CN112367578B - 一种自动调整话筒高度的调整装置及其高度修正方法 - Google Patents

一种自动调整话筒高度的调整装置及其高度修正方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种自动调整话筒高度的调整装置及其高度修正方法，其包括内部具有空腔的底座，空腔内设有驱动装置、控制装置和电源装置，底座顶端设有伸缩支架，且伸缩支架与驱动装置的输出部连接，伸缩支架上设有水平测距仪、倾斜测距仪、和摄像头，距离检测仪、接近传感器、摄像头、驱动装置和电源装置均与控制装置连接。本方案通过水平测距仪测量伸缩支架和用户之间的实际水平间距值，通过倾斜测距仪测量倾斜测距仪与用户头顶之间的倾斜距离值d，并根据实际水平间距值对倾斜距离值d进行修正，进而得到用户的实际身高，消除倾斜测距仪测得的身高值与用户实际身高之间的误差。

Description

一种自动调整话筒高度的调整装置及其高度修正方法
技术领域
本发明涉及话筒装置技术领域，特别是涉及一种自动调整话筒高度的调整装置。
背景技术
目前，话筒放在支架上，支架的高度是人手动调整，舞台话筒、大会讲话的话筒、演唱会的表演话筒和音乐会的演奏话筒等都是经过手动去控制其高度来满足人们的要求。这种调整方式存在：1、工作人员每次对话筒进行调整都是对人力的一种浪费，在调整过程中，使用不当损坏器件的情况也常有发生，同时可能会出现多次调整的情况，更加消耗资源。2、人手动的去调整话筒的高度，高度时常调整不准确，使用者体验效果差。
发明内容
针对现有技术中的上述问题，本发明提供了一种自动调整话筒高度的调整装置及其高度修正方法，解决了现有技术中通过手动的方式调整话筒的高度，存在浪费人力物力的问题。
为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
第一方面，提供一种自动调整话筒高度的调整装置，其包括内部具有空腔的底座，空腔内设有驱动装置、控制装置和电源装置，底座顶端设有伸缩支架，且伸缩支架与驱动装置的输出部连接，伸缩支架上设有水平测距仪、倾斜测距仪和摄像头，水平测距仪、倾斜测距仪、摄像头、驱动装置和电源装置均与控制装置连接；
伸缩支架包括与底座固定连接的主支架，主支架顶端开有贯穿主支架的伸缩区域，伸缩区域内设有用于安装水平测距仪、倾斜测距仪和摄像头的滑动件，伸缩区域的内壁以滑动件的中心线为对称轴对称设有滑动槽，且滑动件设有嵌入滑动槽的滑动凸起，滑动件的侧面上设有螺母座，驱动装置的输出部设有与螺母座配合的丝杆，且底座开设有与伸缩区域连通的转动孔；
滑动件顶端铰接有安装板，安装板顶端开设有用于放置话筒的放置槽，且安装板顶端可拆卸连接有用于固定话筒的弹性固定带。
进一步地，水平测距仪和倾斜测距仪均为激光雷达测距仪，且水平测距仪位于倾斜测距仪下方。
进一步地，倾斜测距仪位于摄像头的下方。
进一步地，伸缩区域的截面呈矩形，且所述滑动槽的截面呈等腰梯形，所述滑动件的截面呈圆形或矩形。
第二方面，提供一种自动调整话筒高度的调整装置的高度修正方法，具体包括以下步骤：
S1、沿水平方向发射超声波；
S2、采集从用户表面反射的超声波信号，并根据超声波信号计算水平距离值L；
S3、判断水平距离值L是否小于水平预定值，若是，则进入步骤S4，否则，返回步骤S1；
S4、判断当前水平距离值L是否在时间t内始终位于水平值域内，若是，则发射与水平面成夹角α的超声波，否则，返回步骤S1；
S5、接收从用户表面反射的超声波信号，并根据超声波信号计算出倾斜距离值d；
S6、判断倾斜距离值d是否大于倾斜距离设定值，若是，则进入步骤S7，否则，令夹角α＝α+0.5°，之后返回步骤S5；
S7、根据步骤S4中的水平距离值L，采用修正公式，得到修正后的倾斜距离值D，修正公式：
D＝secαL-0.006L
其中，α为步骤S6成立时对应的夹角α；
