CN110009916A - 汽车鸣笛检测设备及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种汽车鸣笛检测设备，包括声学采集装置和视频采集装置，还包括校准装置和声学‑视频合成装置。声学采集装置和视频采集装置上均设有角度测量装置。本发明还公开了一种汽车鸣笛检测方法。本发明通过在声学采集装置和视频采集装置上设置角度测量装置，测量声学采集装置和视频采集装置的角度数据，再通过校准装置进行校准，得到校准后的声学信号和视频信号，这样无需在安装过程中保持声学采集装置和视频采集装置的安装位置一致，降低了安装难度，提高了鸣笛检测的精确度。

Description

汽车鸣笛检测设备及方法
技术领域
本发明涉及交通监测领域，特别是涉及汽车鸣笛检测设备及方法。
背景技术
汽车鸣笛检测设备包括声学采集装置和视频采集装置，由于汽车鸣笛检测的精确性要求很高，声学采集装置和视频采集装置的安装位置必须保持一致，然而现实中汽车鸣笛检测设备往往都是安装在马路口的高处，这就使得声学采集装置和视频采集装置在安装过程中很难保持安装位置一致，从而导致汽车鸣笛检测的精确度不够高。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种汽车鸣笛检测设备及方法，能够解决现有技术中存在的“汽车鸣笛检测的精确度不够高”的技术问题。
技术方案：本发明所述的汽车鸣笛检测设备，包括声学采集装置和视频采集装置，还包括校准装置和声学-视频合成装置；所述声学采集装置和视频采集装置上均设有角度测量装置，声学采集装置上的角度测量装置将声学采集装置的角度数据发送给校准装置，视频采集装置上的角度测量装置将视频采集装置的角度数据发送给校准装置，声学采集装置将采集到的声学信号发送给校准装置，视频采集装置将采集到的视频信号发送给校准装置，校准装置进行校准后输出校准后的声学信号和视频信号给声学-视频合成装置，声学-视频合成装置对校准后的声学信号和视频信号进行合成。
进一步，所述声学采集装置和视频采集装置上还设有高度测量装置，声学采集装置上的高度测量装置将声学采集装置的高度数据发送给校准装置，视频采集装置上的高度测量装置将视频采集装置的高度数据发送给校准装置。这样通过在声学采集装置和视频采集装置上设置高度测量装置，测量声学采集装置和视频采集装置的高度数据，再通过校准装置进行校准，得到校准后的声学信号和视频信号，这样无需在安装过程中保持声学采集装置和视频采集装置的安装位置一致，降低了安装难度，进一步提高了鸣笛检测的精确度。
进一步，所述声学采集装置上的高度测量装置通过有线或者无线方式连接校准装置，和/或声学采集装置上的角度测量装置通过有线或者无线方式连接校准装置。
进一步，所述声学采集装置和视频采集装置上还设有距离测量装置，声学采集装置上的距离测量装置将声学采集装置到参考点的距离数据发送给校准装置，视频采集装置上的距离测量装置将视频采集装置的距离数据发送给校准装置。这样通过在声学采集装置和视频采集装置上设置距离测量装置，测量声学采集装置和视频采集装置的距离数据，再通过校准装置进行校准，得到校准后的声学信号和视频信号，这样无需在安装过程中保持声学采集装置和视频采集装置的安装位置一致，降低了安装难度，进一步提高了鸣笛检测的精确度。
进一步，所述声学采集装置上的距离测量装置通过有线或者无线方式连接校准装置。
进一步，所述声学采集装置包括麦克风阵列，和/或所述视频采集装置包括摄像头。
进一步，所述声学采集装置上的高度测量装置包括高度测量仪，和/或视频采集装置上的高度测量装置包括高度测量仪。
进一步，所述声学采集装置上的角度测量装置包括多轴角度测量仪，和/或视频采集装置上的角度测量装置包括多轴角度测量仪。
