CN109743667B - 耳机佩戴检测方法与耳机 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种耳机佩戴检测方法与耳机，本发明技术方案通过设置用于检测所述耳机加速度的加速度检测装置，并将该加速度检测装置检测到的所述耳机加速度信号与预设的人体呼吸信号进行匹配，由于当耳机处于佩戴状态时，所述耳机会随着人体的呼吸运动而发生运动，因此当将所述耳机加速度信号与所述人体呼吸信号进行匹配，并匹配成功时，即可确定所述耳机处于佩戴状态，从而所述主控模块控制所述耳机进行后续操作。由于人体的呼吸运动是持续进行的，因此只要所述耳机处于佩戴状态，就必定会随着这种呼吸运动而产生加速度，因此本发明技术方案能够保证检测佩戴结果的有效性。

Description

耳机佩戴检测方法与耳机

技术领域

本发明涉及声学设备领域，特别涉及一种耳机佩戴检测方法与耳机。

背景技术

现有的蓝牙耳机，主要使用电容式检测装置来检测耳机的佩戴状态：佩戴或未佩戴，其原理是通过耳机戴上和摘下过程中电容式检测装置的电容值的变化来判定耳机是否被佩戴的状态。但是电容式检测装置必须检测到电容变化才能判断耳机的状态。如果用户将耳机在先佩戴到耳朵上然后开机，就会出现误判，耳机会认为用户没有佩戴。还有通过红外检测装置方式来检测耳机的佩戴状态，但是这种方式所对应的软件算法较为复杂，且需要在耳机壳体上进行打孔操作，造成生产成本增加。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种耳机佩戴检测方法与耳机，旨在提高耳机佩戴检测的准确性。

为实现上述目的，本发明提出的一种耳机佩戴检测方法，所述耳机包括用于检测耳机加速度信号的加速度检测装置，所述耳机佩戴检测方法包括以下步骤：

获取预设时间段内加速度检测装置检测的耳机加速度信号；

将所述耳机加速度信号与预设的人体呼吸信号进行匹配；

当所述耳机加速度信号与所述人体呼吸信号匹配成功时，确定所述耳机处于佩戴状态。

优选地，所述将所述耳机加速度信号与预设的人体呼吸信号进行匹配的步骤包括：

检测所述耳机加速度信号是否为周期性信号；

当所述耳机加速度信号为周期性信号时，获取所述耳机加速度信号的频率；

将所述耳机加速度信号的频率与所述预设的人体呼吸信号的频率进行匹配。

优选地，所述检测所述耳机加速度信号是否为周期性信号的步骤包括；

按照时间的先后顺序，获取所述耳机加速度信号中大于或等于第一预设幅值的第一加速度信号段以及小于或等于所述第二预设幅值的第二加速度信号段；

按照获取的顺序对获取到的所述第一加速度信号段和所述第二加速度信号段进行排序；

当获取到的所述第一加速度信号段和所述第二加速度信号段交替排列预设次数时，确定所述耳机加速度信号为周期性信号。

优选地，所述将所述耳机加速度信号的频率与所述人体呼吸信号的频率进行匹配的步骤具体包括：

确定所述耳机加速度信号的频率是否在所述预设的人体呼吸信号的频率区间之内；

当所述耳机加速度信号的频率在所述预设的人体呼吸信号的频率区间之内时，确定所述耳机加速度信号与预设的人体呼吸信号匹配。

优选地，所述将所述耳机加速度信号与预设的人体呼吸信号进行匹配的步骤之前还包括：

对所获取的耳机加速度信号进行抗干扰处理。

优选地，对所述耳机加速度信号进行带通滤波处理。

优选地，所述预设时间段的时间长度为1秒～10秒。

本发明还提出一种耳机，所述耳机包括壳体，以及设置于所述壳体内的：

加速度检测装置，用于检测所述耳机的加速度；

控制模块，与所述加速度检测装置电连接，以根据所述加速度检测装置输出的耳机加速度信号与预设的人体呼吸信号的匹配结果，确定所述耳机的佩戴状态；

所述控制模块包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的耳机佩戴检测程序，所述处理器执行所述耳机佩戴检测程序时实现所述的耳机佩戴检测方法。

