CN110515085A - 超声波处理方法、装置、电子设备及计算机可读介质 - Google Patents

超声波处理方法、装置、电子设备及计算机可读介质 Download PDF

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Abstract

本申请实施例公开了一种超声波处理方法、装置、电子设备及计算机可读介质，涉及移动终端技术领域。该方法包括：通过超声波发送装置发送超声波信号，并通过超声波接收装置接收超声波信号在遇到物体后返回的超声波信号；获取由超声波接收装置接收的超声波信号的第一幅频数据；根据超声波分析模型的参数，将第一幅频数据映射为第二幅频数据；将第二幅频数据作为超声波分析模型的输入，以获取电子设备的运动状态；根据运动状态控制电子设备执行对应操作。因此，电子设备统一采用超声波分析模型以及映射后的第二幅频数据确定电子设备的运动状态，能够降低不同设备的超声波分析效果的差异性。

Description

超声波处理方法、装置、电子设备及计算机可读介质
技术领域
本申请涉及移动终端技术领域，更具体地，涉及一种超声波处理方法、装置、电子设备及计算机可读介质。
背景技术
随着移动终端的全面屏设计的流行，为了节省移动终端的顶部空间，已经有更多厂家在移动终端上采用超声波接近检测方案来代替传统的红外接近检测方案。但是，不同的移动终端的设备上的差异，导致各自的超声波分析效果差别较大。
发明内容
本申请提出了一种超声波处理方法、装置、电子设备及计算机可读介质，以改善上述缺陷。
第一方面，本申请实施例提供了一种超声波处理方法，应用于电子设备，所述电子设备包括超声波发送装置和超声波接收装置，所述方法包括：通过所述超声波发送装置发送超声波信号，并通过所述超声波接收装置接收所述超声波信号在遇到物体后返回的超声波信号；获取由所述超声波接收装置接收的超声波信号，得到所述超声波信号的第一幅频数据；根据超声波分析模型的参数，将所述第一幅频数据映射为第二幅频数据；将所述第二幅频数据作为所述超声波分析模型的输入，以获取所述电子设备的运动状态；根据所述运动状态控制所述电子设备执行对应操作。
第二方面，本申请实施例还提供了一种超声波处理，应用于电子设备，所述电子设备包括超声波发送装置和超声波接收装置，所述超声波处理装置包括：接收单元、获取单元、映射单元、检测单元和处理单元。接收单元，用于通过所述超声波发送装置发送超声波信号，并通过所述超声波接收装置接收所述超声波信号在遇到物体后返回的超声波信号。获取单元，用于获取由所述超声波接收装置接收的超声波信号，得到所述超声波信号的第一幅频数据。映射单元，用于根据超声波分析模型的参数，将所述第一幅频数据映射为第二幅频数据。检测单元，用于将所述第二幅频数据作为所述超声波分析模型的输入，以获取所述电子设备的运动状态。处理单元，用于根据所述运动状态控制所述电子设备执行对应操作。
第三方面，本申请实施例还提供了一种电子设备，包括：一个或多个处理器；存储器；超声波发送装置和超声波接收装置；一个或多个应用程序，其中所述一个或多个应用程序被存储在所述存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序配置用于执行上述方法。
第四方面，本申请实施例还提供了一种具有处理器可执行的程序代码的计算机可读介质，所述程序代码使所述处理器执行上述方法。
本申请提供的方案，通过所述超声波发送装置发送超声波信号，并通过所述超声波接收装置接收所述超声波信号在遇到物体后返回的超声波信号，然后，在获取到电子设备接收的超声波信号的幅频数据的时候，并没有通过该幅频数据获取电子设备的运动状态，而是根据超声波分析模型的参数，将所述第一幅频数据映射为第二幅频数据，然后，在通过超声波分析模型，并且以第二幅频数据作为输入确定电子设备的运动状态，因此，电子设备统一采用超声波分析模型以及映射后的第二幅频数据确定电子设备的运动状态，则即使电子设备的硬件设施不同而导致采集超声波信号的参数不同，由于采用统一的超声波分析模型和统一的映射关系，能够降低不同设备的超声波分析效果的差异性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了本申请实施例提供的超声波的传播路径的示意图；
图2示出了本申请实施例提供的超声波发送、接收和数据处理流程示意图；
图3示出了本申请实施例提供的一种超声波处理方法的方法流程图；
图4示出了本申请实施例提供的多普勒效应的示意图；
图5示出了本申请实施例提供的音频数据频谱图；
图6示出了本申请实施例提供的遮挡物和移动终端在相对接近、静止、远离过程中的doppler_dif的变化规律示意图
图7示出了本申请另一实施例提供的一种超声波处理方法的方法流程图；
图8示出了图7中的步骤S703的方法流程图；
图9示出了图7中的步骤S704的方法流程图；
图10示出了本申请实施例提供的amp_b_calib到amp_a的映射的示意图；
图11示出了本申请实施例提供的拟合后的幅频曲线的示意图；
图12示出了本申请实施例提供的超声波处理装置的模块框图；
图13示出了图12中的映射单元1230的模块框图；
图14示出了本申请实施例用于执行根据本申请实施例的超声波处理方法的电子设备的框图；
图15示出了本申请实施例的用于保存或者携带实现根据本申请实施例的超声波处理方法的程序代码的存储单元。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
