ES2880342T3 - Detección de eventos acústicos - Google Patents

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ES2880342T3
ES2880342T3 ES15823186T ES15823186T ES2880342T3 ES 2880342 T3 ES2880342 T3 ES 2880342T3 ES 15823186 T ES15823186 T ES 15823186T ES 15823186 T ES15823186 T ES 15823186T ES 2880342 T3 ES2880342 T3 ES 2880342T3
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Jussi Salmi
Juha Toivanen
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/18—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using ultrasonic, sonic, or infrasonic waves
    • G01S5/30—Determining absolute distances from a plurality of spaced points of known location

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Abstract

Un procedimiento para detectar un evento acústico de interés en un espacio que comprende una pluralidad de sub-espacios, comprendiendo el procedimiento: a) obtener (210) datos de señales acústicas procedentes de al menos cuatro sensores situados en posiciones conocidas, en los que los datos de las señales acústicas procedentes de los sensores están vinculados a una referencia temporal común, b) identificar (220) uno o más impulsos candidatos a partir de los datos de la señal acústica obtenidos de los sensores, estando el procedimiento caracterizado por c) definir (230) para cada impulso candidato identificado al menos una marca de tiempo dentro de la referencia temporal común y una coordenada del sensor sobre la base del sensor que obtuvo la señal acústica identificada como impulso candidato, d) determinar (240), para cada impulso candidato, un tiempo de origen de la señal en cada sub-espacio espacial, a fin de generar una representación de un origen de los impulsos candidatos en posiciones especificadas en el espacio y el tiempo, e) determinar (250), a partir de la representación generada, al menos una cantidad de indicación que represente una probabilidad de que un evento acústico de interés tenga lugar en las posiciones especificadas en el espacio y el tiempo, f) comparar (260) la al menos una cantidad de indicación con un umbral predeterminado definido para la cantidad de indicación en cuestión, y g) generar (270) una indicación de que se ha detectado un evento acústico de interés si la al menos cantidad de indicación cumple el umbral predeterminado definido para la cantidad de indicación en cuestión en al menos un sub-espacio.

Description

DESCRIPCIÓN
Detección de eventos acústicos
Campo técnico
La invención se refiere en general al campo técnico de los sistemas de medición. La invención se refiere especialmente a la medición de señales acústicas en un espacio para detectar eventos acústicos.
Antecedentes
Un espacio puede ser supervisado de múltiples maneras. Una forma es monitorizar las señales acústicas procedentes del espacio y hacer análisis de distinto tipo basados en las señales acústicas. Un ejemplo de la utilización del análisis de señales acústicas es el seguimiento de ciertos juegos de pelota, como el tenis. Es posible implementar una solución en la que se pueda juzgar al menos ciertos eventos durante un partido de tenis sobre la base del análisis de las señales acústicas. Un ejemplo es que el criterio de si una pelota está fuera o dentro de una línea, cuando la pelota bota en la cancha, se realiza analizando las señales acústicas originadas por el bote.
Sin embargo, un reto en el análisis de señales acústicas es que existen múltiples fuentes de ruido en un espacio. Es necesario implementar una solución mediante la cual se pueda filtrar el ruido de las señales acústicas deseadas. Una solución es que los conjuntos de micrófonos configurados para obtener las señales acústicas en un espacio se concentren en un volumen de espacio escalando y retrasando adecuadamente las señales de los micrófonos, y luego combinando linealmente las señales de cada micrófono. Como resultado, las señales del volumen focal se suman, y las señales de otros lugares (es decir, fuera del volumen focal) tienden a anularse.
Además, se pueden utilizar algunas soluciones basadas en filtros, que se implementan con una solución de hardware o con una solución de software. La idea es filtrar los componentes de ruido de las señales acústicas obtenidas con los micrófonos y así encontrar las señales relevantes para su posterior análisis.
Un reto de las soluciones conocidas es que no son aplicables si la posición de la fuente de ruido no es bien conocida, o si el ruido se genera en una región relativamente grande. Otro inconveniente es que las soluciones basadas en filtros operan en el dominio de la frecuencia para atenuar la señal en frecuencias predefinidas y, por tanto, pueden eliminar señales relevantes de los datos de la señal obtenida.
Por lo tanto, es necesario desarrollar sistemas de detección basados en señales acústicas para aplicarlos en entornos difíciles. Al menos uno de los objetivos es desarrollar soluciones que permitan detectar eventos relevantes dentro de un espacio
Sumario
Un objetivo de la invención es presentar un procedimiento, una unidad informática y un producto de programa informático para detectar un evento acústico. Otro objetivo de la invención es que el procedimiento, la unidad de cálculo y el producto de programa informático mejoren una detección de evento acústico en un espacio.
