声音定位系统和方法技术方案

本发明专利技术提供了一种声音定位系统和方法，所述系统包括：多麦克风声音采集装置和一计算机装置。多麦克风声音采集装置包括一载体和可拆卸地附着在所述载体上的多个声音接收器。计算机装置包括：数据通信器、同步器和处理器。数据通信器用于从所述多麦克风声音采集装置接收预处理音频数据；同步器用于同步预处理音频数据；处理器用于分析已同步的音频数据，以识别和定位目标音频特征。本发明专利技术有助于监测被监测受试者的功能或生理体征，并允许早期检测和诊断异常或疾病。

Sound positioning system and method

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】声音定位系统和方法相关申请的交叉引用本专利技术请求于2017年11月10日提交的美国临时申请No.15/808,901的权益及优先权，该申请的揭露内容在此通过引用完全并入本专利技术中。
本专利技术涉及声音定位
，尤其涉及一种利用多麦克风声音采集装置进行精确的异常声音定位的系统和方法。
技术介绍
欲评估一个物体的功能是否正常，可以通过分析来自于这个物体内部的声音实现。例如，一个运行中的机器的异常声音可以作为该机器的部件是否出现故障的指示。类似地，在医学健康领域，对身体内各个器官运行过程中产生的声音进行临床听诊，已经为一种诊断活体健康状态的常用手段。在传统声音分析方法中，声音样本多是在同一时间、单一位置采集，并且需要特别训练过的专业人员，才能从正常声音和环境噪声中区分异常声音。再者，在同一时间对声音样本进行单点采集通常获取的是受限的信息且有时是误导的信息。例如，某些病理性呼吸的声音特征，会因症状严重程度和听诊位置而异，使得传统的单点听诊无法有效率地诊断哮喘。此外，尽管电子声音分析仪的出现对声音分析的过程有帮助，但异常声音源的精确定位仍然是一个挑战。
技术实现思路
本专利技术的一实施例提供一种声音定位系统。所述声音定位系统包括多麦克风声音采集装置及一计算机装置。所述多麦克风声音采集装置包括多个声音接收器，所述声音接收器用于采集一被测对象的声音数据。所述计算机装置与所述多麦克风声音采集装置通信连接，所述计算机装置包括：一数据通信器，用于从所述多麦克风声音采集装置接收已预处理的音频数据；一同步器，与所述数据通信器电性连接，所述同步器用于同步已预处理的音频数据；及一处理器，与所述同步器电性连接，所述处理器用于分析已同步的音频数据和识别和定位目标音频特征。较佳地，所述多麦克风声音采集装置包括一载体及多个可拆卸地附着在所述载体上的声音采集模块。每一个所述声音采集模块包括所述多个声音接收器中的一声音接收器、一转换器，与所述声音接收器电性连接，用于将所述声音数据转换为数字化音频数据；及一微控制器，与所述转换器电性连接，用于控制所述声音接收器采集声音，并预处理所述数字化音频数据。较佳地，所述多麦克风声音采集装置包括一载体及多个可拆卸地附着在所述载体上的声音接收器及一预处理装置。所述预处理装置包括一转换器，所述转换器与所述声音接收器电性连接，用于将所述声音数据转换为数字化音频数据；及一微处理器，与所述转换器电性连接，用于控制所述声音接收器采集声音，并预处理所述数字化音频数据。较佳地，所述计算机装置的所述处理器包括一特征提取模块，用于将所述已同步的音频数据中识别和提取初步音频特征；一分类模块，用于分离和分类所述初步音频特征并获取目标音频特征；及一信号定位模块，用于分析所述目标音频特征，并获取目标音频特征来源的位置信息。较佳地，所述处理器还包括一数据分析器，用于将所述获取的目标音频特征和所述目标音频特征来源的位置信息与存储在所述计算机装置中的数据进行比较，并获取诊断结果。较佳地，所述计算机装置还与一服务器通信连接，所述服务器用于数据分析和存储。较佳地，所述声音接收器为多个用于听诊被测对象的听诊头。较佳地，所述声音接收器的数量至少为三个。较佳地，所述多个声音接收器的至少一部份呈矩形布置在所述被测对象的胸部上。较佳地，所述多个声音接收器中的至少一部份呈矩形布置在所述被测对象的心脏上。较佳地，所述多个声音接收器中的至少一部份呈三角形布置在所述被测对象的心脏上。较佳地，所述多个声音接收器中的至少一部份布置在所述被测对象的后背的左肋隔角和右肋隔角位置。本专利技术的一实施例提供了一种声音定位方法，所述方法应用于前述的声音定位系统。所述方法包括：取得所述被测对象的声音数据；从所述声音数据中，识别目标音频特征；以及分析所述音频特征，并获取目标音频特征来源的位置信息。较佳地，从所述声音数据中获得一目标音频特征的所述步骤包括：对所述声音数据进行预处理；提取初步音频特征；以及分离和分类所述初步音频特征并获取目标音频特征。较佳地，对所述初步音频特征的提取采用的演算法包括：语音活性检测演算法(voiceactivitydetector；VAD)、梅尔倒频函数演算法(Mel-frequencycepstralcoefficient；MFCC)、K平均演算法(K-means)。较佳地，所述分离和分类所述初步音频特征并获取目标音频特征的包括：从所述初步音频特征中分离噪音；分类为正常音频特征和异常音频特征；以及分离非期望的异常音频特征，并获取所述目标音频特征。较佳地，所述分离和分类所述初步音频特征采用的演算法包括：K-近邻演算法(K-nearestneighbor；KNN)、高斯混合模型(Gaussianmixturemodel；GMM)；支援向量机(supportvectormachine；SVM)；或者深度神经网络演算法(deepneuralnetwork；DNN)。较佳地，所述分析所述目标音频特征包括：在所述目标音频特征中执行方向到达(directionofarrival；DOA)估测演算法，并获取所述目标音频特征来源的所述位置信息。较佳地，所述声音定位方法还包括：将获取的目标音频特征和目标音频特征来源的位置信息与存储在计算机装置中的数据进行比较，并获取诊断结果。较佳地，所述声音定位方法还包括：在所述被测对象的多维影像上视觉化显示所述目标音频特征来源的位置信息。综上所述，根据较佳的实施例，本专利技术将多麦克风声音采集装置与声音分析和空间分析相结合，以识别来自被测对象的异常或病理声音，并获得异常声音源的详细位置信息。本专利技术有助于监测被测对象的生理功能或生理体征，并允许早期检测和诊断异常或疾病。附图说明以下的图式绘示了本专利技术的一种或多种实施例，并和图式说明一同解释本专利技术的原理。在图式中，同样的标号将代表一实施例中相同或相似的元件。图1是依本专利技术一实施例的一声音定位系统示意图。图2是依本专利技术一实施例的一声音定位系统方块图。图3是依本专利技术一实施例的一声音定位系统示意图。图4A-4B是依本专利技术各种实施例的所述声音定位系统中的多麦克风声音采集装置的载体的示意图。图5A-5C是依本专利技术各种实施例的所述多麦克风声音采集装置中的声音接收器的分布的示意图。图6是依本专利技术一实施例的所述声音定位系统中的一计算机系统的一处理器的方块图。图7是依本专利技术一实施例的所述声音定位方法的流程图。图8A-8C是依本专利技术各种实施例的空间分析结果的示意图。图9A-9B是依本专利技术一实施例的所述声音定位系统中的所述计算机装置中的应用程序的用户界面示意图。图10是依本专利技术一实施例的监测和分析呼吸声音的步骤的流程图。图11是依本专利技术一实施例的监测和分析呼吸声音的步骤的流程图。根据惯例，各种已被描述的特征并未依比例绘制，且被绘制时是强调与本专利技术相本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种声音定位系统，包括：/n多麦克风声音采集装置，所述多麦克风声音采集装置包括多个声音接收器，用于采集一被测对象的声音数据；及/n一计算机装置，所述计算机装置与所述多麦克风声音采集装置通信连接，所述计算机装置包括：/n一数据通信器，用于从所述多麦克风声音采集装置接收已预处理的音频数据；/n一同步器，与所述数据通信器电性连接，所述同步器用于同步已预处理的音频数据；及/n一处理器，与所述同步器电性连接，所述处理器用于分析已同步的音频数据和识别和定位目标音频特征。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171110 US 15/8089011.一种声音定位系统，包括：
多麦克风声音采集装置，所述多麦克风声音采集装置包括多个声音接收器，用于采集一被测对象的声音数据；及
一计算机装置，所述计算机装置与所述多麦克风声音采集装置通信连接，所述计算机装置包括：
一数据通信器，用于从所述多麦克风声音采集装置接收已预处理的音频数据；
一同步器，与所述数据通信器电性连接，所述同步器用于同步已预处理的音频数据；及
一处理器，与所述同步器电性连接，所述处理器用于分析已同步的音频数据和识别和定位目标音频特征。