随着移动终端的全面屏设计的流行，为了节省移动终端的顶部空间，已经有更多厂家在移动终端上采用超声波接近监测方案来替代传统的红外接近检测方案。移动终端通过超射波发送装置(如听筒、喇叭、专用超声波发射器等)发射超声波，一部分超声波通过空气传播直达超声波接收装置(拾音器)(如图1的路径1)，一部分超声波通过空气传播与遮挡物形成反射后再到达超声波接收装置(如图1的路径2)。超声波接收装置拾取到的是直达声和反射声的叠加信号，如图2所示，经过A/D转换器转化为音频信号。通过算法处理音频数据得到遮挡物相对移动终端的运行状态，进而指导移动终端的显示屏处于亮屏状态或息屏状态。
具体地，当监听到移动终端处于通话状态时，可以通过移动终端内置的超声波发送装置发送固定频率的超声波信号，可以理解的是，超声波发送装置发送的超声波信号中的一部分通过空气传播直达超声波接收装置，另一部分通过空气传播与遮挡物形成反射后再达到超声波接收装置，超声波接收装置拾取到的是直达声和反射声的叠加信号，经过A/D转换为音频信号，其中，该遮挡物可以包括人脸、人体等。例如，如图2所示，通过移动终端内置的听筒、喇叭或者专用超声波发射器发送固定频率的超声波信号，超声波信号的一部分通过空气传播直达拾音器，另一部分通过空气传播与遮挡物形成反射后再达到拾音器，拾音器是去到的是直达声和反射声的叠加信号，经过A/D转换为音频信号。
发明人经过研究发现，由于不同移动终端采用的电声器件不同、结构设计不同，也就导致移动终端从超声波发射器到拾音器整个声音回路的频响不同，通常会选择在超声波频率范围内移动终端频响较高的频率作为超声波发射频率。这样的好处是拾音器拾取到的超声波信号的信噪比较高，更有利于算法输出正确的判断结果。还有一个影响超声波发射频率选择的因素是移动终端内部会存在超声波频段的干扰噪声，如陀螺仪、加速度传感等sensor工作时会发出21KHz左右的超声频段的噪声，因此，在选择超声波发射频率时要尽量避开这些干扰噪声的频率。
基于以上因素考虑，不同型号的移动终端会采用不同的超声波发射频率。由于新旧型号移动终端采用的超声波发射频率不同、频响也不同，目前的应对方法是重新在新的移动终端上抓取数据进行分类模型的训练。由于采用的分类算法多数为人工神经网络，因此，至少要几十万组或上百万组的标签数据，并且需要开发人员反复迭代训练和测试才能达到较好的分类效果，这需要大量的人力和时间才能完成，且这样也会导致不同型号的终端识别效果差别较大。
因此，为了解决上述缺陷，如图3所示，本申请实施例提供了一种超声波处理方法，应用于电子设备，所述电子设备包括超声波发送装置和超声波接收装置，其中，该超声波发送装置可以是其内置的听筒、喇叭或者专用超声波发射器，超声波接收装置可以是拾音器。具体地，该方法包括：S301至S305。
S301：通过所述超声波发送装置发送超声波信号，并通过所述超声波接收装置接收所述超声波信号在遇到物体后返回的超声波信号。
在本实施例中，移动终端同时包括超声波发送装置和超声波接收装置。在超声波发送装置相对物体运动的过程中，其实质是移动终端相对物体运动，从而超声波接收装置也相对物体运动。根据多普勒效应，物体辐射的波长因为波源(移动终端)和观测者(物体)的相对运动而产生变化，多普勒效应公式如下：
f'为观察到的频率；f为发射源于该介质中的原始发射频率；v为波在该介质中的传播速度；v0为观察者移动速度，若接近发射源则前方运算符号为+号,反之则为-号；vs为发射源移动速度，若接近观察者则前方运算符号为-号，反之则为+号。
如图4所示，由多普勒效应公式可知，当发射源与观察者相对接近时，观察者接收到的信号频率会变大；当发射源与观察者相对远离时，观察者接收到的信号频率会变小；当发射源与观察者相对静止时，观察者接收到信号频率与发射源一致。
于本申请实施例中，电子设备可以基于请求执行控制所述超声波发送装置发送超声波信号，并通过所述超声波接收装置接收所述超声波信号在遇到物体后返回的超声波信号的操作，作为一种实施方式，可以是用户输入的触发请求。例如，用户通过操作电子设备的物理按键或者电子设备上的显示界面而输入的指令。具体地，可以是用户在接听通话的时候，确定获取到该请求。则通过所述超声波发送装置发送超声波信号，并通过所述超声波接收装置接收所述超声波信号在遇到物体后返回的超声波信号的一种实施方式可以是，当所述移动终端处于通话状态时，通过所述超声波发送装置发送超声波信号，并通过所述超声波接收装置接收所述超声波信号在遇到物体后返回的超声波信号。
在本实施例中，电子设备可以通过内置的监听模块对所述电子设备的来电或去电进行实时监听，当监听到电子设备处于响铃开始(CALL_STATE_RINGING)来电时或拨打操作去电时，对所述电子设备是否进入通话状态进行监听。其中，在电子设备进行拨打操作去电时，会发出***广播，电子设备可以使用Broadcast Receiver来监听，另外，监听电子设备是否处于通话状态可以为监听电子设备在来电或去电后是否处于通话中的界面，其中，当监听到所述电子设备处于通话中(CALL_STATE_OFFHOOK)时，可以确定电子设备处于通话状态。
在一些实施方式中，当监听到电子设备处于通话状态时，可以通过电子设备内置的超声波发送装置发送固定频率的超声波信号，可以理解的是，超声波发送装置发送的超声波信号中的一部分通过空气传播直达超声波接收装置，另一部分通过空气传播与遮挡物形成反射后再达到超声波接收装置，超声波接收装置拾取到的是直达声和反射声的叠加信号，经过A/D转换为音频信号，其中，该遮挡物可以包括人脸、人体等。
