CN110764054A - 一种紧急声音方位辨识方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种紧急声音方位辨识方法及装置，包括：读取声音文档，并对所述声音文档进行快速的傅里叶变换和PCA量化，获得所述声音文档对应的波形图；获取所述波形图的特征波形，对所述特征波形进行分类，获取紧急声音的波形；对所述紧急声音波形进行分离，获得所述紧急声音的左声道波形及右声道波形；根据所述左声道波形及所述右声道波形，获取所述左声道波形与所述右声道波形间的时间差；根据所述时间差，获取所述声音文档的声源位置，基于本发明提供了，通过对音频进行分类获得紧急声音的波形，再获取音频的左右声道波形，进而根据左右声道的特征点的时间差确定生源位置。

Description

一种紧急声音方位辨识方法及装置
技术领域
本发明涉及紧急声音方位识别领域，特别涉及一种紧急声音方位识别方法及装置。
背景技术
在车辆的行驶过程中，在驾驶室内往往很难听到外界一些声音，更不容易查找到声音发出的位置，驾驶员在专心驾驶时，碰到救护车、消防车等救护车辆时可能听不到其声响，无法为其让道，车内也无法为其提供紧急声音的位置，进而导致在救援的路上造成影响。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种紧急声音方位辨识方法及装置，通过对音频进行分类获得紧急声音的波形，再获取音频的左右声道波形，进而根据左右声道的特征点的时间差确定生源位置。
本发明第一实施例提供了一种紧急声音方位辨识方法，包括：
读取声音文档，并对所述声音文档进行快速的傅里叶变换和PCA量化，获得所述声音文档对应的波形图；
获取所述波形图的特征波形，对所述特征波形进行分类，获取紧急声音的波形；
对所述紧急声音波形进行分离，获得所述紧急声音的左声道波形及右声道波形；
根据所述左声道波形及所述右声道波形，获取所述左声道波形与所述右声道波形间的时间差；
根据所述时间差，获取所述声音文档的声源位置。
优选地，所述读取声音文档，并对所述声音文档进行快速的傅里叶变换，获得所述声音文档对应的波形图，具体为：在接收到声音文档之后，通过wave读取所述声音文档并存储至大维度的振烈套件中进行处理，获得所述声音文档对应的波形图。
优选地，所述获取所述波形图的特征波形，对所述特征波形进行分类，获取紧急声音的波形，具体为：建立SVM模型，将所述特征波形导入所述SVM模型内进行分类，分离出紧急声音波形与非紧急声音波形，将所述紧急声音波形进行保留。
优选地，所述根据所述左声道波形及所述右声道波形，获取所述左声道与所述声道间的时间差，具体为：将所述左声道波形及右声道波形代入互相关函数，获取所述左声道波形的第一特征点位，在所述右声道波形上获取第二特征点位，其中，所述第一特征点位与所述第二特征点位相对应，对所述第一特征点位及所述第二特征点位进行做差，取得所述左声道波形与所述右声道波形的时间差。优选地，所述根据所述时间差，获取所述声音文档的声源位置，具体为：将所述时间差代入TDOA公式，求得所述时间差下所对应的第一检测位置及第二检测位置，及所述左声道波形距所述第一检测位置的第一距离、所述右声道波形距所述第二检测位置的第二距离，获得以所述第一检测位置为第一焦点、以所述第一距离为长轴的第一双曲线，获得以所述第二检测位置为第二焦点、以所述第二距离为长轴的第二双曲线，获取所述第一双曲线与所述第二双曲线的交点，即获得所述声源的位置。
本发明第二实施例提供了一种紧急声音方位辨识装置，包括：
波形图获取模块，用于读取声音文档，并对所述声音文档进行快速的傅里叶变换和PCA量化，获得所述声音文档对应的波形图；
特征波形分类模块，用于获取所述波形图的特征波形，对所述特征波形进行分类，获取紧急声音的波形；
波形分离模块，用于对所述紧急声音波形进行分离，获得所述紧急声音的左声道波形及右声道波形；
波形时间差获取模块，用于根据所述左声道波形及所述右声道波形，获取所述左声道波形与所述右声道波形间的时间差；
声源位置确定模块，用于根据所述时间差，获取所述声音文档的声源位置。
优选地，所述波形图获取模块具体用于在接收到声音文档之后，通过wave读取所述声音文档并存储至大维度的振烈套件中进行处理，获得所述声音文档对应的波形图。
优选地，所述特征波形分类模块具体用于建立SVM模型，将所述特征波形导入所述SVM模型内进行分类，分离出紧急声音波形与非紧急声音波形，将所述紧急声音波形进行保留。
