107580785A - 头戴式音频采集模块 - Google Patents

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CN107580785A CN201680025816.7A CN201680025816A CN107580785A CN 107580785 A CN107580785 A CN 107580785A CN 201680025816 A CN201680025816 A CN 201680025816A CN 107580785 A CN107580785 A CN 107580785A
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G·布鲁廷
J·沙尔勒
M·罗尔
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Essilor International Compagnie Generale dOptique SA
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Abstract

本发明提供了一种头戴式设备，包括：‑有待配戴在配戴者头部上的框架，‑至少一个相机，所述相机被安装在所述框架上并且被安排成用于当所述配戴者戴着所述框架时采集所述配戴者周围的环境的图像，‑音频源识别模块，所述音频源识别模块被安排成用于根据所采集的所述配戴者周围的环境的图像来识别所述配戴者周围的环境中的至少一个音频源，‑音频采集模块，所述音频采集模块被配置成用于采集与所述音频源识别模块识别的音频源相对应的音频信号。

Description

头戴式音频采集模块
技术领域
本发明涉及一种头戴式设备，所述头戴式设备包括：要配戴在配戴者头上的框架、至少一个相机、音频源识别模块、以及音频采集模块。本发明还涉及一种头戴式设备，所述头戴式设备包括：要配戴在配戴者头上的框架、至少一个头部移动确定模块、以及音频采集模块。
本发明进一步涉及一种用于通过使用根据本发明的头戴式设备来确定声音放大方向的方法，并且涉及一种包括一个或多个存储的指令序列的计算机程序产品，所述指令序列可由处理器存取并且当由所述处理器执行时致使所述处理器实施根据本发明的方法的步骤。
背景技术
通常，当人难以听见时，这个人会去医师的处所进行听力测试，以提供助听设备。
通常，助听器或耳聋辅助设备是电声设备，这些电声设备被设计成用于为配戴者放大声音，通常是为了使言语更易理解、并且矫正通过听力测定所测量到的受损听力。
这样的助听设备虽然是有效的，但是通常不适应使用者的音频环境。典型地，当使用者正与人交谈时，这样的设备在嘈杂环境中并不是非常高效的。的确，这样的设备通常放大所接收到的声音，而无论这样的声音是从使用者正与之交谈的人还是从第三方提供的。换言之，这样的设备通常具有多向的声音放大。
因此，需要一种适应性设备，所述适应性设备可以使放大适应使用者感兴趣的方向。
本发明的一个目的是提供这样的适应性设备。
发明内容
为此，本发明提出了一种头戴式设备，所述头戴式设备包括：
-有待配戴在配戴者头部上的框架，
-至少一个相机，所述相机被安装在所述框架上并且被安排成用于采集环境的图像，所述环境是当配戴者戴着所述框架时所述配戴者周围的环境，
-音频源识别模块，所述音频源识别模块被安排成用于根据所采集的所述配戴者周围的环境的图像来识别所述配戴者周围的环境中的至少一个音频源，
-音频采集模块，所述音频采集模块被配置成用于采集与所述音频源识别模块识别的音频源相对应的音频信号。
有利地，使用安装在所述框架上的相机，根据本发明的设备可以识别在所述配戴者的环境中的特定音频源，并且所述音频采集模块可以被适配成用于从这样的所识别的特定音频源中采集音频信号。
通过引导所采集的信号时，即使在嘈杂的环境中，根据本发明的设备也可以放大特定的音频信号。
根据可单独或组合地考虑的另外的实施例：
-所述头戴式设备进一步包括输出设备，如扬声器、耳蜗植入件、记录设备；和/或
-所述音频采集模块被配置成用于采集并解码所识别的音频源发出的射频数据，并且所述输出设备被安排成用于将与经解码的所述射频数据相对应的声音输出给使用者；和/或
-所述音频采集模块包括被适配成用于从数字源采集数字信号的数字采集模块；和/或
-所述音频采集模块被安装在所述框架上；和/或