在本实施例中，当移动终端处于通话状态时，可以通过超声波发送装置发送超声波信号，并通过超声波接收装置接收超声波信号在遇到物体后返回的超声波信号，或者从超声波接收装置接收到的超声波信号(直达声和反射声)中提取超声波信号在遇到物体后返回的超声波信号(反射声)，在此不做限定。
S302：获取由所述超声波接收装置接收的超声波信号，得到所述超声波信号的第一幅频数据。
具体地，在超声波接收装置接收到超声波信号的时候，获取该超声波信号的频谱，该频谱作为第一幅频数据。其中，频率谱密度的简称，是频率的分布曲线。
作为一种实施方式，可以通过离散傅里叶变换获取第一幅频数据，具体地，获取所述超声波接收装置采集的音频数据，对该音频数据做离散傅里叶变换以获取该音频数据的频谱数据，作为第一幅频数据。
离散傅里叶变换(DFT)是傅里叶变换在时域和频域上都呈现离散的形式，将时域信号的采样变换为在离散时间傅里叶变换(DTFT)频域的采样。对于离散的音频数据采样点，可以通过离散傅里叶变换(DFT)获得其频谱。如图5所示，图5示出了本申请实施例提供的音频数据频谱图，频谱为频率谱的简称，是频率的分布曲线，对于离散的音频数据采样点，可以通过离散傅里叶变换获得，于图5中，其为一段音频数据经过离散傅里叶变换得到的频谱图，横坐标的每个点各自对应一个现实中的频率值，纵坐标代表该频率的信号强度。
S303：根据超声波分析模型的参数，将所述第一幅频数据映射为第二幅频数据。
其中，超声波分析模型可以是预先设定的用于分析超声波数据的模型。具体地，该超声波分析模型可以是基于神经网络的机器学习算法，该模型已经被预先根据超声波信息的幅频数据和对应的运动状态的标签而学习过，具有能够根据超声波信息的幅频数据而得到发射超声波信号的装置与反射该超声波信号的物体之间的运动状态。作为一种实施方式，该超声波分析模型包括特征提取算法和分类模型。
也就是说，超声波分析模型能够获取超声波信号的幅频数据的幅频特性所对应的运动状态，因此，如果需要将第一幅频数据作为该超声波分析模型的输入而准确的得到所对应的运动状态，需要将第一幅频数据映射为能够作为超声波分析模型的输入并能够得到所对应的运动状态的幅频数据，即第二幅频数据。也就是说，该第二幅频数据作为超声波分析模型，能够由超声波分析模型准确的得到运动状态。
其中，第一幅频数据映射为第二幅频数据的方式可以是，通过加权或者乘以某个数据等数据变幻的方式将第一幅频数据变更为第二幅频数据。例如，第一幅频数据为a，通过增加一个常数，即a+c的方式得到第二幅频数据。另外，要可以采用根据超声波分析模型的参数的方式，将所述第一幅频数据映射为第二幅频数据，具体地，在后续实施例中介绍。
S304：将所述第二幅频数据作为所述超声波分析模型的输入，以获取所述电子设备的运动状态。
其中，运动状态为电子设备与物体之间的相对运动关系，具体地，电子设备的超声波发送装置发出的超声波信号经过物体的反射之后，由电子设备的超声波接收装置接收。
移动终端通过超声波实现遮挡物与移动终端的相对运动状态的识别可以包括如下方法：
(一)时间差方法
移动终端的超声波发送装置间隔发射超声频段的扫描信号，移动终端的超声波接收装置接收到反射和直达的超声波信号，算法通过对比接收到不同超声波信号的时间差来确定遮挡物与移动终端之间的相对距离，通过相对距离也可以计算出相对速度，根据相对距离和相对速度可以进一步判断移动终端和遮挡物之间的相对运动状态。但是该方法的抗干扰能力差，当环境中存在一些超声波噪声干扰时，识别结果会产生较大误差。
(二)相位差方法
移动终端的超声波发送装置发送连续的超声波信号，接收端通过计算发送信号和接收信号之间的相关性指标，确定超声波经过反射后达到超声波接收装置产生的相位差，根据相位差来确定遮挡物与移动终端的相对距离，通过相对距离也可以计算出相对速度，根据相对距离和相对速度可以进一步判断移动终端和遮挡物的相对运动状态。但是该方法的抗干扰能力差，当环境中存在一些超声波噪声干扰时，识别结果会产生较大误差。
(三)以多普勒效应面积差为音频特征的方法
通过对超声波发送频率以上和以下的频率范围内的频谱强度求差，得到多普勒效应面积差：
doppler_dif＝sum_up-sum_low
如图6所示，遮挡物相对于移动终端不同的运动状态可以引起doppler_dif有规律的变化，当遮挡物以一定的速度接近移动终端时，doppler_dif取得较大的正值；当遮挡物以一定的速度远离移动终端时，doppler_dif取得较小的负值；当遮挡物与移动终端相对静止时，doppler_dif取得接近0的值。
进一步地，可以通过设置正负阈值来确定遮挡物相对移动终端的运动状态。当doppler_dif大于threshold1时，判断为close状态；当doppler_dif小于threshold2时，判断为away状态；当doppler_dif介于threshold1和threshold2之间时，判断为normal状态。
S305：根据所述运动状态控制所述电子设备执行对应操作。
该运动状态包括相对靠近和相对远离，具体地，可以预先设定运动状态与操作的对应关系。作为一种实施方式，可以是电子设备启动不同的应用程序是，该运动状态所对应的操作与该应用程序相关。例如，在用户打开相机应用程序进入到自拍模式的时候，确定电子设备的前置摄像头与人脸之间相对靠近的时候，按下快门键，进行拍照，在确定电子设备的前置摄像头与人脸之间相对远离的时候，退出相机应用程序。
