CN112073706A - 控制定向发声的***和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种控制定向发声的***和方法,该***包括:图像获取模块、定向发声器、控制与处理模块;所述图像获取模块被配置为获取目标的深度图像;所述控制与处理模块分别与所述图像获取模块和所述定向发声器连接,被配置为根据所述目标深度图像确定所述目标的方向并生成指令以控制所述定向发声器朝所述目标发出声波。其能够实现动态、实时的定向发声,使得在同一空间内不会对其他人产生干扰。
Description
技术领域
本发明涉及定向发声的技术领域,尤其涉及一种控制定向发声的***和方法。
背景技术
随着视听场景的增加,以及用户对信息私密性的保护需求,定向发声技术应运而生。定向发声技术可以应用于展馆、导购台、商场、超市、医院、汽车、智能家居、银行、智慧交通、盲人辅助器材等各个领域,因其私密性以及不影响他人的特点,受到越来越多的关注。
然而,现有技术的定向发声播放声音的方向单一,用户需要移动到对应的方向才能听到对应的声音,对于用户而言,不够便捷。
发明内容
为解决上述问题,本发明提出一种控制定向发声的***和方法,其能够实现动态、实时的定向发声,使得在同一空间内不会对其他人产生干扰。
本发明提出一种控制定向发声的***,包括:图像获取模块、定向发声器、控制与处理模块;所述图像获取模块被配置为获取目标的深度图像;所述控制与处理模块分别与所述图像获取模块和所述定向发声器连接,被配置为根据所述目标深度图像确定所述目标的方向并生成指令以控制所述定向发声器朝所述目标发出声波。
本发明还提供一种控制定向发声的方法,包括:利用图像获取模块获取目标的深度图像;根据所述目标深度图像确定所述目标的方向并生成指令以控制定向发声器朝所述目标发出声波。
本发明还提供一种计算机存储介质,其上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的方法。
本发明的有益效果:通过图像获取模块获取目标深度图像,控制与处理模块根据该目标图像确定该目标的方向并生成指令以控制定向发声器朝该目标发出声波,相较于传统的发声装置,本发明能够实现动态、实时的定向发声,使得在同一空间内不会对其他人产生干扰。
附图说明
图1为本发明一个实施例一种控制定向发声的***;
图2为本发明一个实施例根据目标图像控制定向发声器;
图3为本发明一个实施例一种控制定向发声的方法流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式并对照附图对本发明作进一步详细说明,应该强调的是,下述说明仅仅是示例性的,而不是为了限制本发明的范围及其应用。
图1是根据本发明一实施例的一种控制定向发声的***结构示意图。***10包括图像获取模块11、定向发声器12、控制与处理模块13。其中,图像获取模块11被配置为获取目标的深度图像;控制与处理模块13分别与图像获取模块11和定向发声器12连接,被配置为接收深度图像后对深度图像进行处理以获取目标的位置(包括距离与方向),并根据目标的距离来控制定向发声器的功率,根据目标的方向来控制定向发声器的方向,并控制定向发声器以该功率及方向对目标发射出声波。
在一个实施例中,可以预先标定好声波在空气中的衰减系数,该衰减系数可以被提前保存在***的存储器中,当控制与处理器实时处理得到目标的距离后,可以基于该衰减系数以及客户设定好的音量大小(或者默认的音量大小)计算出定向发声器的功率大小。由于考虑到了距离因素,可以将播放音量通过功率设定达到更加精确的控制以给用户提供更好的体验。
在一个实施例中,图像获取模块与定向发声器被提前标定以得到二者之间的相对位姿关系,控制与处理器在处理得到目标的方向后,该方向一般是相对图像获取模块而言的,随后控制与处理器将对该方向通过提前标定好的相对位姿关系进行进一步的较正以得到目标相对于定向发声器的方向,最后基于较正后的方向进行发射声波。
在一个实施例中,图像获取模块与定向发声器被提前标定以得到一个方向查找表,该查找表被提前存储到存储器中。查找表中具备目标相对图像获取模块中的方向、目标相对定向发声器的方向以及二者之间的映射关系。当控制与处理器得到深度图像并处理得到目标的方向后(该方向指的是目标相对图像获取模块的方向),通过查找表中的映射关系找到与该方向所对应的目标相对定向发声器的方向,最后基于目标相对定向发声器的方向进行发射声波。在一个实施例中,图像获取模块11包括3D摄像头,用于获取目标的深度图像。该3D摄像头11可以为基于结构光三角法的深度相机,该结构光深度相机包括发射模组、采集模组和控制与处理电路。发射模组用于发射结构光光束至目标空间以照明空间中的目标物体,至少部分结构光光束经目标物体反射后形成反射光束,反射光束的至少部分被采集模组采集,控制与处理电路分别与发射模组和采集模组连接,以控制光束的发射与采集,利用三角法计算采集模组中每个像素的距离,从而获取目标的深度图像,根据深度图像得到目标的距离与方向。
