并行推断多声源方向及监测各移动声源声级的方法和装置制造方法及图纸

对一个或多个声源（１０１）获得包括相应角度方向在内信息的方法和装置，包括一声源方向推断部（１１６），用于对麦克风阵列的输出信号进行频域和时域处理以得到每一声源连续的推定角度方向。一经过检测部（２１６）可利用该推定方向检测声源何时正好移动通过该麦克风阵列以及实现这种经过检测时该声源的方向，以及一运动速度检测部（６０９），用连续获得的推定方向并靠这种经过检测触发来运算所通过声源的速度。此外，能够产生麦克风阵列的方位来面向正移动通过麦克风阵列的声源的方向，而能够准确监测相应声源的声级。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种推断一个或多个声源分别相对于特定位置的角方向的方法和装置，而且涉及利用这种推定的方向检测移动声源何时移动经过一特定的角方向并监测多个移动声源中相应一个所发出声音的方法和装置。日本专利特公平5-114098号公报说明了一种推断声源角方向并监测声源的方法。图22示出该现有技术声源方向推断装置的组成。图22中，第一和第二定向麦克风901和902沿交通流量线以固定距离L为间隔设置。分别由这些麦克风收集的声音，可称之为交通噪声A和交通噪声B，分别经放大电路903、904放大，所生成的信号由一转换电路905交替选择，在定时控制电路910控制下，连续地由频率分析电路906进行频率分析。由此分别得到频率向量分布SA和SB，与交通噪声A和交通噪声B相对应。接下来检测频率向量分布SA和SB之间的近似度，并由时间差检测电路908求得频率向量分布SA和SB变得近乎一致的点之间的时间差dt。时间差/速度变换电路909接着执行下列运算V=L/dt来判定声源速度，并由显示电路911显示该速度值。另外，可根据上述时间差计算声源方向。象这样利用现有技术方法，便能够推断声源角方向并监测该声源所发出的声音。但利用这种现有的声源方向推断方法，当多个声源的声音同时到达麦克风或除了所希望监测的声源以外还有一声源时，推断声源方向的准确性便降低。下面说明书和所附的权利要求书中，术语“方向”除非用来指角运动方向或线性运动方向，否则应理解为“相对于特定原点的角方位”这种意义。本专利技术目的在于，解决现有技术上述问题，提供一种即便附近有多个声源、或除了所需要声源以外还有另一不同类型的声源时，也能准确推断相对于特定点的声源方向的方法和装置。另一目的在于，提供一种可并行推断多个声源各自方向的方法和装置。再有一目的在于，提供一种利用上述所推定的方向检测声源何时移动经过相对于固定位置的特定方向，并因此检测出移动通过那特定位置的声源的方法和装置。另有一目的在于，提供一种利用上述所推定方向检测声源是否运动，若运动检测运动方向和速度的方法和装置。还有一目的在于，提供一种利用上述所推定方向使特定声源所发出声音能够得到监测的方法和装置。为了实现得到一个或多个声源推断方向的目的，利用本专利技术的声源方向推断方法和装置，在每一相应的时间窗内提取麦克风阵列的输入信号，同时在每一时间窗内对固定频率组当中的每一频率运算相应声源的推定方向，这样运算出的方向的平均，便成为与该时间窗相对应的推定方向。由于基于多个频率获得声源的推定方向，因而可实现声源方向推断较高的准确度。为了进一步提高声源方向推断的准确性，与如上所述对一时间窗获得每一按频率平均的推定方向一样，运算对该时间窗得到的推定方向和对该时间窗之前固定的多个时间窗运算好的相应推定方向之间的平均，由此(对每一连续的时间窗)获得一基于频率平均和时间平均这两者的推定方向。而且，按照本实施例的声源方向推断方法和装置，可通过检测分别处于一固定的方向范围内并出现在一固定观察间隙内的对该声源所获得推定方向的个数超过一预定最小个数，来判别声源方向是否通过一特定方向，并生成表示经过检测结果的数据来表明该情况。这样便能够检测一移动声源当前正通过麦克风阵列。此外，按照本专利技术这样一种声源方向推断方法和装置，便能够当生成一与声源相对应的经过检测结果时，根据分别在生成经过检测结果时刻和之前对声源得到的推定方向之间差值的符号，来判别声源的运动方向。例如，可将连续得到的推定方向组临时设置到数据缓存器中，从而当得到一经过检测结果时，缓存器内容会包含生成该经过检测结果之前得到的推定方向。作为替代，通过采用得到该经过检测结果之后所获得的推定方向，也能够达到同样效果。而且，若已知该麦克风阵列和移动声源流的运动路线之间的距离，便可用生成与该声源相对应的经过检测结果的时刻，采用该推定方向来推断声源运动的(线)速度。