进一步，所述声学采集装置上的距离测量装置包括距离测量仪，和/或视频采集装置上的距离测量装置包括距离测量仪。
本发明所述的汽车鸣笛检测方法，包括以下步骤：
S1：在声学采集装置和视频采集装置上均设置高度测量装置、角度测量装置和距离测量装置；
S2：信号采集的步骤，包括：
S21：声学采集装置上的高度测量装置、角度测量装置和距离测量装置分别将声学采集装置的高度数据、角度数据以及声学采集装置到参考点的距离数据发送给校准装置的步骤；
S22：视频采集装置上的高度测量装置、角度测量装置和距离测量装置分别将视频采集装置的高度数据、角度数据以及视频采集装置到参考点的距离数据发送给校准装置的步骤；
S23：声学采集装置将采集到的声学信号发送给校准装置的步骤；
S24：视频采集装置将采集到的视频信号发送给校准装置的步骤；
S3：校准装置根据声学采集装置的高度数据与视频采集装置的高度数据之间的误差、声学采集装置的角度数据与视频采集装置的角度数据之间的误差以及声学采集装置的距离数据与视频采集装置的距离数据之间的误差对声学采集装置采集到的声学信号和视频采集装置采集到的视频信号进行校准，然后将校准后的声学信号和视频信号发送给声学-视频合成装置；
S4：声学-视频合成装置对校准后的声学信号和视频信号进行合成，生成并输出带声音的视频，并在视频中标记出目标声源的位置。
进一步，所述步骤S3具体包括以下步骤：将声学采集装置的高度数据与视频采集装置的高度数据之间的误差、声学采集装置的角度数据与视频采集装置的角度数据之间的误差、声学采集装置的距离数据与视频采集装置的距离数据之间的误差加入到声学采集装置采集到的声学信号中，对声学信号进行校准，得到校准后的声学信号，并将采集到的视频信号作为校准后的视频信号；或者，将声学采集装置的高度数据与视频采集装置的高度数据之间的误差、声学采集装置的角度数据与视频采集装置的角度数据之间的误差、声学采集装置的距离数据与视频采集装置的距离数据之间的误差加入到视频采集装置采集到的视频信号中，对视频信号进行校准，得到校准后的视频信号，并将采集到的声学信号作为校准后的声学信号。
本发明所述的汽车鸣笛检测方法，包括以下步骤：
(1)测量声学采集装置的高度数据、角度数据以及声学采集装置到参考点的距离数据的步骤；
(2)测量视频采集装置的高度数据、角度数据以及视频采集装置到参考点的距离数据的步骤；
(3)声学采集装置采集声学信号的步骤；
(4)视频采集装置采集视频信号的步骤；
(5)采用神经网络算法从声学信号中实时筛选确定当前目标声源对应的信号的最佳检测频率，通过划分好的扫描网格和最佳检测频率进行最优化波束形成，以及根据最优化波束进行声学成像得到声学成像信号的步骤；
(6)对视频信号进行光学成像得到光学成像信号，以及对光学成像信号进行车牌识别的步骤；
(7)根据声学采集装置的高度数据与视频采集装置的高度数据之间的误差、声学采集装置的角度数据与视频采集装置的角度数据之间的误差以及声学采集装置的距离数据与视频采集装置的距离数据之间的误差对声学成像信号和光学成像信号进行校准，得到校准后的声学成像信号和校准后的光学成像信号，以及将校准后的声学成像信号和校准后的光学成像信号进行合成，输出带声音的视频，并在视频中标记出目标声源的位置的步骤。
有益效果：本发明公开了一种汽车鸣笛检测设备及方法，通过在声学采集装置和视频采集装置上设置角度测量装置，测量声学采集装置和视频采集装置的角度数据，再通过校准装置进行校准，得到校准后的声学信号和视频信号，这样无需在安装过程中保持声学采集装置和视频采集装置的安装位置一致，降低了安装难度，提高了鸣笛检测的精确度。
附图说明
图1为本发明具体实施方式中汽车鸣笛检测设备的结构示意图；
图2为本发明具体实施方式中汽车鸣笛检测方法的一种实施例的流程图；
图3为本发明具体实施方式中视频处理装置的结构示意图；