-所述头戴式设备进一步包括音频源方向确定设备，所述音频源方向确定设备被安排成用于确定与所识别的音频源相对于所述配戴者的方向相对应的音频源方向；和/或
-所述音频采集模块被配置成用于在所述音频源方向上采集音频信号；和/或
-所述音频采集模块至少包括在所选择的方向上比在至少一个其他方向上更敏感的麦克风，并且所述麦克风至少基于所确定的音频源方向来改变所选择的方向；和/或
-所述至少一个音频源包括在所述配戴者周围的环境中讲话的人；和/或
-所述音频源识别模块被安排成用于识别在所述配戴者周围的环境中讲话的人；和/或
-所述至少一个音频源包括在所述配戴者周围的环境中发出声音的音频设备；和/或
-所述音频源识别模块被安排成用于识别在所述配戴者周围的环境中发出声音的音频设备；和/或
-所述音频采集模块被配置成用于接收与所识别的至少一个音频源相关联的音频数据；和/或
-所述音频源识别模块被安排成用于识别在所述音频源上的可见标签。
本发明还涉及一种头戴式设备，所述头戴式设备包括：
-有待配戴在配戴者头部上的框架，
-至少一个头部移动确定模块，所述头部移动确定模块安装在所述框架上并且被安排成用于确定所述配戴者的头部移动，
-被配置成用于采集音频信号的音频采集模块，所述音频采集模块在所选择的距离上比在至少一个其他距离上更敏感，并且所述音频采集模块至少基于所述头部移动确定模块确定的头部移动来改变所选择的距离。
有利地，基于配戴者的头部的取向，本发明的头戴式设备允许识别配戴者想要听到的距离。例如，在火车站，配戴者可能想要使所述设备放大公告而不是如在其周围的对话等声音。为了使音频采集模块优选地放大所述公告，配戴者可以向上移动其头部。这样的移动可以被识别为音频采集模块选择远距离敏感性而不是近距离敏感性的指示。
本发明的头戴式设备的头部移动确定模块可以进一步至少包括被配置成用于感测所述头戴式设备的移动和/或取向的加速度计和/或陀螺仪。
本发明还涉及一种用于使用根据本发明的头戴式设备来确定声音放大方向的方法。所述方法包括：
-配戴者环境采集步骤，在所述步骤过程中，采集所述配戴者的环境的图像，
-音频源识别步骤，在所述步骤过程中，基于在所述配戴者环境采集步骤中所采集的所述环境的图像在所述配戴者的环境中识别音频源，
-音频采集步骤，在所述步骤过程中，采集与所识别的音频源相对应的音频信号。
根据可单独或组合地考虑的另外的实施例：
-所述音频采集步骤包括使用至少一个麦克风来采集音频信号；和/或
-所述音频采集步骤包括接收与所识别的音频源相关联的信号并将这样的信号转换成音频信号；和/或
-所述方法进一步包括输出步骤，在所述步骤过程中，将在所述音频采集步骤中所采集的音频信号输出给所述头戴式设备的所述配戴者。
本发明进一步涉及一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括一个或多个存储的指令序列，所述指令是处理器可访问的、并且在由所述处理器执行时致使所述处理器实施根据本发明的方法的步骤。
本发明还涉及一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质具有记录在其上的程序，其中，所述程序使所述计算机执行本发明的方法。
本发明进一步涉及一种包括处理器的设备，所述处理器被适配用于存储一个或多个指令序列并且实施根据本发明的方法的多个步骤中的至少一个步骤。
如从以下讨论中明显的是，除非另有具体规定，否则应认识到，贯穿本说明书，使用了如“计算”、“运算”等术语的讨论是指计算机或计算系统或类似的电子计算设备的动作和/或过程，该动作和/或过程对于在该计算系统的寄存器和/或存储器内表示为物理(如电子)量的数据进行操纵和/或将其转换成在该计算系统的存储器、寄存器或其他此类信息存储、传输或显示设备内类似地表示为物理量的其他数据。
本发明的实施例可以包括用来执行在此所述操作的装置。这些装置可以是为所期望的目的而专门构建的，或此设备可以包括通用计算机或被储存在计算机中的计算机程序选择性地激活或重新配置的数字信号处理器(“DSP”)。这种计算机程序可以存储在计算机可读存储介质中，如但不限于任何类型的磁盘，包括软盘、光盘、CD-ROM、磁光盘、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、电可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、磁性或光学卡，或任何其他类型的适合于存储电子指令并且能够耦合到计算机系统总线上的介质。
