聲源定位系統和方法
【專利摘要】本發明提供一種聲源定位系統和方法，所述系統包括全向麥克風、指向麥克風和定位單元。全向麥克風用于采集第一聲音信息。指向麥克風用于采集第二聲音信息。定位單元用于根據第一聲音信息和第二聲音信息定位聲源在預定的第一平面中的兩處疑似位置，并根據第二聲音信息的幅度信息在兩處疑似位置中確定聲源的位置。其中，全向麥克風和指向麥克風位于第一直線上，指向麥克風不指向第一直線所在的、垂直于第一平面的第二平面。本發明根據全向麥克風和指向麥克風分別采集聲音信息定位聲源在平面或空間中的若干疑似位置，再通過指向麥克風的指向中軸以及幅度信息在各疑似位置中確定聲源的位置，從而通過兩個麥克風即實現平面和空間定位。
【專利說明】
聲源定位系統和方法
技術領域
[0001 ]本申請涉及聲源定位技術領域，具體涉及一種聲源定位系統和方法。【背景技術】
[0002]傳統的基于麥克風陣列的聲源定位系統和方法通常采用全向麥克風陣列或指向麥克風陣列。
[0003]通過全向麥克風陣列實現360°平面定位需要至少3顆麥克風，實現空間定位需要至少四顆麥克風，難以縮減麥克風陣列的體積；
[0004]通過指向麥克風陣列實現平面或空間定位則存在指向麥克風對非指向區域的拾音效果差，非指向區域的靈敏度極低，不利于后續的識別的缺陷。
【發明內容】

[0005]鑒于現有技術中的上述缺陷或不足，期望提供一種結合全向麥克風和指向麥克風，通過兩顆麥克風即可實現平面定位和空間定位的聲源定位系統和方法。
[0006]第一方面，本發明提供一種聲源定位系統，所述系統包括全向麥克風、指向麥克風和定位單元。
[0007]所述全向麥克風用于采集第一聲音信息。
[0008]所述指向麥克風用于采集第二聲音信息。
[0009]所述定位單元用于根據所述第一聲音信息和所述第二聲音信息定位聲源在預定的第一平面中的兩處疑似位置，并根據所述第二聲音信息的幅度信息在所述兩處疑似位置中確定所述聲源的位置。
[0010]其中，所述全向麥克風和所述指向麥克風位于第一直線上，所述指向麥克風不指向所述第一直線所在的、垂直于所述第一平面的第二平面。
[0011]第二方面，本發明提供一種對應于上述聲源定位系統的聲源定位方法，所述方法包括:
[0012]全向麥克風采集第一聲音信息，指向麥克風采集第二聲音信息；
[0013]根據所述第一聲音信息和所述第二聲音信息定位聲源在預定的第一平面中的兩處疑似位置；
[0014]根據所述第二聲音信息的幅度信息在所述兩處疑似位置中確定所述聲源的位置。
[0015]其中，所述全向麥克風和所述指向麥克風位于第一直線上，所述指向麥克風不指向所述第一直線所在的、垂直于所述第一平面的第二平面。
[0016]第三方面，本發明還提供另一種聲源定位系統，所述系統包括一種聲源定位系統， 其特征在于，所述系統包括全向麥克風、指向麥克風和定位單元。
[0017]所述全向麥克風用于采集第一聲音信息。
[0018]所述指向麥克風用于采集第二聲音信息。
[0019]所述定位單元用于根據所述第一聲音信息和所述第二聲音信息定位聲源在三維空間中的組成圓形的疑似位置集合，并根據所述第二聲音信息的幅度信息在所述疑似位置集合中確定所述聲源的位置。
[0020]其中，所述全向麥克風和所述指向麥克風位于第一直線上，所述指向麥克風不指向預定的第一平面，所述第一直線所在的、垂直于所述第一平面的第二平面，以及自身所在的、垂直于所述第一直線的第三平面。
[0021]第四方面，本發明還提供一種對應上述聲源定位系統的聲源定位方法，所述方法包括:
