基于声音的方向距离辨识装置及其方向距离辨识方法
阅读说明：本技术 基于声音的方向距离辨识装置及其方向距离辨识方法 (Sound-based direction and distance identification device and direction and distance identification method thereof ) 是由 孙重羽 张剑平 于 2021-06-29 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种基于声音的方向距离辨识装置及其方向距离辨识方法,基于声音的方向距离辨识装置包括：声音采集模块,声音采集模块包括声音采集矩阵板,声音采集矩阵板的四周均布有多个声音采集器,以用于获取声音信号并将声音信号传输至声音处理模块；声音处理模块,声音处理模块用于接收并处理来自声音采集模块的声音信号,以将声音信号转换为方向数据和/或距离数据,并将方向数据和/或距离数据同时传输给网络传输模块和显示模块；网络传输模块,网络传输模块用于将方向数据和/或距离数据传输至云网络；以及显示模块,显示模块用于展示方向数据和/或距离数据；声音处理模块同时与声音采集模块、网络传输模块、和显示模块通信连接。(The invention discloses a direction and distance identification device based on sound and a direction and distance identification method thereof, wherein the direction and distance identification device based on sound comprises: the sound acquisition module comprises a sound acquisition matrix plate, and a plurality of sound collectors are uniformly distributed on the periphery of the sound acquisition matrix plate and used for acquiring sound signals and transmitting the sound signals to the sound processing module; the sound processing module is used for receiving and processing the sound signals from the sound acquisition module, converting the sound signals into direction data and/or distance data, and simultaneously transmitting the direction data and/or the distance data to the network transmission module and the display module; the network transmission module is used for transmitting the direction data and/or the distance data to the cloud network; the display module is used for displaying the direction data and/or the distance data; the sound processing module is in communication connection with the sound acquisition module, the network transmission module and the display module.)
技术领域
本发明涉及声音辨识
技术领域
，具体涉及一种基于声音的方向距离辨识装置及其方向距离辨识方法。背景技术
人工智能是计算机科学的一个分支，它企图了解智能的实质，并生产出一种新的能以人类智能相似的方式做出反应的智能机器，该领域的研究包括机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等。人工智能从诞生以来，理论和技术日益成熟，应用领域也不断扩大，可以设想，未来人工智能带来的科技产品，将会是人类智慧的“容器”。人工智能可以对人的意识、思维的信息过程进行模拟。人工智能不是人的智能，但能像人那样思考、也可能超过人的智能。人工智能是一门极富挑战性的科学，从事这项工作的人必须懂得计算机知识，心理学和哲学。人工智能是包括十分广泛的科学，它由不同的领域组成，如机器学习，计算机视觉等等，总的说来，人工智能研究的一个主要目标是使机器能够胜任一些通常需要人类智能才能完成的复杂工作。但不同的时代、不同的人对这种“复杂工作”的理解是不同的。随着数据处理技术的进步以及移动互联网的快速普及，计算机技术被广泛地运用到了社会的各个领域，随之而来的则是海量数据的产生。其中，语音数据受到了人们越来越多的重视。语音识别是涉及心理学、生理学、声学、语言学、信息理论、信号处理、计算机科学、模式识别等多个学科的交叉学科，具有广阔的应用前景。