于本申请实施例中，超声波处理方法用于在电子设备处于通话模式下，根据电子设备与用户耳朵的距离控制电子设备的显示屏的亮灭，具体地，当所述运动状态为所属电子设备与所述物体相对远离时，控制所述显示屏处于亮屏状态，当所述运动状态为所属电子设备与所述物体相对远离时，控制所述显示屏处于息屏状态。其中，当运动状态表征该电子设备与物体相对靠近时，表征电子设备与物体的相对运动关系为靠近运动，也就是说，当电子设备处于通话状态时，该电子设备贴近用户的耳朵，即可以控制电子设备的显示屏处于息屏状态。当运动状态表征该电子设备与物体相对远离时，表征该电子设备与物体的相对运动关系为相背运动，也就是说，当电子设备处于通话状态时，该电子设备远离用户的耳朵，即可以控制电子设备的显示屏处于亮屏状态。
当所述电子设备与所述物体相对静止，控制所述显示屏保持前一次的状态不变。
在一些实施方式中，电子设备与物体相对静止可以为电子设备和物体均保持静止，或者该电子设备与物体的运动状态相同，例如，电子设备与物体的运动速度相同、运动幅度相同、运动频率相同等，在此不做限定。在本实施例中，当判断结果表征该电子设备与物体相对静止时，表征该电子设备与物体的相对运动关系不变，可以控制显示屏保持前一次的状态不变，也就是说，电子设备处于通话状态的过程中，当显示屏在前一次的状态为亮屏状态时，则保持显示屏处于亮屏状态不变，当显示屏在前一次的状态为息屏状态时，则保持显示屏处于息屏状态不变。
具体地，以上述通过多普勒效应面积差为音频特征的方法获取运动状态方式为例，如果算法判断为close状态时，控制电子设备的显示屏处于息屏状态；算法判断为away状态时，控制电子设备的显示屏处于亮屏状态；算法判断为normal状态时，控制电子设备屏幕状态保持上一次的状态不变。
因此，本申请提供的方法通过所述超声波发送装置发送超声波信号，并通过所述超声波接收装置接收所述超声波信号在遇到物体后返回的超声波信号，然后，在获取到电子设备接收的超声波信号的幅频数据的时候，并没有通过该幅频数据获取电子设备的运动状态，而是根据超声波分析模型的参数，将所述第一幅频数据映射为第二幅频数据，然后，在通过超声波分析模型，并且以第二幅频数据作为输入确定电子设备的运动状态，因此，电子设备统一采用超声波分析模型以及映射后的第二幅频数据确定电子设备的运动状态，则即使电子设备的硬件设施不同而导致采集超声波信号的参数不同，由于采用统一的超声波分析模型和统一的映射关系，能够降低不同设备的超声波分析效果的差异性。
请参阅图7，示出了本申请实施例提供了一种超声波处理方法，应用于上述电子设备，该方法包括：S710至S790。
S710：通过所述超声波发送装置发送超声波信号，并通过所述超声波接收装置接收所述超声波信号在遇到物体后返回的超声波信号。
S720：获取由所述超声波接收装置接收的超声波信号，得到所述超声波信号的第一幅频数据。
S730：根据所述所能识别的最大相对速度获取所述电子设备的频点范围。
其中，所述超声波分析模型为由标准超声波检测装置训练得到的，其中，标准超声波检测装置可以是预先设置的超声波检测装置，在该超声波检测装置内设定超声波分析模型，并根据标准超声波检测装置的特性参数对该超声波分析模型训练，使得该超声波分析模型能够较好地适用于标准超声波检测装置的超声波发射频率，具体地，该超声波分析模型能够考虑到标准超声波检测装置内的干扰噪声，该干扰噪声包括上述的设备内部会存在超声波频段的干扰噪声，如陀螺仪、加速度传感等sensor工作时会发出21KHz左右的超声频段的噪声以及其他噪声，能够更好的得到所检测结果，即运动状态，具体地，该标准超声波检测装置可以是另外一个电子设备，即已经被标定过的电子设备。
超声波分析模型的参数包括所述标准超声波检测装置的所能识别的最大相对速度、所述标准超声波检测装置的超声波发射频率处的参考发射频率响应等。
作为一种实施方式，假设该标准超声波检测装置为终端A，该终端A也包括超声波发送装置和超声波接收装置，且可以是与电子设备属于同一种类别，例如电子设备和标准超声波检测装置都是移动终端。
假设已经在型号终端A上完成了超声波分析模型(包括特征提取算法和分类模型)的开发，特征提取算法和分类模型已经完成训练和效果调试。终端A的超声波发射频率为f_ultrspnic_a，音频采样率为fs，从终端A的超声波发送装置至超声波接收装置，即从超声波发射器到拾音器整个声学回路在f_ultrspnic_a处的频响大小为amp_ultrspnic_a，算法能够识别的遮挡物最大相对运动速度为vmax，进行DFT变换的数据长度为fftlen，算法中考虑的频率范围为[f_low_a,f_up_a]，在DFT变换结果中使用的频点数据范围为[point_low_a,point_up_a]，共n_a个频点。
则上述的各个参数作为超声波分析模型的参数，则该超声波分析模型的参数包括所述标准超声波检测装置的所能识别的最大相对速度、所述标准超声波检测装置的超声波发射频率处的参考发射频率响应、所述标准超声波检测装置的离散傅里叶变换的数据长度，其中，amp_ultrspnic_a为所述参考发射频率响应，fftlen表示所述标准超声波检测装置的离散傅里叶变换的数据长度，vmax为所述所能识别的最大相对速度。
则根据所述所能识别的最大相对速度获取所述电子设备的频点范围的具体实施方式可以包括S731至S733，即步骤S730可以包括S731至S733。
S731：获取所述超声波发送装置的发射频率.
