TWI471826B - 聲音偵測通報系統及方法 - Google Patents

Description

聲音偵測通報系統及方法

本發明涉及一種聲音偵測系統及方法，尤其涉及一種聲音偵測通報系統及方法。

聽障者或視障者走在馬路上時，如果遇到四周有車輛對其鳴按喇叭，或是旁人對其呼叫，他們可能無法及時察覺，因此會帶來一些不便利之處，在安全上也是一大隱患。

目前市面上有可以循音辨位的電子設備，如聽從機器人、跟隨機器人等服務型機器人，利用這些服務型機器人可以幫助聽障者或視障者確定聲音來源的方向。但這些服務型機器人價格昂貴，成本太高，使用起來也不方便，不能滿足實際需求。

另外，目前市面上也存在有為視障者設計的盲人導航設備，但這種盲人導航設備只能用來給使用者指引方位，無法告知使用者周圍環境異常狀況的發生。

鑒於以上內容，有必要提供一種聲音偵測通報系統及方法，其可運用於移動裝置中，即時偵測周圍環境的聲音，並在出現異常狀況時，向使用者發出預警資訊。

一種聲音偵測通報系統，運行於移動裝置中，該移動裝置中儲存有語音模型資料庫，該系統包括：聲音接收模組，用於接收移動裝置的麥克風偵測到的聲音訊號，並計算該聲音訊號的能量；聲音辨位模組，用於當該聲音訊號的能量大於預設值時，根據該聲音訊號的能量判定該聲音來源的方向；聲音辨識模組，用於根據語音模型資料庫中儲存的語音辨識的特徵參數及不同類別的聲音模型，確定該聲音訊號的類別；通知模組，用於根據該聲音的類別發出預警資訊，告知使用者該聲音來源的方向。

一種聲音偵測通報方法，應用於移動裝置中，該移動裝置中儲存有語音模型資料庫，該方法包括如下步驟：接收移動裝置的麥克風偵測到的聲音訊號，並計算該聲音訊號的能量；當該聲音訊號的能量大於預設值時，根據該聲音訊號的能量判定該聲音來源的方向；根據語音模型資料庫中儲存的語音辨識的特徵參數及不同類別的聲音模型，確定該聲音訊號的類別；根據該聲音的類別發出預警資訊，告知使用者該聲音來源的方向。

相較於習知技術，所述的聲音偵測通報系統及方法，運用於移動裝置中，可以即時偵測周圍環境的聲音，並在出現異常狀況時，向使用者發出預警資訊，從而以低成本的方式實現了為聽障者或視障者提供安全預警的功能，提高了移動裝置的產品附加價值。

1‧‧‧移動裝置

11‧‧‧語音模型資料庫

12‧‧‧聲音偵測通報系統

13‧‧‧中央處理器

14‧‧‧電子羅盤

15‧‧‧麥克風

16‧‧‧顯示屏

121‧‧‧聲音接收模組

122‧‧‧聲音辨位模組

123‧‧‧聲音辨識模組

124‧‧‧通知模組

圖1係本發明聲音偵測通報系統較佳實施方式的應用環境圖。

圖2係圖1中所示聲音偵測通報系統12的功能模組圖。

圖3係圖1中所示麥克風15的陣列示意圖。

圖4係本發明中判定聲音來源的方向的規則表。

圖5係本發明聲音偵測通報方法較佳實施方式的流程圖。

如圖1所示，是本發明電源管理系統的運行環境示意圖。該電源管理系統100(以下簡稱該系統100)運行於電子裝置1中。該電子裝置1配備有Wi-Fi通信模組60。該系統100包括：封包偵測模組10、封包讀取模組20、封包分析模組30、語音通信電源控制模組40及影像通信電源控制模組50。

參閱圖1所示，係本發明聲音偵測通報系統較佳實施方式的應用環境圖。該聲音偵測通報系統12運行於移動裝置1中，所述移動裝置1還包括語音模型資料庫11、中央處理器13、電子羅盤14、麥克風15和顯示屏16。在本實施方式中，所述語音模型資料庫11用於儲存語音辨識的特徵參數及不同類別的聲音模型，其中，不同類別的聲音模型包括：人聲模型和車輛喇叭聲模型。