Los objetivos de la invención se alcanzan mediante un procedimiento, una unidad de cálculo y un producto de programa informático, tal como se definen en las respectivas reivindicaciones independientes.
Según un primer aspecto, se proporciona un procedimiento para detectar un evento acústico de interés en un espacio que comprende una pluralidad de sub-espacios, donde el procedimiento comprende : a) obtener datos de señales acústicas de al menos cuatro sensores en posiciones conocidas, donde los datos de señales acústicas de los sensores están ligados a una referencia temporal común; b) identificar uno o más impulsos candidatos a partir de los datos de señales acústicas obtenidos de los sensores c) definir para cada impulso candidato identificado al menos una marca de tiempo dentro de la referencia temporal común y una coordenada de sensor sobre la base del sensor que obtuvo la señal acústica identificada como impulso candidato; d) determinar, para cada impulso candidato, un tiempo de origen de la señal en cada sub-espacio espacial, a fin de generar una representación de un origen de los impulsos candidatos en posiciones especificadas en el espacio y el tiempo e) determinar, a partir de la representación generada, al menos una cantidad de indicación que represente una probabilidad de que un evento acústico de interés tenga lugar en las posiciones especificadas en el espacio y el tiempo; f) comparar la al menos una cantidad de indicación con un umbral predeterminado definido para la cantidad de indicación en cuestión; y g) generar una indicación de que se ha detectado un evento acústico de interés si la al menos cantidad de indicación cumple el umbral predeterminado definido para la cantidad de indicación en cuestión en al menos un sub-espacio. La identificación puede realizarse filtrando los datos brutos obtenidos de al menos un sensor.
La etapa de determinar el tiempo de la fuente de la señal puede comprender: determinar una escala de tiempo para un sub-espacio; dividir la escala de tiempo en una pluralidad de segmentos, definiendo cada segmento una ventana de tiempo dentro de la escala de tiempo; posicionar los impulsos candidatos a la escala de tiempo de cada sub­ espacio en base a los tiempos de la fuente de los impulsos candidatos dentro de cada sub-espacio.
La etapa de determinar el tiempo de la fuente de la señal puede comprender: determinar una cuadrícula que comprende una posición espacial y un tiempo como parámetros; mapear los impulsos candidatos en la cuadrícula sobre la base de los tiempos de la fuente de los impulsos candidatos.
La cantidad de indicación puede ser una suma ponderada de los impulsos candidatos en las posiciones especificadas en el espacio y el tiempo. La suma ponderada puede derivarse al menos de una de las siguientes maneras: se proporciona un peso igual para todos los impulsos candidatos, se proporciona un peso derivado de la amplitud de un impulso candidato en cuestión para los impulsos candidatos. La amplitud del impulso candidato en cuestión puede determinarse a partir de la señal acústica correspondiente obtenida.
El procedimiento puede comprender además: dividir al menos el sub-espacio en base al cual se genera la indicación en otros sub-espacios; realizar las etapas del procedimiento d), e), f) y g) como se ha indicado anteriormente para los impulsos candidatos en los sub-espacios generados.
De acuerdo con un segundo aspecto, se proporciona una unidad de computación para detectar un evento acústico de interés en un espacio que comprende una pluralidad de sub-espacios, la unidad de computación que comprende al menos un procesador; y al menos una memoria que incluye código de programa de ordenador; donde el procesador está configurado para hacer que la unidad de computación al menos realice a) obtener datos de señales acústicas de al menos cuatro sensores en posiciones conocidas, donde los datos de señales acústicas de los sensores están vinculados a una referencia temporal común; b) identificar uno o más impulsos candidatos a partir de los datos de señales acústicas obtenidos de los sensores c) definir para cada impulso candidato identificado al menos una marca de tiempo dentro de la referencia temporal común y una coordenada del sensor sobre la base del sensor que obtuvo la señal acústica identificada como impulso candidato; d) determinar, para cada impulso candidato, un tiempo de origen de la señal en cada sub-espacio espacial, a fin de generar una representación de un origen de los impulsos candidatos en posiciones especificadas en el espacio y el tiempo e) determinar, a partir de la representación generada, al menos una cantidad de indicación que represente una probabilidad de que se produzca un evento acústico de interés en las posiciones especificadas en el espacio y el tiempo; f) comparar la al menos una cantidad de indicación con un umbral predeterminado definido para la cantidad de indicación en cuestión; y g) generar una indicación de que se ha detectado un evento acústico de interés si la al menos cantidad de indicación cumple el umbral predeterminado definido para la cantidad de indicación en cuestión en al menos un sub-espacio. Además, la unidad de cálculo puede estar configurada para realizar la identificación filtrando los datos brutos obtenidos de al menos un sensor.