S732：根据所述超声波发送装置的发射频率和所述所能识别的最大相对速度获取所述电子设备的频率范围。
S733：根据所述频率范围和所述电子设备的音频采样率确定所述电子设备的频点范围。
其中，超声波发送装置的发射频率为电子设备的超声波发送装置的超声波发射频率f_ultrspnic_b，具体地，可以确定获取电子设备的各项超声波参数，具体地，包括电子设备的超声波发送装置的超声波发射频率f_ultrspnic_b，音频采样率为fs，从终端A的超声波发送装置至超声波接收装置，即从超声波发射器到拾音器整个声学回路在f_ultrspnic_b处的频响大小为amp_ultrspnic_b，为了保证与终端A的识别效果一致，因此要求终端B能够识别的遮挡物最大相对运动速度仍为vmax，进行DFT变换的数据长度也为fftlen。
其中，电子设备的频率范围为电子设备接收超声波信号的时候所考虑的范围，即在该频率范围内的信号能够被电子设备的超声波接收装置接收。其中，所述电子设备的频率范围为所述电子设备处理超声波信号时所考虑的频率范围，所述电子设备的频点范围为所述电子设备处理超声波信号时所考虑的频点范围。
具体地，该频率范围可以根据上述公式(1)确定。具体地，由于算法会将多普勒效应作为特征提取的对象之一，因此，可以根据算法能够识别到的最大相对速度得到电子设备的算法应该考虑的频率范围和频点范围。当能够识别到的遮挡物相对于终端最大运动速度为vmax时，则上述公式(1)中，v0＝2vmax，假设vs＝0，进而得到电子设备的超声波接收装置接收到的超声波频率为：
因为，能够得到电子设备的频率范围为：
因此，通过根据上述公式(3)和(4)确定电子设备的频率范围[f_low_b,f_up_b]，其中，f_ultrspnic_b为所述超声波发送装置的发射频率，vmax为所述所能识别的最大相对速度。
然后，再根据所述频率范围和所述电子设备的音频采样率确定所述电子设备的频点范围。作为一种实施方式，结合上述公式(3)和(4)以及以下公式确定电子设备的频点范围。
其中，该公式为一组包含fftlen个离散数据点的音频数据x,经过离散傅里叶变换(DFT)得到其幅频向量X。上述公式(5)中，fs为采样率，X[n]代表频率fn的强度，ceil表示向上取整。
则所确定的电子设备的频点范围为：
则根据上述公式(6)和(7)能够确定电子设备的频点范围，其中，所述电子设备的频点范围为[point_low_b,point_up_b]，ceil表示向上取整，fftlen表示所述标准超声波检测装置的离散傅里叶变换的数据长度。
S740：根据所述电子设备的频点范围、所述参考发射频率响应以及所述电子设备的超声波发射频率处的频率响应对所述第一幅频数据校准，以获取校准幅频数据。
由于电子设备的超声波分析模型还没有训练完成，如果直接使用该电子设备所采集的音频数据进行运动状态的预测的话，无法避免噪声的干扰而导致结果不准确，需要将该第一幅频数据校准，即根据终端A的参考发射频率响应，以及所述电子设备的频点范围和所述电子设备的超声波发射频率处的频率响应对所述第一幅频数据校准，对该第一幅频数据校准，具体地，可以确定电子设备与终端A之间的差异特性，根据该差异特性对该第一幅频数据校准，以使该第一幅频数据经过校准之后得到的校准幅频数据能够满足在终端A上使用上述超声波分析模型的要求。例如，获取上述差异特性的时候，该差异特性是一个补偿值，对第一幅频数据增加该补偿值，以获取校准幅频数据。
则根据所述电子设备的频点范围、所述参考发射频率响应以及所述电子设备的超声波发射频率处的频率响应对所述第一幅频数据校准，即S740的步骤包括：S741至S745。
S741：获取所述超声波信号的音频数据。
具体地，超声波发送装置发送的超声波信号中的一部分通过空气传播直达超声波接收装置，另一部分通过空气传播与遮挡物形成反射后再达到超声波接收装置，超声波接收装置拾取到的是直达声和反射声的叠加信号，经过A/D转换为音频数据。
S742：根据所述标准超声波检测装置的离散傅里叶变换的数据长度截取所述音频数据，以得到第一幅频数据。
将终端B的音频数据经过分帧处理得到多帧音频数据，其中，每帧音频数据的数据长度为fftlen，然后再对每帧音频数据做DFT变换得到第一幅频数据，即DFT变换的长度为fftlen。
S743：截取所述第一幅频数据中，位于所述电子设备的频点范围之间的幅频数据，作为待校准幅频数据。
然后再截取第一幅频数据中第point_low_b到point_up_b个频点的幅频数据组成一个n_b的幅频向量：
amp_b＝[X[point_low_b] X[point_low_b+1] … X[point_up_b]]
则该幅频向量是有多个幅频数据构成的数组，将该幅频向量记为待校准幅频数据。
S744：获取所述参考发射频率响应与所述电子设备的超声波发射频率处的频率响应之间的差值，作为校准值。
S745：根据所述校准值对所述待校准幅频数据校准，以获取校准幅频数据。
根据下式获取校准幅频数据：
amp_b_calib[i]＝amp_b[i]+calib i＝1,2,…,n_b (8)
其中，calib＝amp_ulrtasonic_a-amp_ulrtasonic_b，amp_ultrspnic_a为所述参考发射频率响应，amp_ultrspnic_b为电子设备的超声波发射频率处的频率响应，amp_b[i]为待校准幅频数据，amp_b_calib[i]为校准幅频数据，则calib为上述的校准值。
S750：根据所述校准幅频数据确定所述电子设备的幅频曲线，所述幅频曲线分布多个频点，且每个频点对应一个幅值。
经过以上处理得到了经过校准的电子设备的幅频向量amp_b_calib，接下来需要由n_b个点的幅频向量amp_b_calib得到n_a个点的幅频向量amp_a。作为一种实施方式，设定一个多项式曲线，用该多项式曲线拟合幅频向量amp_b_calib，然后，从该多项式曲线中插值得到n_a个点的幅频向量amp_a，从而完成了amp_b_calib到amp_a的映射，如图10所示。
具体地，假设该多项式为如下形式：
y＝ax3+bx2+cx+d (9)