优选地，所述波形时间差获取模块具体用于将所述左声道波形及右声道波形代入互相关函数，获取所述左声道波形的第一特征点位，在所述右声道波形上获取第二特征点位，其中，所述第一特征点位与所述第二特征点位相对应，对所述第一特征点位及所述第二特征点位进行做差，取得所述左声道波形与所述右声道波形的时间差。优选地，所述声源位置确定模块具体用于将所述时间差代入TDOA公式，求得所述时间差下所对应的第一检测位置及第二检测位置，及所述左声道波形距所述第一检测位置的第一距离、所述右声道波形距所述第二检测位置的第二距离，获得以所述第一检测位置为第一焦点、以所述第一距离为长轴的第一双曲线，获得以所述第二检测位置为第二焦点、以所述第二距离为长轴的第二双曲线，获取所述第一双曲线与所述第二双曲线的交点，即获得所述声源的位置。
基于本发明提供的一种紧急声音方位辨识方法及装置，通过读取到的音频文件进进行快速的傅里叶变换和PCA量化获得对应的波形，提取特征波形，并获得紧急声音对应的波形，分离紧急声音对应的波形中的左右声道波形，并在分别左右声道波形上提取一个特征点，求得两个特征点间的时间差，根据两个特征点的时间差求的声源的具体位置。
附图说明
图1是本发明第一实施例提供的一种紧急声音方位辨识方法的流程示意图；
图2是本发明第二实施例提供的一种紧急声音方位辨识装置模块示意图。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。
以下结合附图对本发明的具体实施例做详细说明。
本发明提供了一种紧急声音方位辨识方法及装置，通过对音频进行分类获得紧急声音的波形，再获取音频的左右声道波形，进而根据左右声道的特征点的时间差确定生源位置。
请参阅图1，本发明第一实施例提供了一种紧急声音方位辨识方法，包括：
S101，读取声音文档，并对所述声音文档进行快速的傅里叶变换和PCA量化，获得所述声音文档对应的波形图；
需要说明的是，用于读取声音文档的可以是智能手机、平板电脑或有能力对声音文件进行处理的终端，所述终端可以与麦克风进行对接，可用于读取麦克风接收到的声音，在接收到声音文档之后，通过wave读取所述声音文档并存储至大维度的振烈套件中进行处理，获得所述声音文档对应的波形图，在用wave读取声音包括对音框切割及获取梅尔倒频谱系数、并根据梅尔倒频谱系数建立梅尔倒频谱，并在大维度的振烈套件中进行快速的傅里叶变换和PCA量化。
S102，获取所述波形图的特征波形，对所述特征波形进行分类，获取紧急声音的波形；
需要说明的是，在麦克风接收到的声音中会有其他的声音掺杂在内，需要提取所要进行辨识的声音(紧急声音、如消防车声音、救护车声音等)，建立SVM模型，将所述特征波形导入所述SVM模型内进行分类，即根据预设的紧急声音特征波形进行匹配，分离出紧急声音波形与非紧急声音波形，将所述紧急声音波形进行保留。
S103，对所述紧急声音波形进行分离，获得所述紧急声音的左声道波形及右声道波形；
需要说明的是，麦克风获取的声音为立体声，需要对进行分解成左声道和右声道进行辨识声源的方向和距离。
S104，根据所述左声道波形及所述右声道波形，获取所述左声道波形与所述右声道波形间的时间差；
需要说明的是，将所述左声道波形及右声道波形代入互相关函数，获取所述左声道波形的第一特征点位，在所述右声道波形上获取第二特征点位，其中，所述第一特征点位与所述第二特征点位相对应，对所述第一特征点位及所述第二特征点位进行做差，取得所述左声道波形与所述右声道波形的时间差。
需要说明的是，所述左声道波形和右声道波形为相似的波形，其中，左声道波形可以看做是由右声道波形进过时间的偏移形成的，或者右声道波形可以看做是由左声道波形进过时间的偏移形成的，通过所述互相关函数在所述左声道的波形及右声道的波形上分别获取第一特征点及第二特征点，其中，第一特征点及第二特征点可以分别是左声道波形和右声道波形中的最顶部的波形，通过做差求得所述第一特征点及所述第二特征点的偏移距离，再通过波速，求得所述左声道波形及右声道波形的时间差。
S105，根据所述时间差，获取所述声音文档的声源位置。
需要说明的是，将所述时间差代入TDOA公式，TODA公式是一种利用时间差进行定位的公式，将所述时间差代入TDOA公式，求得所述时间差下所对应的第一检测位置及第二检测位置，及所述左声道波形距所述第一检测位置的第一距离、所述右声道波形距所述第二检测位置的第二距离，获得以所述第一检测位置为第一焦点、以所述第一距离为长轴的第一双曲线，获得以所述第二检测位置为第二焦点、以所述第二距离为长轴的第二双曲线，获取所述第一双曲线与所述第二双曲线的交点，即获得所述声源的位置。
在获得到紧急声源的具体位置后，可以在界面上直接显示或发出语音播报出紧急声源的位置，或是通过蓝牙等方式传至车载的屏幕提醒驾驶员进行让路，提醒方式在本发明不做具体限定。
