[发明专利]一种基于麦克风阵列的远距离虹膜跟踪与采集方法

权利要求书

1.一种基于麦克风阵列的远距离虹膜跟踪与采集方法，包括中央处理控制模块，及与之相连的基于分布式麦克风阵列的语音唤醒模块及声源定位模块以及用于采集远距离虹膜图像的红外摄像头模块，云台及变焦模块，其特征在于，包括：

步骤1：麦克风阵列的声源定位模块根据分布在分布式麦克风阵列声音采集范围内用户语音启动，并实时跟踪及计算用户嘴巴在三维空间中的位置信息；

在执行步骤1时，所述分布式麦克风阵列为由M个(M＝1)安装在不同位置的麦克风阵列组成，假设第i个麦克风阵列包含N_i个麦克风，则整个分布式麦克风阵列包含个麦克风，其实时跟踪及计算用户嘴巴在三维空间中的位置信息具体过程为：

步骤101：对于第i个由N_i个麦克风组成的麦克风阵列，N_i≥4，且不能全部分布在同一个平面上；麦克风两两配对，组成n_i＝N_i×(N_i-1)/2对麦克风配对；针对每一个配对，计算每对麦克风通道语音的时间差τ_ij，j＝1，…，n_i；

步骤102：根据每对麦克风通道语音的时间差，利用推算出α，其中d_ij为这两个麦克风之间的间距，而c为空气中的声速；

步骤103：假设第j个麦克风配对中的两个麦克风的实际空间位置分别为

M_j1(x_j1，y_j1，z_j1)和M_j2(x_j2，y_j2，z_j2)，则其夹角α与三维空间中声音源相对阵列坐标系的夹角θ和的关系如下：

根据多个麦克风之间的两两配对，求平均或求最大值的方式获得相应的声音源的位置信息θ和当系统中有多个分布式的麦克风阵列，则把每一个麦克风阵列获得的θ和信息组合起来得到用户嘴巴在三维空间中的位置信息；

步骤2：将所述位置信息传送至中央处理控制模块，如果位置信息在红外摄像机及云台的工作范围内，则所述中央处理控制模块控制红外摄像机的高速云台及变焦模块，对准用户的头部进行放大对焦拍摄，获取多幅用户头部的红外图像；

步骤3：语音唤醒模块根据麦克风阵列输出的增强后的语音识别当前用户语音是否为约定的唤醒词，如不是，则为无效语音，忽略所述红外图像；如是，则为有效语音，将采集的所述红外图像用于后续的虹膜识别。

2.如权利要求1所述的一种基于麦克风阵列的远距离虹膜跟踪与采集方法，在执行步骤2时，所述云台和变焦模块根据麦克风阵列输出的位置信息的拍摄多幅人脸的图片，其中人眼部分的图片大小满足虹膜识别的要求，具体步骤为：

步骤201：根据分布式麦克风阵列声源定位模块传到中央控制单元的位置信息，判断声源坐标是否在预设的虹膜采集区域内，如是，进行步骤202；如不是，则为干扰信号，忽略该位置信息；

步骤202：中央控制单元控制红外摄像机的高速云台和变焦模块对准空间中的声源位置进行拍照；

步骤203：将采集的头部图片进行人脸检测及人眼检测，并提取出双眼的虹膜图像用以进行虹膜识别；如果照片清晰度低于预设值，则忽略该图像，继续处理下一张。

3.如权利要求1所述的一种基于麦克风阵列的远距离虹膜跟踪与采集方法，在执行步骤3时，其具体步骤为：

步骤301：麦克风阵列采集得到的多通道语音经过回声抵消，去混响，波束集成，后滤波操作后，得到增强后的单通道语音，使用语音识别技术识别当前用户语音是否为约定的唤醒词，如不是，则为无效语音，忽略所述红外图像；

如是，则为有效语音，将采集的所述红外图像用于后续的虹膜识别。