CN108513100B - 基于信号分析的自动消音*** - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于信号分析的自动消音***，包括：信号检测设备，设置在耳塞内，用于检测当前环境的发声情况，以获得环境声音信号，并输出所述环境声音信号；信号分析设备，与所述信号检测设备连接，用于接收所述信号检测设备，对所述信号检测设备进行分析，以获得所述信号检测设备中信号幅值最大的三种噪声类型，输出所述三种噪声类型以及各自对应的信号波形；信号抵消设备，设置在信号检测设备的一侧，包括接收器、发声器、复合器、播放器和减振器。通过本发明，能够进一步减少耳塞使用过程，周围噪声对睡眠人体的冲击。

Description

基于信号分析的自动消音***
技术领域
本发明涉及医疗器械领域，尤其涉及一种基于信号分析的自动消音***。
背景技术
睡眠耳塞原理近似于防噪耳塞，为了能达到日常睡眠舒适的目的，其使用柔软慢回弹的材料制成，但抗噪性能基本上能达到甚至优于硅胶耳塞的水平，因此质量比一般的劳保型耳塞产品要好。
耳塞的使用方式如下：将耳塞搓成长条状，搓得越细越容易配戴；拉起上耳角，将耳塞的三分之二塞入耳道中；按住耳塞约20秒，直至耳塞膨胀并堵住耳道；用完后取出耳塞时，将耳塞轻轻地旋转拉出。
尽管使用了耳塞，但由于无法完全封闭用户的耳部，因此，在用户睡眠过程中，仍存在一定的噪声干扰，当前，缺乏对使用耳塞后的噪声干扰的去除机制，使得用户仍无法完全克服噪声的影响。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种基于信号分析的自动消音***，对非故障视频流进行现场数据分析，以基于噪声信号的类型和幅度，自适应地抵消噪声干扰，同时，还能够在识别到人体进入睡眠后，停止相应消音处理，以减少消音设备本身运行对人体造成的负面影响。
更具体地，本发明至少具有以下三个重要发明点：
(1)通过对噪声信号的类型和幅度的分析，采取反相的声音信号对冲机制以有效减少噪声对睡眠人体的冲击；
(2)利用人体一旦入睡即对噪声敏感度降低的生理特性，通过图像模式对人体睡眠状态进行分析，以在人体进入睡眠后停止相应消音处理，从而减少消音设备对人体的电磁辐射；
(3)基于每一个图像碎片的特征值与周围图像碎片特征值均值的差值的绝对值确定该图像碎片的偏差值，还对所述多帧高清图像中相同某一位置的多个图像碎片的偏差值进行计算，以确定当前视频流是否为故障视频流，从而保证后续视频处理只针对非故障视频流进行。
根据本发明的一方面，提供了一种基于信号分析的自动消音***，所述***包括：
信号检测设备，设置在耳塞内，用于检测当前环境的发声情况，以获得环境声音信号，并输出所述环境声音信号；
信号分析设备，与所述信号检测设备连接，用于接收所述信号检测设备，对所述信号检测设备进行分析，以获得所述信号检测设备中信号幅值最大的三种噪声类型，输出所述三种噪声类型以及各自对应的信号波形；
信号抵消设备，设置在信号检测设备的一侧，包括接收器、发声器、复合器、播放器和减振器；
床铺监控设备，用于面向床铺进行当前环境的持续图像数据采集，以获得并输出预设时间间隔内连续的多帧床铺监控画面；
所述信号抵消设备中，所述接收器与所述信号分析设备连接，用于接收所述三种噪声类型以及各自对应的信号波形，所述发声器和所述接收器连接，用于基于所述三种噪声类型以及各自对应的信号波形，产生三种音频成分，所述三种音频成分的类型与所述三种噪声类型分别对应且每一种音频成分的波形为其对应的噪声类型的对应的信号波形的反相波形，所述复合器与所述发声器连接，用于将所述发生器生成的三种音频成分复合以获得并输出复合波形信号，所述播放器与所述复合器连接，用于接收所述复合波形信号，并播放所述复合波形信号，所述减振器与所述发声器连接，用于减少所述发声器因为工作而带来的振动。