图4为本发明具体实施方式中声学处理装置的结构示意图；
图5为本发明具体实施方式中汽车鸣笛检测方法的另一种实施例的流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式和附图，对本发明的技术方案做进一步的介绍。
本具体实施方式公开了一种汽车鸣笛检测设备，如图1所示，包括声学采集装置、视频采集装置、校准装置和声学-视频合成装置。声学采集装置包括麦克风阵列，例如：可采用楼氏或者歌尔系列麦克风构成麦克风阵列。视频采集装置包括摄像头，例如：可采用萤石或者大华系列摄像头。
本具体实施方式中，声学-视频合成装置用于对校准装置输出的校准后的声学信号和视频信号进行合成，生成并输出带声音的视频，并在视频图像中标记出(如用文字或图案等动态标识出)目标声源的位置，以作为抓摄汽车鸣笛的依据。
声学采集装置和视频采集装置上均设有高度测量装置、角度测量装置和距离测量装置，也即声学采集装置上设有第一高度测量装置、第一角度测量装置和第一距离测量装置，视频采集装置上设有第二高度测量装置、第二角度测量装置和第二距离测量装置。第一高度测量装置包括高度测量仪和/或第二高度测量装置包括高度测量仪，例如：可采用博世或者优利德系列高度测量仪。第一角度测量装置包括多轴角度测量仪和/或第二角度测量装置包括多轴角度测量仪，例如：可采用德利或者世达系列多轴角度测量仪。第一距离测量装置包括距离测量仪和/或第二距离测量装置包括距离测量仪，例如：可采用型号为东美或者得力系列距离测量仪。第一高度测量装置、第一角度测量装置、第一距离测量装置与声学采集装置之间的连接关系可以只是物理连接，没有信号传递，也即三者物理安装在声学采集装置上，但与声学采集装置没有信号传递；第一高度测量装置、第一角度测量装置、第一距离测量装置与声学采集装置之间的连接关系还可以既有物理连接，又有信号传递，也即三者既物理安装在声学采集装置上，又分别或者全部与声学采集装置进行信号传递。第二高度测量装置、第二角度测量装置、第二距离测量装置与视频采集装置之间的连接关系可以只是物理连接，没有信号传递，也即三者物理安装在视频采集装置上，但与视频采集装置没有信号传递；第二高度测量装置、第二角度测量装置、第二距离测量装置与视频采集装置之间的连接关系还可以既有物理连接，又有信号传递，也即三者既物理安装在视频采集装置上，又分别或者全部与视频采集装置进行信号传递。此外，声学采集装置上也可以设有第一高度测量装置、第一角度测量装置、第一距离测量装置中的任意一个或几个，视频采集装置上也可以设有第二高度测量装置、第二角度测量装置、第二距离测量装置中的任意一个或几个。
声学采集装置的输出端和视频采集装置的输出端分别连接校准装置的输入端，第一高度测量装置的输出端、第一角度测量装置的输出端、第一距离测量装置的输出端、第二高度测量装置的输出端、第二角度测量装置的输出端以及第二距离测量装置的输出端分别连接校准装置的输入端，校准装置的输出端连接声学-视频合成装置的输入端。声学采集装置上的第一高度测量装置、第一角度测量装置和第一距离测量装置分别将声学采集装置的高度数据、角度数据以及声学采集装置到参考点的距离数据发送给校准装置，视频采集装置上的第二高度测量装置、第二角度测量装置和第二距离测量装置分别将视频采集装置的高度数据、角度数据以及视频采集装置到参考点的距离数据发送给校准装置，声学采集装置将采集到的声学信号发送给校准装置，视频采集装置将采集到的视频信号发送给校准装置，校准装置进行校准后输出校准后的声学信号和视频信号给声学-视频合成装置，声学-视频合成装置对校准后的声学信号和视频信号进行合成，输出鸣笛检测结果。
声学采集装置上的高度测量装置通过有线或者无线方式连接校准装置，声学采集装置上的角度测量装置通过有线或者无线方式连接校准装置，声学采集装置上的距离测量装置通过有线或者无线方式连接校准装置。其中，有线方式可以是USB、RS232等一切有线传输方式。
