基于嵌入式Linux实时内核的降噪方法和装置
阅读说明：本技术 基于嵌入式Linux实时内核的降噪方法和装置 (Noise-reduction method and device based on built-in Linux real-time kernel ) 是由 刘亚中 于 2019-08-22 设计创作，主要内容包括：本申请提出基于嵌入式Linux实时内核的降噪方法和装置,其中装置包括：声音检测装置,用于检测室内声音；嵌入式Linux实时内核装置,用于对检测到的室内声音进行分析,并根据分析结果生成反向抵消声波的声波参数；声波生成装置,用于根据反向抵消声波的声波参数,发出反向抵消声波以减弱室内声音,利用嵌入式Linux实时内核装置的低延时、强实时特点,快速抵消室内声音,特别是抵消掉用户发出的鼾声,从而使得用户不会被室内的声音吵醒或降低睡眠质量。(The application proposes noise-reduction method and device based on built-in Linux real-time kernel, and wherein device includes: sound detection device, for detecting indoor sound；Built-in Linux real-time kernel device for analyzing the indoor sound detected, and generates the reversed acoustic wave parameter for offsetting sound wave based on the analysis results；Sound wave generating means, for according to the reversed acoustic wave parameter for offsetting sound wave, reversed sound wave of offsetting is issued to weaken indoor sound, utilize the low delay of built-in Linux real-time kernel device, hard real time feature, quickly offset indoor sound, the sound of snoring for especially balancing out user's sending, so that user will not wake or reduce sleep quality up by indoor sound.)
技术领域
本申请涉及降噪领域，特别涉及基于嵌入式Linux实时内核的降噪方法和装置。
背景技术
在用户睡眠过中，部分用户会打呼噜发出鼾声。长期在这种环境下睡眠势必会导致用户的伴侣睡眠质量降低。对于例如夫妻等结伴睡眠的用户，因为双人床宽度一般是1.8米，这导致伴侣间实际间隔可能不足0.5米，一方发出鼾声后，鼾声会很快就传入另一方的耳中，因此要在鼾声传到另一个伴侣耳朵里之前就消除掉鼾声，必然要求很高的实时性。现有技术中的主动降噪技术往往实时性较差，导致用户的体验不足。
因此，提高降噪时的实时性，实现低延时、强实时性降噪，是本领域亟待解决的问题。
发明内容
本申请提供了一种基于嵌入式Linux实时内核的降噪方法和装置，用于提高降噪时的实时性。
为了解决上述问题，作为本申请的一个方面，提供了一种基于嵌入式Linux实时内核的降噪装置，包括：
声音检测装置，用于检测室内声音；
