一种辅助麦克风阵列对特定目标进行声音拾取的方法 |
|||||||
| 申请号 | CN202410128466.3 | 申请日 | 2024-01-30 | 公开(公告)号 | CN117939342A | 公开(公告)日 | 2024-04-26 |
| 申请人 | 安徽建筑大学; | 发明人 | 梁祥莹; 代法刚; 孙全玲; 夏巍; 汪淼; 高莉; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及声音拾取，具体涉及一种辅助麦克 风 阵列对特定目标进行声音拾取的方法，利用视觉系统对特定目标进行持续追踪，计算特定目标在麦克风阵列波束平面中的 角 度，并发送至麦克风阵列，使得麦克风阵列的波束始终指向特定目标；本发明提供的技术方案能够有效克服 现有技术 所存在的波束调整延迟造成拾音丢失或拾音错误，以及周围同类型噪声源导致波束指向异常的 缺陷 。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种辅助麦克风阵列对特定目标进行声音拾取的方法，其特征在于：利用视觉系统对特定目标进行持续追踪，计算特定目标在麦克风阵列波束平面中的角度，并发送至麦克风阵列，使得麦克风阵列的波束始终指向特定目标。 |
||||||
| 说明书全文 | 一种辅助麦克风阵列对特定目标进行声音拾取的方法技术领域[0001] 本发明涉及声音拾取，具体涉及一种辅助麦克风阵列对特定目标进行声音拾取的方法。 背景技术[0002] 麦克风阵列(MicrophoneArray)，指的是麦克风的排列，也就是由一定数量的声学传感器(一般是麦克风)组成，用来对声场的空间特性进行采样并处理的系统。在手机和电脑中采用该技术，能够利用多个麦克风采集到声音的差异性，通过计算最大限度地将环境背景噪音滤除，只留下需要的声波。 [0003] 麦克风阵列有多种抑制噪声的方法，其中一种方法是通过指向波束来增强对特定目标的声音拾取，抑制指向方向以外的声音。基于上述原理抑制噪声的麦克风阵列通常是基于固定波束或自动波束的方式进行工作的： [0004] 1)固定波束：即采集波束固定指向某个方向，其优点是不需要花费时间调整波束指向，可以始终朝某个方向拾取声音，通常适合固定位置的目标使用； [0005] 2)自动波束：自动确定目标位置后再调整波束方向，其确定目标位置是在目标发声一段时间后，麦克风阵列根据计算结果进行波束调整，使之朝向移动目标。 [0006] 对于自动波束工作模式，传统麦克风阵列的波束调整需要时间，且必须是在目标发声之后进行，这段延迟时间在几百毫秒至数秒范围内不等，在这段时间内会出现声音采集不到或者声音错误采集的情况。同时，传统麦克风阵列的波束调整无法区别目标声音和(同源)环境背景噪音，在周围有强干扰源的情况下，会造成波束指向错误，进而造成声音采集异常。 发明内容[0007] (一)解决的技术问题 [0008] 针对现有技术所存在的上述缺点，本发明提供了一种辅助麦克风阵列对特定目标进行声音拾取的方法，能够有效克服现有技术所存在的波束调整延迟造成拾音丢失或拾音错误，以及周围同类型噪声源导致波束指向异常的缺陷。 [0009] (二)技术方案 [0010] 为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现： [0011] 一种辅助麦克风阵列对特定目标进行声音拾取的方法，利用视觉系统对特定目标进行持续追踪，计算特定目标在麦克风阵列波束平面中的角度，并发送至麦克风阵列，使得麦克风阵列的波束始终指向特定目标。 [0012] 优选地，所述利用视觉系统对特定目标进行持续追踪，计算特定目标在麦克风阵列波束平面中的角度，包括： [0013] 视觉系统持续追踪特定目标，并基于成像原理，将实际三维空间内的特定目标成像进入一个新的成像平面中，确定特定目标在成像平面中的位置坐标； [0014] 视觉系统基于特定目标在成像平面中的位置坐标，计算特定目标在麦克风阵列波束平面中的角度。 [0015] 优选地，所述确定特定目标在成像平面中的位置坐标，包括： [0016] 基于特定目标和视觉系统中的摄像机在实际三维空间内的位置坐标，计算特定目标在成像平面中的位置坐标。 [0017] 优选地，所述基于特定目标和视觉系统中的摄像机在实际三维空间内的位置坐标，计算特定目标在成像平面中的位置坐标，包括： [0018] 采用下式计算特定目标在成像平面中的位置坐标： [0019] (x',y')＝F((XT,YT,ZT),(XC,YC,ZC))； [0020] 其中，(x',y')为特定目标在成像平面中的位置坐标，(XT,YT,ZT)、(XC,YC,ZC)分别为特定目标、视觉系统中的摄像机在实际三维空间内的位置坐标，F(·)表示第一位置坐标关系函数。 [0021] 优选地，所述基于特定目标在成像平面中的位置坐标，计算特定目标在麦克风阵列波束平面中的角度，包括： [0022] 基于麦克风阵列和视觉系统中的摄像机在实际三维空间内的位置坐标，以及特定目标在成像平面中的位置坐标，计算特定目标在麦克风阵列波束平面中的角度。 [0023] 优选地，所述基于麦克风阵列和视觉系统中的摄像机在实际三维空间内的位置坐标，以及特定目标在成像平面中的位置坐标，计算特定目标在麦克风阵列波束平面中的角度，包括： [0024] 采用下式计算特定目标在麦克风阵列波束平面中的角度： [0025] θ＝f((x',y'),(XC,YC,ZC),(XM,YM,ZM))； [0026] 其中，θ为特定目标在麦克风阵列波束平面中的角度，(x',y')为特定目标在成像平面中的位置坐标，(XC,YC,ZC)、(XM,YM,ZM)分别为视觉系统中的摄像机、麦克风阵列在实际三维空间内的位置坐标，f(·)为第二位置坐标关系函数。 [0027] 优选地，所述发送至麦克风阵列，使得麦克风阵列的波束始终指向特定目标，包括： [0028] 视觉系统将计算得到的特定目标在麦克风阵列波束平面中的角度发送至麦克风阵列； [0029] 麦克风阵列接收数据后设定参数，以对特定目标进行持续追踪，使得麦克风阵列的波束始终指向特定目标。 [0030] (三)有益效果 [0031] 与现有技术相比，本发明所提供的一种辅助麦克风阵列对特定目标进行声音拾取的方法，利用视觉系统对特定目标进行持续追踪，计算特定目标在麦克风阵列波束平面中的角度，并发送至麦克风阵列，使得麦克风阵列的波束始终指向特定目标，确保目标声音始终能够被正常采集，并且能够有效屏蔽周围同类型噪声源的干扰，避免出现因噪声源干扰而导致波束指向异常的情况。附图说明 [0032] 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获得其他的附图。 [0033] 图1为本发明的流程示意图； [0034] 图2为本发明视觉系统中的摄像机的成像原理示意图； [0035] 图3为本发明视觉系统中的摄像机在实际三维空间内对特定目标进行持续追踪的示意图； [0036] 图4为本发明视觉系统中的摄像机在图像物理坐标系(即成像平面坐标系)下对特定目标进行持续追踪的示意图。 具体实施方式[0037] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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。 [0038] 一种辅助麦克风阵列对特定目标进行声音拾取的方法，如图1所示，利用视觉系统对特定目标进行持续追踪，计算特定目标在麦克风阵列波束平面中的角度，并发送至麦克风阵列，使得麦克风阵列的波束始终指向特定目标。 [0039] 1)利用视觉系统对特定目标进行持续追踪，计算特定目标在麦克风阵列波束平面中的角度，包括： [0040] 视觉系统持续追踪特定目标，并基于成像原理(如图2所示)，将实际三维空间内的特定目标成像进入一个新的成像平面中，确定特定目标在成像平面中的位置坐标(如图3、图4所示)； [0041] 视觉系统基于特定目标在成像平面中的位置坐标，计算特定目标在麦克风阵列波束平面中的角度。 [0042] A、确定特定目标在成像平面中的位置坐标，包括： [0043] 基于特定目标和视觉系统中的摄像机在实际三维空间内的位置坐标，计算特定目标在成像平面中的位置坐标。 [0044] 具体地，基于特定目标和视觉系统中的摄像机在实际三维空间内的位置坐标，计算特定目标在成像平面中的位置坐标，包括： [0045] 采用下式计算特定目标在成像平面中的位置坐标： [0046] (x',y')＝F((XT,YT,ZT),(XC,YC,ZC))； [0047] 其中，(x',y')为特定目标在成像平面中的位置坐标，(XT,YT,ZT)、(XC,YC,ZC)分别为特定目标、视觉系统中的摄像机在实际三维空间内的位置坐标，F(·)表示第一位置坐标关系函数。 [0048] B、基于特定目标在成像平面中的位置坐标，计算特定目标在麦克风阵列波束平面中的角度，包括： [0049] 基于麦克风阵列和视觉系统中的摄像机在实际三维空间内的位置坐标，以及特定目标在成像平面中的位置坐标，计算特定目标在麦克风阵列波束平面中的角度。 [0050] 具体地，基于麦克风阵列和视觉系统中的摄像机在实际三维空间内的位置坐标，以及特定目标在成像平面中的位置坐标，计算特定目标在麦克风阵列波束平面中的角度，包括： [0051] 采用下式计算特定目标在麦克风阵列波束平面中的角度： [0052] θ＝f((x',y'),(XC,YC,ZC),(XM,YM,ZM))； [0053] 其中，θ为特定目标在麦克风阵列波束平面中的角度，(x',y')为特定目标在成像平面中的位置坐标，(XC,YC,ZC)、(XM,YM,ZM)分别为视觉系统中的摄像机、麦克风阵列在实际三维空间内的位置坐标，f(·)为第二位置坐标关系函数。 [0054] 2)发送至麦克风阵列，使得麦克风阵列的波束始终指向特定目标，包括： [0055] 视觉系统将计算得到的特定目标在麦克风阵列波束平面中的角度发送至麦克风阵列； [0056] 麦克风阵列接收数据后设定参数，以对特定目标进行持续追踪，使得麦克风阵列的波束始终指向特定目标。 [0057] 本申请技术方案中，利用视觉系统对特定目标进行持续追踪，计算特定目标在麦克风阵列波束平面中的角度，并发送至麦克风阵列，使得麦克风阵列的波束始终指向特定目标，确保目标声音始终能够被正常采集，并且能够有效屏蔽周围同类型噪声源的干扰，避免出现因噪声源干扰而导致波束指向异常的情况。 [0058] 以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不会使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。 |
||||||
