[发明专利]基于音频的交通事件检测装置及方法

说明书

本发明公开了一种基于音频的交通事件检测装置及方法，涉及智能交通技术领域。该装置包括麦克风阵列模块、麦克风信号接收模块、降噪去混响模块、事件检测模块；数字麦克风阵列作为拾音设备，体积小、成本低，实现对道路上发生的信息如检查车辆启动、行驶通过、刹车、碰撞、爆炸和呼救等事件的获取和识别；利用改进的MVDR算法对信号进行处理，能同时有效抑制噪声和混响，具有鲁棒性好、实时性好、稳定性高、算法复杂度低的优势；最后通过卷积神经网络得到交通事件的概率，从而确定交通事件的类型，改善了传统神经网络层数加深时不易找到全局最优点的问题；对于不同的交通状态，本发明具有成本低、适用范围广、全天候工作、检测精度高的优点。

技术领域

本发明属于智能交通技术领域，尤其涉及一种基于音频的交通事件检测装置及方法。

背景技术

随着社会经济的快速发展，城市道路、国道和高速公路的车辆越来越多，致使交通拥堵、事故、治安等的情况日益严峻，交通延误现象多发。然而，大多数的交通异常状态是由于非经常性的交通事件引起的。因此，交通事件的信息获取，尤其是异常事件如拥堵、事故、治安等方面的信息获取，对减少交通事件的影响和持续时间、实施合理的路网优化有着重要的意义。

目前，交通事件的检测方法大多数采用视频技术。采用视频的交通信息获取技术是通过视频传感器，如摄像机实时采集道路的视频信息，通过计算机视觉技术实现交通事件的检测和分类，系统的关键部分为视频传感器和计算机视觉算法。当交通事件发生时，事件通过光学方式传送至视频传感器，嵌入式系统通过处理所获得的视频信息，从而判断事件的类型。该方法的缺点在于价格昂贵，设备容易受天气变化、光线强弱等因素的影响，视频传感器也容易因为污染而降低检测灵敏度。

基于音频的交通事件检测属于一个新兴技术领域，国内外的研究处于起步阶段。音频交通事件检测装置的出现，无疑为解决视频检测器存在的问题带来了可能。利用道路交通的音频信号来识别交通信息类型，设备简单、成本低廉，不容易受到环境、光线等因素的影响，能在一定程度上弥补视频方案的不足。在实际应用中，一些交通事件无法通过声音的方式表现出来，在这些情况下，音频检测方案将无法得到预期的结果。因此，应根据工程、环境的实际情况，合理配置各种检测装置，以达到符合各方面指标考虑的系统。在基于音频的交通事件检测装置的数据处理方面，当今主流的方法是智能化的检测算法，例如人工神经网络，该方法检测率高、误报率低，但是神经网络层数加深时不易找到全局最优点，而降低了交通事件的识别性能。采用卷积神经网络能有效改善传统的神经网络层数加深而不易找到全局最优的问题，对复杂问题的鲁棒性更高，很好的提高交通事件的识别能力。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种基于音频的交通事件检测装置及方法。

本发明是通过如下的技术方案来解决上述技术问题的：一种基于音频的交通事件检测装置，包括麦克风阵列模块、麦克风信号接收模块、降噪去混响模块、事件检测模块；

麦克风阵列模块，用于对被测路段进行声音采集，并将采集到的声音模拟信号转换成PDM数字信号，多路输出；所述麦克风阵列模块安装在车道侧面或车道上方；

麦克风信号接收模块，用于对麦克风阵列模块输出的PDM数字信号进行接收和预处理，所述麦克风信号接收模块对每一路PDM数字信号进行解调和滤波处理，得到预设采样率的多路数字音频信号；

降噪去混响模块，用于对麦克风信号接收模块输出的多路数字音频信号进行噪声抑制和混响抑制处理，经过处理后得到的信号主要是车道上事件的信号，便于后续处理；

事件检测模块，用于对降噪去混响模块输出的信号进行数字变换，通过Gammatone滤波器得到音频信号的耳蜗谱，并将其输入到卷积神经网络得到事件类型的输出概率。

作为本发明的进一步改进，所述麦克风阵列模块包括五个及以上的数字MEMS麦克风，所述麦克风呈环形均匀排列，且环形面与车道平行。