嵌入式Linux实时内核装置，用于对检测到的室内声音进行分析，并根据分析结果生成反向抵消声波的声波参数；
声波生成装置，用于根据反向抵消声波的声波参数，发出反向抵消声波以减弱室内声音。
可选的，还包括：
睡眠质量检测装置，用于确定用户的睡眠质量等级，并判断用户的睡眠质量等级是否达到预设等级，将判断结果反馈给嵌入式Linux实时内核装置；
嵌入式Linux实时内核装置，还用于在用户的睡眠质量等级达到预设等级时，记录当前室内声音的频率和强度，在之后检测到的室内声音的频率不大于当前室内声音的频率，且之后检测到的室内声音的强度不大于当前室内声音的强度时，不生成反向抵消声波的声波参数；
和/或，嵌入式Linux实时内核装置，还用于在用户的睡眠质量等级未达到预设等级时，记录当前室内声音的频率和强度，在之后检测到的室内声音的频率不小于当前室内声音的频率，和/或，之后检测到的室内声音的强度不小于当前室内声音的强度时，生成反向抵消声波的声波参数。
可选的，嵌入式Linux实时内核装置，用于确定室内声音的频率和/或强度，在室内声音的频率大于第一频率阈值，和/或，室内声音的强度大于第一强度阈值时，生成反向抵消声波的声波参数；
和/或，嵌入式Linux实时内核装置，用于确定室内声音的频率、波长和相位，并根据室内声音的频率、波长和相位生成反向抵消声波的声波参数，其中，反向抵消声波的声波参数包括反向抵消声波的频率、波长和相位，反向抵消声波和室内声音的频率相同、波长相同且相位相反；
和/或，室内声音为用户发出的鼾声。
可选的，还包括：睡眠质量检测装置；
睡眠质量检测装置，用于确定用户的睡眠质量等级，并判断用户的睡眠质量等级是否达到预设等级，将判断结果反馈给嵌入式Linux实时内核装置；
嵌入式Linux实时内核装置还用于，根据判断结果调节第一频率阈值，和/或，根据判断结果调节第一强度阈值。
可选的，嵌入式Linux实时内核装置，用于：
在用户的睡眠质量等级达到预设等级时，若第一频率阈值小于当前室内声音的频率，则设定第一频率阈值等于当前室内声音的频率；和/或，
在用户的睡眠质量等级达到预设等级时，若第一强度阈值小于当前室内声音的强度，则设定第一强度阈值等于当前室内声音的强度；和/或，
在用户的睡眠质量等级未达到预设等级时，若第一频率阈值大于当前室内声音的频率，则设定第一频率阈值等于当前室内声音的频率；和/或，
在用户的睡眠质量等级达到预设等级时，若第一强度阈值大于当前室内声音的强度，则设定第一强度阈值等于当前室内声音的强度。
可选的，睡眠质量检测装，用于获取用户的翻身次数、用户发出声音的频次和/或用户发出声音的持续的时长；根据用户的翻身次数、用户发出声音的频次和/或用户发出声音的持续的时长确定用户的睡眠质量等级。
本申请还提出一种基于嵌入式Linux实时内核的降噪方法，包括：
检测室内声音；
采用嵌入式Linux实时内核装置对检测到的室内声音进行分析，并根据分析结果生成反向抵消声波的声波参数；
根据反向抵消声波的声波参数，发出反向抵消声波以减弱室内声音。
可选的，还包括：
确定用户的睡眠质量等级，并判断用户的睡眠质量等级是否达到预设等级，将判断结果反馈给嵌入式Linux实时内核装置；
采用嵌入式Linux实时内核装置，在用户的睡眠质量等级达到预设等级时，记录当前室内声音的频率和强度，在之后检测到的室内声音的频率不大于当前室内声音的频率，且之后检测到的室内声音的强度不大于当前室内声音的强度时，不生成反向抵消声波的声波参数；
和/或，采用嵌入式Linux实时内核装置，在用户的睡眠质量等级未达到预设等级时，记录当前室内声音的频率和强度，在之后检测到的室内声音的频率不小于当前室内声音的频率，和/或，之后检测到的室内声音的强度不小于当前室内声音的强度时，生成反向抵消声波的声波参数。
