头盔佩戴状态自动检测的装置和方法制造方法及图纸

本申请涉及一种头盔佩戴状态自动检测的装置和方法，其中所述方法包括：拾取至少2个传声器的声音信号；将所述至少2个传声器的声音信号分别进行快速傅里叶变换获取各个频带短时谱；根据所述各个频带短时谱确定所述声音信号的当前帧是否为风噪；计算所述声音信号中的风噪帧数，根据风噪帧数判定行进状态中头盔佩戴情况。本申请的实施例提出头盔佩戴自动检测的方法，基于头盔对风噪的屏蔽作用、对外界环境噪声的隔离作用以及对佩戴者语音的影响，通过相干计算以及相对传递函数计算进行头盔佩戴检测，实验结果表明，本申请检测性能极高，检测结果准确，满足应用需求。

【技术实现步骤摘要】
头盔佩戴状态自动检测的装置和方法
本申请涉及声学检测领域，具体而言，涉及一种头盔佩戴状态自动检测的装置和方法。
技术介绍
摩托车和电动车因为其体积小、速度快以及灵活机动而成为普遍使用的交通工具；然而，多数车手普遍缺少安全防范意识，例如一些车手不按规定佩戴头盔等安全防护设备，这会增加车手的安全风险，同时也危害他人的生命和财产安全；对车手在行驶状态下是否正确佩戴头盔进行自动检测，具有重要的应用价值。传统的方法需要额外的头盔佩戴传感器，并安装在头盔上，同时需要在头盔上安装语音提醒装置，这会增加头盔制造难度和成本。近年，随着无线传输技术的进步以及芯片的小型化和微型化，真无线立体声耳机开始普及，相比于单耳传统蓝牙耳机，真无线立体声耳机具有轻便、双耳拾音和双耳重放等优势。在驾驶机动车过程中，一般要求采用免提方式，因而采用真无线立体声耳机进行通信正成为主流。
技术实现思路
本申请的目的在于解决传统的头盔佩戴检测装置和方法需要额外的头盔佩戴传感器增加头盔制造难度和成本的问题。为实现上述目的，本申请第一方面，提供了一种头盔佩戴状态自动检测的方法，包括：拾取至少2个传声器的声音信号；将所述至少2个传声器的声音信号分别进行快速傅里叶变换获取各个频带短时谱；根据所述各个频带短时谱确定所述声音信号的当前帧是否为风噪；计算所述声音信号中的风噪帧数，根据风噪帧数判定行进状态中头盔佩戴情况。在一个可能的实施方式中，所述方法还包括：根据所述各个频带短时谱计算所述至少2个传声器中各传声器之间声音信号的互相关函数；根据所述互相关函数，计算所述至少2个传声器中各传声器之间复合的声源入射角估计值；根据所述复合的声源入射角估计值判断当前帧是否为佩戴者语音，如果不是佩戴者语音再进行风噪或环境噪声的判断。在一个可能的实施方式中，所述至少2个传声器为双耳外传声器；所述根据所述各个频带短时谱确定所述声音信号的当前帧是否为风噪，包括：根据所述各个频带短时谱计算双耳外传声器之间相干性，判断所述相干性绝对值是否符合所述声音信号的当前帧为风噪的数值条件；将至少2个频带短时谱合成一个子频带短时谱；对每个子频带短时谱进行声源入射角估计，计算入射角方差；判断所述入射角方差是否符合所述声音信号的当前帧为风噪的数值条件；在两者都符合为风噪的数值条件时，确定所述声音信号的当前帧为风噪。在一个可能的实施方式中，所述至少2个传声器为一个耳外传声器和一个耳内反馈传声器；所述根据所述各个频带短时谱确定所述声音信号的当前帧是否为风噪，包括：根据所述各个频带短时谱计算耳外传声器和耳内反馈传声器之间相干性，判断所述传声器间的相干性绝对值是否符合所述声音信号的当前帧为风噪的数值条件；计算融合至少2个频带短时谱的相对传递函数的模值，判断所述模值是否符合所述声音信号的当前帧为风噪的数值条件；在两者都符合为风噪的数值条件时，确定所述声音信号的当前帧为风噪。在一个可能的实施方式中，所述计算所述声音信号中风噪帧数，根据风噪帧数判定行进状态中头盔佩戴情况，包括：统计所述声音信号中一段时间内的风噪帧数；判断所述风噪帧数是否符合行进状态未佩戴头盔的数值条件；如果符合，则当前处于行进状态未佩戴头盔的情况。