多项式系数a、b、c和d可以通过幅频向量amp_b_calib使用最小二乘法计算得到，当然还可以采用插值法、磨光法等方法。插值法通过函数在有限个点处的取值情况，估算出函数在其他点处的近似值。插值法中选取不同的插值公式来满足实际运算需求，如三弯矩法、三转角法等。磨光法是适应保凸性要求的数据拟合方法。积分可以改变函数的光滑度，而微分是积分的逆运算，对函数进行积分，然后再进行微分，可以将函数还原。而差分近似为微分，对函数积分后在进行差分，可以将函数近似还原，这种变换就是磨光。具体采用哪种方法，可以根据实际需求而设定。
则拟合后的曲线如图11所示，可以看到，电子设备的各个幅频向量均位于或者近似位于该曲线上，则该曲线能够作为该电子设备的幅频曲线。
S760：确定所述标准超声波检测装置的每个采样频点在所述电子设备的幅频曲线中所对应的目标频点以及该目标频点对应的幅值。
假设终端A的频点为point_a，则可以通过线性插值的方式得point_a在电子设备的幅频曲线中所对应的目标频点，具体地，根据下式确定所述标准超声波检测装置的每个采样频点在所述电子设备的幅频曲线中所对应的目标频点：
其中，[point_low_b,point_up_b]为电子设备的频点范围，point_a为所述标准超声波检测装置的采样频点，x_a为point_a在电子设备的幅频曲线中所对应的目标频点。
则point_a所对应的目标频点的幅值为：
amp_a[point_a]＝a(x_a)3+b(x_a)2+c(x_a)+d (11)
S770：根据每个目标频点以及该目标频点对应的幅值确定所述第二幅频数据。
则根据上述的方式，确定所述标准超声波检测装置的每个采样频点在所述电子设备的幅频曲线中所对应的目标频点以及该目标频点对应的幅值，从而就能够确定每个目标频点和每个目标频点对应的幅值，则将每个目标频点以及该目标频点对应的幅值作为第二幅频数据。从而该第二幅频数据就作为所述标准超声波检测装置的每个采样频点与电子设备的第一幅频数据的映射后的幅频数据，也就是说，电子设备的超声波接收装置所接收的超声波信号对应的第二幅频数据中的每个频点以及该频点所对应的频点数，都能够在标准超声波检测装置的幅频数据中确定到对应的频点数和所对应的幅值，即标准超声波检测装置的每个采样频点在所述电子设备的幅频曲线中都能够找到对应的目标频点和所对应的幅值，即二者完成了频点映射。
S780：将所述第二幅频数据作为所述超声波分析模型的输入，以获取所述电子设备的运动状态。
以amp_a作为超声波分析模型的输入，通过终端A上的特征提取算法和分类模型得到遮挡物相对于电子设备的运动状态判断结果。
S790：根据所述运动状态控制所述电子设备执行对应操作。
因此，本申请实施例实现了不同型号终端之间的频率谱映射，可以将终端A中的特征提取算法和分类模型应用于终端B中，相较于现有方案省去了在终端B中再次进行特征提取算法调试和模型训练的工作，可以大大节省人力和时间，同时保证了不同型号终端识别效果的一致性。
请参阅图12，其示出了本申请实施例提供的一种超声波处理装置1200的结构框图，该装置可以包括：接收单元1210、获取单元1220、映射单元1230、检测单元1240和处理单元1250。
接收单元1210，用于通过所述超声波发送装置发送超声波信号，并通过所述超声波接收装置接收所述超声波信号在遇到物体后返回的超声波信号。
获取单元1220，用于获取由所述超声波接收装置接收的超声波信号，得到所述超声波信号的第一幅频数据。
映射单元1230，用于根据超声波分析模型的参数，将所述第一幅频数据映射为第二幅频数据。
具体地，如图13所示，所述映射单元1230，包括：频点确定子单元1231、校准子单元1232、拟合子单元12303、频点映射子单元1234和幅频确定子单元1235。
频点确定子单元1231，用于根据所述所能识别的最大相对速度获取所述电子设备的频点范围，其中，所述电子设备的频点范围为所述电子设备处理超声波信号时所考虑的频点范围。
具体地，频点确定子单元1231还用于获取所述超声波发送装置的发射频率；根据所述超声波发送装置的发射频率和所述所能识别的最大相对速度获取所述电子设备的频率范围，其中，所述电子设备的频率范围为所述电子设备处理超声波信号时所考虑的频率范围；根据所述频率范围和所述电子设备的音频采样率确定所述电子设备的频点范围。
其中，根据下式确定所述电子设备的频率范围：
其中，所述电子设备的频率范围为[f_low_b,f_up_b]，f_ultrspnic_b为所述超声波发送装置的发射频率，vmax为所述所能识别的最大相对速度；
根据下式确定所述电子设备的频点范围：
其中，所述电子设备的频点范围为[point_low_b,point_up_b]，ceil表示向上取整，fftlen表示所述标准超声波检测装置的离散傅里叶变换的数据长度。
校准子单元1232，用于根据所述电子设备的频点范围、所述参考发射频率响应以及所述电子设备的超声波发射频率处的频率响应对所述第一幅频数据校准，以获取校准幅频数据。
具体地，校准子单元1232还用于获取所述超声波信号的音频数据；根据所述标准超声波检测装置的离散傅里叶变换的数据长度截取所述音频数据，以得到第一幅频数据；截取所述第一幅频数据中，位于所述电子设备的频点范围之间的幅频数据，作为待校准幅频数据；获取所述参考发射频率响应与所述电子设备的超声波发射频率处的频率响应之间的差值，作为校准值；根据所述校准值对所述待校准幅频数据校准，以获取校准幅频数据。
其中，根据下式获取校准幅频数据：
amp_b_calib[i]＝amp_b[i]+calib i＝1,2,…,n_b
其中，calib＝amp_ulrtasonic_a-amp_ulrtasonic_b，amp_ultrspnic_a为所述参考发射频率响应，amp_ultrspnic_b为电子设备的超声波发射频率处的频率响应，amp_b[i]为待校准幅频数据，amp_b_calib[i]为校准幅频数据。
拟合子单元1233，用于根据所述校准幅频数据确定所述电子设备的幅频曲线，所述幅频曲线分布多个频点，且每个频点对应一个幅值。
频点映射子单元1234，用于确定所述标准超声波检测装置的每个采样频点在所述电子设备的幅频曲线中所对应的目标频点以及该目标频点对应的幅值。
其中，根据下式确定所述标准超声波检测装置的每个采样频点在所述电子设备的幅频曲线中所对应的目标频点：