可选的，采用嵌入式Linux实时内核装置对检测到的室内声音进行分析，并根据分析结果生成反向抵消声波的声波参数，包括：确定室内声音的频率和/或强度，在室内声音的频率大于第一频率阈值，和/或，室内声音的强度大于第一强度阈值时，生成反向抵消声波的声波参数；
和/或，采用嵌入式Linux实时内核装置对检测到的室内声音进行分析，并根据分析结果生成反向抵消声波的声波参数，包括：采用嵌入式Linux实时内核方法确定室内声音的频率、波长和相位，根据室内声音的频率、波长和相位生成反向抵消声波的声波参数，其中，反向抵消声波的声波参数包括反向抵消声波的频率、波长和相位，反向抵消声波和室内声音的频率相同、波长相同且相位相反；
和/或，室内声音为用户发出的鼾声。
可选的，还包括：
确定用户的睡眠质量等级，并判断用户的睡眠质量等级是否达到预设等级，将判断结果反馈给嵌入式Linux实时内核装置；
采用嵌入式Linux实时内核装置，根据判断结果调节第一频率阈值，和/或，根据判断结果调节第一强度阈值。
可选的，根据判断结果调节第一频率阈值，包括：
在用户的睡眠质量等级达到预设等级时，若第一频率阈值小于当前室内声音的频率，则设定第一频率阈值等于当前室内声音的频率；
和/或；根据判断结果调节第一强度阈值，包括：
在用户的睡眠质量等级达到预设等级时，若第一强度阈值小于当前室内声音的强度，则设定第一强度阈值等于当前室内声音的强度；
和/或，根据判断结果调节第一频率阈值，包括：
在用户的睡眠质量等级未达到预设等级时，若第一频率阈值大于当前室内声音的频率，则设定第一频率阈值等于当前室内声音的频率；
和/或；根据判断结果调节第一强度阈值包括：
在用户的睡眠质量等级达到预设等级时，若第一强度阈值大于当前室内声音的强度，则设定第一强度阈值等于当前室内声音的强度。
可选的，确定用户的睡眠质量等级，包括：获取用户的翻身次数、用户发出声音的频次和/或用户发出声音的持续的时长；根据用户的翻身次数、用户发出声音的频次和/或用户发出声音的持续的时长确定用户的睡眠质量等级。
本申请提出了一种基于嵌入式Linux实时内核的降噪方法和装置，采用嵌入式Linux实时内核装置，利用嵌入式Linux实时内核装置的低延时、强实时特点，快速抵消室内声音，特别是抵消掉用户发出的鼾声，从而使得用户不会被室内的声音吵醒或降低睡眠质量。
附图说明
图1为本申请实施例中一种基于嵌入式Linux实时内核的降噪方法的组成图；
图2为本申请实施例中一种基于嵌入式Linux实时内核的降噪方法的流程图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、方法、产品或方法不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或方法固有的其它步骤或单元。
实施例1：
为了提高降噪过程中的实时性，实现低延迟、强实时降噪，本申请提出了一种基于嵌入式Linux实时内核的降噪装置，其特征在于，包括：
声音检测装置10，用于检测室内声音；
具体的，声音检测装置10可以是麦克风矩阵，通过麦克风矩阵检测室内的声音，优选的，声音检测装置10实时不间断获取一次室内声音，本申请提出的降噪装置优选用于用户睡眠时期，因此声音检测装置10优选用于检测用户睡眠时期的室内声音，声音检测装置在用户睡眠时期检测的主要为用户打鼾时发出的鼾声。即室内声音可以是用户睡眠时发出的鼾声。在检测到室内声音时，声音检测装置10将检测到的室内声音转换成电信号，传输给嵌入式Linux实时内核装置。
嵌入式Linux实时内核装置，用于对检测到的室内声音进行分析，并根据分析结果生成反向抵消声波的声波参数；
具体的，嵌入式Linux实时内核装置中采用嵌入式Linux实时内核，优选采用Xenomai内核。本申请的特点在于利用Linux实时内核(例如Xenomai内核)达到低延迟、强实时检测。