在一个实施例中,图像获取模块11包括3D摄像头,用于获取目标的深度图像。3D摄像头11可以为基于时间飞行法的深度相机,该深度相机包括发射模组、采集模组和控制与处理电路。发射模组发射激光脉冲至目标空间以照明空间中的目标物体,至少部分脉冲光束经目标物体反射后形成反射光束,反射光束的至少部分被采集模组采集,控制与处理电路分别与发射模组和采集模组连接,以控制光束的发射与采集,根据发射和接收的光飞行时间计算目标物体的距离并输出深度图像;根据深度图像进而得到目标的方向。
在一个实施例中,图像获取模块11包括3D摄像头,用于获取目标的深度图像。3D摄像头11可以为基于双目视觉原理的深度相机,该深度相机本质上与结构光深度相机的原理相似,区别在于结构光深度相机是主动测量,而双目视觉则是被动测量。该深度相机包括发射模组、第一采集模组、第二采集模组、控制与处理电路。发射模组用于发射结构光光束至目标空间以照明空间中的目标物体,至少部分结构光光束经目标物体反射后形成反射光束,反射光束的至少部分分别被第一采集模组和第二采集模组采集,控制与处理电路分别与发射模组、第一采集模组以及第二采集模组连接,以控制光束的发射与采集,根据第一采集模组和第二采集模组所获取的图像在视差上的差别,并由视觉算法获取该视差后进一步利用三角法计算采集模组中每个像素的距离,从而获取目标的深度图像,根据深度图像得到目标的距离与方向。
可以理解的是,上述实施例中的控制与处理电路可为图1中控制与处理模块13的一部分。
在一个实施例中,图像获取模块11包括RGB相机和距离传感器,RGB相机被配置为获取目标的彩色图像,距离传感器被配置为获取目标的距离,控制与处理模块13根据目标的彩色图像确定目标的位置,从而控制定向发声器12朝目标发出声波。
在一个实施例中,定向发声器12包括转向模块、发声模块和控制模块。转向模块被配置为使得定向发声器12转动;发声模块被配置为发射声波;控制模块被配置为根据控制与处理模块13的指令控制转向模块与发声模块工作。
如图2所示,图像获取模块11用于获取目标的深度图像,控制与处理模块根据该目标深度图像以确定该目标的位置(包括方向和距离)并生成指令以控制定向发声器12朝目标发出声波。图像获取模块11的视场角(FOV)为A,目标20在A视场角范围内,呈B视场角,可以理解的是,B在A范围内。控制与处理模块13识别目标图像以确定目标20的位置,根据目标20的位置控制定向发声器12转动,以使得定向发声器12转动一定的角度并向目标区域发出声波,该声波范围可以基本覆盖目标20的区域,从而实现定向发声。控制与处理模块13还可以根据图像获取模块11获取的目标深度图像计算目标20的距离,并且基于该距离控制定向发声器12调节音量。
值得一提的是,图像获取模块11和定向发声器12可以提前标定,根据目标的每一个位置确定定向发声器12对应的转动角度,以使得定向发声器12在之后应用中能通过识别目标图像中的目标,控制定向发声器12准确向目标区域发出声波。
在一个实施例中,可以根据图像获取模块11的拍摄角度确定目标用户相对于定向发生器12的方向,作为目标方向,具体的,该拍摄角度可以是在世界坐标系中的绝对角度,例如,东偏南20度,另外,该拍摄角度还可以是相对的角度,例如,相对于定向发声器的角度。
在另一个实施例中,可以基于图像获取模块11的拍摄角度确定目标用户在图像中的位置,来确定出目标用户相对于定向发声器的方向。例如,目标用户在图像中偏右的位置,则确定出图像获取模块11拍摄角度可以加上一偏右的分量,以确定出目标用户相对于定向发声器12的方向,其中,可以通过标定的手段,确定出用户距图像正中心偏离的程度与添加的分量数值之间的映射关系。在实际应用过程中,根据该映射关系即可确定出目标方向。
其中,定向发生器12的发声原理为:定向发生器中的放大器将电压发送到发生器的金属聚合物薄膜上,让薄膜以6万赫兹或者更高的频率振动,生成超声波,且该超声波具有较高的指向性,当超声波发射至空气中时,超声波在空气介质中传播,超声波随即发生改变,进而转变成人耳可以听见的声音,且由于在空气中传播的非线性作用,其产生的差频超声波也具有较高的指向性,从而可以实现声音的定向传播,即实现定向发声。