校准装置是根据声学采集装置的高度数据与视频采集装置的高度数据之间的误差、声学采集装置的角度数据与视频采集装置的角度数据之间的误差、声学采集装置的距离数据与视频采集装置的距离数据之间的误差对声学采集装置采集到的声学信号和视频采集装置采集到的视频信号进行校准，这种利用两装置的位置误差对两装置采集的信号进行校准的方法是很常见的，是现有技术。本发明的创新仅在于对汽车鸣笛检测设备的结构的创新，对于校准方法没有创新。
此外，本设备还可以包括视频处理装置，视频采集装置将采集到的视频信号发送给视频处理装置进行处理，视频处理装置输出处理后的视频信号至校准装置。如图3所示，视频处理装置包括光学成像模块和车牌识别模块，其中，光学成像模块用于对视频采集装置采集到的视频信号进行光学成像得到光学成像信号，光学成像模块的输出端分别连接校准装置的输入端和车牌识别模块的输入端，车牌识别模块用于对车牌进行识别得到车牌识别后的光学成像信号。在一些实施例中，车牌识别模块的输出端还连接声学-视频合成装置，也即车牌识别模块用于对车牌进行识别得到车牌识别后的光学成像信号并将车牌识别后的光学成像信号发送给声学-视频合成装置。
本设备还可以包括声学处理装置，声学采集装置将采集到的声学信号发送给声学处理装置进行处理，声学处理装置输出处理后的声学信号至校准装置。如图4所示，声学处理装置包括鸣笛声检测及最佳频率确定模块、最优化波束形成模块以及声学成像模块，鸣笛声检测及最佳频率确定模块的输入端连接声学采集装置的输出端，鸣笛声检测及最佳频率确定模块的输出端连接最优化波束形成模块的输入端，最优化波束形成模块的输出端连接声学成像模块的输入端，声学成像模块的输出端连接校准装置的输入端。其中，鸣笛声检测及最佳频率确定模块用于采用神经网络算法从声学信号中实时筛选确定当前目标声源对应的信号的最佳检测频率。最优化波束形成模块用于通过划分好的扫描网格和最佳检测频率进行最优化波束形成。声学成像模块用于根据最优化波束进行声学成像得到声学成像信号。
本具体实施方式还公开了汽车鸣笛检测方法的一种实施例，包括以下步骤：
S1：在声学采集装置和视频采集装置上均设置高度测量装置、角度测量装置和距离测量装置；
S2：信号采集的步骤，包括：
S21：声学采集装置上的高度测量装置、角度测量装置和距离测量装置分别将声学采集装置的高度数据、角度数据以及声学采集装置到参考点的距离数据发送给校准装置的步骤；
S22：视频采集装置上的高度测量装置、角度测量装置和距离测量装置分别将视频采集装置的高度数据、角度数据以及视频采集装置到参考点的距离数据发送给校准装置的步骤；
S23：声学采集装置将采集到的声学信号发送给校准装置的步骤；
S24：视频采集装置将采集到的视频信号发送给校准装置的步骤；
S3：校准装置根据声学采集装置的高度数据与视频采集装置的高度数据之间的误差、声学采集装置的角度数据与视频采集装置的角度数据之间的误差以及声学采集装置的距离数据与视频采集装置的距离数据之间的误差对声学采集装置采集到的声学信号和视频采集装置采集到的视频信号进行校准，然后将校准后的声学信号和视频信号发送给声学-视频合成装置；
S4：声学-视频合成装置对校准后的声学信号和视频信号进行合成，生成并输出带声音的视频，并在视频中标记出目标声源的位置。
其中，步骤S21-S24是没有顺序的，图2仅仅示出了步骤S21-S24依次执行的这一种实施例。