所述声波生成装置，用于根据所述反向抵消声波的声波参数，发出反向抵消声波以减弱室内声音。
具体的，声波参数可以包括声波的振幅、相位、频率和波长，本申请中采用主动降噪技术，在检测到了室内声音后，采用嵌入式Linux实时内核装置，分析出室内声音的频率、波长和相位，从而利用主动降噪技术产生于室内声音的频率波长相同，但相位相反的反向抵消声波，从而与声波产生干涉，使得用户听到的室内声音大幅度减弱或完全抵消，从而提高用户的使用体验，特别是用户在用户睡眠时抵消室内声音以提高用户的睡眠质量。
本申请提出的降噪装置，优选用于用户睡眠时，用于减弱用户发出的鼾声，本申请的特点在于采用嵌入式Linux实时内核装置，利用嵌入式Linux实时内核装置的低延时、强实时特点，快速抵消室内声音，特别是抵消掉用户发出的鼾声，从而使得用户不会被室内的声音吵醒或降低睡眠质量。
在一些可选的实施例中，本申请提出的基于嵌入式Linux实时内核的降噪装置，还包括：
睡眠质量检测装置，用于确定用户的睡眠质量等级，并判断用户的睡眠质量等级是否达到预设等级，将判断结果反馈给所述嵌入式Linux实时内核装置；
所述嵌入式Linux实时内核装置，还用于在用户的睡眠质量等级达到预设等级时，记录当前室内声音的频率和强度，在之后检测到的室内声音的频率不大于所述当前室内声音的频率，且之后检测到的室内声音的强度不大于所述当前室内声音的强度时，不生成所述反向抵消声波的声波参数；
和/或，所述嵌入式Linux实时内核装置，还用于在用户的睡眠质量等级未达到预设等级时，记录当前室内声音的频率和强度，在之后检测到的室内声音的频率不小于所述当前室内声音的频率，和/或，之后检测到的室内声音的强度不小于当前室内声音的强度时，生成所述反向抵消声波的声波参数。
具体的，在本实施例中，睡眠质量检测装置例如可以是智能手环等可以检测用户生理参数(例如心跳、呼吸频率等)的装置，通过用户的生理参数确定当前用户的睡眠质量，在检测到用户的睡眠质量后对用户的睡眠质量进行评级得到睡眠质量等级。如果用户的睡眠质量等级达到预设等级，表明当前的室内声音处于可接受范围内，用户不会感到不舒服，因此将当前室内声音的频率和强度记录下来作为参考数据，那么当以后检测到的室内声音的频率和强度小于或等于已经记录的参考数据时，则无需进行主动降噪，即无需发出反向抵消声波，也就不需要生成反向抵消声波的声波参数。如果用户的睡眠质量等级达不到预设等级，则说明当前室内声音是不可接受的，需要进行主动降噪发出反向抵消声波，那么如果以后检测到的室内声音的频率或强度大于或等于参考数据，则说明需要进行主动降噪，需要发送反向抵消声波，因此需要生成反向抵消声波的声波参数。
在一些可选的实施例中，本申请提出的基于嵌入式Linux实时内核的降噪装置中，嵌入式Linux实时内核装置，用于：
确定所述室内声音的频率和/或强度；
在室内声音的频率大于第一频率阈值，和/或，室内声音的强度大于第一强度阈值时，生成反向抵消声波的声波参数。
具体的，在本实施例中，预先为声音的频率和强度设定了相应的阈值，通常来讲，声音频率越高或强度越大，则声音越容易吵醒用户，本申请设定阈值，从而在保证用户睡眠质量的同时节省能量。
在一些可选的实施例中，还包括：睡眠质量检测装置；
所述睡眠质量检测装置，用于确定用户的睡眠质量等级，并判断用户的睡眠质量等级是否达到预设等级，将判断结果反馈给所述嵌入式Linux实时内核装置；
所述嵌入式Linux实时内核装置还用于，根据所述判断结果调节所述第一频率阈值，和/或，根据所述判断结果调节所述第一强度阈值。