请参阅图2，本发明第二实施例提供了一种紧急声音方位辨识装置，包括：
波形图获取模块201，用于读取声音文档，并对所述声音文档进行快速的傅里叶变换和PCA量化，获得所述声音文档对应的波形图；
特征波形分类模块202，用于获取所述波形图的特征波形，对所述特征波形进行分类，获取紧急声音的波形；
波形分离模块203，用于对所述紧急声音波形进行分离，获得所述紧急声音的左声道波形及右声道波形；
波形时间差获取模块204，用于根据所述左声道波形及所述右声道波形，获取所述左声道波形与所述右声道波形间的时间差；
声源位置确定模块205，用于根据所述时间差，获取所述声音文档的声源位置。
优选地，所述波形图获取模块具体用于在接收到声音文档之后，通过wave读取所述声音文档并存储至大维度的振烈套件中进行处理，获得所述声音文档对应的波形图。
优选地，所述特征波形分类模块具体用于建立SVM模型，将所述特征波形导入所述SVM模型内进行分类，分离出紧急声音波形与非紧急声音波形，将所述紧急声音波形进行保留。
优选地，所述波形时间差获取模块具体用于将所述左声道波形及右声道波形代入互相关函数，获取所述左声道波形的第一特征点位，在所述右声道波形上获取第二特征点位，其中，所述第一特征点位与所述第二特征点位相对应，对所述第一特征点位及所述第二特征点位进行做差，取得所述左声道波形与所述右声道波形的时间差。
优选地，所述声源位置确定模块具体用于将所述时间差代入TDOA公式，求得所述时间差下所对应的第一检测位置及第二检测位置，及所述左声道波形距所述第一检测位置的第一距离、所述右声道波形距所述第二检测位置的第二距离，获得以所述第一检测位置为第一焦点、以所述第一距离为长轴的第一双曲线，获得以所述第二检测位置为第二焦点、以所述第二距离为长轴的第二双曲线，获取所述第一双曲线与所述第二双曲线的交点，即获得所述声源的位置。
基于本发明提供的一种紧急声音方位辨识方法及装置，通过读取到的音频文件进进行快速的傅里叶变换和PCA量化获得对应的波形，提取特征波形，并获得紧急声音对应的波形，分离紧急声音对应的波形中的左右声道波形，并在分别左右声道波形上提取一个特征点，求得两个特征点间的时间差，根据两个特征点的时间差求的声源的具体位置。
本发明第三实施例提供了一种紧急声音方位辨识设备，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置由所述处理执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上任意一项所述的一种紧急声音识别方法。
本发明第四实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如上任意一项所述一种紧急声音识别方法。
示例性地，本发明第三实施例和第四实施例中所述的计算机程序可以被分割成一个或多个模块，所述一个或者多个模块被存储在所述存储器中，并由所述处理器执行，以完成本发明。所述一个或多个模块可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序在所述实现一种紧急声音识别设备中的执行过程。
所称处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是所述一种紧急声音识别方法的控制中心，利用各种接口和线路连接整个所述紧急声音识别方法的各个部分。
所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现紧急声音识别方法的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、文字转换功能等)等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、文字消息数据等)等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘、智能存储卡(Smart Media Card,SMC)、安全数字(Secure Digital,SD)卡、闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
其中，所述实现一种紧急声音识别设备的模块如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一个计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