S8、根据修正后的倾斜距离值D，计算出人的高度H＝DSinα+h，其中，h为距离检测仪与地面之间的垂直距离；
S9、判断采集的图像中是否具有完整的脸部图像，若是，则进入步骤S10，否则，控制摄像头向上移动预定高度后，直至检测到完整的脸部图像后，进入步骤S10；
S10、提取脸部图像，对当前脸部图像进行模糊操作后，并进行灰度操作得到脸部灰度图；
S11、确定脸部轮廓的中心点，以中心点为圆点按照预定间距进行圆形分割，将脸部灰度图分割成若干个环形的特征区域；
S12、确定脸部轮廓的脸部关键点组，并根据特征区域的宽度值计算出脸部轮廓的高度值b1；
确定嘴部特征的中心点，计算出嘴部特征的中心点与脸部轮廓中心点之间的间距值b2；
S13、根据高度值b1和间距值b2，通过换算公式计算出嘴部与地面之间的实际高度值B，并根据实际高度值B调整话筒的高度，换算公式：
Figure GDA0002801041670000031
其中，k为比例因子，k的取值大于1。
进一步地，步骤S12中，脸部关键点组为：以脸部轮廓中心点为对称点分别取自脸部轮廓左右两侧的两个轮廓点，及以脸部轮廓中心点为对称点分别取自脸部轮廓上下两侧的两个轮廓点。
进一步地，步骤S12中，高度值b1＝y1*特征区域的宽度值+b3，b2＝y2*特征区域的宽度值+b3，其中，y1为关键点所在特征区域与脸部轮廓中心点所在特征区域之间的特征区域数量，y2为嘴部中心点所在特征区域与脸部轮廓中心点所在特征区域之间的特征区域数量，b3为嘴部中心点或关键点与其所在特征区域靠近脸部轮廓中心点一侧的边界的距离值。
本发明的有益效果为：本方案通过水平测距仪测量伸缩支架和用户之间的实际水平间距值，通过倾斜测距仪测量倾斜测距仪与用户头顶之间的倾斜距离值d，并根据实际水平间距值对倾斜距离值d进行修正，进而得到用户的实际身高，消除倾斜测距仪测得的身高值与用户实际身高之间的误差(超声波从用户表面反射，超声波未与用户头部最高处接触)。利用摄像头获取用户图像，并提取用户的脸部图像，通过对脸部图像进行模糊操作和灰度处理，在灰度图的基础上进行脸部轮廓特征和嘴部特征的提取，获得嘴部特征的中心点与脸部轮廓顶部之间的间距，并根据用户的实际身高计算出用户嘴部中心点与地面之间的间距值，以此调整话筒的高度。
话筒安装在伸缩支架的顶端，控制装置根据用户嘴部与地面之间的高度值，控制驱动装置带动伸缩支架的伸缩，实现话筒高度的自动调整，使用便捷。本装置为自动调整话筒高度的方式，不经过人力的破坏，减少设备在使用过程中的磨损以及碰撞，提高使用寿命。通过摄像头、倾斜测距仪和水平测距仪，实现高精度控制位置，增强使用者的体验效果。
附图说明
图1为一种自动调整话筒高度的调整装置的示意图。
图2为一种自动调整话筒高度的调整装置的主支架剖视图。
图3为一种自动调整话筒高度的调整装置的示意图。
图4为圆形分割示意图。
其中，2、摄像头；3、倾斜测距仪；4、水平测距仪；5、伸缩支架；501、主支架；502、滑动件；503、滑动槽；504、安装板；505、放置槽；506、弹性固定带；6、控制装置；7、底座；8、驱动装置；9、电源装置。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
如图1所示，本方案提供了一种自动调整话筒高度的调整装置，其包括内部具有空腔的底座7，空腔内设有驱动装置8、控制装置6和电源装置9，底座7顶端设有伸缩支架5，且伸缩支架5与驱动装置8的输出部连接，伸缩支架5上设有水平测距仪4、倾斜测距仪3和摄像头2，距离检测仪、接近传感器、摄像头、驱动装置8和电源装置9均与控制装置6连接。
具体地，水平测距仪4和倾斜测距仪3均为激光雷达测距仪，且水平测距仪4位于倾斜测距仪3下方，倾斜测距仪3位于摄像头2的下方。激光雷达测距仪采用senky的SK-D200二维激光测距扫描雷达，控制装置6可以采用西门子S7-300。