本文中所提出的方法并非本来就与任何具体的计算机或其他装置相关。不同通用系统都可以与根据此处的传授内容的程序一起使用，或者其可以证明很方便地构建更专用的装置以执行所希望的方法。
各种这些系统所希望的结构将从以下描述中得以明了。此外，本发明的实施例并没有参照任何具体的编程语言而进行描述。应了解的是，各种编程语言都可以用来实现如在此描述的本发明的传授内容。
附图说明
现将仅以举例方式并且参考以下附图对本发明的实施例进行描述，在附图中：
-图1展示了根据本发明的第一实施例的头戴式设备，
-图2展示了根据本发明的第二实施例的头戴式设备，并且
-图3是根据本发明的方法的实施例的流程。
具体实施方式
本发明涉及一种头戴式设备，所述头戴式设备包括要配戴在所述设备的使用者的头上的框架。
典型地，所述框架可以是眼镜架，而无论是否包括眼镜镜片。
如图1上展示的，所述头戴式设备包括至少一个相机10，所述相机被安装在所述框架上并且被安排成用于当配戴者戴着所述框架时采集所述配戴者周围的环境的图像。
典型地，所述相机被安装在所述眼镜架的前部上，以便在戴着所述眼镜架时采集直接面朝配戴者的环境的图像。所述头戴式设备可以进一步包括多个相机，以便在使用者周围的宽视野内采集图像。
例如，所述相机或多个相机可以被配置成用于以约120°的角度来采集在配戴者的视野内的一个或多个图像。
有利地，具有使用者周围的宽采集视野允许采集可能没有直接地面朝使用者的音频源的图像。
根据实施例，可能有用的是具有至少两个相机，一个用于配戴者的右侧而一个用于使用者的左侧，以便有助于确定在配戴者的环境中的音频源的三维位置。
相机可以是本领域技术人员已知的任何类型，例如CCD或CMOS相机。
相机与图像特征提取模块12相关联，所述图像特征提取模块可以处理由所述相机提供的图像以便提取特征，所述特征可以被音频源识别模块14用于识别至少一个音频源。
音频源识别模块14被安排成用于根据图像特征提取模块12所提供的配戴者周围的环境的所采集图像来识别配戴者周围的环境中的至少一个音频源。
例如，音频源识别模块14可以包括音频源的特定特征的数据库和/或查询表、以及处理器，所述处理器允许基于相机所采集的图像来识别配戴者的环境中的音频源。
可以被音频源识别模块14识别的音频源30可以是在配戴者周围的环境中正在说话的人。
例如，通过处理相机提供的图像，音频源识别模块14可以识别正在对所述配戴者说话和讲话的人。
音频源30可以包括在配戴者的环境中发出声音的音频设备。例如，音频源可以是电视、收音机、扬声器或任何类型的声音发出设备。
通过处理相机所提供的图像，音频源识别模块可以识别不同的音频源以及这样的音频源是否是活跃的。例如，通过处理在配戴者的环境中的TV的图像，音频源识别模块可以确定配戴者的环境中的TV是否开启以及如果开启，则将这样的TV识别为音频源。
如图1上展示的，头戴式设备可以进一步包括被安排成用于确定与识别的音频源相对于配戴者的方向相对应的音频源方向的音频源方向确定模块16。
这样的音频源方向确定模块16例如可以用于以下事实：多个相机用于采集配戴者的环境的图像。基于所述多个相机中的哪个(些)相机采集了音频源的图像，音频源方向确定模块16可以确定音频源的方向。
头戴式设备进一步包括音频采集模块20，所述音频采集模块被配置成用于采集与音频源识别模块14识别的音频源相对应的音频信号。音频采集模块20连接到声音处理模块22上，所述声音处理模块被配置成用于处理音频采集模块20所提供的信号。
根据本发明的实施例，所述音频采集模块可以被安装在头戴式框架上。
在优选实施例中，声音处理单元连接到输出设备18上，所述输出设备被安排成用于输出与音频采集模块所采集的声音相对应的信号。仅通过举例方式，输出设备可以是扬声器、耳蜗植入件、或记录设备、或将电信号转换成声音的任何设备。
音频采集模块20可以包括麦克风。麦克风可以是将声音转换成电信号的任何设备。
在一些实施例中，麦克风可以包括朝不同方向定向的多个麦克风。例如，如图1中指示的，所述头戴式设备可以包括右麦克风20和左麦克风24以便采集立体信号。
在一些实施例中，所述麦克风中的一者或多者可以是在一个方向上比在其他方向上更敏感的单向麦克风。典型地，麦克风可以被适配成用于在音频源方向确定模块所识别的音频源方向上采集音频信号。
例如，在晚餐时，可以选择具有头部位置的对话者(根据头部方向在前方或侧面)。检测像转头等移动还可以有助于系统选择另一音频源。通过相机来检测面部可以有助于通过正确地组合麦克风来准确地选择声音源。这对应于近距离通信模式。