附图说明
以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中：
图1为根据本发明实施方案示出的基于信号分析的自动消音***的结构示意图。
具体实施方式
下面将参照附图对本发明的基于信号分析的自动消音***的实施方案进行详细说明。
耳塞，对于声音敏感型人们来说，是保证睡眠效果的利器，能够有效地克服外部噪声对人们睡眠造成的干扰。然而，由于人们耳部构造的不规则性，每一个人的耳部构造都不同，导致定制的耳塞无法完全封闭用户的耳部，降低了去除噪声的效果。
为了克服上述不足，本发明搭建了一种基于信号分析的自动消音***，能够为用户营造更舒适的睡眠环境。
图1为根据本发明实施方案示出的基于信号分析的自动消音***的结构方框图，所述***包括：
耳塞架构，包括耳塞连接件2、耳塞平台1和耳塞凸起部3，耳塞平台1和耳塞凸起部3在耳塞架构的左右侧各设置了一组。
信号检测设备，设置在耳塞内，用于检测当前环境的发声情况，以获得环境声音信号，并输出所述环境声音信号；
信号分析设备，与所述信号检测设备连接，用于接收所述信号检测设备，对所述信号检测设备进行分析，以获得所述信号检测设备中信号幅值最大的三种噪声类型，输出所述三种噪声类型以及各自对应的信号波形；
信号抵消设备，设置在信号检测设备的一侧，包括接收器、发声器、复合器、播放器和减振器。
接着，继续对本发明的基于信号分析的自动消音***的具体结构进行进一步的说明。
在所述基于信号分析的自动消音***中，还包括：
床铺监控设备，用于面向床铺进行当前环境的持续图像数据采集，以获得并输出预设时间间隔内连续的多帧床铺监控画面；
所述信号抵消设备中，所述接收器与所述信号分析设备连接，用于接收所述三种噪声类型以及各自对应的信号波形，所述发声器和所述接收器连接，用于基于所述三种噪声类型以及各自对应的信号波形，产生三种音频成分，所述三种音频成分的类型与所述三种噪声类型分别对应且每一种音频成分的波形为其对应的噪声类型的对应的信号波形的反相波形，所述复合器与所述发声器连接，用于将所述发生器生成的三种音频成分复合以获得并输出复合波形信号，所述播放器与所述复合器连接，用于接收所述复合波形信号，并播放所述复合波形信号，所述减振器与所述发声器连接，用于减少所述发声器因为工作而带来的振动；
图像分割设备，与所述床铺监控设备连接，用于接收预设时间间隔内连续的多帧床铺监控画面，对每一个床铺监控画面执行相同大小分块的图像分割处理，以获得每一个床铺监控画面对应的多个图像碎片；
图像统计设备，与所述图像分割设备连接，用于对每一个床铺监控画面执行以下处理：确定其中每一个图像碎片的各个像素点的R通道值、G通道值和B通道值的均值之和以作为该图像碎片的特征值，并确定每一个图像碎片的特征值与周围图像碎片特征值均值的差值的绝对值以作为该图像碎片的偏差值；以及在所述图像统计设备中，当所述多帧床铺监控画面中存在相同某一位置的多个图像碎片的偏差值都大于等于预设偏差阈值时，确定所述预设时间间隔内连续的多帧床铺监控画面为故障视频流；
翻身检测设备，分别与所述图像统计设备和所述床铺监控设备连接，用于在当前预设时间间隔内连续的多帧床铺监控画面为故障视频流，重新获取下一个预设时间间隔内连续的多帧床铺监控画面直到获取的预设时间间隔内连续的多帧床铺监控画面不是故障视频流为止，方启动对获取的预设时间间隔内连续的多帧床铺监控画面的以下处理：基于所述多帧床铺监控画面确定床铺上人体的预设时间间隔内的翻身次数，并输出所述翻身次数；
