一种声球联动异常声音定位方法技术

本发明专利技术提供了一种声球联动异常声音定位方法，首先将空气声呐布置在监控球机旁；然后通过空气声呐持续采集声音信号并检测异常声音，计算出异常声音的声源位置；最后根据声源位置指导球机转向异常发声的方向。本发明专利技术通过改进声呐阵列与球机联动技术，大大降低了球机对异常声源的响应时间，仅需校准声呐阵列与相机的相对位置，在减少工作量的同时，还提高了联动精度。联动精度。联动精度。

【技术实现步骤摘要】
一种声球联动异常声音定位方法


[0001]本专利技术涉及视频监控领域，特别是一种声音定位方法。

技术介绍

[0002]随着科学和计算机技术的发展以及近年来人工智能技术的飞速进步，人类与城市获取外界信息的手段也趋于多样化发展，各地政府也提出了智慧城市的发展规划。但城市与工业监控在信息流获取的途径上仍较为单一。
[0003]如何弥补视频监控获取丢失的声音信息，弥补城市“听觉”，将环境声学与光学信息相融合，联合决策，对于改善城市感官系统，促进城市智能化建设具有重要意义。
[0004]现有技术一般都是通过摄像机对环境进行监控，然而摄像机容易出现漏检的情况，虽然也有采用声呐阵列和球机联动的技术进行监控，但是现有摄像机和声呐阵列联动技术大多采用相机预置点的方案。
[0005]麦克风阵列可以对20m～50m范围内的水平平面进行检测，按照传统联动方案，需要在20m～50m区域内采集多组数据并设置大量预置点，实施过程中严重浪费人力物力；另一方面根据数据拟合得到的函数关系式存在误差，包括测量误差、系统误差等，导致最终根据音频联动的摄像机定位不准确，在实际应用中效果不佳。
[0006]专利“一种麦克风阵列与球机联动的异常声源监控方法”首先在麦克风阵列检测到异常数据后，通过声源定位模块，得到声源在麦克风阵列板的水平方位角、俯仰角以及距离，根据水平方位角、俯仰角和距离计算得到声源相对麦克风阵列的位置，通过在视频画面中选择3个参考点，分别测量得到参考点相对于相机的位置，并建立世界坐标系，利用相机成像原理将3个参考点世界坐标转换到像素坐标下，显示在画面中，当显示位置与物体实际位置重合时即完成相机标定，得到了相机预置点处的姿态，进而得到球机需要转动的水平旋转角和俯仰角，实现球机联动。该专利方案通过建立空间上的统一坐标系，一方面需要更多的计算资源，另一方面多次坐标转换过程中存在计算误差，导致测算的球机转动角度不准确，且实时性不够，实际应用效果不佳。

