專利名稱：一種聲源定位攝像追蹤裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于廣義互相關(guān)算法的聲源定位攝像追蹤裝置，可使攝像機自動跟蹤監(jiān)控目標(biāo)，屬于測量技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，國內(nèi)外的視頻監(jiān)控裝置大致可分為兩種，一種是靜態(tài)監(jiān)控裝置，一種是動態(tài)監(jiān)控裝置。靜態(tài)監(jiān)控裝置的攝像頭是固定的，只能對某一場景進(jìn)行拍攝，不能實現(xiàn)監(jiān)控目標(biāo)的動態(tài)跟蹤，其監(jiān)控范圍較小。動態(tài)監(jiān)控裝置品種繁多，有的采用勻速轉(zhuǎn)動攝像頭的方法實現(xiàn)多角度監(jiān)控，這種監(jiān)控裝置不能實現(xiàn)監(jiān)控目標(biāo)的動態(tài)跟蹤，監(jiān)控效果不理想；有的監(jiān)控裝置雖然能夠?qū)δ程囟繕?biāo)進(jìn)行跟蹤，但是主要基于圖像處理的方式捕獲動態(tài)目標(biāo)，其缺點是發(fā)現(xiàn)動態(tài)目標(biāo)困難，圖像數(shù)據(jù)處理設(shè)備成本高。中國專利申請?zhí)枮?01010204772.9、名稱為“一種聲源定位方法”，它提出建立聲
源信號的混疊模型、采用三維聲測量陣列采集被測聲源在X、Y、Z三個方向的混合聲信號、消噪處理獲得干凈的觀測信號、估計出被測聲源的分離矩陣、獲得頻響矩陣、采用基于峰值檢測的整體波達(dá)方向估計策略，一次性地獲得對所有聲源信號波達(dá)方向的準(zhǔn)確估計及利用空間幾何的相關(guān)知識，進(jìn)行空間角度計算，最終實現(xiàn)聲源信號的空間定位等步驟。克服了現(xiàn)有聲源一定位方法無法有效實現(xiàn)多個混疊聲源的三維空間定位，存在定位方法使用不靈活、估計結(jié)果不穩(wěn)定且精度較低、實用性不夠好等問題，但將其應(yīng)用于視頻監(jiān)控裝置仍感不便?？傊?，傳統(tǒng)視頻監(jiān)控裝置的監(jiān)控范圍都很有限，不能實現(xiàn)多角度的覆蓋性監(jiān)控，要實現(xiàn)全方位監(jiān)控就必須增加監(jiān)控設(shè)備的數(shù)量，這樣就增加了監(jiān)控設(shè)備的成本。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)之弊端，提供一種聲源定位攝像追蹤裝置，在實現(xiàn)多角度覆蓋性監(jiān)控的同時，盡量減小監(jiān)控設(shè)備的制造成本。本發(fā)明所述問題是以下述技術(shù)方案實現(xiàn)的:
一種聲源定位攝像追蹤裝置，構(gòu)成中包括承載攝像機的云臺、單片機和四個拾音器，其中，第一拾音器、第二拾音器和第三拾音器沿水平直線依次排列，第四拾音器位于第二拾音器的正上方，四個拾音器的輸出端分別經(jīng)四個濾波器接單片機的四個輸入端口，所述云臺的水平角電機和仰角電機接單片機的輸出端口，該聲源定位攝像追蹤裝置按如下方式運作:
A.以第二拾音器為原點建立三維直角坐標(biāo)系，第三拾音器在X軸的正半軸上，第四拾音器在Y軸的正半軸上，第二拾音器與其余三個拾音器的距離均為a，攝像機云臺放在原
占.B.利用四個拾音器實時采集被追蹤物體發(fā)出的聲音信號，并采用時延估計算法求得聲源到第一拾音器 與第二拾音器的距離差dl2、聲源到第一拾音器與第三拾音器的距離差dl3、聲源到第三拾音器與第二拾音器的距離差d32、聲源到第四拾音器與第二拾音器的距離差d42 ；
C.聲源相對原點和X軸的水平角Θ根據(jù)下式求得:
權(quán)利要求