第一通信设备，与所述翻身检测设备连接，用于采用WIFI通信链路以将所述翻身次数无线发送；
第二通信设备，与所述第一通信设备连接，用于采用WIFI通信链路以无线接收所述翻身次数；
信号开关设备，与所述第二通信设备连接，用于接收所述翻身次数，并在所述翻身次数小于等于预设次数限量时，发出人体入睡信号，还用于在所述翻身次数大于预设次数限量时，发出人体清醒信号；
其中，所述信号抵消设备还与所述信号开关设备连接，用于在接收到所述人体入睡信号时，关闭所述发声器，还用于在接收到所述人体清醒信号时，启动所述发声器。
在所述基于信号分析的自动消音***中：
所述信号检测设备还与所述信号开关设备连接，用于在接收到所述人体入睡信号时，降低所述信号检测设备检测当前环境的发声情况的频率。
在所述基于信号分析的自动消音***中：
所述信号分析设备和所述信号抵消设备都被设置在耳塞内。
在所述基于信号分析的自动消音***中：
所述第二通信设备被内置于所述信号开关设备中。
以及，在所述基于信号分析的自动消音***中：
所述信号检测设备还用于在接收到所述人体清醒信号时，提高所述信号检测设备检测当前环境的发声情况的频率。
另外，所述第一通信设备和所述第二通信设备所采用的WIFI，WIFI是一种允许电子设备连接到一个无线局域网(WLAN)的技术，通常使用2.4G UHF或5G SHF ISM射频频段。连接到无线局域网通常是有密码保护的；但也可是开放的，这样就允许任何在WLAN范围内的设备可以连接上。WIFI是一个无线网络通信技术的品牌，由WIFI联盟所持有。目的是改善基于IEEE 802.11标准的无线网路产品之间的互通性。有人把使用IEEE 802.11系列协议的局域网就称为无线保真。甚至把WIFI等同于无线网际网路(WIFI是WLAN的重要组成部分)。
无线网络上网可以简单的理解为无线上网，几乎所有智能手机、平板电脑和笔记本电脑都支持WIFI上网，是当今使用最广的一种无线网络传输技术。实际上就是把有线网络信号转换成无线信号，就如在开头为大家介绍的一样，使用无线路由器供支持其技术的相关电脑，手机，平板等接收。手机如果有WIFI功能的话，在有WIFI无线信号的时候就可以不通过移动联通的网络上网，省掉了流量费。
无线网络无线上网在大城市比较常用，虽然由WIFI技术传输的无线通信质量不是很好，数据安全性能比蓝牙差一些，传输质量也有待改进，但传输速度非常快，可以达到54Mbps，符合个人和社会信息化的需求。WIFI最主要的优势在于不需要布线，可以不受布线条件的限制，因此非常适合移动办公用户的需要，并且由于发射信号功率低于100mw，低于手机发射功率，所以WIFI上网相对也是最安全健康的。
采用本发明的基于信号分析的自动消音***，针对现有技术中佩戴耳塞的用户仍饱受噪声干扰的技术问题，一方面，基于每一个图像碎片的特征值与周围图像碎片特征值均值的差值的绝对值确定该图像碎片的偏差值，还对所述多帧高清图像中相同某一位置的多个图像碎片的偏差值进行计算，以确定当前视频流是否为故障视频流，从而保证后续视频处理只针对非故障视频流进行，另一方面，通过对噪声信号的类型和幅度的分析，采取反相的声音信号对冲机制以有效减少噪声对睡眠人体的冲击，尤为关键的是，利用人体一旦入睡即对噪声敏感度降低的生理特性，通过图像模式对人体睡眠状态进行分析，以在人体进入睡眠后停止相应消音处理，从而减少消音设备对人体的电磁辐射，解决了上述技术问题。
可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (4)

1.一种基于信号分析的自动消音***，其特征在于，所述***包括：
