CN107959508B - 收音机音频信号分析系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种收音机音频信号分析系统，包括：信号提取设备，用于提取收音机的播放器当前播放的音频成分，以作为播放音频信号输出；信号采集设备，用于采集收音机所在位置的音频信息，以作为总音频信号输出；信号分离设备，用于接收所述播放音频信号和所述总音频信号，并从所述总音频信号中剥离出所述播放音频信号，将剥离后的所述总音频信号中剩余的音频成分作为背景音频信号输出。通过本发明，能够为听众提供更高质量的音频服务。

Description

收音机音频信号分析系统
技术领域
本发明涉及收音机领域，尤其涉及一种收音机音频信号分析系统。
背景技术
从收听波段上来分，收音机可分为以下几类。从波段上基本分为调频与中波二波段收音机、短波与调频二波段收音机、短波与中波二波段收音机、3-4多波段收音机(调频|中波|1-2短波)、5-14多波段收音机(调频|中波|3-12个短波)、全波段。市场上单波段、二波段收音机较少，融调频、中波与短波为一体的多波段收音机为多。
从功能上来分，收音机基本分为传统机械指针式收音机、非存储模拟调谐数显收音机、能存储电台频率的PLL合成数字调谐收音机、DSP电子数调机。
发明内容
现有技术中的收音机，其播放音量通常由手工控制，即使少量的自动音量控制方案，例如，基于周围噪声进行收音机音量自动调节，也因为参考数据失真而导致调节效果偏差，如何从环境声音中剥离出更具备参考意义的背景音频信号，是本领域急需解决的问题之一。
为了解决上述问题，本发明提供了一种收音机音频信号分析系统及方法，其至少具备以下几处重要的发明点：
(1)接收收音机的播放音频信号和所在位置的总音频信号，并从所述总音频信号中剥离出所述播放音频信号以获得更具有参考价值的背景音频信号；
(2)建立基于背景音频信号和周围人员数量的收音机播放音量控制机制，从而为收音机的听众提供更高质量的播放信号。
根据本发明的一方面，提供了一种收音机音频信号分析系统，所述系统包括：
信号提取设备，设置在收音机的电路板上，与收音机的播放器连接，用于提取收音机的播放器当前播放的音频成分，以作为播放音频信号输出；
信号采集设备，设置在收音机的电路板上，用于采集收音机所在位置的音频信息，以作为总音频信号输出；
信号分离设备，设置在收音机的电路板上，分别与所述信号提取设备和所述信号采集设备连接，用于接收所述播放音频信号和所述总音频信号，并从所述总音频信号中剥离出所述播放音频信号，将剥离后的所述总音频信号中剩余的音频成分作为背景音频信号输出；
图像采集设备，设置在收音机的外壳上，用于以预设帧率对收音机所在位置进行图像数据采集，以获得并输出周围环境图像，其中，所述预设帧率与收音机所在位置的亮度成反比；
分块式平滑处理设备，设置在收音机的电路板上，与所述图像采集设备连接，用于接收所述周围环境图像，基于所述周围环境图像分辨率距离预设分辨率阈值的远近将所述周围环境图像平均分割成相应块大小的各个分块，对每一个分块，基于该分块的像素值方差选择对应的不同力度的分块式平滑处理以获得平滑分块，将获得的各个平滑分块拼接以获得分块式平滑图像；
力度分析设备，与所述分块式平滑处理设备连接，用于接收所述分块式平滑处理设备输出的各个分块的不同力度，并基于各个分块的各个力度确定对所述周围环境图像执行插值处理的平均力度，输出所述平均力度；
图像复原设备，分别与所述力度分析设备和所述分块式平滑处理设备连接，用于接收所述平均力度，并基于所述平均力度确定对所述分块式平滑图像执行的图像复原操作的复原力度，以实现对所述分块式平滑图像的对应复原操作，获得并输出已复原图像，其中，所述平均力度与所述复原力度成反比；
图像锐化设备，分别与所述力度分析设备和所述图像复原设备连接，用于接收所述平均力度，并基于所述平均力度确定对所述已复原图像执行的图像锐化操作的锐化力度，以实现对所述已复原图像的对应锐化操作，获得并输出已锐化图像，其中，所述平均力度与所述锐化力度成反比；
图像处理设备，与所述图像锐化设备连接，用于接收所述已锐化图像，并对所述已锐化图像进行人员密度检测，以获得并输出实时人员密度；