1.一種聲源定位攝像追蹤裝置，其特征是，它包括承載攝像機的云臺、單片機(U5)和四個拾音器，其中，第一拾音器(MIC1 )、第二拾音器(MIC2)和第三拾音器(MIC3)沿水平直線依次排列，第四拾音器(MIC4)位于第二拾音器(MIC2)的正上方，四個拾音器的輸出端分別經(jīng)四個濾波器接單片機(U5)的四個輸入端口，所述云臺的水平角電機(Ml)和仰角電機(M2)接單片機(U5)的輸出端口，所述聲源定位攝像追蹤裝置按如下方式運作: A.以第二拾音器(MIC2)為原點建立三維直角坐標(biāo)系，第三拾音器(MIC3)在X軸的正半軸上，第四拾音器(MIC4)在Y軸的正半軸上，第二拾音器(MIC2)與其余三個拾音器的距離均為a，攝像機云臺放在原點； B.利用四個拾音器實時采集被追蹤物體發(fā)出的聲音信號，并采用時延估計算法求得聲源到第一拾音器(MIC1)與第二拾音器(MIC2)的距離差dl2、聲源到第一拾音器(MIC1)與第三拾音器(MIC3)的距離差dl3、聲源到第三拾音器(MIC3)與第二拾音器(MIC2)的距離差d32、聲源到第四拾音器(MIC4)與第二拾音器(MIC2)的距離差d42 ； C.聲源相對原點和X軸的水平角Θ根據(jù)下式求得:Θ=acos(dl3/2a), 聲源相對原點和Y軸的仰角Φ由下式求得:Φ=acos(d24/a), D.單片機(U5)驅(qū)動云臺的水平角電機(Ml)和仰角電機(M2)運轉(zhuǎn)，將攝像機的水平角調(diào)整為Θ，仰角調(diào)整到Φ，從而實現(xiàn)監(jiān)控目標(biāo)的動態(tài)跟蹤。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聲源定位攝像追蹤裝置，其特征是，采用時延估計算法求得聲源到兩拾音器距離差的具體步驟如下: ①求兩信號間的互相關(guān)函數(shù) 設(shè)兩拾音器的輸出信經(jīng)傅里葉變換后分別為石(W),^(W)，則兩信號間的互功率譜G12 (α;)為:
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種聲源定位攝像追蹤裝置，其特征是，在采用聲源定位攝像追蹤目標(biāo)的同時，還要通過攝像的活體識別技術(shù)提高聲源位置的精確度，其具體步驟如下: 1、用B*0.11 + G*0.59 + R*0.3計算灰度值，將得到的灰度值補給圖像中灰度較小的像素點。
其中，R表示紅色，G表示綠色，B表示藍(lán)色； 0.11,0.59,0.3分別是藍(lán)、綠、紅三基色的權(quán)重；
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種聲源定位攝像追蹤裝置，其特征是，所述加權(quán)函數(shù)為:
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種聲源定位攝像追蹤裝置，其特征是，所述拾音器采用麥克風(fēng)。
全文摘要
一種聲源定位攝像追蹤裝置，它包括承載攝像機的云臺、單片機和四個拾音器，其中，第一拾音器、第二拾音器和第三拾音器沿水平直線依次排列，第四拾音器位于第二拾音器的正上方，四個拾音器的輸出端分別經(jīng)四個濾波器接單片機的四個輸入端口，所述云臺的水平角電機和仰角電機接單片機的輸出端口。本發(fā)明根據(jù)四個拾音器拾取的聲音信號，采用基于時延估計的定位方法確定監(jiān)控目標(biāo)的位置，不僅實現(xiàn)了對特定目標(biāo)的動態(tài)跟蹤，而且具有運算量小，易于實現(xiàn)，定位精度高等優(yōu)點。該發(fā)明利用單個攝像機就可實現(xiàn)多角度的覆蓋性監(jiān)控，不僅提高了監(jiān)控能力，而且節(jié)約了監(jiān)控成本。
文檔編號H04N5/225GK103235287SQ201310133558
公開日2013年8月7日 申請日期2013年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月17日
發(fā)明者張培華, 林陳偉, 翟俊義, 袁思遠(yuǎn), 魏子輝 申請人:華北電力大學(xué)(保定)