随着人工智能技术的发展，语音识别技术也已经发展到各行各业，如人工智能对话、语音转文字、说话人识别、声源方向识别等，其主要根据声学特征和各种人工智能算法完成。声音方向距离辨识装置是利用现阶段流行的android系统和嵌入式硬件搭建，具有体积小、便携、省电等优势。声音方向距离辨识装置运行各种智能算法主要实现语音识别、方向识别、距离识别。声音方向距离辨识装置可以从很多的环境噪声中提取出它要识别的声音，并且可以判断出这个需要的声音的方向和距离。
基于声音的方向距离辨识装置可以应用在各种需要对声音的方向、距离识别的产品中。
然而，现有的基于声音的方向距离辨识装置通用性较低、没有网络云功能且无法分析声音的方向和距离。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于声音的方向距离辨识装置及其方向距离辨识方法，以解决现有的基于声音的方向距离辨识装置通用性较低、没有网络云功能且无法分析声音的方向和距离的问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
本发明提供一种基于声音的方向距离辨识装置，所述基于声音的方向距离辨识装置包括：声音采集模块，所述声音采集模块包括声音采集矩阵板，所述声音采集矩阵板的四周均布有多个声音采集器，以用于获取声音信号并将所述声音信号传输至声音处理模块；声音处理模块，所述声音处理模块用于接收并处理来自所述声音采集模块的声音信号，以将所述声音信号转换为方向数据和/或距离数据，并将所述方向数据和/或所述距离数据同时传输给网络传输模块和显示模块；网络传输模块，所述网络传输模块用于将所述方向数据和/或所述距离数据传输至云网络；以及显示模块，所述显示模块用于展示所述方向数据和/或所述距离数据；所述声音处理模块同时与所述声音采集模块、所述网络传输模块、所述和所述显示模块通信连接。
可选择地，所述声音采集矩阵板构造为麦克风矩阵板，和/或所述声音采集器构造为麦克风。
可选择地，所述声音处理模块包括信号放大器、滤波器、模数转换电路和核心主板，所述信号放大器的输入端作为所述声音处理模块的输入端连接所述声音采集模块的输出端，其输出端连接所述滤波器的输入端，所述滤波器的输出端连接所述模数转换器的输入端，所述模数转换器的输出端连接所述核心主板，所述核心主板同时与所述显示模块和所述网络传输模块连接；所述信号放大器用于将所述声音信号进行放大并传输至所述滤波器，所述滤波器对放大后的声音信号进行滤波处理并传输至所述模数转换电路，所述模数转换电路用于将滤波后的信号转换为数字信号，并将所述数字信号传输至所述核心主板，所述核心主板对所述数字信号处理以形成所述方向数据和/或所述距离数据。
可选择地，所述显示模块包括显示屏，所述显示屏连接所述声音处理模块。
可选择地，所述基于声音的方向距离辨识装置还包括存储模块，所述存储模块连接所述声音处理模块，以用于存储所述方向数据和/或所述距离数据。
可选择地，所述存储模块构造为存储器。
可选择地，所述方向距离辨识方法包括：
S1：利用声音采集模块采集声音信号；
S2：对所述声音信号进行放大处理，得到放大后的声音信号；
S3：对所述放大后的声音信号进行滤波操作，得到滤波后的信号；
S4：对所述滤波后的信号进行模数转换，得到数字信号；
S5：根据所述数字信号，得到所述方向数据和/或所述距离数据；
S6：将所述方向数据和/或所述距离数据同时传输至所述网络传输模块、所述显示模块和存储模块。
可选择地，所述步骤S5包括以下分步骤：
S51：对所述数字信号进行滤波操作，得到滤波后的数字信号；
S52：当所述滤波后的数字信号为预设信号时，进入步骤S53；
S53：分析所述滤波后的数字信号的采集方向，以及计算声音信号发生点与所述声音采集模块之间的距离，得到所述方向数据和/或所述距离数据。
本发明具有以下有益效果：
1、可以将方向距离辨识装置作为一个整体使用，因此具有较高的通用性，可以与其他产品适配；
2、通过网络传输模块的存在，与声音处理模块之间构建通信连接，能够将声音的方向数据和距离数据传输给网络云平台，从而提高存储能力的同时便于用户在各类终端上查看数据；
3、本发明所提供的方向距离辨识装置及其方向距离辨识方法，能够分析声音的方向和距离，因此能为用户提供准确的数据，从而能够满足各种声音辨识需求；
4、声音采集矩阵板的存在，能够匹配各种不同型号、不同数量的声音采集器，因此可以满足不同需求下对于声音辨识的精度要求。
附图说明
图1为本发明所提供的基于声音的方向距离辨识装置的结构示意图；
图2为本发明所提供的基于声音的方向距离辨识装置的声音处理模块的内部结构示意图；
图3为本发明所提供的基于声音的方向距离辨识装置的信号放大器的电路图；
图4为本发明所提供的基于声音的方向距离辨识装置的滤波器的电路图；
图5为本发明所提供的基于声音的方向距离辨识装置的存储器的电路图；
图6为本发明所提供的基于声音的方向距离辨识方法的流程图；
图7为图6中步骤S5的分步骤流程图。
附图标记说明