所述中央處理器13用於調用所述聲音偵測通報系統12，並控制所述聲音偵測通報系統12的執行。所述聲音偵測通報系統12用於當移動裝置1啟動後，即時獲取麥克風15偵測到的周圍環境聲音，並在出現異常狀況時，向使用者發出預警資訊。

在本實施方式中，所述電子羅盤14用於判斷聲音來源的方向與移動裝置1之間的相對位置是否一致。如果兩者相對位置一致，則判定移動裝置1的方向與使用者的方向一致，在判定聲音來源的方向時就以麥克風15為依據；如果兩者相對位置不一致，則判定移動裝置1的方向與使用者的方向不一致，在判定聲音來源的方 向時就以電子羅盤14為依據，以減少錯誤判定聲音來源方向的機率。

參閱圖2所示，係圖1中所示聲音偵測通報系統12的功能模組圖。其中，該聲音偵測通報系統12包括聲音接收模組121、聲音辨位模組122、聲音辨識模組123和通知模組124。本發明所稱的模組是完成一特定功能的電腦程式段，比程式更適合於描述軟體在電腦中的執行過程，因此在本發明以下對軟體描述都以模組描述。

所述聲音接收模組121用於接收麥克風15偵測到的聲音訊號，並計算該聲音訊號的能量。在其他實施方式中，如果麥克風15同時偵測到兩個(及以上)來自不同方位的不同聲音訊號，或同時偵測到兩個(及以上)來自同一方位的不同聲音訊號時，聲音接收模組121將分別計算每個聲音訊號的能量。

所述聲音辨位模組122用於判斷該聲音訊號的能量是否大於預設值，以及當該聲音訊號的能量大於預設值時，根據該聲音訊號的能量判定該聲音來源的方向。在本實施方式中，所述聲音訊號的能量是指該聲音訊號的振幅大小。

其中，聲音辨位模組122根據該聲音訊號的能量判定該聲音來源的方向包括：獲取麥克風15的陣列中各點的聲音訊號能量，然後比較麥克風15的陣列中各點的聲音訊號能量大小，並根據預先設定的規則表判定該聲音來源的方向。舉例而言，假設麥克風15的陣列為正三角形，參閱圖3所示，麥克風15的陣列包括三個點：MIC1、MIC2和MIC3。預先設定的規則表參閱圖4所示，如果點MIC1的聲音訊號能量大於點MIC2的聲音訊號能量，且點MIC1的聲音訊號能量大於點MIC3的聲音訊號能量，則聲音辨位模組122判 定聲音來源的方向為前方。同理，根據圖4中的規則表，可以判定聲音來源的其他方向，在此不再贅述。

在其他實施方式中，所述聲音辨位模組122根據該聲音訊號的能量判定該聲音來源的方向還包括：當電子羅盤14判定該聲音來源的方向與移動裝置1之間的相對位置不一致時(即移動裝置1的方向與使用者的方向不一致)，獲取電子羅盤14的陣列中各點的聲音訊號能量，然後比較電子羅盤14的陣列中各點的聲音訊號能量大小，並根據預先設定的規則表判定該聲音來源的方向。其中，利用電子羅盤14的陣列判定該聲音來源的方向與利用麥克風15的陣列判定該聲音來源的方向，方法是一樣的(參閱圖3和圖4的描述)，在此不再贅述。

所述聲音辨識模組123用於根據語音模型資料庫11中儲存的語音辨識的特徵參數及不同類別的聲音模型，確定該聲音訊號的類別。具體而言，聲音辨識模組123先從語音模型資料庫11獲取語音辨識的特徵參數，根據該特徵參數對麥克風15偵測到的聲音訊號進行參數化。然後，聲音辨識模組123將參數化後的聲音訊號與語音模型資料庫11中儲存的聲音模型進行比對，以確定麥克風15偵測到的聲音訊號的類別。其中，聲音訊號的類別包括：人聲和車輛喇叭聲。