例如，当头部面朝电视机或产生声音的设备时，则选择这个声音源。当转头时，则所述源被取消选择，以允许与房间中的其他人正常对话。当通过相机来检测人脸时，还可以调节源的方向。这对应于中距离通信模式。
音频采集模块可以是被适配成用于从数字音频源采集声音信号的数字采集模块。
例如，相机10被整合到框架中，并且图像处理系统12可以通过形状识别、或通过像条形码等特殊标签来检测所选择的数字声音源。
与所检测的、所选择的数字声音源相关联的声音信号可以通过任何无线信号传输信道(像蓝牙或任何其他源，像ZigBee、或WiFi互联网广播、或其他数字网络)来传输。可以将这种模式与前一种模式混合，从而允许选择由麦克风采集的数字源或自然声音。
除了相机之外，所述头戴式设备可以使用被嵌入像TV音频信道等音频源中的音频水印。可能的是，以不可听见的方式在音频流中传输蓝牙信道号，并且因此麦克风可以自动地检测某个数字源，所述数字源可以是蓝牙、或像Zigbee或WiFi互联网广播蜂等任何其他源。
当检测时，麦克风可以继续检查数字信道仍以规则的间隔被传输与否，并且处理器将声音源切换成所检测的数字源，所述数字源具有比TV扩音器所传输的声音好得多的品质。在此情况下，只有当两侧的麦克风接收类似的声音时或在所述系统中所使用的麦克风的组合检测在配戴者前方的声音源(这意味着头部转向所述音频源)时，才选择所述数字源。当头部转向其他方向时，所述数字源可以被取消选择，以允许通过所述麦克风进行正常的音频处理。
例如，当在家里看电视时，可以选择TV的蓝牙信道(甚至是以另一种语言而不是由扩音器所传输的语言)。对于视力受损的人而言，声音信道可以是音频描述。如果将头部转向另一方向而不是电视机，则逐渐关闭TV无线声音传输，并且选择来自麦克风的声音。
在街道上，使用者观看由嵌入式相机(通过图像处理检测文本或条形码)辩识的道路标志。所述标志辩识能够选择广播关于所述标志的某些信息的特定无线信道。所述消息可以是像街道名称等短消息、或更重要的消息(如果所述标志在博物馆里)。当观看产品的条形码或特定的视觉标签时，类似的应用可以用于商店里。可以使用适当的蓝牙信道从本地服务器、或通过选择特定的音频网页通过网络来实现传输。
通过从相机检测与数据源关联的特定对象或标签，可以使用与虚拟或增强现实类似的技术，所述数据源可以包含音频信息、但还可以是图形或任何数据。所述声音可以是MP3音频文件、或任何编码的音频媒介。
根据本发明的在图2上表示的实施例，所述头戴式设备可以包括：
-有待配戴在配戴者头部上的框架，
-至少一个头部移动确定模块26，以及
-音频采集模块20。
头部移动确定模块26被安装在所述框架上并且被安排成用于确定配戴者的头部移动。根据实施例，头部移动确定模块26至少包括被配置成用于感测头戴式设备的移动和/或取向的加速度计和/或陀螺仪。
音频采集模块20被配置成用于采集音频信号，所述音频采集模块在所选择的距离上比在至少一个其他距离上更敏感，并且所述音频采集模块至少基于头部移动确定模块确定的头部移动来改变所选择的距离。典型地，音频采集模块20包括麦克风，例如单向麦克风。
音频采集模块可以是关于图1详细说明的任何类型。
例如，在像火车站等公共场所中，可以选择像公告等来自远源的声音并且减小环境噪音，以便更好地听到公告。这可以通过使配戴者向上转其头部来实现。这对应于远距离通信模式。
根据本发明的头戴式设备可以将图1和图2的两个实施例进行组合。具体地，所述头戴式设备可以包括至少一个相机和头部移动确定模块，以便提高确定音频源的准确度。
本发明进一步涉及一种用于通过使用根据本发明的头戴式设备来确定声音放大方向的方法。如在图3上所示，所述方法包括：
-配戴者环境采集步骤S1，
-音频源识别步骤S2，以及
-音频采集步骤S3。
在配戴者环境采集步骤S1过程中，通常使用相机来采集所述配戴者的环境的图像。
在音频源识别步骤S2过程中，基于在所述配戴者环境采集步骤过程中所采集的所述环境的图像在所述配戴者的环境中识别音频源。
在音频采集步骤S3过程中，采集与所识别的音频源相对应的音频信号。
根据本发明的实施例，所述音频采集步骤包括使用至少一个麦克风来采集音频信号。
根据本发明的实施例，所述音频采集步骤包括接收与所识别的音频源相关联的信号并将这样的信号转换成音频信号。
本发明的方法可以进一步包括输出步骤，在所述输出步骤过程中，将在所述音频采集步骤中所采集的音频信号输出给所述头戴式设备的配戴者。
以上已经借助于实施例描述了本发明，这些实施例并不限制总体发明构思。