技术实现思路

[0007]为了克服现有技术的不足，本专利技术提供一种声球联动异常声音定位方法，能够有效提高测算精度和实时性。
[0008]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：
[0009]步骤1，将空气声呐布置在监控球机旁；
[0010]步骤2，通过空气声呐持续采集声音信号并检测异常声音；
[0011]步骤3，计算出异常声音的声源位置；
[0012]步骤4，根据声源位置指导球机转向异常发声的方向。
[0013]所述的步骤1将空气声呐布置在监控球机的上方或者下方50cm范围内。
[0014]所述的步骤2包括以下步骤：
[0015](1)实时计算环境特征数据；
[0016](2)计算当前帧内声音分贝值最高值的通道编号以及相关的环境特征数据；
[0017](3)判断当前帧内声音分贝值最高值是否大于设定的分贝门限的预设值，大于则进入下一步，否则返回步骤(1)；
[0018](4)计算当前帧内声音与前一帧的时域能量比；
[0019](5)判断时域能量比是否大于预设门限，大于则进入下一步，否则返回步骤(1)；
[0020](6)计算当前帧内声音的频域能量比；
[0021](7)判断频域能量比是否大于预设门限，大于则触发报警，否则返回步骤(1)。
[0022]所述的频域能量比用于判断检测频带范围占全频带范围能量的比值；其中，检测频带下限的调节范围为0～10KHz，数值输入必须为整数且小于上限；检测频带上限的调节范围为0～10KHz，数值输入必须为整数且大于下限；检测频带下限与检测频带上限的差值大于100Hz。
[0023]所述的步骤3利用阵列空域信息采用常规波束形成技术进行声源定位，计算声源方向信息，并发送给监控球机。
[0024]所述的声源定位步骤如下：由波束形成进行声源定位，N个声传感器构成接收阵列中，对每一路接收信号x
i
(t)选取设定的加权向量w
i
(θ)进行加权求和，得到基阵的输出y(t,θ)；假设目标信号为窄带信号，信号中心频率为f，则波束形成的输入所有阵元的采样数据与复加权系数的向量分别表示为x(t)＝[x1(t) x2(t)
…
x
N
(t)]T
和w(θ)＝[w1(θ) w(θ)
…
w
N
(θ)]T
，则波束形成输出用向量内积的形式表示为y(t，θ)＝w
H
(θ)x(t)＝x
H
(t)w(θ)，式中，上标*表示复共轭算子，上标T表示向量或者矩阵的转置，上标H表示向量或矩阵的复共轭转置；波束形成输出端的功率谱表示为P(θ)＝E[|y(t，θ)|2]＝w
H
(θ)Rw(θ)；声源相对平面阵中心法线的偏角理论上为(0
°
，0
°
)，以3000Hz单频信号为声源，在接收信噪比为0dB的条件下进行16元阵的平面常规波束形成仿真。
[0025]所述的步骤4中，监控球机启动后进行零点校准，将监控球机的0
°
位置和空气声呐的0
°
位置适配；然后进行方向校准，确保验证球机转动方向与声呐标注方向一致；将坐标信息转换为监控球机的转动角度，指导监控球机转向异常发声的方向；监控球机对异常声音方向进行连续抓拍后与报警录音一同存储为报警日志。
[0026]所述的步骤4进行间隔1秒的连续抓拍，并将保存报警前后各五秒的声音数据保存为报警录音，一同存储为报警日志。
[0027]本专利技术的有益效果是：通过改进声呐阵列与球机联动技术，大大降低了球机对异常声源的响应时间，由以前多种坐标的转换繁琐，变成仅需校准声呐阵列与相机的相对位置即可，在减少工作量的同时，还提高了联动精度。本专利技术在工作时，由安防指挥中心向各节点发送指令，控制节点修改检测门限阈值以完成声呐校准。该校准过程可以在声呐布置前统一完成，也可以在布置完成后依据现场环境做适当修正。优先配置分贝门限、时域能量比门限、频带能量比门限、检测频带上下限，能够完成对声呐的快速使用。
附图说明
[0028]图1是本专利技术的方法流程图；
[0029]图2是本专利技术的异常声音警报流程图；
[0030]图3是本专利技术的异常声音定位流程图；
[0031]图4是本专利技术的指导球机抓拍的流程图。
具体实施方式
[0032]下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明，本专利技术包括但不仅限于下述实施例。
[0033]如图1所示，本专利技术提供一种声球联动异常声音定位跟踪方法，包括以下步骤：
[0034]步骤S300，首先将空气声呐布置在现有监控球机的上方或者下方50cm内；
[0035]步骤S310，通过空气声呐持续采集声音信号并检测异常声音；
[0036]步骤S320，声呐前端处理器计算出异常声音的声源位置；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种声球联动异常声音定位方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，将空气声呐布置在监控球机旁；步骤2，通过空气声呐持续采集声音信号并检测异常声音；步骤3，计算出异常声音的声源位置；步骤4，根据声源位置指导球机转向异常发声的方向。2.根据权利要求1所述的声球联动异常声音定位方法，其特征在于，所述的步骤1将空气声呐布置在监控球机的上方或者下方50cm范围内。3.根据权利要求1所述的声球联动异常声音定位方法，其特征在于，所述的步骤2包括以下步骤：(1)实时计算环境特征数据；(2)计算当前帧内声音分贝值最高值的通道编号以及相关的环境特征数据；(3)判断当前帧内声音分贝值最高值是否大于设定的分贝门限的预设值，大于则进入下一步，否则返回步骤(1)；(4)计算当前帧内声音与前一帧的时域能量比；(5)判断时域能量比是否大于预设门限，大于则进入下一步，否则返回步骤(1)；(6)计算当前帧内声音的频域能量比；(7)判断频域能量比是否大于预设门限，大于则触发报警，否则返回步骤(1)。4.根据权利要求3所述的声球联动异常声音定位方法，其特征在于，所述的频域能量比用于判断检测频带范围占全频带范围能量的比值；其中，检测频带下限的调节范围为0～10KHz，数值输入必须为整数且小于上限；检测频带上限的调节范围为0～10KHz，数值输入必须为整数且大于下限；检测频带下限与检测频带上限的差值大于100Hz。5.根据权利要求1所述的声球联动异常声音定位方法，其特征在于，所述的步骤3利用阵列空域信息采用常规波束形成技术进行声源定位，计算声源方向信息，并发送给监控球机。6.根据权利要求5所述的声球联动异常声音定位方法，其特征在于，所述的声源定位步骤如下：由波束形成进行声源定位，N个声传感器构成接收阵列中，对每一路接收信号x
i
(t)选取设定的加权向量w
i<...

【专利技术属性】
技术研发人员：白吉生，陈建峰，贾亚飞，项彬，
申请(专利权)人：西安联丰迅声信息科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：