其中，[point_low_b,point_up_b]为电子设备的频点范围，point_a为所述标准超声波检测装置的采样频点，x_a为point_a在电子设备的幅频曲线中所对应的目标频点。
幅频确定子单元1235，用于根据每个目标频点以及该目标频点对应的幅值确定所述第二幅频数据。
检测单元1240，用于将所述第二幅频数据作为所述超声波分析模型的输入，以获取所述电子设备的运动状态。
处理单元1250，用于根据所述运动状态控制所述电子设备执行对应操作。
具体地，处理单元1250还用于根据所述运动状态控制所述显示屏处于亮屏状态或息屏状态。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述装置和模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，模块相互之间的耦合可以是电性，机械或其它形式的耦合。
另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。
请参考图14，其示出了本申请实施例提供的一种电子设备的结构框图。该电子设备100可以是智能手机、平板电脑、电子书等能够运行应用程序的电子设备。本申请中的电子设备100可以包括一个或多个如下部件：处理器110、存储器120、显示屏130、超声波发送装置140、超声波接收装置150以及一个或多个应用程序，其中一个或多个应用程序可以被存储在存储器120中并被配置为由一个或多个处理器110执行，一个或多个程序配置用于执行如前述方法实施例所描述的方法。
处理器110可以包括一个或者多个处理核。处理器110利用各种接口和线路连接整个电子设备100内的各个部分，通过运行或执行存储在存储器120内的指令、程序、代码集或指令集，以及调用存储在存储器120内的数据，执行电子设备100的各种功能和处理数据。可选地，处理器110可以采用数字信号处理(Digital Signal Processing，DSP)、现场可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，FPGA)、可编程逻辑阵列(Programmable LogicArray，PLA)中的至少一种硬件形式来实现。处理器110可集成中央处理器(CentralProcessing Unit，CPU)、图像处理器(Graphics Processing Unit，GPU)和调制解调器等中的一种或几种的组合。其中，CPU主要处理操作***、用户界面和应用程序等；GPU用于负责显示内容的渲染和绘制；调制解调器用于处理无线通信。可以理解的是，上述调制解调器也可以不集成到处理器110中，单独通过一块通信芯片进行实现。
存储器120可以包括随机存储器(Random Access Memory，RAM)，也可以包括只读存储器(Read-Only Memory)。存储器120可用于存储指令、程序、代码、代码集或指令集。存储器120可包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储用于实现操作***的指令、用于实现至少一个功能的指令(比如触控功能、声音播放功能、图像播放功能等)、用于实现下述各个方法实施例的指令等。存储数据区还可以存储终端100在使用中所创建的数据(比如电话本、音视频数据、聊天记录数据)等。
显示屏130用于显示由用户输入的信息、提供给用户的信息以及所述电子设备100的各种图形用户接口，这些图形用户接口可以由图形、文本、图标、数字、视频和其任意组合来构成，在一个实例中，该显示屏130可以为液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)，也可以为有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode，OLED)，在此不做限定。
请参考图15，其示出了本申请实施例提供的一种计算机可读存储介质的结构框图。该计算机可读介质1500中存储有程序代码，所述程序代码可被处理器调用执行上述方法实施例中所描述的方法。
计算机可读存储介质1500可以是诸如闪存、EEPROM(电可擦除可编程只读存储器)、EPROM、硬盘或者ROM之类的电子存储器。可选地，计算机可读存储介质1500包括非易失性计算机可读介质(non-transitory computer-readable storage medium)。计算机可读存储介质1500具有执行上述方法中的任何方法步骤的程序代码1510的存储空间。这些程序代码可以从一个或者多个计算机程序产品中读出或者写入到这一个或者多个计算机程序产品中。程序代码1510可以例如以适当形式进行压缩。
综上所示，本申请提供的方法通过所述超声波发送装置发送超声波信号，并通过所述超声波接收装置接收所述超声波信号在遇到物体后返回的超声波信号，然后，在获取到电子设备接收的超声波信号的幅频数据的时候，并没有通过该幅频数据获取电子设备的运动状态，而是根据超声波分析模型的参数，将所述第一幅频数据映射为第二幅频数据，然后，在通过超声波分析模型，并且以第二幅频数据作为输入确定电子设备的运动状态，因此，电子设备统一采用超声波分析模型以及映射后的第二幅频数据确定电子设备的运动状态，则即使电子设备的硬件设施不同而导致采集超声波信号的参数不同，由于采用统一的超声波分析模型和统一的映射关系，能够降低不同设备的超声波分析效果的差异性。
以上述终端A和电子设备为终端B为例，本申请实施例实现了不同型号终端之间的频率谱映射，可以将终端A中的特征提取算法和分类模型应用于终端B中，相较于现有方案省去了在终端B中再次进行特征提取算法调试和模型训练的工作，可以大大节省人力和时间，同时保证了不同型号终端识别效果的一致性。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不驱使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (11)

1.一种超声波处理方法，其特征在于，应用于电子设备，所述电子设备包括超声波发送装置和超声波接收装置，所述方法包括：