对于参考了以上说明的实施例的本领域技术人员来说，还可提出很多进一步的改进和变化，这些实施例仅以举例方式给出，无意限制本发明的范围，本发明的范围仅由所附权利要求书决定。
在权利要求书中，词“包括”不排除其他的要素或步骤，并且不定冠词“一个(a)或(an)”不排除多个。不同的特征在相互不同的从属权利要求中被叙述这个单纯的事实并不表示不能有利地使用这些特征的组合。权利要求书中的任何参考符号都不应当被解释为限制本发明的范围。

Claims (18)

1.一种头戴式设备，包括：
-有待配戴在配戴者头部上的框架，
-至少一个相机，所述相机被安装在所述框架上并且被安排成用于采集环境的图像，所述环境是当所述配戴者戴着所述框架时所述配戴者周围的环境，
-音频源识别模块，所述音频源识别模块被安排成用于根据所采集的所述配戴者周围的环境的图像来识别所述配戴者周围的环境中的至少一个音频源，
-音频采集模块，所述音频采集模块被配置成用于采集与所述音频源识别模块识别的音频源相对应的音频信号。
2.根据权利要求1所述的头戴式设备，其中，所述头戴式设备进一步包括输出设备。
3.根据权利要求2所述的头戴式设备，其中，所述音频采集模块被配置成用于采集并解码所识别的音频源发出的射频数据，并且所述输出设备被安排成用于将与经解码的射频数据相对应的声音输出给使用者。
4.根据以上权利要求中任一项所述的头戴式设备，其中，所述音频采集模块包括被适配成用于从数字源采集数字信号的数字采集模块。
5.根据以上权利要求中任一项所述的头戴式设备，其中，所述音频采集模块被安装在所述框架上。
6.根据以上权利要求中任一项所述的头戴式设备，其中，所述头戴式设备进一步包括音频源方向确定设备，所述音频源方向确定设备被安排成用于确定与所识别的音频源相对于所述配戴者的方向相对应的音频源方向。
7.根据权利要求6所述的头戴式设备，其中，所述音频采集模块被配置成用于在所述音频源方向上采集音频信号。
8.根据权利要求6或7所述的头戴式设备，其中，所述音频采集模块至少包括在所选择的方向上比在至少一个其他方向上更敏感的麦克风，并且所述麦克风至少基于所确定的音频源方向来改变所选择的方向。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的头戴式设备，其中，所述音频源识别模块被安排成用于识别在所述配戴者周围的环境中讲话的人。
10.根据权利要求6至9中任一项所述的头戴式设备，其中，所述音频源识别模块被安排成用于识别在所述配戴者周围的环境中发出声音的音频设备。
11.根据以上权利要求中任一项所述的头戴式设备，其中，所述音频采集模块被配置成用于接收与所识别的至少一个音频源相关联的音频数据。
12.根据以上权利要求中任一项所述的头戴式设备，其中，所述音频源识别模块被安排成用于识别在所述音频源上的可见标签。
13.一种头戴式设备，包括：
-有待配戴在配戴者头部上的框架，
-至少一个头部移动确定模块，所述头部移动确定模块安装在所述框架上并且被安排成用于确定所述配戴者的头部移动，
-被配置成用于采集音频信号的音频采集模块，所述音频采集模块在所选择的距离上比在至少一个其他距离上更敏感，并且所述音频采集模块至少基于所述头部移动确定模块确定的头部移动来改变所选择的距离。
14.根据权利要求13所述的头戴式设备，其中，所述头部移动确定模块至少包括被配置成用于感测所述头戴式设备的移动和/或取向的加速度计和/或陀螺仪。
15.一种用于使用根据权利要求1至12中任一项所述的头戴式设备来确定声音放大方向的方法，所述方法包括：
-配戴者环境采集步骤，在所述步骤过程中，采集所述配戴者的环境的图像，
-音频源识别步骤，在所述步骤过程中，基于在所述配戴者环境采集步骤中所采集的所述环境的图像在所述配戴者的环境中识别音频源，
-音频采集步骤，在所述步骤过程中，采集与所识别的音频源相对应的音频信号。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述音频采集步骤包括使用至少一个麦克风来采集音频信号。
17.根据权利要求15所述的方法，其中，所述音频采集步骤包括接收与所识别的音频源相关联的信号并将这样的信号转换成音频信号。
18.根据权利要求15至17中任一项所述的方法，其中，所述方法进一步包括输出步骤，在所述步骤过程中，将在所述音频采集步骤中所采集的音频信号输出给所述头戴式设备的所述配戴者。
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