La unidad de cálculo puede estar configurada para realizar la etapa de determinar un tiempo de origen de la señal mediante: la determinación de una escala de tiempo para un sub-espacio; la división de la escala de tiempo en una pluralidad de segmentos, cada uno de los cuales define una ventana de tiempo dentro de la escala de tiempo; el posicionamiento de los impulsos candidatos en la escala de tiempo de cada sub-espacio sobre la base de los tiempos de origen de los impulsos candidatos dentro de cada sub-espacio.
Alternativamente o además, la unidad de cálculo puede estar configurada para realizar la etapa de determinar un tiempo de origen de la señal mediante: la determinación de una cuadrícula que comprende una posición espacial y un tiempo como parámetros; el mapeo de los impulsos candidatos en la cuadrícula sobre la base de los tiempos de origen de los impulsos candidatos.
La unidad de cálculo puede estar configurada para determinar la cantidad de indicación como una suma ponderada de los impulsos candidatos en las posiciones especificadas en el espacio y el tiempo. La suma ponderada puede derivarse, configurando la unidad de cálculo en consecuencia, al menos de una de las siguientes maneras: se proporciona un peso igual para todos los impulsos candidatos, se proporciona un peso derivado de la amplitud de un impulso candidato en cuestión para los impulsos candidatos. La amplitud del impulso candidato en cuestión puede determinarse, configurando la unidad de cálculo en consecuencia, a partir de la señal acústica correspondiente obtenida.
La unidad de cálculo puede estar configurada además para realizar las etapas de: dividir al menos el sub-espacio basado en el que se genera la indicación en otros sub-espacios; realizar las etapas del procedimiento d), e), f) y g) como se ha indicado anteriormente para los impulsos candidatos en los sub-espacios generados.
Según un tercer aspecto, se proporciona un producto de programa de ordenador según la reivindicación 10.
Las realizaciones ejemplares de la invención presentadas en esta patente no deben interpretarse como limitaciones a la aplicabilidad de las reivindicaciones adjuntas.
Las características novedosas que se consideran propias de la invención se exponen en particular en las reivindicaciones adjuntas. La invención en sí misma, sin embargo, tanto en lo que respecta a su construcción como a su procedimiento de funcionamiento, junto con los objetivos y ventajas adicionales de la misma, se entenderá mejor a partir de la siguiente descripción de las realizaciones específicas cuando se lea en relación con los dibujos adjuntos.
Breve descripción de las figuras
Las realizaciones de la invención se ilustran a modo de ejemplo, y no a modo de limitación, en las figuras de los dibujos adjuntos.
La figura 1 ilustra esquemáticamente el entorno en el que se aplica la presente invención.
La figura 2 ilustra un ejemplo del procedimiento según una realización de la invención.
La figura 3 ilustra un ejemplo de representación de los impulsos candidatos según una realización de la invención.
La figura 4 ilustra otro ejemplo de representación de los impulsos candidatos según otra realización de la invención.
La figura 5 ilustra un ejemplo de unidad informática según una realización de la invención.
Descripción de algunas realizaciones
La figura 1 ilustra esquemáticamente el entorno en el que se aplica la presente invención. Un conjunto de sensores 110A-110D, tales como transductores de tipo micrófono, se colocan en posiciones conocidas en un sistema de coordenadas con respecto a un volumen de interés. En otras palabras, los sensores pueden colocarse en el volumen de interés o alrededor del mismo. Las posiciones de los sensores 110A-110D se conocen ventajosamente por medición o por calibración. Los datos de la señal acústica se obtienen con los sensores 110A-110D y se entregan a una unidad informática 120, que está configurada para realizar una operación predefinida a los datos obtenidos. Las operaciones se definen en porciones de código de programa informático almacenadas en una ubicación accesible por la unidad de computación 120. La unidad de computación 120 está configurada para ejecutar las porciones de código de programa de ordenador con el fin de lograr el efecto según la invención como se describirá. El volumen de interés es un espacio 130 dividido en una pluralidad de sub-espacios a efectos de la invención. El espacio es un volumen tridimensional en el que se producen los eventos acústicos de interés. Naturalmente, los sensores pueden recibir señales acústicas de eventos que ocurren fuera del espacio de interés. Por ejemplo, el espacio puede ser un volumen de una pista de tenis en el que se monitorizan eventos, como golpes, rebotes, pisadas o similares, mediante la detección de señales acústicas.
Para llevar a cabo las operaciones que se describirán, los datos de las señales acústicas detectadas por los diferentes sensores se adjuntarán a un mismo espacio temporal. Esto puede lograrse disponiendo una referencia temporal común, es decir, una señal de reloj común, al sistema y asignando una marca de tiempo que cumpla con la referencia temporal común para al menos algunos de los datos de la señal acústica obtenida. La asignación de la marca de tiempo puede ser realizada por la unidad informática 120. Si los datos de las señales acústicas obtenidas tienen una forma análoga, la unidad informática 120 está configurada para muestrear los datos obtenidos antes de asignar las marcas de tiempo a los datos. Si los sensores 110A-110D proporcionan datos digitales, la unidad informática 120 asigna las marcas de tiempo directamente a los datos discretos obtenidos de los sensores 110A-110D. Según otra realización de la invención, los sensores 110A-110D pueden estar configurados para asignar las marcas de tiempo directamente a los datos obtenidos. En dicha implementación, la señal de reloj común se proporciona a los sensores 110A-110D, por ejemplo, desde la unidad de computación 120 o desde cualquier otra entidad.