需说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。另外，本发明提供的装置实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种紧急声音方位辨识方法，其特征在于，包括：
读取声音文档，并对所述声音文档进行快速的傅里叶变换和PCA量化，获得所述声音文档对应的波形图；
获取所述波形图的特征波形，对所述特征波形进行分类，获取紧急声音的波形；
对所述紧急声音波形进行分离，获得所述紧急声音的左声道波形及右声道波形；
根据所述左声道波形及所述右声道波形，获取所述左声道波形与所述右声道波形间的时间差；
根据所述时间差，获取所述声音文档的声源位置。
2.根据权利要求1所述的一种紧急声音方位辨识方法，其特征在于，所述读取声音文档，并对所述声音文档进行快速的傅里叶变换，获得所述声音文档对应的波形图，具体为：在接收到声音文档之后，通过wave读取所述声音文档并存储至大维度的振烈套件中进行处理，获得所述声音文档对应的波形图。
3.根据权利要求1所述的一种紧急声音方位辨识方法，其特征在于，所述获取所述波形图的特征波形，对所述特征波形进行分类，获取紧急声音的波形，具体为：建立SVM模型，将所述特征波形导入所述SVM模型内进行分类，分离出紧急声音波形与非紧急声音波形，将所述紧急声音波形进行保留。
4.根据权利要求1所述的一种紧急声音方位辨识方法，其特征在于，所述根据所述左声道波形及所述右声道波形，获取所述左声道与所述声道间的时间差，具体为：将所述左声道波形及右声道波形代入互相关函数，获取所述左声道波形的第一特征点位，在所述右声道波形上获取第二特征点位，其中，所述第一特征点位与所述第二特征点位相对应，对所述第一特征点位及所述第二特征点位进行做差，取得所述左声道波形与所述右声道波形的时间差。
5.根据权利要求4所述的一种紧急声音方位辨识方法，其特征在于，所述根据所述时间差，获取所述声音文档的声源位置，具体为：将所述时间差代入TDOA公式，求得所述时间差下所对应的第一检测位置及第二检测位置，及所述左声道波形距所述第一检测位置的第一距离、所述右声道波形距所述第二检测位置的第二距离，获得以所述第一检测位置为第一焦点、以所述第一距离为长轴的第一双曲线，获得以所述第二检测位置为第二焦点、以所述第二距离为长轴的第二双曲线，获取所述第一双曲线与所述第二双曲线的交点，即获得所述声源的位置。
6.一种紧急声音方位辨识装置，其特征在于，包括：
波形图获取模块，用于读取声音文档，并对所述声音文档进行快速的傅里叶变换和PCA量化，获得所述声音文档对应的波形图；
特征波形分类模块，用于获取所述波形图的特征波形，对所述特征波形进行分类，获取紧急声音的波形；
波形分离模块，用于对所述紧急声音波形进行分离，获得所述紧急声音的左声道波形及右声道波形；
波形时间差获取模块，用于根据所述左声道波形及所述右声道波形，获取所述左声道波形与所述右声道波形间的时间差；
声源位置确定模块，用于根据所述时间差，获取所述声音文档的声源位置。
7.根据权利要求6所述的一种紧急声音方位辨识装置，其特征在于，所述波形图获取模块具体用于在接收到声音文档之后，通过wave读取所述声音文档并存储至大维度的振烈套件中进行处理，获得所述声音文档对应的波形图。
8.根据权利要求6所述的一种紧急声音方位辨识装置，其特征在于，所述特征波形分类模块具体用于建立SVM模型，将所述特征波形导入所述SVM模型内进行分类，分离出紧急声音波形与非紧急声音波形，将所述紧急声音波形进行保留。
9.根据权利要求6所述的一种紧急声音方位辨识装置，其特征在于，所述波形时间差获取模块具体用于将所述左声道波形及右声道波形代入互相关函数，获取所述左声道波形的第一特征点位，在所述右声道波形上获取第二特征点位，其中，所述第一特征点位与所述第二特征点位相对应，对所述第一特征点位及所述第二特征点位进行做差，取得所述左声道波形与所述右声道波形的时间差。
10.根据权利要求9所述的一种紧急声音方位辨识装置，其特征在于，所述声源位置确定模块具体用于将所述时间差代入TDOA公式，求得所述时间差下所对应的第一检测位置及第二检测位置，及所述左声道波形距所述第一检测位置的第一距离、所述右声道波形距所述第二检测位置的第二距离，获得以所述第一检测位置为第一焦点、以所述第一距离为长轴的第一双曲线，获得以所述第二检测位置为第二焦点、以所述第二距离为长轴的第二双曲线，获取所述第一双曲线与所述第二双曲线的交点，即获得所述声源的位置。
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