具体的，本实施例中，通过睡眠质量检测装置，从而确定在当前室内声音的状态下用户是否睡的舒服，如果当前室内声音的频率和强度没有达到发射第一频率阈值和第一强度阈值，但用户睡的不舒服，则说明第一频率阈值和第一强度阈值设定的不合理，在此情况下需要修正第一频率阈值和第一强度阈值，本实施例中通过动态调节第一频率阈值和第一强度阈值，从而实现了不同用户的个性化自适应，保证用户的使用体验。
在一些可选的实施例中，所述嵌入式Linux实时内核装置，用于：
在用户的睡眠质量等级达到预设等级时，若所述第一频率阈值小于当前室内声音的频率，则设定所述第一频率阈值等于当前室内声音的频率；和/或，
在用户的睡眠质量等级达到预设等级时，若所述第一强度阈值小于当前室内声音的强度，则设定所述第一强度阈值等于当前室内声音的强度；和/或，
在用户的睡眠质量等级未达到预设等级时，若所述第一频率阈值大于当前室内声音的频率，则设定所述第一频率阈值等于当前室内声音的频率；和/或，
在用户的睡眠质量等级达到预设等级时，若所述第一强度阈值大于当前室内声音的强度，则设定所述第一强度阈值等于当前室内声音的强度。
具体的，本实施例中详细描述了嵌入式Linux实时内核如何根据判断结果调节第一频率阈值和第一强度阈值。
在一些可选的实施例中，所述睡眠质量检测装置确定用户的睡眠质量等级，包括：获取用户的翻身次数、用户发出声音的频次和/或用户发出声音的持续的时长；根据用户的翻身次数、用户发出声音的频次和/或用户发出声音的持续的时长确定用户的睡眠质量等级。
在一些可选的实施例中，所述嵌入式Linux实时内核装置，用于确定所述室内声音的频率、波长和相位，并根据所述室内声音的频率、波长和相位生成反向抵消声波的声波参数；其中，所述反向抵消声波的声波参数包括所述反向抵消声波的频率、波长和相位，所述反向抵消声波和所述室内声音的频率相同、波长相同且相位相反；
在一些可选的实施例中，所述室内声音为用户发出的鼾声。
在一些可选的实施例中，本申请提出的基于嵌入式Linux实时内核的降噪装置还包括开关装置，用于控制所述基于嵌入式Linux实时内核的降噪装置的开闭。
实施例2：
在本实施例中，采用微型麦克风矩阵作为声音检测装置，微型麦克风矩阵检测室内的鼾声作为室内声音，并将检测到的鼾声发送给嵌入式Linux实时内核装置，嵌入式Linux实时内核装置分析出鼾声的频率、波长和相位，并生成反向抵消声波的声波参数，确定反向抵消声波与鼾声的频率相同、波长相同但相位相反，然后嵌入式Linux实时内核装置控制扬声器发出反向抵消声波，以实现鼾声的降低或消除，同时采用睡眠质量检测装置确定用户的睡眠质量等级，进而评估实际达到的效果。
睡眠质量检测装置具体采用动态评级方式，根据用户的翻身、说话等产生生源的频次、时长等进行睡眠质量评估，同时记录该事件节点(当前时刻)用户鼾声的强度、频率、相位作为参考数据。如果用户睡眠质量等级达不到预设等级，则之后嵌入式Linux实时内核装置对该参考数据以上的鼾声进行降噪处理，发射反向抵消声波，如果用户睡眠质量等级达到预设等级，则之后嵌入式Linux实时内核装置对该参考数据附近的鼾声不做处理，即不发出反向抵消声波。
实施例3：
请参考图2，本申请还提出一种基于嵌入式Linux实时内核的降噪方法，包括：
检测室内声音；
具体的，本申请提出的方法优选用于用户睡眠时，因此室内声音可以为用户睡眠时期的声音，特别是用户发出的鼾声。可以采用麦克风矩阵检测室内声音并根据检测到的室内声音产生电信号传输给嵌入式Linux实时内核装置，优选实时不间断采集室内声音。
采用嵌入式Linux实时内核装置对检测到的室内声音进行分析，并根据分析结果生成反向抵消声波的声波参数；
根据反向抵消声波的声波参数，发出反向抵消声波以减弱室内声音。