1-声音采集模块；2-声音处理模块；21-信号放大器；22-滤波器；23-模数转换电路；24-核心主板；3-网络传输模块；4-显示模块。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
本发明提供一种基于声音的方向距离辨识装置，参考图1和图2所示，所述基于声音的方向距离辨识装置包括：声音采集模块，所述声音采集模块包括声音采集矩阵板，所述声音采集矩阵板的四周均布有多个声音采集模块1，以用于获取声音信号并将所述声音信号传输至声音处理模块2；声音处理模块2，所述声音处理模块2用于接收并处理来自所述声音采集模块的声音信号，以将所述声音信号转换为方向数据和/或距离数据，并将所述方向数据和/或所述距离数据同时传输给网络传输模块3和显示模块4；网络传输模块3，所述网络传输模块3用于将所述方向数据和/或所述距离数据传输至云网络；以及显示模块4，所述显示模块4用于展示所述方向数据和/或所述距离数据；所述声音处理模块2同时与所述声音采集模块、所述网络传输模块3、所述和所述显示模块4通信连接。
本发明具有以下有益效果：
1、可以将方向距离辨识装置作为一个整体使用，因此具有较高的通用性，可以与其他产品适配；
2、通过网络传输模块3的存在，与声音处理模块2之间构建通信连接，能够将声音的方向数据和距离数据传输给网络云平台，从而提高存储能力的同时便于用户在各类终端上查看数据；
3、本发明所提供的方向距离辨识装置及其方向距离辨识方法，能够分析声音的方向和距离，因此能为用户提供准确的数据，从而能够满足各种声音辨识需求；
4、声音采集矩阵板的存在，能够匹配各种不同型号、不同数量的声音采集模块1，因此可以满足不同需求下对于声音辨识的精度要求。
可选择地，所述声音采集矩阵板构造为麦克风矩阵板，和/或所述声音采集模块1构造为麦克风。
这里需要说明的是，麦克风矩阵板上设置的麦克风，可以在任意方向上设置一个麦克风，也可以是一组麦克风，本发明对此不做具体限制，本领域技术人员可结合本发明所提供的实施例以及实际情况进行设置。
可选择地，参考图3和图4所示，所述声音处理模块2包括信号放大器21、滤波器22、模数转换电路23和核心主板24，所述信号放大器21的输入端作为所述声音处理模块2的输入端连接所述声音采集模块的输出端，其输出端连接所述滤波器22的输入端，所述滤波器22的输出端连接所述模数转换器的输入端，所述模数转换器的输出端连接所述核心主板24，所述核心主板24同时与所述显示模块4和所述网络传输模块3连接；所述信号放大器21用于将所述声音信号进行放大并传输至所述滤波器22，所述滤波器22对放大后的声音信号进行滤波处理并传输至所述模数转换电路23，所述模数转换电路23用于将滤波后的信号转换为数字信号，并将所述数字信号传输至所述核心主板24，所述核心主板24对所述数字信号处理以形成所述方向数据和/或所述距离数据。
具体地，核心主板24可以选用具有32位的8核中央处理器，这样能够满足对各种人工智能算法的快速精准处理，当然，出于成本考虑，本领域技术人员也可以选择其他的处理器，本发明在此不做具体限制。
可选择地，所述显示模块4包括显示屏，所述显示屏连接所述声音处理模块2。至于显示屏的型号参数等规格，本领域技术人员可自选，本发明同样不做具体限制。
可选择地，参考图5所示，所述基于声音的方向距离辨识装置还包括存储模块，所述存储模块连接所述声音处理模块2，以用于存储所述方向数据和/或所述距离数据。
可选择地，所述存储模块构造为存储器。
在这里，本发明不对存储器的具体型号做以限定，本领域技术人员可根据成本预算以及其他实际情况选择存储器的存储空间以及大小、型号等，本发明不做具体限定。
可选择地，参考图6所示，所述方向距离辨识方法包括：
S1：利用声音采集模块采集声音信号；
S2：对所述声音信号进行放大处理，得到放大后的声音信号；
S3：对所述放大后的声音信号进行滤波操作，得到滤波后的信号；
S4：对所述滤波后的信号进行模数转换，得到数字信号；
S5：根据所述数字信号，得到所述方向数据和/或所述距离数据；
S6：将所述方向数据和/或所述距离数据同时传输至所述网络传输模块3、所述显示模块4和存储模块。
可选择地，参考图7所示，所述步骤S5包括以下分步骤：
S51：对所述数字信号进行滤波操作，得到滤波后的数字信号；
S52：当所述滤波后的数字信号为预设信号时，进入步骤S53；
S53：分析所述滤波后的数字信号的采集方向，以及计算声音信号发生点与所述声音采集模块之间的距离，得到所述方向数据和/或所述距离数据。
可选择地，所述步骤S52中，通过声学特征提取算法和声学模型建立算法判断所述滤波后的数字信号是否为预设信号。
可选择地，所述步骤S53中，通过声音方向判断算法分析所述滤波后的数字信号的采集方向；以及通过声音距离判断算法计算声音信号发生点与所述声音采集模块之间的距离。
这里需要说明的是，声学特征提取算法、声学模型建立算法、声音方向判断算法和声音距离判断算法均为本领域所熟知的，且并非为本发明的重点内容，因此本发明对此不做具体限定。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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