A continuación se describe un procedimiento según un ejemplo de la invención haciendo referencia a la figura 2. En primer lugar, los datos de la señal acústica se obtienen 210 de los sensores 110A-110D configurados para medir el espacio en cuestión. Los datos de señales acústicas obtenidos se entregan a la unidad de cálculo 120, que está dispuesta, en esta realización, a asignar las marcas de tiempo a los datos de señales acústicas obtenidos. Además, la unidad de cálculo 120 puede estar configurada para asignar un identificador de sensor, o incluso una información de coordenadas del sensor del que se obtienen los datos de la señal en cuestión, a los datos de la señal acústica obtenidos en consecuencia, si los sensores 110A-110D no han proporcionado la información directamente por sí mismos.
En la etapa 220 la unidad de cálculo 120 está configurada para identificar uno o más impulsos candidatos a partir de los datos obtenidos. El impulso candidato se refiere a un dato de señal de tipo impulso, que puede representar información sobre un evento de tipo impulso detectado por al menos un sensor. La identificación puede basarse en un pre-filtrado de la información obtenida, es decir, un pre-filtrado de los datos brutos de alguna manera predefinida. El pre-filtrado puede basarse en una pluralidad de principios. Por ejemplo, un esquema de pre-filtrado aplicable se basa en la detección de máximos y mínimos locales que cumplen con umbrales predefinidos y en la definición de dichos valores de datos como impulsos candidatos para su posterior procesamiento. Alternativa o adicionalmente, el pre-filtrado puede, por ejemplo, disponerse con el llamado filtrado coincidente, que proporciona una herramienta para formar un dato de señal de tipo impulso a partir de los datos brutos cuando éstos comprenden un evento acústico que coincide bien con la respuesta del filtro. También se puede disponer que los sensores incluyan la funcionalidad de pre-filtrado, en cuyo caso la unidad de cálculo 120 recibe directamente los impulsos candidatos como entrada.
A continuación, en la etapa 230, la unidad de cálculo 120 está configurada para definir al menos la marca de tiempo y la coordenada del sensor asignada a cada impulso candidato identificado. Además, la unidad de cálculo 120 puede estar configurada para definir, a partir de la(s) señal(es) acústica(s) obtenida(s) e identificada(s) como impulso(s) candidato(s), la amplitud de cada impulso(s) candidato(s) identificado(s) para fines que se discutirán más adelante. Si el impulso candidato identificado está dispuesto a llevar información sobre el identificador del sensor, la unidad de cálculo puede estar dispuesta a determinar la coordenada del sensor por medio de la información del identificador del sensor. Por ejemplo, la información sobre una coordenada del sensor puede almacenarse junto con un identificador del sensor correspondiente en una memoria accesible por la unidad de cálculo 120 desde la que es posible consultar la coordenada del sensor mediante el identificador del sensor. Como resultado de las etapas 210, 220 y 230, la unidad de cálculo 120 comprende información sobre los impulsos candidatos, que pueden representar información sobre un evento de tipo impulso y en la que cada impulso candidato se proporciona al menos con una marca de tiempo y con una coordenada del sensor, y adicionalmente con información de amplitud si es aplicable. A continuación, la unidad de cálculo está configurada para determinar para cada impulso candidato un tiempo de origen de la señal 240 en cada sub-espacio espacial basado en la coordenada conocida del sensor. En otras palabras, el objetivo es determinar en qué momento se habría producido el impulso candidato en cada sub-espacio espacial, es decir, cuando se ha producido un evento en cada sub-espacio. El cálculo puede realizarse con la siguiente ecuación:
Figure imgf000005_0001
, donde
Tn, i es un instante de tiempo en el que se produce una señal impulsiva i en el centro del sub-espacio n, donde n e 1, ..., N;
t i es el instante de tiempo (marca de tiempo) en el que se detecta una señal de impulso i en un sensor; dn es un vector dn=[dx,n dy,n dz ,n] que describe la posición espacial de un centro del enésimo sub-espacio en el espacio de interés;
sm, i es un vector Sm =[sx,m sy,m Sz,m] T que describe la posición espacial del sensor, donde m e 1, ..., M; |dn -sm,i|Fdenota la distancia euclediana entre dn y sm,l, donde | - |F denota la norma de Frobenius, y vs es la velocidad del sonido.
