一种基于RSSI测距和机器视觉算法的收音系统技术方案

本发明专利技术公开一种基于RSS I测距和机器视觉算法的收音系统，收音系统包括初始化模块、启动检测模块、信号收集模块、转换模块、位置模型、算法模块、麦克风模块和结束检测模块，所述初始化模块与启动检测模块连接，启动检测模块均与结束检测模块、信号收集模块连接，信号收集模块与转换模块连接，信号收集模块和转换模块将收集的信号转换为位置模型，位置模型传递给算法模块连接，算法模块与麦克风模块连接，麦克风模块与结束检测模块连接。本发明专利技术收音系统通过将单个麦克风系统扩充为“跟踪系统+麦克风系统”的方式，使得麦克风可以在讲话人移动的情况下，利用RSSI算法和机器视觉算法进行跟踪收音，从而解决固定收音情况下收音效果不理想的问题。理想的问题。理想的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于RSSI测距和机器视觉算法的收音系统


[0001]本专利技术涉及信息与自动控制类，具体是一种基于RSSI测距和机器视觉算法的收音系统。

技术介绍

[0002]目前，大学教学方式仍以线下教学为主流教学方式，并且通常是多个班级共同上课的模式，教学场所也通常为阶梯教室、综合教室等室内面积较大的教室。为了让教师的讲课内容可以被学生清晰地接受，教师往往会配备麦克风，使得其讲课效果更好。而麦克风的安装方式通常是固定的，使得其收音区域也较为固定，但是教师会在讲课过程中出现板书或其它移动位置的情况，导致麦克风的收音和放大效果往往不能满足教师需求，因此，如何有效解决麦克风在教师位置发生变化的情况下的收音问题，对于教学活动的开展十分重要。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种基于RSSI测距和机器视觉算法的收音系统，通过将单个麦克风系统扩充为“跟踪系统+麦克风系统”的方式，使得麦克风可以在讲话人移动的情况下，利用RSSI算法和机器视觉算法进行跟踪收音，从而解决固定收音情况下收音效果不理想的问题。
[0004]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0005]一种基于RSSI测距和机器视觉算法的收音系统，收音系统包括初始化模块、启动检测模块、信号收集模块、转换模块、位置模型、算法模块、麦克风模块和结束检测模块，所述初始化模块与启动检测模块连接，启动检测模块均与结束检测模块、信号收集模块连接。
[0006]所述信号收集模块与转换模块连接，信号收集模块和转换模块将收集的信号转换为位置模型，位置模型传递给算法模块连接，算法模块与麦克风模块连接，麦克风模块与结束检测模块连接。
[0007]进一步的，所述初始化模块在启动后，初始化会先设置初始平面模型，将预制好的位置测试数据输入到启动检测模块，启动检测模块通过检测该数据在跟踪系统与麦克风系统数据交互情况，在程序初始化结束后，根据检测结果判断初始化是否存在问题。
[0008]进一步的，所述启动检测模块将存在问题的初始化，仅启动麦克风系统工作，将不存在问题的初始化，启动跟踪系统与麦克风系统，跟踪系统与麦克风系统启动后，会由跟踪系统中的信号收集模块将讲话人的视频信号和无线信号进行收集。
[0009]进一步的，所述信号收集模块包括无线信号收发器、摄像头录像存储器和信号处理模块，无线收发器和摄像头录入讲话人的无线信号和视频信号。
[0010]所述信号处理模块与三个无线信号收发器和摄像头录像存储器连接三个无线收发器会发射三组RSSI信号，并得到返回的信号强度，摄像头录像存储器会存储每秒24帧的视频信号，信号收集模块通过转换模块将收集到的无线信号与视频信号转换为位置模型，
并将位置模型传递给平面位置算法模块。
[0011]进一步的，所述算法模块包括RSSI算法、机器视觉算法和三角函数算法，算法模块通过RSSI算法、机器视觉算法和三角函数算法对无线信号和视频信号中的位置信息进行计算，得到讲话人在三维平面空间中的位置变化并将位置信息传递给麦克风模块，麦克风模块接收位置信息并调整收音位置，完成麦克风收音方向的调整后将信息传递给结束检测模块。
[0012]进一步的，所述结束检测模块用于检测教师是否结束系统运行，若结束，教师关闭系统，若不结束，结束检测模块将从重新收集讲话人的视频信号与无线信号，继续进行麦克风收音位置调整。
[0013]进一步的，所述RSSI算法的具体计算公式为RSSI距离计算公式和三边定位法公式计算得出讲话者的位置坐标，设PR是无线信号的接收功率，C是无线信号的发射功率，d是收发单元之间的距离，n为传播因子，数值大小取决于无线信号传播的环境，通过RSSI距离计算公式：
[0014]PR(dBm)＝C
‑
10
·
n log
10
d。
[0015]进一步的，所述三个无线信号收发器和讲话者之间的距离d
1，2，3
，在平面坐标系中，设讲话者初始位置坐标为M0(x0，y0)，无线接收器测试出的讲话者现位置坐标为M
01
(x
01
，y
01
)，摄像头观测的讲话者现位置坐标为M
02
(x
02
，y
02
)，最终计算位置为M(x，y)，三个无线信号收发器的位置坐标分别为AP1(x1，y1)，AP2(x2，y2)，AP3(x3，y3)则可建立方程组：