AT89C51芯片，分别与所述图像处理设备和所述信号分离设备，用于接收所述背景音频信号和所述实时人员密度，并基于背景音频信号、音频权重、实时人员密度和密度权重确定播放音量权衡系数，所述音量权衡系数越大，收音机的播放器的播放音量越大。
附图说明
以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中：
图1为根据本发明实施方案示出的收音机音频信号分析系统的结构方框图。
图2为根据本发明实施方案示出的收音机音频信号分析方法的步骤流程图。
具体实施方式
下面将参照附图对本发明的收音机音频信号分析系统的实施方案进行详细说明。
为了克服上述不足，本发明搭建了一种收音机音频信号分析系统，具体实施方案如下。
图1为根据本发明实施方案示出的收音机音频信号分析系统的结构方框图，所述系统包括：
信号提取设备，设置在收音机的电路板上，与收音机的播放器连接，用于提取收音机的播放器当前播放的音频成分，以作为播放音频信号输出；
信号采集设备，设置在收音机的电路板上，用于采集收音机所在位置的音频信息，以作为总音频信号输出；
信号分离设备，设置在收音机的电路板上，分别与所述信号提取设备和所述信号采集设备连接，用于接收所述播放音频信号和所述总音频信号，并从所述总音频信号中剥离出所述播放音频信号，将剥离后的所述总音频信号中剩余的音频成分作为背景音频信号输出。
接着，继续对本发明的收音机音频信号分析系统的具体结构进行进一步的说明。
所述收音机音频信号分析系统中还可以包括：
图像采集设备，设置在收音机的外壳上，用于以预设帧率对收音机所在位置进行图像数据采集，以获得并输出周围环境图像，其中，所述预设帧率与收音机所在位置的亮度成反比；
分块式平滑处理设备，设置在收音机的电路板上，与所述图像采集设备连接，用于接收所述周围环境图像，基于所述周围环境图像分辨率距离预设分辨率阈值的远近将所述周围环境图像平均分割成相应块大小的各个分块，对每一个分块，基于该分块的像素值方差选择对应的不同力度的分块式平滑处理以获得平滑分块，将获得的各个平滑分块拼接以获得分块式平滑图像；
力度分析设备，与所述分块式平滑处理设备连接，用于接收所述分块式平滑处理设备输出的各个分块的不同力度，并基于各个分块的各个力度确定对所述周围环境图像执行插值处理的平均力度，输出所述平均力度；
图像复原设备，分别与所述力度分析设备和所述分块式平滑处理设备连接，用于接收所述平均力度，并基于所述平均力度确定对所述分块式平滑图像执行的图像复原操作的复原力度，以实现对所述分块式平滑图像的对应复原操作，获得并输出已复原图像，其中，所述平均力度与所述复原力度成反比；
图像锐化设备，分别与所述力度分析设备和所述图像复原设备连接，用于接收所述平均力度，并基于所述平均力度确定对所述已复原图像执行的图像锐化操作的锐化力度，以实现对所述已复原图像的对应锐化操作，获得并输出已锐化图像，其中，所述平均力度与所述锐化力度成反比；
图像处理设备，与所述图像锐化设备连接，用于接收所述已锐化图像，并对所述已锐化图像进行人员密度检测，以获得并输出实时人员密度；
AT89C51芯片，分别与所述图像处理设备和所述信号分离设备，用于接收所述背景音频信号和所述实时人员密度，并基于背景音频信号、音频权重、实时人员密度和密度权重确定播放音量权衡系数，所述音量权衡系数越大，收音机的播放器的播放音量越大。
所述收音机音频信号分析系统中：
所述AT89C51芯片基于背景音频信号、音频权重、实时人员密度和密度权重确定播放音量权衡系数包括：背景音频信号幅值越大，音量权衡系数越大，实时人员密度越大，音量权衡系数越大。
所述收音机音频信号分析系统中：
在所述分块式平滑处理设备中，所述周围环境图像分辨率距离所述预设分辨率阈值越近，将所述周围环境图像平均分割成的相应块越大。
所述收音机音频信号分析系统中：在所述分块式平滑处理设备中，对每一个分块，该分块的随机噪声越大，选择的分块式平滑处理的力度越大。
图2为根据本发明实施方案示出的收音机音频信号分析方法的步骤流程图，所述方法包括：
使用信号提取设备，设置在收音机的电路板上，与收音机的播放器连接，用于提取收音机的播放器当前播放的音频成分，以作为播放音频信号输出；
使用信号采集设备，设置在收音机的电路板上，用于采集收音机所在位置的音频信息，以作为总音频信号输出；