下面结合具体应用实施例对本发明作进一步解释和说明。
在一个实施例中,***10应用于电视中,图像获取模块11获取目标的深度图像,例如目标的3D图像,还可以用于获取目标的2D图像。由于2D图像信息较容易采集,且图像的尺寸比例较准确,人脸的五官轮廓、皮肤颜色、有没有皱纹等信息都具备,因此便于根据该图像去判断目标的属性,比如小孩、大人、老人等。比如,图像获取模块11获取目标图像,控制与处理模块13识别该图像中的目标为儿童,那么可以控制电视播放***向其定向播放儿童类的节目。
在一个实施例中,也可以通过预先存储脸部信息和用户其它身份信息(比如年龄),图像获取模块11获取目标的深度图像后,能进行人脸图像匹配从而识别该用户的身份,为他播放适合的节目,该图像可以为3D图像也可以为2D图像。
可以理解的是,也可以根据每一个用户观看的历史记录、观看时长去推断该用户喜欢的节目。通过***10识别该用户之后,能根据观看历史记录和观看时长去选择给用户播放相应的节目。
在一个实施例中,图像获取模块11可以设置成每一段时间采集一次目标图像,该时间可以设置为5秒或10秒具体视情况而定。根据图像获取模块11采集的图像信息,可以判断在该时间段是否有新的目标在视场角范围内或上一个目标已经改变位置,从而可以控制定向发生器调整发声区域;又或者目标已经离开视场范围,那么可以根据离开时长暂定播放或者关闭播放。
可以理解的是,定向发声器始终根据图像获取模块获取的目标发出声波,不会干扰到其它不在该区域的用户,从而很大程度上减少了集体工作与生活的噪声干扰。
在一个实施例中,***10还可以应用于汽车,图像获取模块11采集汽车周围的行人状态以及障碍物信息等,控制与处理模块13根据该信息生成指令控制定向发声器11的转动角度、发射声波的音量等。比如,在检测到行人处于第一安全距离内,仅需轻微提醒行人即可;当检测到行人处于第二安全距离内,可适当增强音量,该第一安全距离、第二安全距离可以根据情况设定。可以理解的是,定向发声器只针对可能发声碰撞的行人发出声波,进行声音提醒,不会产生额外的噪音。
上述应用实施例只是举例说明,***10还可以应用于其它领域,比如电影院、智能音箱等,在此就不一一详细说明,该***能实现自动的声场调整控制,实现定向精准地发出声音,从而提供最好的声觉体验。
基于上述各实施例中的控制定向发声***,本申请还提供相应的控制定向发声方法。图3示出了根据本发明一实施例中一种控制定向发声的方法流程图,包括如下步骤:
S1:利用图像获取模块获取目标的深度图像;
在一个实施例中,图像获取模块包括3D摄像头,用于获取目标的深度图像。该3D摄像头可以为基于结构光的深度相机、基于时间飞行法的深度相机和基于双目视觉的深度相机。
在另一个实施例中,图像获取模块包括RGB相机和距离传感器,RGB相机被配置为获取目标的彩色图像,距离传感器被配置为获取目标的距离,控制与处理模块13根据目标的彩色图像确定目标的方向,从而控制定向发声器12朝目标发出声波。
S2:根据所述目标深度图像确定所述目标的位置并生成指令以控制定向发声器朝所述目标发出声波。
根据目标图像确定定向发声器的转动角度,图像获取模块和定向发声器可以预先标定,以使得定向发声器发出声波的角度覆盖目标区域。比如,在一个实施例中可以根据图像获取模块的拍摄角度确定目标用户相对于定向发生器的方向,作为目标方向,具体的,该拍摄角度可以是在世界坐标系中的绝对角度,例如,东偏南20度,另外,该拍摄角度还可以是相对的角度,例如,相对于定向发声器的角度。
在另一个实施例中,可以基于图像获取模块的拍摄角度确定目标用户在图像中的位置,来确定出目标用户相对于定向发声器的方向。例如,目标用户在图像中偏右的位置,则确定出图像获取模块拍摄角度可以加上一偏右的分量,以确定出目标用户相对于定向发声器的方向,其中,可以通过标定的手段,确定出用户距图像正中心偏离的程度与添加的分量数值之间的映射关系。在实际应用过程中,根据该映射关系即可确定出目标方向。
上述方法可以被程序化以被保存在适当的介质中,并被相应的处理器执行,比如该方法可以被写成相应的代码程序保存在计算机可读介质中,并被图1~图2相应的各个实施例中的控制与处理模块执行。