El resultado de la etapa 240 es que para cada impulso candidato se determina al menos un tiempo de origen de la señal en el centro de cada sub-espacio del espacio.
Basándose en la determinación 240 se genera una representación de un origen de los impulsos candidatos en posiciones especificadas en el espacio y el tiempo. En otras palabras, el sub-espacio y el tiempo de la fuente se utilizan como parámetros en la representación.
De acuerdo con una primera realización de la invención, la representación puede generarse mapeando los impulsos candidatos resultantes de un evento a escala de tiempo sobre una base de los tiempos de la fuente determinados en un sub-espacio. La escala de tiempo se determina de manera que abarque una historia suficientemente larga para que los nuevos impulsos candidatos puedan ser mapeados, es decir, representados, en cada sub-espacio en función de sus respectivos tiempos de origen en cada sub-espacio. Además, la escala de tiempo definida para el sub-espacio puede dividirse en un número de segmentos, como se representa de forma ejemplificada en la figura 3. Los segmentos (BIN1, BIN2, BIN3), en la figura 3, se solapan, pero el solapamiento no es necesario. Los segmentos definen ventanas de tiempo dentro de la escala temporal definida para un sub-espacio. Ahora, como las ocurrencias de tiempo de la fuente están mapeadas dentro de la escala de tiempo (las líneas negras con la parte superior del círculo en el eje (dentro de BIN2) es posible analizar la cantidad, es decir, el número, de ocurrencias dentro de un segmento. Por lo tanto, al definir un umbral predeterminado, por ejemplo, un número mínimo de ocurrencias, por un segmento, es posible determinar si el umbral se cumple en algún segmento o no.
Según otra realización de la invención, la representación puede generarse estableciendo una cuadrícula de cuatro dimensiones (4D), en la que las dimensiones son coordenadas x, y, z y tiempo t, que se refiere al tiempo de la fuente. Ahora, el evento o eventos detectados por uno o más sensores, es decir, todos los impulsos candidatos, se mapean en la cuadrícula de cuatro dimensiones, que corresponde a la representación.
En respuesta a la generación de la representación se determina 250, a partir de la representación generada, al menos una cantidad de indicación que representa una probabilidad de que un evento acústico de interés tenga lugar en las posiciones especificadas en el espacio y el tiempo. La cantidad de indicación puede ser una suma ponderada de los impulsos candidatos en las posiciones especificadas en el espacio y el tiempo. Según un primer ejemplo de la invención se aplica un peso igual en la suma de los impulsos candidatos. Según otro ejemplo, las ponderaciones de los impulsos candidatos se derivan de la(s) señal(es) acústica(s) obtenida(s) e identificada(s) como impulso(s) candidato(s). Ejemplos de ponderaciones de tales cantidades de indicación comprenden las amplitudes, los valores absolutos de las amplitudes y las amplitudes al cuadrado.
A continuación, la al menos una cantidad de indicación se compara con un umbral predeterminado definido para la cantidad de indicación en cuestión. Por ejemplo, si los impulsos candidatos se mapean en una escala de tiempo, se puede determinar si la cantidad de indicación comprende un número predeterminado de impulsos candidatos con un peso igual se mapea en una escala de tiempo definida para el sub-espacio en cuestión, o dentro de una distancia entre sí en la escala de tiempo. La determinación, si un número predeterminado de impulsos candidatos se mapea en la escala de tiempo de una manera predeterminada, puede, por ejemplo, realizarse estableciendo un umbral predeterminado para la cantidad.
Si los impulsos candidatos se mapean en la cuadrícula 4D, como se ha descrito anteriormente, el umbral predeterminado puede definirse de manera que se determine si una o más celdas definidas por coordenadas x, y z y tiempo de origen dentro de la cuadrícula 4D comprende un número predeterminado de impulsos candidatos mapeados. Esta situación se representa en la figura 4 de forma ejemplificada. El eje x es el tiempo y el eje y se refiere al espacio definido como puntos x, y, z. Como puede verse en la figura 4, los espacios se definen como espacios superpuestos. Todos estos espacios que comprenden al menos una indicación están coloreados en escala de grises. Los impulsos candidatos sin interés, es decir, los impulsos irrelevantes, se marcan con una X y los impulsos de interés se marcan con una O. La diferencia entre estos dos se realiza estableciendo un umbral para las ocurrencias en una celda, o dentro de una sub-área o sub-volumen de la celda. Si el umbral se cumple en un sub­ espacio, es decir, se supera, es probable que los impulsos candidatos sean relevantes y se indica el sub-espacio (número de referencia 410 en la figura 4). En algunas implementaciones de la cuadrícula 4D también es posible combinar espacialmente múltiples puntos de la cuadrícula, es decir, posiciones dentro de la cuadrícula, y así sumar la cantidad, es decir, el número, de impulsos candidatos dentro de las posiciones combinadas y de esta manera optimizar la determinación.