在一个可能的实施方式中，所述至少2个传声器为双耳外传声器和一个耳内反馈传声器；所述方法还包括：根据所述各个频带短时谱计算双耳外传声器之间相干性，判断所述相干性绝对值是否符合所述声音信号的当前帧为风噪的数值条件；将至少2个频带短时谱合成一个子频带短时谱；对每个子频带短时谱进行声源入射角估计，计算入射角方差；判断所述入射角方差是否符合所述声音信号的当前帧为风噪的数值条件；在两者都符合为风噪的数值条件时，确定所述声音信号的当前帧为风噪；统计双耳外传声器情况下所述声音信号的一段时间内风噪帧数，获得第一风噪帧数；根据所述各个频带短时谱计算一个耳外传声器和一个耳内反馈传声器之间相干性，判断所述传声器间的相干性绝对值是否符合所述声音信号的当前帧为风噪的数值条件；计算融合至少2个频带短时谱频带的相对传递函数的模值，判断所述模值是否符合所述声音信号的当前帧为风噪的数值条件；在两者都符合所述声音信号的当前帧为风噪的数值条件时，确定所述声音信号的当前帧为风噪；统计一个耳外传声器和一个耳内反馈传声器情况下所述声音信号一段时间内的风噪帧数，获得第二风噪帧数；将所述第一风噪帧数和第二风噪帧数的值相加，根据相加结果进行判断当前行进状态下是否佩戴头盔。在一个可能的实施方式中，所述至少2个传声器为双耳外传声器，所述方法还包括检测非行进状态中头盔佩戴情况的步骤：根据所述各个频带短时谱计算双耳外传声器间的相干性的绝对值；将所述声音信号全频带范围内的所述传声器的相干性的绝对值累加；判断所述累加结果是否符合佩戴头盔的数值条件，判定当前非行进状态是否佩戴头盔。在一个可能的实施方式中，所述至少2个传声器为一个耳外传声器和一个耳内反馈传声器，所述方法还包括检测非行进状态中头盔佩戴情况的步骤：根据所述各个频带短时谱计算耳外传声器到耳内反馈传声器的相对传递函数的模值；获取不佩戴头盔状态下的典型值，其中第一典型值为环境噪声的相对传递函数模值，第二典型值为佩戴者语音的相对传递函数模值；如果当前帧为佩戴者语音，判断所述相对传递函数的模值与第二典型值是否符合佩戴头盔的数值条件，判定当前非行进状态是否佩戴头盔；如果当前帧为环境噪声，判断所述相对传递函数的模值与第一典型值是否符合佩戴头盔的数值条件，判定当前非行进状态是否佩戴头盔。在一个可能的实施方式中，所述方法还包括根据GPS信号确定头盔佩戴检测时是否处于行进状态。本申请第二方面，提供了一种头盔佩戴状态自动检测的装置，所述装置包括耳机上的传声器和数字信号处理模块；所述传声器，用于拾取的声音信号；所述传声器数量至少为2个；所述数字信号处理模块，用于将所述至少2个传声器的声音信号分别进行快速傅里叶变换获取各个频带短时谱；根据所述各个频带短时谱确定所述声音信号的当前帧是否为风噪；计算所述声音信号中的风噪帧数，判定行进状态中头盔佩戴情况。在一个可能的实施方式中，所述传声器包括耳外传声器和耳内反馈传声器。在一个可能的实施方式中，所述数字信号处理模块还用于根据所述各个频带短时谱计算双耳外传声器间的相干性的绝对值，判断是否符合非行进状态中佩戴头盔的数值条件。在一个可能的实施方式中，所述数字信号处理模块还用于根据所述各个频带短时谱计算耳外传声器到耳内反馈传声器的相对传递函数的模值，判断是否符合非行进状态中佩戴头盔的数值条件。在一个可能的实施方式中，所述装置还包括GPS定位器，所述GPS定位器用于判定头盔佩戴是否处于行进状态。本申请与现有技术相比，其有益效果在于：本申请的实施例提出头盔佩戴自动检测的方法，基于头盔对风噪的屏蔽作用、对外界环境噪声的隔离作用以及对佩戴者语音的影响，通过相干计算以及相对传递函数计算进行头盔佩戴检测，实验结果表明，本申请检测性能极高，检测结果准确，满足应用需求。本申请的实施例提出的头盔佩戴状态自本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种头盔佩戴状态自动检测的方法，其特征在于，包括：/n拾取至少2个传声器的声音信号；/n将所述至少2个传声器的声音信号分别进行快速傅里叶变换获取各个频带短时谱；/n根据所述各个频带短时谱确定所述声音信号的当前帧是否为风噪；/n计算所述声音信号中的风噪帧数，根据风噪帧数判定行进状态中头盔佩戴情况。/n

