[发明专利]一种基于声源定位的场馆喧闹抓拍系统及抓拍方法

权利要求书

1.一种基于声源定位的场馆喧闹抓拍系统，其特征在于，包括：声音信号采集模块、stm32核心板模块、显示模块、摄像头模块及电源模块；其中，

所述声音信号采集模块、stm32核心板模块，显示模块，摄像头模块由所述电源模块供电；

所述声音信号采集模块的输出与所述stm32核心板的GPIO口连接；

所述stm32核心板模块对所述声音信号采集模块传来的数据进行处理后，将控制命令传给所述摄像头模块，所述摄像头模块拍摄后，将图像信息传回所述stm32核心板模块，所述stm32核心板模块将图像信息传给所述显示模块进行显示；

所述声音信号采集模块包括：相互连接的麦克风、放大电路、滤波器。

2.如权利要求1所述的基于声源定位的场馆喧闹抓拍系统，其特征在于，所述麦克风为全向MEMS麦克风ADMP401。

3.一种基于声源定位的场馆喧闹抓拍方法，其特征在于，采用如权利要求1或2所述的基于声源定位的场馆喧闹抓拍系统，所述抓拍方法包括以下步骤：

步骤A：初始化配置；

步骤B：原始数据处理；

步骤C：峰值检测，

步骤D：计算距离差；

步骤E：计算坐标值；

步骤F：控制摄像以及显示。

4.如权利要求3所述的基于声源定位的场馆喧闹抓拍方法，其特征在于，所述初始化配置具体包括：

步骤A1：配置stm32控制器的外设模式，定时器以20khz的频率触发ADC扫描；

步骤A2：将ADC扫描的值放在DMA中，存满后，关闭定时器，进行数据处理；

步骤A3：搭建DMA-ADC,DMA-USART通道，保证数据的高速传输。

5.如权利要求3所述的基于声源定位的场馆喧闹抓拍方法，其特征在于，所述原始数据处理为将存放在ADC数组中的三个位置的声音信息分别存到三个数组中，进行处理。

6.如权利要求3所述的基于声源定位的场馆喧闹抓拍方法，其特征在于，所述计算距离差算法原理为广义互相关时延估计法：

假定麦克接收到的声源信号表达式如式(1)、(2)

x1(n)＝s(n-τ1)+w1(n) (1)

x2(n)＝s(n-τ2)+w2(n) (2)

x1(n)和x2(n)的互相关函数如(3)所示

R12(τ)＝E(x1(n)x2(n-τ)) (3)

w1(n)和w2(n)是不相关的高斯白噪声,s(n)和w(n)是不相关的随机信号

R12(τ)＝E(s(n-τ1)s(n-τ2-τ))

＝Rs(τ-(τ1-τ2)) (5)

当τ＝(τ1-τ2)时，信号的相关性最高；

将所述信号进行移位，再对应相乘并相加，当移位的点数n*Ts＝τ＝(τ1-τ2)时，取到峰值；

根据移位的次数以及采样率就可以得到两个声音信号采集模块距离声源的距离差。

7.如权利要求6所述的基于声源定位的场馆喧闹抓拍方法，其特征在于，根据距离差计算模块传来的声源两两之间的距离差，根据圆锥曲线的原理，可建立双曲线模型，生成旋转矩阵，在成120度的坐标系下，以声音信号采集模块为焦点建立两个双曲线模型，根据距离差的正或负，该声源位于双曲线的哪一支上；在所述双曲线上进行遍历，寻找曼哈顿距离最小的点，即为声源位置。

8.如权利要求7所述的基于声源定位的场馆喧闹抓拍方法，其特征在于，将所得声源位置的点传给摄像头，控制所述摄像头朝声源的方向进行拍照，再将所得照片在显示屏上显示。

9.如权利要求3所述的基于声源定位的场馆喧闹抓拍方法，其特征在于，放大电路的输入接麦克风的输出，为提高信号的大小，将麦克风的信号放大20倍，将放大电路的输出接到所述滤波器的输入，滤除人耳可听到的声音频率之外的噪声。