En la etapa 270, se genera una indicación sobre una detección de un evento acústico de interés si la cantidad de indicación al menos cumple con el umbral predeterminado definido para la cantidad de indicación en cuestión en al menos un sub-espacio (por ejemplo, en al menos un segmento dentro de la escala de tiempo). El cumplimiento del umbral significa que el umbral establecido para la indicación se cumple (por ejemplo, se supera). De acuerdo con una realización de la invención, un tratamiento especial para evaluar si el umbral se cumple o no se dispondrá para el caso de que simultáneamente, dentro de una ventana de tiempo, exista un número igual de ocurrencias en múltiples segmentos en los que el número de ocurrencias cumple el umbral. El tratamiento especial puede basarse, por ejemplo, en un principio en el que la indicación se dispone para que se realice en el segmento más cercano al centro de masa de todos los sucesos que intervienen en la determinación. Del mismo modo, se puede establecer un tratamiento especial en el caso de la cuadrícula 4D si resulta que las celdas múltiples dentro de la cuadrícula comprenden un número igual de ocurrencias. La generación de la indicación sobre la detección de un evento acústico puede generar más información con respecto al evento. Más concretamente, la indicación sobre la detección de un evento acústico proporciona información útil en términos de: 1) Es muy probable que se haya producido un evento en el espacio y el tiempo indicados, y 2) Se verifica que los impulsos candidatos implicados en la detección son probablemente el resultado de un evento de interés.
Cuando el subconjunto de impulsos estampados en el tiempo es validado como probablemente relevante a través del procedimiento propuesto, puede ser utilizado, por ejemplo, como entrada para algoritmos de posición de alta precisión más sofisticados, que de otra manera serían sensibles a los errores en sus datos de entrada. Además, como los impulsos también indican una referencia temporal común en las señales brutas de varios sensores, es posible realizar la clasificación de las señales realizando un procesamiento especializado utilizando una ventana de datos de las memorias intermedias de datos de cada sensor implicado, respectivamente, utilizando las marcas de tiempo de los impulsos validados como referencia temporal común para extraer las respectivas ventanas de datos de los sensores individuales. En tercer lugar, la información gruesa de la hora y la posición de la fuente obtenida por el procedimiento puede utilizarse para extraer impulsos adicionales de las memorias intermedias de datos de los sensores que no han sido detectados en la primera fase, es decir, los sensores no incluidos en el conjunto de impulsos validados. Por lo tanto, el procesamiento posterior de los impulsos candidatos verificados puede conducir a un mejor posicionamiento, tiempo y clasificación del evento acústico.
El espacio que se detecta en el procedimiento se divide en sub-espacios predeterminados, como se ha descrito anteriormente. La división se realiza con el fin de analizar los eventos dentro del espacio. El tamaño de los sub­ espacios puede variar y el impacto de variar el tamaño de los sub-espacios es que proporciona una herramienta para ajustar la precisión de la solución. Una regla general es que cuanto más pequeños sean los sub-espacios, más precisa será la detección. En alguna implementación de la invención es posible definir múltiples tamaños para los sub-espacios o incluso combinar los sub-espacios en el procedimiento. Por ejemplo, si es asumible que la ocurrencia de un evento en algún área espacial del espacio es poco probable, o irrelevante, por ejemplo, en un sentido de resultado, es posible, por ejemplo, combinar los sub-espacios localmente dentro del espacio.
Además, en algunas realizaciones de la invención, después de la ronda inicial de las etapas 210-270 del procedimiento, el al menos un sub-espacio que causó la detección, es decir, generó una indicación, puede dividirse en otros sub-espacios más pequeños o más finos, y las etapas 240-270 pueden repetirse utilizando esta división más fina del sub-espacio, es decir, los impulsos candidatos en los sub-espacios más finos se evalúan en consecuencia. Esta segunda iteración es útil para proporcionar una mejor estimación de la hora y la ubicación, o para realizar el rechazo de los impulsos irrelevantes que no resultaron realmente del evento de interés aunque se incluyeron en el mismo sub-espacio inicial por una casualidad. En alguna implementación, al menos algunos de los sub-espacios vecinos al sub-espacio que generó la indicación pueden ser tomados en la división posterior.
La generación de la indicación puede realizarse de múltiples maneras. Por ejemplo, la unidad informática puede estar configurada para proporcionar un sonido o un efecto visual que represente la indicación. En algunas otras realizaciones, la indicación puede estar dispuesta de manera que se genere una imagen 3D en una pantalla, en la que la posición del evento que produce la indicación se ilustra en el espacio detectado. Alternativa o adicionalmente, la indicación puede estar dispuesta de manera que la información generada sobre el evento se almacene en una memoria accesible por la unidad de computación. Las formas mencionadas de generar la indicación son sólo ejemplos y la invención no se limita sólo a estos ejemplos.