通过所述超声波发送装置发送超声波信号，并通过所述超声波接收装置接收所述超声波信号在遇到物体后返回的超声波信号；
获取由所述超声波接收装置接收的超声波信号，得到所述超声波信号的第一幅频数据；
根据超声波分析模型的参数，将所述第一幅频数据映射为第二幅频数据；
将所述第二幅频数据作为所述超声波分析模型的输入，以获取所述电子设备的运动状态；
根据所述运动状态控制所述电子设备执行对应操作。
2.根据权利要求1所述的方法，所述超声波分析模型为由标准超声波检测装置训练得到的，所述超声波分析模型的参数包括所述标准超声波检测装置所能识别的最大相对速度、所述标准超声波检测装置的超声波发射频率处的参考发射频率响应；所述根据超声波分析模型的参数，将所述第一幅频数据映射为第二幅频数据，包括：
根据所述所能识别的最大相对速度获取所述电子设备的频点范围，其中，所述电子设备的频点范围为所述电子设备处理超声波信号时所考虑的频点范围；
根据所述电子设备的频点范围、所述参考发射频率响应以及所述电子设备的超声波发射频率处的频率响应对所述第一幅频数据校准，以获取校准幅频数据；
根据所述校准幅频数据确定所述电子设备的幅频曲线，所述幅频曲线分布多个频点，且每个频点对应一个幅值；
确定所述标准超声波检测装置的每个采样频点在所述电子设备的幅频曲线中所对应的目标频点以及该目标频点对应的幅值；
根据每个目标频点以及该目标频点对应的幅值确定所述第二幅频数据。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述所能识别的最大相对速度获取所述电子设备的频点范围，包括：
获取所述超声波发送装置的发射频率；
根据所述超声波发送装置的发射频率和所述所能识别的最大相对速度获取所述电子设备的频率范围，其中，所述电子设备的频率范围为所述电子设备处理超声波信号时所考虑的频率范围；
根据所述频率范围和所述电子设备的音频采样率确定所述电子设备的频点范围。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述超声波发送装置的发射频率和所述所能识别的最大相对速度获取所述电子设备的频率范围；根据所述频率范围和所述电子设备的音频采样率确定所述电子设备的频点范围，包括：
根据下式确定所述电子设备的频率范围：
其中，所述电子设备的频率范围为[f_low_b,f_up_b]，f_ultrspnic_b为所述超声波发送装置的发射频率，vmax为所述所能识别的最大相对速度；
根据下式确定所述电子设备的频点范围：
其中，所述电子设备的频点范围为[point_low_b,point_up_b]，ceil表示向上取整，fftlen表示所述标准超声波检测装置的离散傅里叶变换的数据长度。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述电子设备的频点范围、所述参考发射频率响应以及所述电子设备的超声波发射频率处的频率响应对所述第一幅频数据校准，包括：
获取所述超声波信号的音频数据；
根据所述标准超声波检测装置的离散傅里叶变换的数据长度截取所述音频数据，以得到第一幅频数据；
截取所述第一幅频数据中，位于所述电子设备的频点范围之间的幅频数据，作为待校准幅频数据；
获取所述参考发射频率响应与所述电子设备的超声波发射频率处的频率响应之间的差值，作为校准值；
根据所述校准值对所述待校准幅频数据校准，以获取校准幅频数据。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述校准值对所述待校准幅频数据校准，以获取校准幅频数据，包括:
根据下式获取校准幅频数据：
amp_b_calib[i]＝amp_b[i]+calib i＝1,2,…,n_b
其中，calib＝amp_ulrtasonic_a-amp_ulrtasonic_b，amp_ultrspnic_a为所述参考发射频率响应，amp_ultrspnic_b为电子设备的超声波发射频率处的频率响应，amp_b[i]为待校准幅频数据，amp_b_calib[i]为校准幅频数据。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述确定所述标准超声波检测装置的每个采样频点在所述电子设备的幅频曲线中所对应的目标频点，包括：
根据下式确定所述标准超声波检测装置的每个采样频点在所述电子设备的幅频曲线中所对应的目标频点：
其中，[point_low_b,point_up_b]为电子设备的频点范围，point_a为所述标准超声波检测装置的采样频点，x_a为point_a在电子设备的幅频曲线中所对应的目标频点。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电子设备还包括显示屏，所述根据所述运动状态控制所述电子设备执行对应操作，包括：
根据所述运动状态控制所述显示屏处于亮屏状态或息屏状态。
9.一种超声波处理，其特征在于，应用于电子设备，所述电子设备包括超声波发送装置和超声波接收装置，所述超声波处理装置包括：
接收单元，用于通过所述超声波发送装置发送超声波信号，并通过所述超声波接收装置接收所述超声波信号在遇到物体后返回的超声波信号；
获取单元，用于获取由所述超声波接收装置接收的超声波信号，得到所述超声波信号的第一幅频数据；
映射单元，用于根据超声波分析模型的参数，将所述第一幅频数据映射为第二幅频数据；
检测单元，用于将所述第二幅频数据作为所述超声波分析模型的输入，以获取所述电子设备的运动状态；
处理单元，用于根据所述运动状态控制所述电子设备执行对应操作。
10.一种电子设备，其特征在于，包括：
一个或多个处理器；
存储器；
超声波发送装置和超声波接收装置；
一个或多个应用程序，其中所述一个或多个应用程序被存储在所述存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序配置用于执行如权利要求1-8任一项所述的方法。
11.一种计算机可读介质，其特征在于，所述计算机可读取存储介质中存储有程序代码，所述程序代码可被处理器调用执行所述权利要求1-8任一项所述方法。
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