在其他實施方式中，如果麥克風15同時偵測到兩個(及以上)來自不同方位的不同聲音訊號，或同時偵測到兩個(及以上)來自同一方位的不同聲音訊號時，聲音辨識模組123將辨識出每個聲音訊號的類別。進一步地，如果是人聲，可以利用現有的語音辨識技術分析出說話的內容。

所述通知模組124用於根據該聲音的類別發出預警資訊，告知使用者該聲音來源的方向。具體而言，針對聽障者，通知模組124將首先透過移動裝置1的震動提醒使用者注意，接著在顯示屏16上顯示該聲音的類別(如顯示人形圖案或車輛的圖案)、說話的內容及該聲音來源的方向等。針對視障者，通知模組124將首先透過移動裝置1的震動提醒使用者注意，接著將聲音的類別(人聲或車輛喇叭聲)、說話的內容及該聲音來源的方向等內容打包成語音資訊，並將其傳送到使用者佩戴的耳機(藍牙耳機或有線耳機)上，透過耳機將該語音資訊播放出來(如後方有車輛鳴喇叭)。

在本實施方式中，通知模組124可以根據移動裝置1是否有啟動藍牙功能或是否與有線耳機相連，來判斷使用者是聽障者還是視障者。如果移動裝置1有啟動藍牙功能或與有線耳機相連，則通知模組124判定使用者視障者；如果移動裝置1沒有啟動藍牙功能，且沒有與有線耳機相連，則通知模組124判定使用者聽障者。在其他實施方式中，也可以預先在移動裝置1中設定使用模式(聽障者模式或視障者模式)，之後，當該聲音訊號的能量大於預設值時，通知模組124將獲取該預先設定的使用模式，並根據預先設定的使用模式發出預警資訊。

在其他實施方式中，如果麥克風15同時偵測到兩個(及以上)來自不同方位的不同聲音訊號，或同時偵測到兩個(及以上)來自同一方位的不同聲音訊號時，通知模組124將根據聲音辨識模組123辨識出的每個聲音訊號的類別，發出不同的預警資訊。

參閱圖5所示，係本發明聲音偵測通報方法較佳實施方式的流程 圖。

步驟S1，聲音接收模組121接收麥克風15偵測到的聲音訊號，並計算該聲音訊號的能量。在其他實施方式中，如果麥克風15同時偵測到兩個(及以上)來自不同方位的不同聲音訊號，或同時偵測到兩個(及以上)來自同一方位的不同聲音訊號時，聲音接收模組121將分別計算每個聲音訊號的能量。

步驟S2，聲音辨位模組122判斷該聲音訊號的能量是否大於預設值。如果該聲音訊號的能量大於預設值，執行步驟S3；如果該聲音訊號的能量小於或等於該預設值，返回步驟S1。

步驟S3，聲音辨位模組122根據該聲音訊號的能量判定該聲音來源的方向。在本實施方式中，所述聲音訊號的能量是指該聲音訊號的振幅大小。

其中，聲音辨位模組122根據該聲音訊號的能量判定該聲音來源的方向包括：獲取麥克風15的陣列中各點的聲音訊號能量，然後比較麥克風15的陣列中各點的聲音訊號能量大小，並根據預先設定的規則表判定該聲音來源的方向。具體過程參見圖3和圖4的描述。

在其他實施方式中，所述聲音辨位模組122根據該聲音訊號的能量判定該聲音來源的方向還包括：當電子羅盤14判定該聲音來源的方向與移動裝置1之間的相對位置不一致時(即移動裝置1的方向與使用者的方向不一致)，獲取電子羅盤14的陣列中各點的聲音訊號能量，然後比較電子羅盤14的陣列中各點的聲音訊號能量大小，並根據預先設定的規則表判定該聲音來源的方向。其中， 利用電子羅盤14的陣列判定該聲音來源的方向與利用麥克風15的陣列判定該聲音來源的方向，方法是一樣的(參閱圖3和圖4的描述)，在此不再贅述。