[0022]全向麥克風采集第一聲音信息，指向麥克風采集第二聲音信息；[0〇23]根據所述第一聲音信息和所述第二聲音信息定位聲源在三維空間中的組成圓形的疑似位置集合；
[0024]根據所述第二聲音信息的幅度信息在所述疑似位置集合中確定所述聲源的位置。
[0025]其中，所述全向麥克風和所述指向麥克風位于第一直線上，所述指向麥克風不指向預定的第一平面，所述第一直線所在的、垂直于所述第一平面的第二平面，以及自身所在的、垂直于所述第一直線的第三平面。
[0026]本發明諸多實施例提供的聲源定位系統和方法通過根據全向麥克風和指向麥克風分別采集的第一聲音信息和第二聲音信息定位聲源在平面或空間中的若干疑似位置，再通過指向麥克風的指向中軸的方向以及第二聲音信息的幅度信息在各疑似位置中確定聲源的位置，從而通過兩個麥克風即可實現平面定位和空間定位。【附圖說明】
[0027]通過閱讀參照以下附圖所作的對非限制性實施例所作的詳細描述，本申請的其它特征、目的和優點將會變得更明顯:
[0028]圖1為本發明一實施例提供的一種聲源定位系統的結構示意圖。
[0029]圖2為本發明一實施例提供的對應于圖1所示系統的聲源定位方法的流程圖。
[0030]圖3為圖2所示聲源定位方法中步驟S13的流程圖。
[0031]圖4為本發明一實施例提供的另一種聲源定位系統的結構示意圖。
[0032]圖5為本發明一實施例提供的對應于圖4所示系統的聲源定位方法的流程圖。
[0033]圖6為圖5所示聲源定位方法中步驟S23的流程圖。
[0034]圖7為圖5所示聲源定位方法中步驟S25的流程圖。【具體實施方式】
[0035]下面結合附圖和實施例對本申請作進一步的詳細說明。可以理解的是，此處所描述的具體實施例僅僅用于解釋相關發明，而非對該發明的限定。另外還需要說明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與發明相關的部分。
[0036]需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本申請。
[0037]圖1為本發明一實施例中聲源定位系統的結構示意圖。
[0038]如圖1所示，在本實施例中，本發明提供的一種聲源定位系統包括全向麥克風10、 指向麥克風30和定位單元50。
[0039]其中，全向麥克風10用于采集第一聲音信息；指向麥克風30用于采集第二聲音信息。定位單元50用于根據所述第一聲音信息和所述第二聲音信息定位聲源在預定的第一平面中的兩處疑似位置A和B，并根據所述第二聲音信息的幅度信息在所述兩處疑似位置A和B 中確定所述聲源的位置。
[0040]其中，全向麥克風10和指向麥克風30位于第一直線上。指向麥克風30不指向所述第一直線所在的、垂直于所述第一平面的第二平面。
[0041]圖2為本發明一實施例提供的對應于圖1所示系統的聲源定位方法的流程圖。圖2 所示的聲源定位方法可應用于圖1所示的系統中。
[0042]如圖2所示，在本實施例中，本發明提供的一種聲源定位方法包括:
[0043] S11:全向麥克風采集第一聲音信息，指向麥克風采集第二聲音信息。
[0044] S13:根據所述第一聲音信息和所述第二聲音信息定位聲源在預定的第一平面中的兩處疑似位置。
[0045] S15:根據所述第二聲音信息的幅度信息在所述兩處疑似位置中確定所述聲源的位置。
[0046]其中，所述全向麥克風和所述指向麥克風位于第一直線上，所述指向麥克風不指向所述第一直線所在的、垂直于所述第一平面的第二平面。
[0047]具體地，在本實施例中，所述預定的第一平面為水平面。全向麥克風10和指向麥克風30位于第一直線上。指向麥克風30不指向所述第一直線所在的、垂直于所述第一平面的第二平面，即，指向麥克風30的指向中軸偏向第一直線兩側的其中一側。
[0048]在本實施例中，所述預定的第一平面為水平面，在更多實施例中，可以根據實際需求將所述預定的第一平面設置為全向麥克風10和指向麥克風30所在的不同平面，具有相同的技術效果。
[0049]步驟S11中，全向麥克風10和指向麥克風30分別采集第一聲音信息和第二聲音信息。
[0050]步驟S13中，定位單元50根據所述第一聲音信息和所述第二聲音信息定位聲源在水平面中的兩處疑似位置A和B。兩處疑似位置A和B到全向麥克風10和指向麥克風30的距離相同，相對于所述第一直線對稱。[〇〇51]步驟S15中，由于指向麥克風30的指向中軸偏向第一直線兩側的其中一側，指向麥克風30分別采集A處的聲源和B處的聲源所產生的聲音信息的幅度信息不相同，通過所述第二聲音信息的幅度信息可以在兩處疑似位置A和B中確定所述聲源的位置，從而完成對聲源的平面定位。[〇〇52]上述實施例通過根據全向麥克風和指向麥克風分別采集的第一聲音信息和第二聲音信息定位聲源在平面中的兩處疑似位置，再通過指向麥克風的指向中軸的方向以及第二聲音信息的幅度信息在各疑似位置中確定聲源的位置，從而通過兩個麥克風即可實現平面定位。
[0053]在一優選實施例中，所述根據所述第一聲音信息和所述第二聲音信息定位聲源在預定的第一平面中的兩處疑似位置包括:
[0054]根據所述第一聲音信息和所述第二聲音信息計算所述聲源到所述全向麥克風和所述指向麥克風的時間差和相位差;根據所述相位差定位所述聲源在預定的第一平面中的兩處疑似位置。
[0055]圖3為圖2所示聲源定位方法中步驟S13的流程圖。
[0056]如圖3所示，在與上述定位系統對應的聲源定位方法中，步驟S13包括:[〇〇57] S131:根據所述第一聲音信息和所述第二聲音信息計算所述聲源到所述全向麥克風和所述指向麥克風的時間差和相位差。
[0058] S133:根據所述相位差定位所述聲源在預定的第一平面中的兩處疑似位置。
[0059]圖4為本發明一實施例提供的另一種聲源定位系統的結構示意圖。
[0060]如圖4所示，在本實施例中，本發明還提供另一種聲源定位系統，包括全向麥克風 10、指向麥克風30和定位單元50。
[0061]其中，全向麥克風10用于采集第一聲音信息；指向麥克風30用于采集第二聲音信息。定位單元50用于根據所述第一聲音信息和所述第二聲音信息定位聲源在三維空間中的組成圓形的疑似位置集合(圖4中所示的ABCD四處疑似位置僅為所述圓形的疑似位置集合中示例性的四處疑似位置)，并根據所述第二聲音信息的幅度信息在所述疑似位置集合中確定所述聲源的位置。[〇〇62]其中，全向麥克風10和指向麥克風30位于第一直線上，指向麥克風30不指向預定的第一平面，所述第一直線所在的、垂直于所述第一平面的第二平面，以及自身所在的、垂直于所述第一直線的第三平面。
[0063]圖5為本發明一實施例提供的對應于圖4所示系統的聲源定位方法的流程圖。圖5 所示的聲源定位方法可應用于圖4所示的系統中。
[0064]如圖5所示，在本實施例中，本發明還提供另一種聲源定位方法，包括:
[0065] S21:全向麥克風采集第一聲音信息，指向麥克風采集第二聲音信息。[〇〇66] S23:根據所述第一聲音信息和所述第二聲音信息定位聲源在三維空間中的組成圓形的疑似位置集合。
[0067] S25:根據所述第二聲音信息的幅度信息在所述疑似位置集合中確定所述聲源的位置。
[0068]其中，所述全向麥克風和所述指向麥克風位于第一直線上，所述指向麥克風不指向預定的第一平面，所述第一直線所在的、垂直于所述第一平面的第二平面，以及自身所在的、垂直于所述第一直線的第三平面。
[0069]具體地，在本實施例中，所述預定的第一平面為水平面。全向麥克風10和指向麥克風30位于第一直線上。指向麥克風30不指向水平面，所述第一直線所在的、垂直于水平面的第二平面，以及指向麥克風30自身所在的、垂直于所述第一直線的第三平面。即，指向麥克風30的指向中軸分別與水平面、第二平面、第三平面所成的角度均大于0。
[0070]在本實施例中，所述預定的第一平面為水平面，在更多實施例中，可以根據實際需求將所述預定的第一平面設置為全向麥克風10和指向麥克風30所在的不同平面，具有相同的技術效果。
[0071]步驟S21中，全向麥克風10和指向麥克風30分別采集第一聲音信息和第二聲音信息。[〇〇72]步驟S23中，定位單元50根據所述第一聲音信息和所述第二聲音信息定位聲源在三維空間中的若干疑似位置的集合，這些疑似位置到全向麥克風10和指向麥克風30的距離相同，組成了一個以所述第一直線為中垂線的圓形。
[0073]步驟S15中，由于指向麥克風30的指向中軸與水平面、第二平面、第三平面所成的角度均大于0,指向麥克風30分別采集圓上各點處的聲源所產生的各聲音信息的幅度信息均不相同，只有一處聲源所產生的聲音信息的幅度信息與所述第二聲音信息的幅度信息相同。因此，通過所述第二聲音信息的幅度信息可以在所述若干疑似位置的集合中確定所述聲源的位置，從而完成對聲源的空間定位。
[0074]上述實施例通過根據全向麥克風和指向麥克風分別采集的第一聲音信息和第二聲音信息定位聲源在空間中的若干疑似位置，再通過指向麥克風的指向中軸的方向以及第二聲音信息的幅度信息在各疑似位置中確定聲源的位置，從而通過兩個麥克風即可實現空間定位。
[0075]在一優選實施例中，所述根據所述第一聲音信息和所述第二聲音信息定位聲源在三維空間中的組成圓形的疑似位置集合包括:
[0076]根據所述第一聲音信息和所述第二聲音信息計算所述聲源到所述全向麥克風和所述指向麥克風的時間差和相位差，根據所述相位差定位所述聲源在三維空間中的組成圓形的疑似位置集合。
[0077]圖6為圖5所示聲源定位方法中步驟S23的流程圖。
[0078]如圖6所示，在與上述定位系統對應的聲源定位方法中，步驟S23包括:
[0079]S231:根據所述第一聲音信息和所述第二聲音信息計算所述聲源到所述全向麥克風和所述指向麥克風的時間差和相位差；
[0080]S233:根據所述相位差定位所述聲源在三維空間中的組成圓形的疑似位置集合。 [0081 ]在一優選實施例中，所述根據所述第二聲音信息的幅度信息在所述疑似位置集合中確定所述聲源的位置包括:
[0082]通過所述第一平面和所述第二平面將所述疑似位置集合組成的圓形劃分為四個象限；[〇〇83]根據所述指向麥克風的指向中軸與所述第三平面所成的第三角度和所述第二聲音信息的幅度信息定位所述聲源分別位于所述四個象限中的四處疑似位置；
[0084]根據所述指向麥克風的指向中軸分別與所述第一平面所成的第一角度和與所述第二平面所成的第二角度在所述四處疑似位置中確定所述聲源的位置。
[0085]圖7為圖5所示聲源定位方法中步驟S25的流程圖。
[0086]如圖7所示，在與上述定位系統對應的聲源定位方法中，步驟S25包括:
[0087]S251:通過所述第一平面和所述第二平面將所述疑似位置集合組成的圓形劃分為四個象限；[〇〇88]S253:根據所述指向麥克風的指向中軸與所述第三平面所成的第三角度和所述第二聲音信息的幅度信息定位所述聲源分別位于所述四個象限中的四處疑似位置；
[0089]S255:根據所述指向麥克風的指向中軸分別與所述第一平面所成的第一角度和與所述第二平面所成的第二角度在所述四處疑似位置中確定所述聲源的位置。
[0090]附圖中的流程圖和框圖，圖示了按照本發明各種實施例的系統、方法和計算機程序產品的可能實現的體系架構、功能和操作。在這點上，流程圖或框圖中的每個方框可以代表一個模塊、程序段、或代碼的一部分，所述模塊、程序段、或代碼的一部分包含一個或多個用于實現規定的邏輯功能的可執行指令。也應當注意，在有些作為替換的實現中，方框中所標注的功能也可以以不同于附圖中所標注的順序發生。例如，兩個接連地表示的方框實際上可以基本并行地執行，它們有時也可以按相反的順序執行，這根據所涉及的功能而定。也要注意的是，框圖和/或流程圖中的每個方框、以及框圖和/或流程圖中的方框的組合，可以通過執行規定的功能或操作的專用的基于硬件的系統來實現，或者可以通過專用硬件與計算機指令的組合來實現。[0091 ]描述于本申請實施例中所涉及到的單元或模塊可以通過軟件的方式實現，也可以通過硬件的方式來實現。所描述的單元或模塊也可以設置在處理器中，例如，定位單元50可以是設置在計算機或智能設備中的軟件程序，通過有線或無線等方式與全向麥克風10和指向麥克風30連接;也可以是單獨工作的硬件芯片。其中，這些單元或模塊的名稱在某種情況下并不構成對該單元或模塊本身的限定，例如，定位單元50還可以被描述為“用于計算聲源位置的處理單元”。
[0092]作為另一方面，本申請還提供了一種計算機可讀存儲介質，該計算機可讀存儲介質可以是上述實施例中所述裝置中所包含的計算機可讀存儲介質；也可以是單獨存在，未裝配入設備中的計算機可讀存儲介質。計算機可讀存儲介質存儲有一個或者一個以上程序，所述程序被一個或者一個以上的處理器用來執行描述于本申請的公式輸入方法。
[0093]以上描述僅為本申請的較佳實施例以及對所運用技術原理的說明。本領域技術人員應當理解，本申請中所涉及的發明范圍，并不限于上述技術特征的特定組合而成的技術方案，同時也應涵蓋在不脫離所述發明構思的情況下，由上述技術特征或其等同特征進行任意組合而形成的其它技術方案。例如上述特征與本申請中公開的(但不限于)具有類似功能的技術特征進行互相替換而形成的技術方案。
【主權項】
1.一種聲源定位系統，其特征在于，所述系統包括全向麥克風、指向麥克風和定位單 元；所述全向麥克風用于采集第一聲音信息；所述指向麥克風用于采集第二聲音信息；所述定位單元用于根據所述第一聲音信息和所述第二聲音信息定位聲源在預定的第 一平面中的兩處疑似位置，并根據所述第二聲音信息的幅度信息在所述兩處疑似位置中確 定所述聲源的位置；其中，所述全向麥克風和所述指向麥克風位于第一直線上，所述指向麥克風不指向所 述第一直線所在的、垂直于所述第一平面的第二平面。2.根據權利要求1所述的定位系統，其特征在于，所述根據所述第一聲音信息和所述第 二聲音信息定位聲源在預定的第一平面中的兩處疑似位置包括:根據所述第一聲音信息和所述第二聲音信息計算所述聲源到所述全向麥克風和所述 指向麥克風的時間差和相位差;根據所述相位差定位所述聲源在預定的第一平面中的兩處 疑似位置。3.—種聲源定位方法，其特征在于，所述方法包括:全向麥克風采集第一聲音信息，指向麥克風采集第二聲音信息；根據所述第一聲音信息和所述第二聲音信息定位聲源在預定的第一平面中的兩處疑 似位置；根據所述第二聲音信息的幅度信息在所述兩處疑似位置中確定所述聲源的位置；其中，所述全向麥克風和所述指向麥克風位于第一直線上，所述指向麥克風不指向所 述第一直線所在的、垂直于所述第一平面的第二平面。4.