其中，步骤S3具体包括以下步骤：将声学采集装置的高度数据与视频采集装置的高度数据之间的误差、声学采集装置的角度数据与视频采集装置的角度数据之间的误差、声学采集装置的距离数据与视频采集装置的距离数据之间的误差加入到声学采集装置采集到的声学信号中，对声学信号进行校准，得到校准后的声学信号，并将采集到的视频信号作为校准后的视频信号；或者，将声学采集装置的高度数据与视频采集装置的高度数据之间的误差、声学采集装置的角度数据与视频采集装置的角度数据之间的误差、声学采集装置的距离数据与视频采集装置的距离数据之间的误差加入到视频采集装置采集到的视频信号中，对视频信号进行校准，得到校准后的视频信号，并将采集到的声学信号作为校准后的声学信号。
本具体实施方式还公开了汽车鸣笛检测方法的另一种实施例，如图5所示，包括以下步骤：
(1)测量声学采集装置的高度数据、角度数据以及声学采集装置到参考点的距离数据的步骤；
(2)测量视频采集装置的高度数据、角度数据以及视频采集装置到参考点的距离数据的步骤；
(3)声学采集装置采集声学信号的步骤；
(4)视频采集装置采集视频信号的步骤；
(5)采用神经网络算法从声学信号中实时筛选确定当前目标声源对应的信号的最佳检测频率，通过划分好的扫描网格和最佳检测频率进行最优化波束形成，以及根据最优化波束进行声学成像得到声学成像信号的步骤；
(6)对视频信号进行光学成像得到光学成像信号，以及对光学成像信号进行车牌识别的步骤；
(7)根据声学采集装置的高度数据与视频采集装置的高度数据之间的误差、声学采集装置的角度数据与视频采集装置的角度数据之间的误差以及声学采集装置的距离数据与视频采集装置的距离数据之间的误差对声学成像信号和光学成像信号进行校准，得到校准后的声学成像信号和校准后的光学成像信号，以及将校准后的声学成像信号和校准后的光学成像信号进行合成，输出带声音的视频，并在视频中标记出目标声源的位置的步骤。
其中，步骤(1)-(4)没有顺序，步骤(5)和(6)也没有顺序。此外，步骤(7)还可以这样进行：根据声学采集装置的高度数据与视频采集装置的高度数据之间的误差、声学采集装置的角度数据与视频采集装置的角度数据之间的误差以及声学采集装置的距离数据与视频采集装置的距离数据之间的误差对声学成像信号和车牌识别后的光学成像信号进行校准，得到校准后的声学成像信号和校准后的光学成像信号，以及将校准后的声学成像信号和校准后的光学成像信号进行合成，输出带声音的视频，并在视频中标记出目标声源的位置的步骤。

Claims (10)

1.汽车鸣笛检测设备，包括声学采集装置和视频采集装置，其特征在于：还包括校准装置和声学-视频合成装置；所述声学采集装置和视频采集装置上均设有角度测量装置，声学采集装置上的角度测量装置将声学采集装置的角度数据发送给校准装置，视频采集装置上的角度测量装置将视频采集装置的角度数据发送给校准装置，声学采集装置将采集到的声学信号发送给校准装置，视频采集装置将采集到的视频信号发送给校准装置，校准装置进行校准后输出校准后的声学信号和视频信号给声学-视频合成装置，声学-视频合成装置对校准后的声学信号和视频信号进行合成。
2.根据权利要求1所述的汽车鸣笛检测设备，其特征在于：所述声学采集装置和视频采集装置上还设有高度测量装置，声学采集装置上的高度测量装置将声学采集装置的高度数据发送给校准装置，视频采集装置上的高度测量装置将视频采集装置的高度数据发送给校准装置。
3.根据权利要求2所述的汽车鸣笛检测设备，其特征在于：所述声学采集装置上的高度测量装置通过有线或者无线方式连接校准装置，和/或声学采集装置上的角度测量装置通过有线或者无线方式连接校准装置。
4.根据权利要求1所述的汽车鸣笛检测设备，其特征在于：所述声学采集装置和视频采集装置上还设有距离测量装置，声学采集装置上的距离测量装置将声学采集装置到参考点的距离数据发送给校准装置，视频采集装置上的距离测量装置将视频采集装置的距离数据发送给校准装置。
5.根据权利要求4所述的汽车鸣笛检测设备，其特征在于：所述声学采集装置上的距离测量装置通过有线或者无线方式连接校准装置。