本申请提出的降噪方法，优选用于用户睡眠时，用于减弱用户发出的鼾声，本申请的特点在于采用嵌入式Linux实时内核装置，利用嵌入式Linux实时内核装置的低延时、强实时特点，快速抵消室内声音，特别是抵消掉用户发出的鼾声，从而使得用户不会被室内的声音吵醒或降低睡眠质量。
在一些可选的实施例中，基于嵌入式Linux实时内核的降噪方法，还包括：
确定用户的睡眠质量等级，并判断用户的睡眠质量等级是否达到预设等级，将判断结果反馈给所述嵌入式Linux实时内核装置；
采用所述嵌入式Linux实时内核装置，在用户的睡眠质量等级达到预设等级时，记录当前室内声音的频率和强度，在之后检测到的室内声音的频率不大于所述当前室内声音的频率，且之后检测到的室内声音的强度不大于所述当前室内声音的强度时，不生成所述反向抵消声波的声波参数；
和/或，采用所述嵌入式Linux实时内核装置，在用户的睡眠质量等级未达到预设等级时，记录当前室内声音的频率和强度，在之后检测到的室内声音的频率不小于所述当前室内声音的频率，和/或，之后检测到的室内声音的强度不小于所述当前室内声音的强度时，生成所述反向抵消声波的声波参数。
在一些可选的实施例中，采用嵌入式Linux实时内核装置对检测到的室内声音进行分析，并根据分析结果生成反向抵消声波的声波参数，包括：
确定所述室内声音的频率和/或强度；
在室内声音的频率大于第一频率阈值，和/或，室内声音的强度大于第一强度阈值时，生成反向抵消声波的声波参数。
在一些可选的实施例中，还包括：
确定用户的睡眠质量等级，并判断用户的睡眠质量等级是否达到预设等级，将判断结果反馈给所述嵌入式Linux实时内核装置；
采用所述嵌入式Linux实时内核装置，根据所述判断结果调节所述第一频率阈值，和/或，根据所述判断结果调节所述第一强度阈值。
在一些可选的实施例中，根据所述判断结果调节所述第一频率阈值，包括：在用户的睡眠质量等级达到预设等级时，若所述第一频率阈值小于当前室内声音的频率，则设定所述第一频率阈值等于当前室内声音的频率；
在一些可选的实施例中，根据所述判断结果调节所述第一强度阈值，包括：在用户的睡眠质量等级达到预设等级时，若所述第一强度阈值小于当前室内声音的强度，则设定所述第一强度阈值等于当前室内声音的强度；
在一些可选的实施例中，，根据所述判断结果调节所述第一频率阈值，包括：在用户的睡眠质量等级未达到预设等级时，若所述第一频率阈值大于当前室内声音的频率，则设定所述第一频率阈值等于当前室内声音的频率；
在一些可选的实施例中，根据所述判断结果调节所述第一强度阈值包括：在用户的睡眠质量等级达到预设等级时，若所述第一强度阈值大于当前室内声音的强度，则设定所述第一强度阈值等于当前室内声音的强度。
在一些可选的实施例中，确定用户的睡眠质量等级，包括：获取用户的翻身次数，用户发出声音的频次和/或用户发出声音的持续的时长；根据用户的翻身次数，用户发出声音的频次和/或用户发出声音的持续的时长确定用户的睡眠质量等级。
在一些可选的实施例中，采用嵌入式Linux实时内核装置对检测到的室内声音进行分析，并根据分析结果生成反向抵消声波的声波参数，包括：采用所述嵌入式Linux实时内核方法确定所述室内声音的频率、波长和相位，根据所述室内声音的频率、波长和相位生成反向抵消声波的声波参数；其中，所述反向抵消声波的声波参数包括所述反向抵消声波的频率、波长和相位，所述反向抵消声波和所述室内声音的频率相同、波长相同且相位相反；
在一些可选的实施例中，所述室内声音为用户发出的鼾声。
本申请利用嵌入式Linux实时内核装置的低延时、强实时特点，快速抵消室内声音，特别是抵消掉用户发出的鼾声，从而使得用户不会被室内的声音吵醒或降低睡眠质量，防止因为降噪不及时导致用户的体验低。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。