如图2所示，伸缩支架5包括与底座7固定连接的主支架501，主支架501顶端开有贯穿主支架501的伸缩区域，伸缩区域内设有用于安装水平测距仪4、倾斜测距仪3和摄像头2的滑动件502，伸缩区域的内壁以滑动件502的中心线为对称轴对称设有滑动槽503，且滑动件502设有嵌入滑动槽503的滑动凸起，滑动件502的侧面上设有螺母座，驱动装置的输出部设有与螺母座配合的丝杆，且底座7开设有与伸缩区域连通的转动孔。
具体地，伸缩区域的截面呈矩形，且所述滑动槽503的截面呈等腰梯形，所述滑动件502的截面呈矩形。滑动槽503的小端靠近滑动件，这样设置的目的是避免滑动件502在滑动过程中出现偏移。驱动装置可以采用转动电机，转动电机通过锥齿轮副与丝杆传动连接，丝杆通过分别设置在底座7和伸缩区域内的丝杆座支撑，丝杆穿过转动孔。
如图3所示，滑动件502顶端铰接有安装板504，安装板504顶端开设有用于放置话筒的放置槽505，且安装板504顶端可拆卸连接有用于固定话筒的弹性固定带506。
具体地，放置槽505的截面呈弧形，且放置槽505与安装板504的一端连通。
本方案还提供一种自动调整话筒高度的调整装置的高度修正方法，具体包括以下步骤：
S1、沿水平方向发射超声波；
S2、采集从用户表面反射的超声波信号，并根据超声波信号计算水平距离值L；
S3、判断水平距离值L是否小于水平预定值，若是，则进入步骤S4，否则，返回步骤S1；
S4、判断当前水平距离值L是否在时间t内始终位于水平值域内，若是，则发射与水平面成夹角α的超声波，并进入步骤S5，否则，返回步骤S1；
S5、接收从用户表面反射的超声波信号，并根据超声波信号计算出倾斜距离值d；
S6、判断倾斜距离值d是否大于倾斜距离设定值，若是，则进入步骤S7，否则，令夹角α＝α+0.5°，之后返回步骤S5；
S7、根据步骤S4中的水平距离值L，采用修正公式，得到修正后的倾斜距离值D，修正公式：
D＝secαL-0.006L
其中，α为步骤S6成立时对应的夹角α；
S8、根据修正后的倾斜距离值D，计算出人的高度H＝DSinα+h，其中，h为距离检测仪与地面之间的垂直距离；
S9、判断采集的图像中是否具有完整的脸部图像，若是，则进入步骤S10，否则，控制摄像头向上移动预定高度后，直至检测到完整的脸部图像后，进入步骤S10；
S10、提取脸部图像，对当前脸部图像进行模糊操作后，并进行灰度操作得到脸部灰度图；
S11、确定脸部轮廓的中心点，以中心点为圆点按照预定间距进行圆形分割(如图4所示，附图4中虚线表示脸部轮廓)，将脸部灰度图分割成若干个环形的特征区域；
S12、确定脸部轮廓的脸部关键点组，并根据特征区域的宽度值计算出脸部轮廓的高度值b1；
确定嘴部特征的中心点，计算出嘴部特征的中心点与脸部轮廓中心点之间的间距值b2；
S13、根据高度值b1和间距值b2，通过换算公式计算出嘴部与地面之间的实际高度值B，并根据实际高度值B调整话筒的高度，换算公式：
Figure GDA0002801041670000081
其中，k为比例因子，k的取值大于1。
进一步地，步骤S12中，脸部关键点组为：以脸部轮廓中心点为对称点分别取自脸部轮廓左右两侧的两个轮廓点，及以脸部轮廓中心点为对称点分别取自脸部轮廓上下两侧的两个轮廓点。
进一步地，步骤S12中，高度值b1＝y1*特征区域的宽度值+b3，b2＝y2*特征区域的宽度值+b3，其中，y1为关键点所在特征区域与脸部轮廓中心点所在特征区域之间的特征区域数量，y2为嘴部中心点所在特征区域与脸部轮廓中心点所在特征区域之间的特征区域数量，b3为嘴部中心点或关键点与其所在特征区域靠近脸部轮廓中心点一侧的边界的距离值。

Claims (3)

1.一种自动调整话筒高度的调整装置的高度修正方法，其中，自动调整话筒高度的调整装置包括内部具有空腔的底座(7)，所述空腔内设有驱动装置(8)、控制装置(6)和电源装置(9)，所述底座(7)顶端设有伸缩支架(5)，且所述伸缩支架(5)与所述驱动装置(8)的输出部连接，所述伸缩支架(5)上设有水平测距仪(4)、倾斜测距仪(3)和摄像头(2)，所述水平测距仪(4)、倾斜测距仪(3)、摄像头、驱动装置(8)和电源装置(9)均与控制装置(6)连接；