步驟S4，聲音辨識模組123根據語音模型資料庫11中儲存的語音辨識的特徵參數及不同類別的聲音模型，確定該聲音訊號的類別。具體而言，聲音辨識模組123先從語音模型資料庫11獲取語音辨識的特徵參數，根據該特徵參數對麥克風15偵測到的聲音訊號進行參數化。然後，聲音辨識模組123將參數化後的聲音訊號與語音模型資料庫11中儲存的聲音模型進行比對，以確定麥克風15偵測到的聲音訊號的類別。其中，聲音訊號的類別包括：人聲和車輛喇叭聲。

在其他實施方式中，如果麥克風15同時偵測到兩個(及以上)來自不同方位的不同聲音訊號，或同時偵測到兩個(及以上)來自同一方位的不同聲音訊號時，聲音辨識模組123將辨識出每個聲音訊號的類別。進一步地，如果是人聲，可以利用現有的語音辨識技術分析出說話的內容。

步驟S5，通知模組124根據該聲音的類別發出預警資訊，告知使用者該聲音來源的方向。具體而言，針對聽障者，通知模組124將首先透過移動裝置1的震動提醒使用者注意，接著在顯示屏16上顯示該聲音的類別(如顯示人形圖案或車輛的圖案)、說話的內容及該聲音來源的方向等。針對視障者，通知模組124將首先透過移動裝置1的震動提醒使用者注意，接著將聲音的類別(人聲或車輛喇叭聲)、說話的內容及該聲音來源的方向等內容打包成語音資訊，並將其傳送到使用者佩戴的耳機(藍牙耳機或有線 耳機)上，透過耳機將該語音資訊播放出來(如後方有車輛鳴喇叭)。

在本實施方式中，通知模組124可以根據移動裝置1是否有啟動藍牙功能或是否與有線耳機相連，來判斷使用者是聽障者還是視障者。如果移動裝置1有啟動藍牙功能或與有線耳機相連，則通知模組124判定使用者視障者；如果移動裝置1沒有啟動藍牙功能，且沒有與有線耳機相連，則通知模組124判定使用者聽障者。在其他實施方式中，也可以預先在移動裝置1中設定使用模式(聽障者模式或視障者模式)，之後，當該聲音訊號的能量大於預設值時，通知模組124將獲取該預先設定的使用模式，並根據預先設定的使用模式發出預警資訊。

在其他實施方式中，如果麥克風15同時偵測到兩個(及以上)來自不同方位的不同聲音訊號，或同時偵測到兩個(及以上)來自同一方位的不同聲音訊號時，通知模組124將根據聲音辨識模組123辨識出的每個聲音訊號的類別，發出不同的預警資訊。

在本實施方式中，所述移動裝置1可以為手機、數碼相機或PDA(Personal Digital Assistant，個人數位助理)等具有資料處理功能的電子設備。

最後應說明的是，以上實施方式僅用以說明本發明的技術方案而非限制，儘管參照較佳實施方式對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神和範圍。

12‧‧‧聲音偵測通報系統

121‧‧‧聲音接收模組

122‧‧‧聲音辨位模組

123‧‧‧聲音辨識模組

124‧‧‧通知模組

Claims (9)