优选地所述耳机还包括信号处理模块：

所述信号处理模块用于对所获取的耳机加速度信号进行滤波处理，以排除干扰信号。

优选地所述控制模块为蓝牙芯片、单片机、MCU或DSP中的一种或多种。

本发明技术方案通过设置用于检测所述耳机加速度的加速度检测装置，并将该加速度检测装置检测到的所述耳机加速度信号与预设的人体呼吸信号进行匹配，由于当耳机处于佩戴状态时，所述耳机会随着人体的呼吸运动而发生运动，因此当将所述耳机加速度信号与所述人体呼吸信号进行匹配，并匹配成功时，即可确定所述耳机处于佩戴状态，从而所述主控模块控制所述耳机进行后续操作。由于人体的呼吸运动是持续进行的，因此只要所述耳机处于佩戴状态，就必定会随着这种呼吸运动而产生加速度，因此本发明技术方案能够保证检测佩戴结果的有效性。

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示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明耳机佩戴检测方法一实施例的流程图；

图2为本发明耳机佩戴检测方法另一实施例的流程图；

图3为本发明耳机一实施例的电路结构框图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				10	加速度检测装置，	30	信号处理单元
20	控制模块

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

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的一部分实施例，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。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种耳机佩戴检测方法，所述耳机佩戴检测方法基于设于所述耳机上的加速度检测装置10，通过所述加速度检测装置10检测所述耳机的当前耳机加速度信号，以检测耳机的佩戴状态，所述耳机内具有控制模块20，所述加速度检测装置10与所述控制模块20直接电连接或通过一信号处理模块进行处理后与所述控制模块20电连接，在此不做限定。所述控制模块20在此可以为蓝牙芯片、MCU(Microcontroller Unit)、单片机、DSP(Digital SignalProcessing)等。在一实施例中，所述控制模块20为控制所述耳机工作的主控模块。

请参阅图1，所述耳机佩戴检测方法包括以下步骤：

步骤S10，获取预设时间段内加速度检测装置10检测的耳机加速度信号；

步骤S20，将所述耳机加速度信号与预设的人体呼吸信号进行匹配；

步骤S30，当所述耳机加速度信号与所述人体呼吸信号匹配成功时，确定所述耳机处于佩戴状态。

本方案中，所述耳机可以是头戴式耳机，也可以是入耳式耳机，当所述耳机为入耳式耳机时，其可以是有线耳机，也可以是蓝牙无线耳机等，在此不做限定。所述耳机具有壳体，所述加速度检测装置10设置于所述壳体内或壳体上，只要是能够检测到所述耳机的加速度的位置均可以。所述加速度检测装置10所检测到的耳机加速度信号即体现了所述耳机的加速度，在获取所述耳机加速度信号时，所述加速度检测装置10实时采集所述耳机的加速度。根据所选用的加速度检测装置10不同，所述加速度检测装检测所述耳机的加速度后输出的可以是模拟量信号也可以是数字量信号，当输出的是模拟量信号时，可以由控制模块20来进行模数转换操作。本方案中通过连续获取预设时间段内的耳机加速度信号，以形成一段所述耳机加速度信号的波形，通过对该波形进行下一步的分析处理，从而判断出该耳机加速度信号波形所对应的时间段内该耳机是否处于佩戴状态。优选地，所述预设时间段的时间长度为1秒～10秒。在一实施例中，所述加速度检测装置10将所检测到的耳机加速度信号转化为电压信号，并传输至所述控制模块20，因此在所述预设时间段内，所检测到的为该时间段所对应的电压波形。

当所述耳机处于佩戴状态时，所述耳机随着人体的呼吸规律发生位移，从而产生一加速度，因此通过检测所述耳机的加速度，再与所述预设的人体呼吸信号进行匹配；当所述耳机加速度信号与所述预设的人体呼吸信号匹配成功时，确定所述耳机处于佩戴状态。由于人体的呼吸运动是持续进行的，因此只要所述耳机处于佩戴状态，就必定会随着这种呼吸运动而产生加速度，即使这种加速度很微小，仍然可以通过后续的放大电路以对所述检测到的耳机加速度信号进行放大处理。因此本发明技术方案能够保证检测佩戴结果的有效性。

在此所述耳机加速度信号与所述预设的人体呼吸信号可以呈一定的关系，例如线性关系、非线性关系、或具有函数关系，该函数关系通过实现采集样本数据后进行拟合得出。所述预设的人体呼吸信号的设置需要综合考虑用户的种族、年龄、以及性别等，该所述预设的人体呼吸信号可以在耳机出厂前，由厂家进行固定设置，也可以出厂后，供用户根据使用者的实际情况进行设置，以使设置的所述人体呼吸信号更加符合该用户的自身呼吸情况，从而使得所述耳机加速度信号与所述人体呼吸信号进行匹配后，更能够体现真实的佩戴状态，以提高佩戴检测的准确性。

本发明技术方案通过设置用于检测所述耳机加速度的加速度检测装置10，并将该加速度检测装置10检测到的所述耳机加速度信号与预设的人体呼吸信号进行匹配，由于当耳机处于佩戴状态时，所述耳机会随着人体的呼吸运动而发生运动，因此当将所述耳机加速度信号与所述人体呼吸信号进行匹配，并匹配成功时，即可确定所述耳机处于佩戴状态，从而所述主控模块控制所述耳机进行后续操作。由于人体的呼吸运动是持续进行的，因此只要所述耳机处于佩戴状态，就必定会随着这种呼吸运动而产生加速度，因此本发明技术方案能够保证检测佩戴结果的有效性。

本方案中，由于当所述耳机佩戴于人体后，人体除了呼吸运动还会有其他能够产生加速度的动作：例如用户在走路或跑步时，可能会被所述加速度检测装置10检测到。因此为了提取到由用户呼吸运动所对应产生的耳机加速度信号，因此本方案中，所述将所述耳机加速度信号与预设的人体呼吸信号进行匹配的步骤之前还包括：

请参阅图2，步骤S40，对所获取的耳机加速度信号进行抗干扰处理。

所述抗干扰处理在此为滤除由非呼吸运动所造成的耳机加速度信号。所述抗干扰处理可以由硬件电路或软件进行带通滤波处理，例如，通过电容、电感、或具有滤波功能的芯片对该耳机加速度信号进行带通滤波处理。当然也可以通过软件程度进行限幅滤波法、中位值滤波法等。通过对所述耳机加速度信号进行抗干扰处理，滤除明显由非呼吸运动所造成的耳机加速度信号，从而方便对该所述耳机加速度信号进行下一步处理，以判断其是否与预设的人体呼吸信号相匹配。

请参阅图2，本方案中，所述将所述耳机加速度信号与预设的人体呼吸信号进行匹配的步骤包括：

步骤S21，检测所述耳机加速度信号是否为周期性信号；

步骤S22，当所述耳机加速度信号为周期性信号时，获取所述耳机加速度信号的频率；

将所述耳机加速度信号的频率与所述预设的人体呼吸信号的频率进行匹配。

由于人体的呼吸运动时具有周期性的，因此所述耳机的加速度也对应具有周期性，在此需要说明的是，由于人体呼吸运动的特点，每个呼吸运动信号的周期所对应的幅值和时间均会发生变动，因此在判断所述耳机加速度信号是否为周期性信号时，并非判断所述耳机加速度信号每个周期的幅值频率是否严格相等。只要是能够体现所述耳机加速度信号具有周期性的变化趋势即可。判断所述耳机加速度信号是否为周期性信号的方式可以有多种，例如所述耳机加速度信号随着呼吸运动具有正向最大值、负向最大值以及过参考零点的值，通过检测所述耳机加速度信号过参考零点的时间间隔是否大致相等，即可以判断所述耳机加速度信号是否为周期性信号。本方案中，优选设置所述检测所述耳机加速度信号是否为周期性信号的步骤包括；

按照时间的先后顺序，获取所述耳机加速度信号中大于或等于第一预设幅值的第一加速度信号段以及小于或等于所述第二预设幅值的第二加速度信号段；

按照获取的顺序对获取到的所述第一加速度信号段和所述第二加速度信号段进行排序；

当获取到的所述第一加速度信号段和所述第二加速度信号段交替排列预设次数时，确定所述耳机加速度信号为周期性信号。

在此需要说明的是，所述第一加速度信号段中包括至少一加速度值，当包括多个加速度值时，所述多个加速度值在时间上是连续获取的。可以理解的是，所述加速度值是指耳机加速度信号中对应一个加速度量的幅值。所述第二加速度也具有同样的解释。获取所述耳机加速度信号中大于或等于第一预设幅值的第一加速度信号段是指，依照时间顺序，依次比对所述耳机的加速度值与第一预设幅值和第二预设幅值，当出现第一个大于或等于所述第一预设幅值的第一耳机加速度值时，保存该值，继续进行比对，当下一个第二耳机加速度值时仍旧大于或等于所述第一预设幅值，保存该第二耳机加速度值，当下一个第三耳机加速度值时仍旧大于或等于所述第一预设幅值时，继续保存所述第三耳机加速度值，当下一个第四耳机加速度值小于所述第一预设幅值时，保存的所述第一耳机加速度值、第二耳机加速度值、第三耳机加速度值即形成了一所述第一加速度信号段；同样的，当出现第一个小于或等于所述第二预设幅值的第五耳机加速度值时，保存该第五耳机加速度值，继续进行比对，当下一个第六耳机加速度值时仍旧小于或等于所述第二预设幅值，保存该第六耳机加速度值，当下一个第七耳机加速度值时仍旧小于或等于所述第二预设幅值，继续保存所述第七耳机加速度值，当下一个第八耳机加速度值时大于所述第二预设幅值时，所述第五耳机加速度值、第六耳机加速度值、第七耳机加速度值即形成了一所述第二加速度信号段。当然所述第一加速度信号段和所述第二加速度信号段包括的加速度值的数量并不一定相等。

当获取到的所述第一加速度信号段和所述第二加速度信号段交替排列预设次数时，确定所述耳机加速度信号为周期性信号。在此以交替排列三次为例说明，此时排序方式为：第一加速度信号段、第二加速度信号段、第一加速度信号段、第二加速度信号段、第一加速度信号段、第二加速度信号段。当然首先获取到的可以是所述第二加速度信号段；在此所述预设次数可以为大于三的数。

所述第一预设幅值和所述第二预设幅值设置的过大或过小均会造成佩戴结果检测的误差，优选地，所述第一预设幅值和所述第二预设幅值的设定需要根据所述预设的人体呼吸信号的幅值来确定，以通过将所述耳机加速度信号的幅值与该第一预设幅值和所述第二预设幅值比对后，能够准确地界定出该耳机加速度信号是否为周期性信号。

当所述耳机加速度信号为周期性信号时，为了提高佩戴检测的准确性，防止与所述呼吸运动相近的用户周期性动作造成所述控制模块20误判耳机处于佩戴状态。因此本方案中，进一步对呈周期性的所述耳机加速度信号进行频率检测，并将所述耳机加速度信号的频率与所述人体呼吸信号的频率进行匹配，当所述耳机加速度信号的频率与所述人体呼吸信号的频率匹配成功时，此时认定所述耳机处于佩戴状态。请参阅图2，具体地，所述将所述耳机加速度信号的频率与所述人体呼吸信号的频率进行匹配的步骤具体包括：

步骤S31，确定所述耳机加速度信号的频率是否在所述预设的人体呼吸信号的频率区间之内；

步骤S32，当所述耳机加速度信号的频率在所述预设的人体呼吸信号的频率区间之内时，确定所述耳机加速度信号与预设的人体呼吸信号匹配。

在此所述耳机加速度信号的频率与预设的人体呼吸信号的频率区间可以呈一定的关系，例如线性关系、非线性关系、或具有函数关系，该函数关系通过实现采集样本数据进行拟合得出。例如，判断所述耳机加速度信号的频率对应该线性关系进行处理后是否落入所述预设的人体呼吸信号的频率区间内。所述预设的人体呼吸信号的频率区间的设置需要综合考虑用户的种族、年龄、以及性别等，该预设的人体呼吸信号的频率区间可以在耳机出厂前，由厂家进行固定设置，也可以出厂后，供用户根据使用者的实际情况进行设置，以使设置的所述预设的人体呼吸信号的频率区间更加符合该用户的自身呼吸情况，从而使得所述耳机加速度信号的频率与所述预设的人体呼吸信号的频率区间进行匹配后，更能够体现真实的佩戴状态，从而提高佩戴检测的准确性。

基于上述实施例，当确认所述耳机处于佩戴状态后，所述耳机的主控模块控制耳机进行相应工作，此时所述加速度检测装置10仍时时检测所述耳机的佩戴状态，以当所述耳机处于未佩戴状态时，所述主控模块控制所述耳机停止进行相关工作。为了节约电能，提高所述耳机电池的续航时间，优选设置当确认所述耳机处于佩戴状态后，此时所述加速度检测装置10以一较低的采样频率采样所述耳机加速度。该采样频率可以根据具体情况进行设置。

本发明还提出一种耳机，请参阅图3，所述耳机包括壳体，以及设置于所述壳体内的加速度检测装置10和控制模块20，所述加速度检测装置10用于检测所述耳机的加速度，在此优选为加速度传感器；所述控制模块20与所述加速度检测装置10电连接，以根据所述加速度检测装置10输出的耳机加速度信号与预设的人体呼吸信号的匹配结果，确定所述耳机的佩戴状态；所述控制模块20包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的耳机佩戴检测程序，所述处理器执行所述耳机佩戴检测程序时实现如所述的耳机佩戴检测方法。可以理解的是，由于所述耳机使用了上述耳机佩戴检测方法，因此该耳机的实施例包括上述耳机佩戴检测方法全部实施例的全部技术方案，且所达到的技术效果也完全相同，在此不再赘述。

进一步地，所述耳机还包括信号处理单元30，所述信号处理单元30用于对所获取的耳机加速度信号进行滤波处理，以排除干扰信号。所述信号处理单元30可以为滤波电路，该滤波电路的具体结构可以采用现有技术，且所述滤波电路排除干扰信号的有益效果可以参照上述实施例，在此不在赘述。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种耳机佩戴检测方法，其特征在于，所述耳机包括用于检测耳机加速度的加速度检测装置，所述耳机佩戴检测方法包括以下步骤：

获取预设时间段内加速度检测装置检测的耳机加速度信号；

将所述耳机加速度信号与预设的人体呼吸信号进行匹配，所述将所述耳机加速度信号与预设的人体呼吸信号进行匹配的步骤包括：

检测所述耳机加速度信号是否为周期性信号；

当所述耳机加速度信号为周期性信号时，获取所述耳机加速度信号的频率；

获取预设的人体呼吸信号的频率；

将所述耳机加速度信号的频率与所述预设的人体呼吸信号的频率进行匹配，所述将所述耳机加速度信号的频率与所述人体呼吸信号的频率进行匹配的步骤具体包括：

确定所述耳机加速度信号的频率是否在所述预设的人体呼吸信号的频率区间之内；

当所述耳机加速度信号的频率在所述预设的人体呼吸信号的频率区间之内时，确定所述耳机加速度信号与预设的人体呼吸信号匹配；

当所述耳机加速度信号与所述人体呼吸信号匹配成功时，确定所述耳机处于佩戴状态；

当确认所述耳机处于佩戴状态后，降低所述加速度检测装置检测的耳机加速度信号的检测频率；

其中，所述检测所述耳机加速度信号是否为周期性信号的步骤包括；

按照时间的先后顺序，获取所述耳机加速度信号中大于或等于第一预设幅值的第一加速度信号段，以及小于或等于第二预设幅值的第二加速度信号段；

按照获取的顺序对获取到的所述第一加速度信号段和所述第二加速度信号段进行排序；

当获取到的所述第一加速度信号段和所述第二加速度信号段交替排列预设次数时，确定所述耳机加速度信号为周期性信号。

2.如权利要求1所述的耳机佩戴检测方法，其特征在于，所述将所述耳机加速度信号与预设的人体呼吸信号进行匹配的步骤之前还包括：

对所述耳机加速度信号进行抗干扰处理。

3.如权利要求2所述的耳机佩戴检测方法，其特征在于，对所述耳机加速度信号进行带通滤波处理。

4.如权利要求1所述的耳机佩戴检测方法，其特征在于，所述预设时间段的时间长度为1秒～10秒。

5.一种耳机，其特征在于，所述耳机包括壳体，以及设置于所述壳体内的：

加速度检测装置，用于检测所述耳机的加速度，并输出耳机加速度信号；

控制模块，与所述加速度检测装置电连接，以根据所述加速度检测装置输出的耳机加速度信号与预设的人体呼吸信号的匹配结果，确定所述耳机的佩戴状态；

所述控制模块包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的耳机佩戴检测程序，所述处理器执行所述耳机佩戴检测程序时实现如权利要求1-4中任意一项所述的耳机佩戴检测方法。

6.如权利要求5所述的耳机，其特征在于，所述耳机还包括信号处理模块：

所述信号处理模块用于对所述耳机加速度信号进行滤波处理，以排除干扰信号。

7.如权利要求5或6所述的耳机，其特征在于，所述控制模块为蓝牙芯片、单片机或DSP中的一种或多种。

Images