[0016][0017]进一步的，所述方程组求出讲话者的位置坐标(x
01
，y
01
)：
[0018][0019]得出讲话者现位置M
01
(x
01
，y
01
)后，按照公式：
[0020](x，y)＝0.6(x
02
，y
02
)+0.4(x
01
，y
01
)
[0021]得出最终计算位置M(x，y)，将二维坐标平面拓展为三维坐标空间，设M、M0纵坐标为z0，可得M在空间中的位置(x，y，z0)，M0在空间中的位置(x0，y0，z0)，增设麦克风位置为N(w，s，z)，l1，l2分别M0N，MN所在的直线，则l1，l2的方向向量分别为(w
‑
x0，s
‑
y0，z
‑
z0)，(w
‑
x，s
‑
y，z
‑
z0)，增设l1，l2两直线间的夹角为Φ，利用两直线间的夹角公式：
[0022][0023]可求出l1，l2两直线间的夹角Φ，且空间位置算法模块会将计算得出的Φ传递给麦克风模块。
[0024]进一步的，所述麦克风模块中的麦克风系统接受到位置信息后，利用接受到的角度差Φ调整麦克风的收音方向。
[0025]本专利技术的有益效果：
[0026]本专利技术收音系统在传统的麦克风设备的基础上，增加跟踪系统，跟踪系统分为信号收集与转换模块与空间位置算法模块，其中信号收集与转换模块包含多个无限信号接收器和录像数据存储器，在设备启动后，先由信号收集与转换模块进行实时录像与无线数据收集，并将所收集信号传输给平面位置算法模块，通过RSSI算法计算和机器视觉算法共同计算出原位置与现位置的平面坐标差，通过三角函数法计算出麦克风分别连接讲话者原位置和现位置所形成的两直线之间的角度差反馈给麦克风系统。麦克风系统将接受新的位置信息，并对麦克风模块的收音位置做出实时调整，能够可以在讲话者位置移动时，调整麦克风的收音位置，使得收音效果更加理想，且通过多种位置算法，增加了位置计算的精确度。
附图说明
[0027]下面结合附图对本专利技术作进一步的说明。
[0028]图1是本专利技术收音系统工作流程图；
[0029]图2是本专利技术信号收集与转换模块工作流程图；
[0030]图3是本实用平本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于RSSI测距和机器视觉算法的收音系统，收音系统包括初始化模块、启动检测模块、信号收集模块、转换模块、位置模型、算法模块、麦克风模块和结束检测模块，其特征在于，所述初始化模块与启动检测模块连接，启动检测模块均与结束检测模块、信号收集模块连接；所述信号收集模块与转换模块连接，信号收集模块和转换模块将收集的信号转换为位置模型，位置模型传递给算法模块连接，算法模块与麦克风模块连接，麦克风模块与结束检测模块连接。2.根据权利要求1所述的一种基于RSSI测距和机器视觉算法的收音系统，其特征在于，所述初始化模块在启动后，初始化会先设置初始平面模型，将预制好的位置测试数据输入到启动检测模块，启动检测模块通过检测该数据在跟踪系统与麦克风系统数据交互情况，在程序初始化结束后，根据检测结果判断初始化是否存在问题。3.根据权利要求2所述的一种基于RSSI测距和机器视觉算法的收音系统，其特征在于，所述启动检测模块将存在问题的初始化，仅启动麦克风系统工作，将不存在问题的初始化，启动跟踪系统与麦克风系统，跟踪系统与麦克风系统启动后，会由跟踪系统中的信号收集模块将讲话人的视频信号和无线信号进行收集。4.根据权利要求3所述的一种基于RSSI测距和机器视觉算法的收音系统，其特征在于，所述信号收集模块包括无线信号收发器、摄像头录像存储器和信号处理模块，无线收发器和摄像头录入讲话人的无线信号和视频信号；所述信号处理模块与三个无线信号收发器和摄像头录像存储器连接三个无线收发器会发射三组RSSI信号，并得到返回的信号强度，摄像头录像存储器会存储每秒24帧的视频信号，信号收集模块通过转换模块将收集到的无线信号与视频信号转换为位置模型，并将位置模型传递给平面位置算法模块。5.根据权利要求4所述的一种基于RSSI测距和机器视觉算法的收音系统，其特征在于，所述算法模块包括RSSI算法、机器视觉算法和三角函数算法，算法模块通过RSSI算法、机器视觉算法和三角函数算法对无线信号和视频信号中的位置信息进行计算，得到讲话人在三维平面空间中的位置变化并将位置信息传递给麦克风模块，麦克风模块接收位置信息并调整收音位置，完成麦克风收音方向的调整后将信息传递给结束检测模块。6.根据权利要求5所述的一种基于RSSI测距和机器视觉算法的收音系统，其特征在于，所述结束检测模块用于检测教师是否结束系统运行，若结束，教师关闭系统，若不结束，结束检测模块将从重新收集讲话人的视频信号与无线信号，继续进行麦克风收音位置调整。7.根据权利要求6所述的一种基于RSSI测距和机器视觉算法的收音系统，其特征在于，所述RSSI算法的具体计算公式为RSSI距离计算公式和三边定位法公式计算得出讲话者的位置坐...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘振亚，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：发明
国别省市：