2.根据权利要求1所述的声音定位系统，其中所述多麦克风声音采集装置包括：
一载体；及
多个可拆卸地附着在所述载体上的声音采集模块，每一个所述声音采集模块包括：
所述多个声音采集接收器中的一声音接收器；
一转换器，与所述声音接收器电性连接，用于将所述声音数据转换为数字化音频数据；及
一微控制器(MCU)，与所述转换器电性连接，用于控制所述声音接收器采集声音，并预处理所述数字化音频数据。


3.根据权利要求1所述的声音定位系统，其中所述多麦克风声音采集装置包括：
一载体：
多个可拆卸地附着在所述载体上的声音接收器；及
一预处理装置，包括：
一转换器，所述转换器与所述声音接收器电性连接，用于将所述声音数据转换为数字化音频数据；及
一微处理器(MCU)，与所述转换器电性连接，用于控制所述声音接收器采集声音，并预处理所述数字化音频数据。


4.根据权利要求1所述的声音定位系统，其中所述计算机装置的所述处理器包括：
一特征提取模组，用于将所述已同步的音频数据中识别和提取初步音频特征；
一分类模块，用于分离和分类所述初步音频特征并获取目标音频特征；及
一信号定位模块，用于分析所述目标音频特征，并获取目标音频特征来源的位置信息。


5.根据权利要求4所述的声音定位系统，其中所述处理器还包括：
一数据分析器，用于将所述获取的目标音频特征和所述目标音频特征的位置信息与存储在所述计算机装置中的数据进行比较，并获取诊断结果。


6.根据权利要求1所述的声音定位系统，其中所述计算机装置还与一服务器通信连接，所述服务器用于数据分析和存储。


7.根据权利要求1所述的声音定位系统，其中所述声音接收器为多个用于听诊所述被测对象的听诊头。


8.根据权利要求1所述的声音定位系统，其中所述声音接收器的数量至少为三个。


9.根据权利要求1所述的声音定位系统，其中所述多个声音接收器中的至少一部份呈矩形布置在所述被测对象的胸部上。


10.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡昆熹，孔圣翔，蓝士承，张云帆，
申请(专利权)人：维托臣股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US