具体来说，可测定对该声源得到的推定方向移动通过一特定量所花的时间，或一预定时间间隙内该推定方向的变化量，由此获得该声源相对于该麦克风阵列的角速度。该声源的大致线速度因此可根据至声源运动线路的距离来运算。此外，按照本专利技术方法和装置，可配置为当检测出声源当前正移动通过麦克风阵列(如一经过检测结果所示)，便对该麦克风阵列建立一沿最近获得的该声源的推定方向对齐的方位。若该麦克风阵列是一固定的线型阵列，便可通过对相应的麦克风输出信号加合适的延迟量并将该延迟的信号累加来有选择地建立在大约180°范围以内的方位，该生成信号构成一传达该特定声源所发出声音的监测信号。作为替代，可预先规定该麦克风阵列的多个固定方位。在这种情况下，当对一声源获得一经过检测结果时，可采用该声源的当前推定方向来选择规定方位中最接近该推定方向的方位，监测这样执行后的该声源所发出的声音。在这种情况下，由于无需每当开始监测时建立一新的麦克风阵列方位，因而能够监测按各种基本上不同速度移动的声源(进而会与检测到声源通过时对每一声源得到的推定方向基本上有所不同)。附图简要说明附图说明图1是用于说明第一实施例连续得到相对于麦克风阵列的一个或多个声源各自推定方向这一基本特征的概要图；图2A和2B组成的是第一实施例中利用基于频率和基于时间这两者的平均处理在连续的时间窗中得到所推定方向的声源方向推断部第一组成的总体系统框图；图3A和3B组成的是声源方向推断部第一组成所执行的处理步骤的流程图；图4A和4B组成的是第一实施例中仅利用基于频率的平均处理在连续的时间窗中得到所推定方向的声源方向推断部第二组成的总体系统框图；图5A和5B组成的是声源方向推断部第二组成所执行的处理步骤的流程图；图6是具有声源方向推断部和用于检测移动声源何时移动经过相对于麦克风阵列特定方向的通过检测部的第二实施例的总体系统框图；图7是第二实施例所执行处理步骤的流程图；图8是包括声源方向推断部、通过检测部在内，获取并向一记录装置提供表示从当前移动通过麦克风阵列的特定声源接收到的声音能级的数据的第三实施例的总体系统框图；图9是第三实施例所执行处理步骤的流程图；图10是包括声源方向推断部在内，起到检测固定声源存在的第四实施例的总体系统框图；图11是包括声源方向推断部、通过检测部和运动方向求出部在内，求出表示当前移动通过麦克风阵列的声源运动方向的数据的第五实施例的总体系统框图；图12是第五实施例所执行处理步骤的流程图；图13是包括速度检测部用于对通过检测部得到的通过检测结果和声源方向推断部得到的推定方向运算得到当前移动通过麦克风阵列的声源的速度的第六实施例的总体系统框图；图14是第六实施例所执行处理步骤的流程图；图15是包括定向性控制部用于对通过检测部得到的通过检测结果和声源方向推断部得到的推定方向运算用以设定麦克风阵列的定向性以便监测通过的声源的第七实施例的总体系统框图；图16是第七实施例所执行处理步骤的流程图；图17是包括定向性控制部用于对通过检测结果和推定方向运算用以选择监测通过的声源所发出声音的麦克风阵列的多个规定定向性其中一个的第八实施例的总体系统框图；图18是第八实施例所执行处理步骤的流程图；图19是用于说明第八实施例工作原理的概要图；图20是用于说明监测沿运动方向相反的两条相邻路径移动的声源其声级的第八实施例经修改组成的概本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种推断声源方向的方法，按相对于固定位置的角度值进行推断，其特征在于，包括下列步骤：连续的固定长度的时间窗中每一时间窗，对接收所述声源所发出声音而生成的相应麦克风输出信号进行运作，所述麦克风输出信号由一Ｍ个麦克风的阵列所生成，其中Ｍ是一 超过１的整数，由此从每一所述麦克风输出信号当中提取一时间轴信号部分，并由此获得Ｍ个音频信号部分的连续组，所述组与所述时间窗当中的相应一个相对应；应用频率分析将各个所述信号部分分离为分别与固定组频率中的不同频率相对应的多个分量；以及对 所述固定组中每一频率，对所述分量进行处理来获得相对于所述麦克风阵列中一位置、表示声源基于频率的方向的数据，以及对就所述固定组中的全部频率得到的相应基于频率的方向运算一平均值，由此得到与一个时间窗相对应的推定方向。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：水岛考一郎，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]