【技术特征摘要】
1.一种头盔佩戴状态自动检测的方法，其特征在于，包括：
拾取至少2个传声器的声音信号；
将所述至少2个传声器的声音信号分别进行快速傅里叶变换获取各个频带短时谱；
根据所述各个频带短时谱确定所述声音信号的当前帧是否为风噪；
计算所述声音信号中的风噪帧数，根据风噪帧数判定行进状态中头盔佩戴情况。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据所述各个频带短时谱计算所述至少2个传声器中各传声器之间声音信号的互相关函数；
根据所述互相关函数，计算所述至少2个传声器中各传声器之间复合的声源入射角估计值；
根据所述复合的声源入射角估计值判断当前帧是否为佩戴者语音，如果不是佩戴者语音再进行风噪或环境噪声的判断。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述至少2个传声器为双耳外传声器；所述根据所述各个频带短时谱确定所述声音信号的当前帧是否为风噪，包括：
根据所述各个频带短时谱计算双耳外传声器之间相干性，判断所述相干性绝对值是否符合所述声音信号的当前帧为风噪的数值条件；
将至少2个频带短时谱合成一个子频带短时谱；
对每个子频带短时谱进行声源入射角估计，计算入射角方差；判断所述入射角方差是否符合所述声音信号的当前帧为风噪的数值条件；
在两者都符合为风噪的数值条件时，确定所述声音信号的当前帧为风噪。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少2个传声器为一个耳外传声器和一个耳内反馈传声器；所述根据所述各个频带短时谱确定所述声音信号的当前帧是否为风噪，包括：
根据所述各个频带短时谱计算耳外传声器和耳内反馈传声器之间相干性，判断所述传声器间的相干性绝对值是否符合所述声音信号的当前帧为风噪的数值条件；
计算融合至少2个频带短时谱的相对传递函数的模值，判断所述模值是否符合所述声音信号的当前帧为风噪的数值条件；
在两者都符合为风噪的数值条件时，确定所述声音信号的当前帧为风噪。


5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述计算所述声音信号中风噪帧数，根据风噪帧数判定行进状态中头盔佩戴情况，包括：
统计所述声音信号中一段时间内的风噪帧数；
判断所述风噪帧数是否符合行进状态未佩戴头盔的数值条件；如果符合，则当前处于行进状态未佩戴头盔的情况。


6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述至少2个传声器为双耳外传声器和一个耳内反馈传声器；所述方法还包括：
根据所述各个频带短时谱计算双耳外传声器之间相干性，判断所述相干性绝对值是否符合所述声音信号的当前帧为风噪的数值条件；
将至少2个频带短时谱合成一个子频带短时谱；
对每个子频带短时谱进行声源入射角估计，计算入射角方差；判断所述入射角方差是否符合所述声音信号的当前帧为风噪的数值条件；
在两者都符合为风噪的数值条件时，确定所述声音信号的当前帧为风噪；
统计双耳外传声器情况下所述声音信号的一段时间内风噪帧数，获得第一风噪帧数；
根据所述各个频带短时谱计算一个耳外传声器和一个耳内反馈传声...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱锋海，项京朋，王之禹，
申请(专利权)人：北京声加科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11