使用信号分离设备，设置在收音机的电路板上，分别与所述信号提取设备和所述信号采集设备连接，用于接收所述播放音频信号和所述总音频信号，并从所述总音频信号中剥离出所述播放音频信号，将剥离后的所述总音频信号中剩余的音频成分作为背景音频信号输出。
接着，继续对本发明的收音机音频信号分析方法的具体步骤进行进一步的说明。
所述收音机音频信号分析方法还可以包括：
使用图像采集设备，设置在收音机的外壳上，用于以预设帧率对收音机所在位置进行图像数据采集，以获得并输出周围环境图像，其中，所述预设帧率与收音机所在位置的亮度成反比；
使用分块式平滑处理设备，设置在收音机的电路板上，与所述图像采集设备连接，用于接收所述周围环境图像，基于所述周围环境图像分辨率距离预设分辨率阈值的远近将所述周围环境图像平均分割成相应块大小的各个分块，对每一个分块，基于该分块的像素值方差选择对应的不同力度的分块式平滑处理以获得平滑分块，将获得的各个平滑分块拼接以获得分块式平滑图像；
使用力度分析设备，与所述分块式平滑处理设备连接，用于接收所述分块式平滑处理设备输出的各个分块的不同力度，并基于各个分块的各个力度确定对所述周围环境图像执行插值处理的平均力度，输出所述平均力度；
使用图像复原设备，分别与所述力度分析设备和所述分块式平滑处理设备连接，用于接收所述平均力度，并基于所述平均力度确定对所述分块式平滑图像执行的图像复原操作的复原力度，以实现对所述分块式平滑图像的对应复原操作，获得并输出已复原图像，其中，所述平均力度与所述复原力度成反比；
使用图像锐化设备，分别与所述力度分析设备和所述图像复原设备连接，用于接收所述平均力度，并基于所述平均力度确定对所述已复原图像执行的图像锐化操作的锐化力度，以实现对所述已复原图像的对应锐化操作，获得并输出已锐化图像，其中，所述平均力度与所述锐化力度成反比；
使用图像处理设备，与所述图像锐化设备连接，用于接收所述已锐化图像，并对所述已锐化图像进行人员密度检测，以获得并输出实时人员密度；
使用AT89C51芯片，分别与所述图像处理设备和所述信号分离设备，用于接收所述背景音频信号和所述实时人员密度，并基于背景音频信号、音频权重、实时人员密度和密度权重确定播放音量权衡系数，所述音量权衡系数越大，收音机的播放器的播放音量越大。
所述收音机音频信号分析方法中：
所述AT89C51芯片基于背景音频信号、音频权重、实时人员密度和密度权重确定播放音量权衡系数包括：背景音频信号幅值越大，音量权衡系数越大，实时人员密度越大，音量权衡系数越大。
所述收音机音频信号分析方法中：
在所述分块式平滑处理设备中，所述周围环境图像分辨率距离所述预设分辨率阈值越近，将所述周围环境图像平均分割成的相应块越大。
所述收音机音频信号分析方法中：
在所述分块式平滑处理设备中，对每一个分块，该分块的随机噪声越大，选择的分块式平滑处理的力度越大。
另外，所述图像采集设备包括CMOS传感器，采用的是一种被动式像素传感器。
传感器可细分为被动式像素传感器(Passive Pixel Sensor CMOS)与主动式像素传感器(Active Pixel Sensor CMOS)。
被动式像素传感器(Passive Pixel Sensor，简称PPS)，又叫无源式像素传感器，他由一个反向偏置的光敏二极管和一个开关管构成。光敏二极管本质上是一个由P型半导体和N型半导体组成的PN结，他可等效为一个反向偏置的二极管和一个MOS电容并联。当开关管开启时，光敏二极管与垂直的列线(Column bus)连通。位于列线末端的电荷积分放大器读出电路(Charge integrating amplifier)保持列线电压为一常数，当光敏二极管存贮的信号电荷被读出时，其电压被复位到列线电压水平，与此同时，与光信号成正比的电荷由电荷积分放大器转换为电荷输出。
主动式像素传感器(Active Pixel Sensor，简称APS)，又叫有源式像素传感器。几乎在CMOS PPS像素结构发明的同时，人们很快认识到在像素内引入缓冲器或放大器可以改善像素的性能，在CMOS APS中每一像素内都有自己的放大器。集成在表面的放大晶体管减少了像素元件的有效表面积，降低了“封装密度”，使40％～50％的入射光被反射。这种传感器的另一个问题是，如何使传感器的多通道放大器之间有较好的匹配，这可以通过降低残余水平的固定图形噪声较好地实现。由于CMOS APS像素内的每个放大器仅在此读出期间被激发，所以CMOS APS的功耗比CCD图像传感器的还小。