1. 一種聲音偵測通報方法，應用於移動裝置中，該移動裝置中儲存有語音模型資料庫，該方法包括如下步驟：接收移動裝置的麥克風偵測到的聲音訊號，並計算該聲音訊號的能量；當該聲音訊號的能量大於預設值時，根據該聲音訊號的能量判定該聲音來源的方向，所述根據該聲音訊號的能量判定該聲音來源的方向的步驟包括：獲取麥克風的陣列中各點的聲音訊號能量，比較麥克風的陣列中各點的聲音訊號能量大小，並根據預先設定的規則表判定該聲音來源的方向；根據語音模型資料庫中儲存的語音辨識的特徵參數及不同類別的聲音模型，確定該聲音訊號的類別；及根據該聲音的類別發出預警資訊，告知使用者該聲音來源的方向。
2. 如申請專利範圍第1項所述之聲音偵測通報方法，其中，所述移動裝置設置有電子羅盤，所述根據該聲音訊號的能量判定該聲音來源的方向的步驟包括：當電子羅盤判定該聲音來源的方向與移動裝置之間的相對位置不一致時，獲取電子羅盤的陣列中各點的聲音訊號能量，然後比較電子羅盤的陣列中各點的聲音訊號能量大小，並根據預先設定的規則表判定該聲音來源的方向；及當電子羅盤判定該聲音來源的方向與移動裝置之間的相對位置一致時，獲取麥克風的陣列中各點的聲音訊號能量，然後比較麥克風的陣列中各點的聲音訊號能量大小，並根據預先設定的規則表判定該聲音來源的方向。
3. 如申請專利範圍第1項所述之聲音偵測通報方法，其中，所述根據語音模型資料庫中儲存的語音辨識的特徵參數及不同類別的聲音模型，確定該聲音訊號的類別的步驟包括：從語音模型資料庫獲取語音辨識的特徵參數，根據該特徵參數對麥克風偵測到的聲音訊號進行參數化；將參數化後的聲音訊號與語音模型資料庫中儲存的聲音模型進行比對，以確定麥克風偵測到的聲音訊號的類別。
4. 如申請專利範圍第3項所述之聲音偵測通報方法，其中，所述聲音模型包括：人聲模型和車輛喇叭聲模型。
5. 如申請專利範圍第1項所述之聲音偵測通報方法，其中，所述根據該聲音的類別發出預警資訊，告知使用者該聲音來源的方向的步驟包括：判斷使用者是聽障者還是視障者；針對聽障者，首先透過移動裝置的震動提醒使用者注意，接著在移動裝置的顯示屏上顯示該聲音的類別及該聲音來源的方向；及針對視障者，首先透過移動裝置的震動提醒使用者注意，接著將聲音的類別及該聲音來源的方向打包成語音資訊，並將其傳送到使用者佩戴的耳機上，透過耳機將該語音資訊播放出來。
6. 如申請專利範圍第5項所述之聲音偵測通報方法，其中，所述判斷使用者是聽障者還是視障者的步驟包括：如果移動裝置有啟動藍牙功能或與有線耳機相連，則判定使用者為視障者；及如果移動裝置沒有啟動藍牙功能，且沒有與有線耳機相連，則判定使用者為聽障者。
7. 如申請專利範圍第5項所述之聲音偵測通報方法，其中，所述判斷使用者是聽障者還是視障者的步驟包括： 預先在移動裝置中設定移動裝置的使用模式，該使用模式包括聽障者模式或視障者模式；及當該聲音訊號的能量大於預設值時，獲取該預先設定的使用模式。
8. 一種聲音偵測通報系統，運行於移動裝置中，其中，該移動裝置中儲存有語音模型資料庫，該系統包括：聲音接收模組，用於接收移動裝置的麥克風偵測到的聲音訊號，並計算該聲音訊號的能量；聲音辨位模組，用於當該聲音訊號的能量大於預設值時，根據該聲音訊號的能量判定該聲音來源的方向，所述根據該聲音訊號的能量判定該聲音來源的方向包括：獲取麥克風的陣列中各點的聲音訊號能量，比較麥克風的陣列中各點的聲音訊號能量大小，並根據預先設定的規則表判定該聲音來源的方向；聲音辨識模組，用於根據語音模型資料庫中儲存的語音辨識的特徵參數及不同類別的聲音模型，確定該聲音訊號的類別；及通知模組，用於根據該聲音的類別發出預警資訊，告知使用者該聲音來源的方向。
9. 如申請專利範圍第8項所述之聲音偵測通報系統，其中，所述移動裝置為手機、數碼相機或PDA。