El procedimiento descrito anteriormente puede aplicarse en múltiples áreas de aplicación. La solución es especialmente ventajosa para el seguimiento de eventos en un juego de pelota, como en el tenis. En el tenis existen algunos eventos predeterminados, como golpes y rebotes, dentro de un espacio, es decir, en un volumen dentro del área de la pista de tenis. En otras palabras, las etapas de procesamiento mencionados anteriormente, ya sea directa o indirectamente, pueden proporcionar la información necesaria para el seguimiento acústico de los eventos en un juego de pelota, como el tenis, lo que permite deducir toques sobre la línea, procesar golpes individuales y peloteos, estimar las trayectorias de la pelota y la velocidad de los golpes, etc. Estos datos pueden utilizarse no sólo para proporcionar información al público de un partido de pelota, sino también para realizar un análisis estadístico más profundo del estilo de juego de cada jugador para desarrollar su juego.
Como ya se ha explicado, la Figura 1 muestra de forma esquemática el entorno, y el sistema, según la invención. El sistema comprende una unidad informática 120 y una pluralidad de sensores dispuestos en el espacio, o a su alrededor. La figura 5 muestra un ejemplo de la unidad informática 120 según la invención. La unidad de computación 120 puede comprender uno o más procesadores 510, una o más memorias 520 volátiles o no volátiles para almacenar porciones de código de programa de ordenador 521a-521n y cualquier valor de datos, una interfaz de comunicación 530 y posiblemente una o más unidades de interfaz de usuario 540. Además, la unidad de computación 120 comprende una interfaz de comunicación que proporciona una interfaz para comunicarse con cualquier unidad externa, como los sensores mencionados 110A-110D y cualquier otro dispositivo, como una pantalla para emitir información con respecto a los eventos. La interfaz de comunicación puede basarse en cualquier tecnología de comunicación conocida, ya sea por cable o inalámbrica, con el fin de intercambiar piezas de información como se ha descrito anteriormente.
La unidad informática 120 está configurada para implementar el procedimiento descrito. La implementación del procedimiento puede lograrse disponiendo que el procesador 510 ejecute al menos alguna porción del código de programa de ordenador 521a-521n almacenado en la memoria 520 haciendo que el procesador 510, y por lo tanto la unidad de computación 120, implemente una o más etapas del procedimiento como se describe. El procesador 510 está así dispuesto para acceder a la memoria 520 y recuperar y almacenar cualquier información de la misma y en ella. Además, el procesador 510 está configurado para controlar la comunicación a través de la interfaz de comunicación 530 con cualquier unidad externa, como por ejemplo con los sensores. El procesador 510 también puede estar configurado para controlar la salida de información, es decir, de datos. El procesador 510 también puede estar configurado para controlar el almacenamiento de la información obtenida y determinada. En aras de la claridad, el procesador se refiere aquí a cualquier unidad adecuada para procesar información y controlar el funcionamiento del aparato, entre otras tareas. Las operaciones mencionadas pueden implementarse, por ejemplo, con una solución de microcontrolador con software integrado. Del mismo modo, la invención no se limita a un determinado tipo de memoria solamente, sino que cualquier tipo de memoria adecuada para almacenar las piezas de información descritas puede aplicarse en el contexto de la presente invención. Algunos ejemplos no limitantes de una unidad de cómputo 120, tal como se describe, pueden ser un ordenador personal, un ordenador portátil, un servidor, un dispositivo de comunicación móvil, una tableta, un ordenador de muñeca, un circuito específico conectable a otro aparato, dispositivo o sistema, etc.
Un ejemplo de la invención también se refiere a un medio de almacenamiento legible por ordenador no transitorio, que almacena al menos porciones de código de programa de ordenador, donde las porciones de código de programa de ordenador son ejecutables por ordenador para implementar las etapas del procedimiento en una unidad de computación o en un sistema como se describe. En general, el medio de almacenamiento legible por ordenador puede incluir un medio de almacenamiento o un medio de memoria, como un medio magnético u óptico, por ejemplo, un disco, un DVD/CD-ROM, un medio volátil o no volátil, como la memoria RAM. El código del programa de ordenador puede estar escrito en cualquier forma de lenguaje de programación, incluyendo lenguajes compilados o interpretados, y el programa de ordenador puede desplegarse en cualquier forma, incluyendo como un programa independiente o como una sub-rutina, elemento u otra unidad adecuada para su uso en un entorno informático. Un código de programa informático puede desplegarse para ser ejecutado en un ordenador o en varios ordenadores en un sitio o distribuidos en varios sitios e interconectados por una red de comunicación. Esta definición incluye también cualquier solución basada en la llamada computación en nube. El código de programa de ordenador comprende instrucciones para hacer que la unidad de computación realice uno o más de las etapas del procedimiento descrito anteriormente.