采用本发明的收音机音频信号分析系统及方法，针对现有技术中收音机音量自动控制精度不高的技术问题，通过接收收音机的播放音频信号和所在位置的总音频信号，并从所述总音频信号中剥离出所述播放音频信号以获得更具有参考价值的背景音频信号，另外，还建立了基于背景音频信号和周围人员数量的收音机播放音量控制机制，从而为收音机的听众提供更高质量的播放信号，从而解决了上述技术问题。
可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (3)

1.一种收音机音频信号分析系统，所述系统包括：
信号提取设备，设置在收音机的电路板上，与收音机的播放器连接，用于提取收音机的播放器当前播放的音频成分，以作为播放音频信号输出；
信号采集设备，设置在收音机的电路板上，用于采集收音机所在位置的音频信息，以作为总音频信号输出；
信号分离设备，设置在收音机的电路板上，分别与所述信号提取设备和所述信号采集设备连接，用于接收所述播放音频信号和所述总音频信号，并从所述总音频信号中剥离出所述播放音频信号，将剥离后的所述总音频信号中剩余的音频成分作为背景音频信号输出；
其特征在于，还包括：
图像采集设备，设置在收音机的外壳上，用于以预设帧率对收音机所在位置进行图像数据采集，以获得并输出周围环境图像，其中，所述预设帧率与收音机所在位置的亮度成反比；
分块式平滑处理设备，设置在收音机的电路板上，与所述图像采集设备连接，用于接收所述周围环境图像，基于所述周围环境图像分辨率距离预设分辨率阈值的远近将所述周围环境图像平均分割成相应块大小的各个分块，对每一个分块，基于该分块的像素值方差选择对应的不同力度的分块式平滑处理以获得平滑分块，将获得的各个平滑分块拼接以获得分块式平滑图像；
力度分析设备，与所述分块式平滑处理设备连接，用于接收所述分块式平滑处理设备输出的各个分块的不同力度，并基于各个分块的各个力度确定对所述周围环境图像执行插值处理的平均力度，输出所述平均力度；
图像复原设备，分别与所述力度分析设备和所述分块式平滑处理设备连接，用于接收所述平均力度，并基于所述平均力度确定对所述分块式平滑图像执行的图像复原操作的复原力度，以实现对所述分块式平滑图像的对应复原操作，获得并输出已复原图像，其中，所述平均力度与所述复原力度成反比；
图像锐化设备，分别与所述力度分析设备和所述图像复原设备连接，用于接收所述平均力度，并基于所述平均力度确定对所述已复原图像执行的图像锐化操作的锐化力度，以实现对所述已复原图像的对应锐化操作，获得并输出已锐化图像，其中，所述平均力度与所述锐化力度成反比；
图像处理设备，与所述图像锐化设备连接，用于接收所述已锐化图像，并对所述已锐化图像进行人员密度检测，以获得并输出实时人员密度；
AT89C51芯片，分别与所述图像处理设备和所述信号分离设备，用于接收所述背景音频信号和所述实时人员密度，并基于背景音频信号、音频权重、实时人员密度和密度权重确定播放音量权衡系数，所述音量权衡系数越大，收音机的播放器的播放音量越大。
2.如权利要求1所述的收音机音频信号分析系统，其特征在于：
所述AT89C51芯片基于背景音频信号、音频权重、实时人员密度和密度权重确定播放音量权衡系数包括：背景音频信号幅值越大，音量权衡系数越大，实时人员密度越大，音量权衡系数越大。
3.如权利要求2所述的收音机音频信号分析系统，其特征在于：
在所述分块式平滑处理设备中，所述周围环境图像分辨率距离所述预设分辨率阈值越近，将所述周围环境图像平均分割成的相应块越大。
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Applicant after: Ningbo Hope Intelligent Technology Co., Ltd.

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Applicant before: Bao Yunqing

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