6.根据权利要求1所述的汽车鸣笛检测设备，其特征在于：所述声学采集装置包括麦克风阵列，和/或所述视频采集装置包括摄像头。
7.根据权利要求1所述的汽车鸣笛检测设备，其特征在于：所述声学采集装置上的角度测量装置包括多轴角度测量仪和/或视频采集装置上的角度测量装置包括多轴角度测量仪。
8.汽车鸣笛检测方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：在声学采集装置和视频采集装置上均设置高度测量装置、角度测量装置和距离测量装置；
S2：信号采集的步骤，包括：
S21：声学采集装置上的高度测量装置、角度测量装置和距离测量装置分别将声学采集装置的高度数据、角度数据以及声学采集装置到参考点的距离数据发送给校准装置的步骤；
S22：视频采集装置上的高度测量装置、角度测量装置和距离测量装置分别将视频采集装置的高度数据、角度数据以及视频采集装置到参考点的距离数据发送给校准装置的步骤；
S23：声学采集装置将采集到的声学信号发送给校准装置的步骤；
S24：视频采集装置将采集到的视频信号发送给校准装置的步骤；
S3：校准装置根据声学采集装置的高度数据与视频采集装置的高度数据之间的误差、声学采集装置的角度数据与视频采集装置的角度数据之间的误差以及声学采集装置的距离数据与视频采集装置的距离数据之间的误差对声学采集装置采集到的声学信号和视频采集装置采集到的视频信号进行校准，然后将校准后的声学信号和视频信号发送给声学-视频合成装置；
S4：声学-视频合成装置对校准后的声学信号和视频信号进行合成，生成并输出带声音的视频，并在视频中标记出目标声源的位置。
9.根据权利要求8所述的汽车鸣笛检测方法，其特征在于：所述步骤S3具体包括以下步骤：将声学采集装置的高度数据与视频采集装置的高度数据之间的误差、声学采集装置的角度数据与视频采集装置的角度数据之间的误差、声学采集装置的距离数据与视频采集装置的距离数据之间的误差加入到声学采集装置采集到的声学信号中，对声学信号进行校准，得到校准后的声学信号，并将采集到的视频信号作为校准后的视频信号；或者，将声学采集装置的高度数据与视频采集装置的高度数据之间的误差、声学采集装置的角度数据与视频采集装置的角度数据之间的误差、声学采集装置的距离数据与视频采集装置的距离数据之间的误差加入到视频采集装置采集到的视频信号中，对视频信号进行校准，得到校准后的视频信号，并将采集到的声学信号作为校准后的声学信号。
10.汽车鸣笛检测方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)测量声学采集装置的高度数据、角度数据以及声学采集装置到参考点的距离数据的步骤；
(2)测量视频采集装置的高度数据、角度数据以及视频采集装置到参考点的距离数据的步骤；
(3)声学采集装置采集声学信号的步骤；
(4)视频采集装置采集视频信号的步骤；
(5)采用神经网络算法从声学信号中实时筛选确定当前目标声源对应的信号的最佳检测频率，通过划分好的扫描网格和最佳检测频率进行最优化波束形成，以及根据最优化波束进行声学成像得到声学成像信号的步骤；
(6)对视频信号进行光学成像得到光学成像信号，以及对光学成像信号进行车牌识别的步骤；
(7)根据声学采集装置的高度数据与视频采集装置的高度数据之间的误差、声学采集装置的角度数据与视频采集装置的角度数据之间的误差以及声学采集装置的距离数据与视频采集装置的距离数据之间的误差对声学成像信号和光学成像信号进行校准，得到校准后的声学成像信号和校准后的光学成像信号，以及将校准后的声学成像信号和校准后的光学成像信号进行合成，输出带声音的视频，并在视频中标记出目标声源的位置的步骤。
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