Un número mínimo de sensores aptos para detectar señales acústicas es de cuatro para poner en práctica la invención como se describe. En la práctica, sin embargo, se prefiere que el número de sensores sea superior a cuatro para mejorar la precisión de la invención. Por ejemplo, se puede disponer que haya al menos dos sensores colocados por cada cara que define el volumen de interés. Para mejorar la precisión de la presente invención puede disponerse que las señales obtenidas de diferentes sensores predefinidos se comparen y si se encuentra una coincidencia la señal obtenida puede considerarse fiable. Además, se puede disponer que no todos los sensores, las señales obtenidas de todos los sensores, se utilicen en los cálculos de cada sub-espacio.

Claims (10)

REIVINDICACIONES
1. Un procedimiento para detectar un evento acústico de interés en un espacio que comprende una pluralidad de sub-espacios, comprendiendo el procedimiento:
a) obtener (210) datos de señales acústicas procedentes de al menos cuatro sensores situados en posiciones conocidas, en los que los datos de las señales acústicas procedentes de los sensores están vinculados a una referencia temporal común,
b) identificar (220) uno o más impulsos candidatos a partir de los datos de la señal acústica obtenidos de los sensores,
estando el procedimiento caracterizado por
c) definir (230) para cada impulso candidato identificado al menos una marca de tiempo dentro de la referencia temporal común y una coordenada del sensor sobre la base del sensor que obtuvo la señal acústica identificada como impulso candidato,
d) determinar (240), para cada impulso candidato, un tiempo de origen de la señal en cada sub-espacio espacial, a fin de generar una representación de un origen de los impulsos candidatos en posiciones especificadas en el espacio y el tiempo,
e) determinar (250), a partir de la representación generada, al menos una cantidad de indicación que represente una probabilidad de que un evento acústico de interés tenga lugar en las posiciones especificadas en el espacio y el tiempo,
f) comparar (260) la al menos una cantidad de indicación con un umbral predeterminado definido para la cantidad de indicación en cuestión, y
g) generar (270) una indicación de que se ha detectado un evento acústico de interés si la al menos cantidad de indicación cumple el umbral predeterminado definido para la cantidad de indicación en cuestión en al menos un sub-espacio.
2. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la identificación (220) se realiza filtrando los datos brutos obtenidos de al menos un sensor.
3. El procedimiento de la reivindicación 1 o 2, en el que la etapa de determinación (240) comprende:
- determinar una escala de tiempo para un sub-espacio,
- dividir la escala de tiempo en una pluralidad de segmentos, cada uno de los cuales define una ventana de tiempo dentro de la escala de tiempo,
- posicionar los impulsos candidatos en la escala de tiempo de cada sub-espacio sobre la base de los tiempos de origen de los impulsos candidatos dentro de cada sub-espacio.
4. El procedimiento de la reivindicación 1 o 2, en el que la etapa de determinación (240) comprende:
- determinar una cuadrícula que comprende una posición espacial y un tiempo como parámetros,
- mapear los impulsos candidatos en la cuadrícula sobre la base de los tiempos de origen de los impulsos candidatos.
5. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la cantidad de indicación es una suma ponderada de los impulsos candidatos en las posiciones especificadas en el espacio y el tiempo.
6. El procedimiento de la reivindicación 5, en el que la suma ponderada se deriva al menos de una de las siguientes maneras: se proporciona un peso igual para todos los impulsos candidatos, se proporciona un peso derivado de la amplitud de un impulso candidato en cuestión para los impulsos candidatos.
7. El procedimiento de la reivindicación 6, en el que la amplitud del impulso candidato en cuestión se determina a partir de la señal acústica correspondiente obtenida.
8. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el procedimiento comprende además:
- dividir al menos el sub-espacio en base al cual se genera la indicación en sub-espacios adicionales, - realizar las etapas del procedimiento d), e), f) y g) de la reivindicación 1 para los impulsos candidatos en los sub-espacios adicionales generados.
9. Una unidad de computación (120) para detectar un evento acústico de interés en un espacio que comprende una pluralidad de sub-espacios,
comprendiendo la unidad de computación (120)
al menos un procesador (510);
y al menos una memoria (520) que incluye un código de programa de ordenador;
caracterizada porque el procesador (510) está configurado para hacer que la unidad de computación (120) realice cualquiera de los procedimientos de las reivindicaciones 1-8.
10. Un producto de programa de ordenador para detectar un evento acústico de interés en un espacio que comprende una pluralidad de sub-espacios, comprendiendo el producto de programa de ordenador un código que, cuando es ejecutado por al menos un procesador, hace que el procesador realice el procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1-8.
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