信号检测设备，设置在耳塞内，用于检测当前环境的发声情况，以获得环境声音信号，并输出所述环境声音信号；
信号分析设备，与所述信号检测设备连接，用于接收所述信号检测设备，对所述信号检测设备进行分析，以获得所述信号检测设备中信号幅值最大的三种噪声类型，输出所述三种噪声类型以及各自对应的信号波形；
信号抵消设备，设置在信号检测设备的一侧，包括接收器、发声器、复合器、播放器和减振器；
床铺监控设备，用于面向床铺进行当前环境的持续图像数据采集，以获得并输出预设时间间隔内连续的多帧床铺监控画面；
所述信号抵消设备中，所述接收器与所述信号分析设备连接，用于接收所述三种噪声类型以及各自对应的信号波形，所述发声器和所述接收器连接，用于基于所述三种噪声类型以及各自对应的信号波形，产生三种音频成分，所述三种音频成分的类型与所述三种噪声类型分别对应且每一种音频成分的波形为其对应的噪声类型的对应的信号波形的反相波形，所述复合器与所述发声器连接，用于将所述发声器生成的三种音频成分复合以获得并输出复合波形信号，所述播放器与所述复合器连接，用于接收所述复合波形信号，并播放所述复合波形信号，所述减振器与所述发声器连接，用于减少所述发声器因为工作而带来的振动；
图像分割设备，与所述床铺监控设备连接，用于接收预设时间间隔内连续的多帧床铺监控画面，对每一个床铺监控画面执行相同大小分块的图像分割处理，以获得每一个床铺监控画面对应的多个图像碎片；
图像统计设备，与所述图像分割设备连接，用于对每一个床铺监控画面执行以下处理：确定其中每一个图像碎片的各个像素点的R通道值、G通道值和B通道值的均值之和以作为该图像碎片的特征值，并确定每一个图像碎片的特征值与周围图像碎片特征值均值的差值的绝对值以作为该图像碎片的偏差值；以及在所述图像统计设备中，当所述多帧床铺监控画面中存在相同某一位置的多个图像碎片的偏差值都大于等于预设偏差阈值时，确定所述预设时间间隔内连续的多帧床铺监控画面为故障视频流；
翻身检测设备，分别与所述图像统计设备和所述床铺监控设备连接，用于在当前预设时间间隔内连续的多帧床铺监控画面为故障视频流，重新获取下一个预设时间间隔内连续的多帧床铺监控画面直到获取的预设时间间隔内连续的多帧床铺监控画面不是故障视频流为止，方启动对获取的预设时间间隔内连续的多帧床铺监控画面的以下处理：基于所述多帧床铺监控画面确定床铺上人体的预设时间间隔内的翻身次数，并输出所述翻身次数；
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第二通信设备，与所述第一通信设备连接，用于采用WIFI通信链路以无线接收所述翻身次数；
信号开关设备，与所述第二通信设备连接，用于接收所述翻身次数，并在所述翻身次数小于等于预设次数限量时，发出人体入睡信号，还用于在所述翻身次数大于预设次数限量时，发出人体清醒信号；
其中，所述信号抵消设备还与所述信号开关设备连接，用于在接收到所述人体入睡信号时，关闭所述发声器，还用于在接收到所述人体清醒信号时，启动所述发声器。
2.如权利要求1所述的基于信号分析的自动消音***，其特征在于：
所述信号检测设备还与所述信号开关设备连接，用于在接收到所述人体入睡信号时，降低所述信号检测设备检测当前环境的发声情况的频率。
3.如权利要求2所述的基于信号分析的自动消音***，其特征在于：
所述信号分析设备和所述信号抵消设备都被设置在耳塞内。
4.如权利要求3所述的基于信号分析的自动消音***，其特征在于：
所述第二通信设备被内置于所述信号开关设备中。
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