根據權利要求3所述的定位方法，其特征在于，所述根據所述第一聲音信息和所述第 二聲音信息定位聲源在預定的第一平面中的兩處疑似位置包括:根據所述第一聲音信息和所述第二聲音信息計算所述聲源到所述全向麥克風和所述 指向麥克風的時間差和相位差；根據所述相位差定位所述聲源在預定的第一平面中的兩處疑似位置。5.—種聲源定位系統，其特征在于，所述系統包括全向麥克風、指向麥克風和定位單 元；所述全向麥克風用于采集第一聲音信息；所述指向麥克風用于采集第二聲音信息；所述定位單元用于根據所述第一聲音信息和所述第二聲音信息定位聲源在三維空間 中的組成圓形的疑似位置集合，并根據所述第二聲音信息的幅度信息在所述疑似位置集合 中確定所述聲源的位置；其中，所述全向麥克風和所述指向麥克風位于第一直線上，所述指向麥克風不指向預 定的第一平面，所述第一直線所在的、垂直于所述第一平面的第二平面，以及自身所在的、 垂直于所述第一直線的第三平面。6.根據權利要求5所述的定位系統，其特征在于，所述根據所述第一聲音信息和所述第 二聲音信息定位聲源在三維空間中的組成圓形的疑似位置集合包括:根據所述第一聲音信息和所述第二聲音信息計算所述聲源到所述全向麥克風和所述指向麥克風的時間差和相位差，根據所述相位差定位所述聲源在三維空間中的組成圓形的 疑似位置集合。7.根據權利要求5或6所述的定位系統，其特征在于，所述根據所述第二聲音信息的幅 度信息在所述疑似位置集合中確定所述聲源的位置包括:通過所述第一平面和所述第二平面將所述疑似位置集合組成的圓形劃分為四個象限；根據所述指向麥克風的指向中軸與所述第三平面所成的第三角度和所述第二聲音信 息的幅度信息定位所述聲源分別位于所述四個象限中的四處疑似位置；根據所述指向麥克風的指向中軸分別與所述第一平面所成的第一角度和與所述第二 平面所成的第二角度在所述四處疑似位置中確定所述聲源的位置。8.—種聲源定位方法，其特征在于，所述方法包括:全向麥克風采集第一聲音信息，指向麥克風采集第二聲音信息；根據所述第一聲音信息和所述第二聲音信息定位聲源在三維空間中的組成圓形的疑 似位置集合；根據所述第二聲音信息的幅度信息在所述疑似位置集合中確定所述聲源的位置；其中，所述全向麥克風和所述指向麥克風位于第一直線上，所述指向麥克風不指向預 定的第一平面，所述第一直線所在的、垂直于所述第一平面的第二平面，以及自身所在的、 垂直于所述第一直線的第三平面。9.根據權利要求8所述的定位方法，其特征在于，所述根據所述第一聲音信息和所述第 二聲音信息定位聲源在三維空間中的組成圓形的疑似位置集合包括:根據所述第一聲音信息和所述第二聲音信息計算所述聲源到所述全向麥克風和所述 指向麥克風的時間差和相位差；根據所述相位差定位所述聲源在三維空間中的組成圓形的疑似位置集合。10.根據權利要求8或9所述的定位方法，其特征在于，所述根據所述第二聲音信息的幅 度信息在所述疑似位置集合中確定所述聲源的位置包括:通過所述第一平面和所述第二平面將所述疑似位置集合組成的圓形劃分為四個象限；根據所述指向麥克風的指向中軸與所述第三平面所成的第三角度和所述第二聲音信 息的幅度信息定位所述聲源分別位于所述四個象限中的四處疑似位置；根據所述指向麥克風的指向中軸分別與所述第一平面所成的第一角度和與所述第二 平面所成的第二角度在所述四處疑似位置中確定所述聲源的位置。
【文檔編號】G01S5/22GK106019232SQ201610308042
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月11日
【發明人】徐榮強
【申請人】北京地平線信息技術有限公司