所述伸缩支架(5)包括与底座(7)固定连接的主支架(501)，所述主支架(501)顶端开有贯穿主支架(501)的伸缩区域，所述伸缩区域内设有用于安装水平测距仪(4)、倾斜测距仪(3)和摄像头(2)的滑动件(502)，所述伸缩区域的内壁以滑动件(502)的中心线为对称轴对称设有滑动槽(503)，且所述滑动件(502)设有嵌入所述滑动槽(503)的滑动凸起，所述滑动件(502)的侧面上设有螺母座，所述驱动装置的输出部设有与所述螺母座配合的丝杆，且所述底座(7)开设有与所述伸缩区域连通的转动孔；
所述滑动件(502)顶端铰接有安装板(504)，所述安装板(504)顶端开设有用于放置话筒的放置槽(505)，且所述安装板(504)顶端可拆卸连接有用于固定话筒的弹性固定带(506)；
所述水平测距仪(4)和倾斜测距仪(3)均为激光雷达测距仪，且所述水平测距仪(4)位于倾斜测距仪(3)下方；
所述倾斜测距仪(3)位于摄像头(2)的下方；
所述伸缩区域的截面呈矩形，且所述滑动槽(503)的截面呈等腰梯形，所述滑动件(502)的截面呈圆形或矩形；
其特征在于，高度修正方法包括以下步骤：
S1、沿水平方向发射超声波；
S2、采集从用户表面反射的超声波信号，并根据超声波信号计算水平距离值L；
S3、判断水平距离值L是否小于水平预定值，若是，则进入步骤S4，否则，返回步骤S1；
S4、判断当前水平距离值L是否在时间t内始终位于水平值域内，若是，则发射与水平面成夹角α的超声波，并进入步骤S5，否则，返回步骤S1；
S5、接收从用户表面反射的超声波信号，并根据超声波信号计算出倾斜距离值d；
S6、判断倾斜距离值d是否大于倾斜距离设定值，若是，则进入步骤S7，否则，令夹角α＝α+0.5°，之后返回步骤S5；
S7、根据步骤S4中的水平距离值L，采用修正公式，得到修正后的倾斜距离值D，修正公式：
D＝secαL-0.006L
其中，α为步骤S6成立时对应的夹角α；
S8、根据修正后的倾斜距离值D，计算出人的高度H＝DSinα+h，其中，h为距离检测仪与地面之间的垂直距离；
S9、判断采集的图像中是否具有完整的脸部图像，若是，则进入步骤S10，否则，控制摄像头向上移动预定高度后，直至检测到完整的脸部图像后，进入步骤S10；
S10、提取脸部图像，对当前脸部图像进行模糊操作后，并进行灰度操作得到脸部灰度图；
S11、确定脸部轮廓的中心点，以中心点为圆点按照预定间距进行圆形分割，将脸部灰度图分割成若干个环形的特征区域；
S12、确定脸部轮廓的脸部关键点组，并根据特征区域的宽度值计算出脸部轮廓的高度值b1；
确定嘴部特征的中心点，计算出嘴部特征的中心点与脸部轮廓中心点之间的间距值b2；
S13、根据高度值b1和间距值b2，通过换算公式计算出嘴部与地面之间的实际高度值B，并根据实际高度值B调整话筒的高度，换算公式：
Figure FDA0003308277630000031
其中，k为比例因子，k的取值大于1。
2.根据权利要求1所述的一种高度修正方法，其特征在于，所述步骤S12中，所述脸部关键点组为：以脸部轮廓中心点为对称点分别取自脸部轮廓左右两侧的两个轮廓点，及以脸部轮廓中心点为对称点分别取自脸部轮廓上下两侧的两个轮廓点。
3.根据权利要求1所述的一种高度修正方法，其特征在于，所述步骤S12中，高度值b1＝y1*特征区域的宽度值+b3，b2＝y2*特征区域的宽度值+b3，其中，y1为关键点所在特征区域与脸部轮廓中心点所在特征区域之间的特征区域数量，y2为嘴部中心点所在特征区域与脸部轮廓中心点所在特征区域之间的特征区域数量，b3为嘴部中心点或关键点与其所在特征区域靠近脸部轮廓中心点一侧的边界的距离值。
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