本发明的实施例可以包括或利用包括计算机硬件的专用或通用计算机,如下面更详细讨论的。在本发明的范围内的实施例还包括用于携带或存储计算机可执行指令和/或数据结构的物理和其他计算机可读介质。这样的计算机可读介质可以是可以被通用或专用计算机***访问的任何可用介质。存储计算机可执行指令的计算机可读介质是物理存储介质。携带计算机可执行指令的计算机可读介质是传输介质。因此,作为示例而非限制,本发明的实施例可以包括至少两种截然不同的计算机可读介质:物理计算机可读存储介质和传输计算机可读介质。
以上内容是结合具体/优选的实施方式对本发明所作的进一步详细说明,不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,其还可以对这些已描述的实施方式做出若干替代或变型,而这些替代或变型方式都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种控制定向发声的***,其特征在于,包括:图像获取模块、定向发声器、控制与处理模块;
所述图像获取模块被配置为获取目标的深度图像;
所述控制与处理模块分别与所述图像获取模块和所述定向发声器连接,被配置为根据所述目标深度图像确定所述目标的方向并生成指令以控制所述定向发声器朝所述目标发出声波。
2.如权利要求1所述的控制定向发声的***,其特征在于,还包括,所述控制与处理器根据所述目标深度图像计算所述目标的距离以控制所述定向发声器以相应的功率朝所述目标发出声波。
3.如权利要求1所述的控制定向发声的***,其特征在于,所述定向发声器包括:
转向单元,被配置为使得所述定向发声器转动;
发声单元,被配置为发射声波,所述声波为超声波;
控制单元,被配置为根据所述控制与处理模块的指令控制所述转向单元与发声单元工作。
4.如权利要求1所述的控制定向发声的***,其特征在于,所述图像获取模块包括3D摄像头,所述3D摄像头为结构光、双目、TOF相机中的任意一种,被配置为获取所述目标的深度图像。
5.如权利要求1所述的一种控制定向发声的***,其特征在于,所述图像获取模块包括RGB相机和距离传感器,所述RGB相机被配置为获取所述目标的彩色图像,所述距离传感器被配置为获取所述目标的距离。
6.一种控制定向发声的方法,其特征在于,包括:
利用图像获取模块获取目标的深度图像;
根据所述目标深度图像确定所述目标的方向并生成指令以控制定向发声器朝所述目标发出声波。
7.如权利要求6所述的控制定向发声的方法,其特征在于,还包括,根据所述目标深度图像计算所述目标的距离以控制所述定向发声器以相应的功率朝所述目标发出声波。
8.如权利要求6所述的控制定向发声的方法,其特征在于,根据所述目标深度图像中的目标位置确定所述定向发声器的转动角度。
9.如权利要求6所述的控制定向发声的方法,其特征在于,预先标定所述图像获取模块和所述定向发声器,以使得所述定向发声器发出声波的角度覆盖所述目标区域。
10.一种计算机存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求6-9任一项所述的方法。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
CB02 | Change of applicant information |
Address after: 11-13 / F, joint headquarters building, high tech Zone, 63 Xuefu Road, Yuehai street, Nanshan District, Shenzhen, Guangdong 518000 Applicant after: Obi Zhongguang Technology Group Co.,Ltd. Address before: 12 / F, joint headquarters building, high tech Zone, 63 Xuefu Road, Nanshan District, Shenzhen, Guangdong 518000 Applicant before: SHENZHEN ORBBEC Co.,Ltd. |
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CB02 | Change of applicant information | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20201211 |
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |