拾音器拾音控制方法及系统、拾音器设备与存储介质与流程

1.本发明涉及安防监控技术领域，尤其是涉及一种拾音器拾音控制方法及系统、拾音器设备与存储介质。


背景技术：

2.一般的多麦克风设备因为存在多个麦克风组成的麦克风阵列，因此出现一个或几个麦克风失效的可能性会增加，尤其是对于拾音器类设备这种7*24小时全天候工作的设备，甚至长期暴露在户外风吹雨淋日晒的环境下，麦克风失效的可能性大大增加。
3.一般来说，拾音器的输出信号与所有麦克风都相关，因此当一个或多个麦克风失效时，拾音器的输出信号稳定性可能会大打折扣，无法正常完成拾音工作，不利于拾音类设备的有效使用。
4.有鉴于此，需要提出一种拾音器拾音控制方法以解决上述问题。


技术实现要素：

5.基于此，有必要针对现有技术的不足，提供一种拾音器拾音控制方法及系统、拾音器设备与存储介质，在麦克风阵列中的一个或多个麦克风失效时，仍能保证拾音器的输出信号稳定性。
6.为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
7.第一方面，提供了一种拾音器拾音控制方法，其包括如下步骤：
8.步骤s110、获取麦克风阵列中的异常麦克风及正常麦克风；
9.步骤s120、获取麦克风阵列中正常麦克风集合对应的指向性指数参数，判断麦克风阵列对应的指向性指数参数是否大于指向性阈值；若是，则执行步骤s130；若否，则执行步骤s140；
10.步骤s130、根据预设参数表对各个正常麦克风的信号处理参数进行更新；
11.步骤s140、在正常麦克风中选取一个麦克风进行信号输出，停止其他正常麦克风运行。
12.第二方面，提供了一种拾音器拾音控制系统，其包括：
13.检测模块，用于获取麦克风阵列中的异常麦克风及正常麦克风；
14.判断模块，用于获取麦克风阵列中正常麦克风集合对应的指向性指数参数，判断麦克风阵列对应的指向性指数参数是否大于指向性阈值；
15.执行模块，用于当麦克风阵列对应的指向性指数参数大于指向性阈值时，根据预设参数表对各个正常麦克风的信号处理参数进行更新；及当麦克风阵列对应的指向性指数参数不大于指向性阈值时，则在正常麦克风中选取一个麦克风进行信号输出，停止其他正常麦克风运行。
16.第三方面，提供了一种拾音器设备，其包括存储器及处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的拾音器拾音控制方法。
17.第四方面，提供了一种存储介质，其存储有计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述程序指令当被执行时实现上述的拾音器拾音控制方法。
18.综上所述，本发明拾音器拾音控制方法及系统、拾音器设备与存储介质在麦克风阵列中存在异常麦克风时，通过对正常麦克风的信号处理参数进行更新，麦克风阵列再重新输出音频信号，避免了当部分麦克风出现问题时导致的麦克风阵列拾音性能下降或噪声混入，有效提高了部分麦克风出现问题时麦克风阵列输出信号的质量。
附图说明
19.图1是本发明实施例提供的第一种拾音器拾音控制方法的流程示意图；
20.图2是本发明实施例提供的第二种拾音器拾音控制方法的流程示意图；
21.图3是本发明实施例提供的一种拾音器拾音控制系统的结构框图；
22.图4是本发明实施例提供的另一种拾音器拾音控制系统的结构框图；
23.图5是本发明实施例提供的一种拾音器设备的内部结构框图；
24.图6是本发明实施例提供的同一个麦克风阵列上的8个麦克风采集的音频信号图；
25.图7是本发明实施例提供的正常相邻麦克风对应通道与异常相邻麦克风对应通道的音频信号图；
26.图8是本发明实施例提供的麦克风阵列采集的信号的波形和时频图；
27.图9是本发明实施例提供的混入1khz单频信号的麦克风阵列的输出信号的波形和时频图；
28.图10是本发明实施例提供的经陷波器滤除1khz信号的音频信号的波形和时频图。
具体实施方式
29.为能进一步了解本发明的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
30.图1是本发明实施例提供的第一种拾音器拾音控制方法的流程示意图，如图1所示，该拾音器拾音控制方法，包括步骤s110-步骤s140，具体如下：
31.步骤s110、获取麦克风阵列中的异常麦克风及正常麦克风；根据麦克风阵列中各个麦克风的工作状态获取麦克风阵列中的异常麦克风及正常麦克风其中，异常麦克风停止运行，正常麦克风继续保持信号输出。
32.其中，根据麦克风的工作状态获取异常麦克风及正常麦克风的方法可采用本技术领域技术人员的常用方式进行判断，在此不必赘述。
33.本实施例中，所述步骤110的方法，具体包括以下步骤：
34.步骤s111、获取麦克风阵列中各个麦克风对应的帧信号，其中每个麦克风对应模数转换器中的一个通道，判断相邻两通道的信号差值均方根delta是否小于预设阈值thresh_delta，若是，则相邻两通道对应的麦克风均标记为异常麦克风，将剩余麦克风标记为第一待检测麦克风；相邻两通道的信号差值均方根delta满足公式
35.其中，p指代为第p帧信号，x
l
、xr分别指代为相邻两通道对应的帧信号；n指代为帧信号中的第n个采样点；
36.步骤s112、根据公式及获取第一待检测麦克风对应的帧信号幅度其中，指代为第i个通道的第p帧的帧信号功率，指代为第i个通道第p帧信号的第n个采样值，指代为经平滑处理后的第i个通道的第p帧的帧信号功率，n指代为帧信号的采样点个数，α指代为平滑系数，指代为经平滑处理后的第i个通道的第p-1帧的帧信号功率；
37.步骤s113、将第一待检测麦克风对应的帧信号幅度与最大预设阈值、最小预设阈值进行比较，当麦克风对应的帧信号幅度大于最大预设阈值时，则将该麦克风标记为异常麦克风；当麦克风对应的帧信号幅度小于最小预设阈值时，则将该麦克风标记为异常麦克风，将剩余的第一待检测麦克风标记为第二待检测麦克风；
38.步骤s114、判断第二待检测麦克风对应的帧信号幅度的最大值与最小值之差是否在预设公差范围内，若是，则将第二待检测麦克风均标记为正常麦克风，停止检测；若否，则执行步骤s115；其中，第二待检测麦克风为未标记为异常麦克风的麦克风集合。
39.步骤s115、计算第二待检测麦克风对应的帧信号幅度的平均幅度值，获取与平均幅度值相差最大的帧信号幅度对应的第二待检测麦克风，将该第二待检测麦克风标记为异常麦克风，执行步骤s114。
40.具体地，一般麦克风阵列上使用的麦克风分为ecm麦克风、mems模拟麦克风和mems数字麦克风，以下失效状态可能仅存于其中一种麦克风中，本发明中不加区分进行对待，如麦克风因本身性能问题、贴片不良、振动导致焊点松动、老化等可能产生失效，当麦克风失效时，性能主要表现在以下几种情况：a、幅度较大噪声信号，无有用信号；b、无声或信号幅度极低；c、与正常麦克风幅度差异过大；d、与相邻麦克风对应通道的信号差异极小，几乎完全一致，情况d取决于模数转换器的具体实现方式。
41.如图6所示为同一个麦克风阵列上的8个麦克风采集的音频信号，其中正常通道为ch3、ch5、ch6、ch8，ch1的失效表现为情况a，ch2失效表现为情况b，ch4失效表现为情况c，ch7失效表现为情况d；其中，对于情况d这种，相邻麦克风对应的两个通道(一般为双通道的左、右通道)信号基本一致(可能完全一致也可能存在微小差异)，这种差异比一般正常两通道的数据差异明显要小，如图7所示。
42.步骤s120、获取麦克风阵列中正常麦克风集合对应的指向性指数di(directivity index)参数，判断麦克风阵列对应的指向性指数参数是否大于指向性阈值thresh_di，若是，则执行步骤s130；若否，则执行步骤s140。
43.步骤s130、根据预设参数表对各个正常麦克风的信号处理参数进行更新；麦克风阵列重新输出音频信号，避免了当部分麦克风出现问题时导致的麦克风阵列拾音性能下降或噪声混入，有效提高了部分麦克风出现问题时麦克风阵列输出信号的质量。
44.其中，麦克风信号处理参数可以通过拾音器设备端实时计算获得，也可以通过预设参数表获得，预设参数表可存储在拾音器设备端中，当获取正常麦克风的数量及位置后，根据预设参数表获取得到正常麦克风对应的信号处理参数及相应的指向性指数的控制信号，并将控制信号发送给正常的麦克风进行参数更新，正常麦克风接收到更新参数后输出信号；其中，麦克风信号处理参数包括麦克风信号幅度偏差及麦克风的频域系数等中的至少一种，预设参数表中包括有效通道数、有效通道对应的序号、有效麦克风的坐标位置分别与麦克风信号处理参数之间映射关系等内容，该预设参数表为本技术领域技术人员经过多次实验可获取得到，在此不必赘述。
45.步骤s140、在正常麦克风中选取一个麦克风进行信号输出，停止其他正常麦克风运行，该选取的麦克风的信号处理参数变更为全指向麦克风对应的信号处理参数；当麦克风阵列对应的指向性指数参数不大于指向性阈值thresh_di时，麦克风阵列的总体性能已不能满足相关拾音需求，此时，选择剩余正常麦克风中的一个麦克风进行信号输出，此时该麦克风工作状态为全指向拾音状态，避免正常工作的麦克风之间的相互干扰，有效提高了部分麦克风出现问题时麦克风阵列输出信号的质量。
46.其中，全指向麦克风对应的信号处理参数可通过预设参数表获得，在剩余正常麦克风中可随机选取一个麦克风进行信号输出，也可选择与剩余麦克风对应的帧信号幅度的平均幅度值最为接近的麦克风进行信号输出，本发明中不加区分对待。
47.如图2所示，在其中一个实施例中，所述步骤s130或步骤s140之后，还包括
48.步骤s150、获取麦克风阵列出现异常后的提示信号，并发送至控制平台；当麦克风阵列出现异常后，通过预设参数表对正常麦克风对应的信号处理参数进行参数更新后，重新进行信号输出，在保证了麦克风阵列正常进行拾音的同时，正常麦克风数量的减少也使得麦克风阵列的拾音性能降级，此时，需要发送麦克风阵列降级使用的提示信号给控制平台进行提醒，进而方便工作员后续执行对异常麦克风进行维修或替换操作。
49.当麦克风阵列为非网络拾音器时，麦克风阵列输出的音频信号接入ipc，ipc则将音视频数据存入nvr，可通过视频平台访问nvr中的音视频数据，麦克风阵列无法告知控制平台处于拾音器设备端的麦克风阵列的工作状态，此时，所述步骤s150的方法，具体操作包括：
50.通过在麦克风阵列的输出音频信号中混入单频信号，如1khz的间歇性单频信号，并将混入有单频信号的输出音信信号对应的混合信号输出至控制平台；其中，间歇性信号为存在间隔时长的至少两个单频信号的混合，该至少两个单频信号可以为频率相同的单频信号的混合，也可以为频率不同的单频信号的混合，可根据实际需求进行设置；
51.控制平台通过检测混合信号中至少两个单频信号的间隔时长或单频信号的频率，获取麦克风阵列出现异常后的提示信号，实现对麦克风阵列出现异常后进行提示的效果；
52.通过陷波器滤除混合信号中的单频信号后，以供控制平台存储和监听；因为单频信号带宽较窄，因此被陷波器滤除后，并不影响麦克风阵列的输出音频信号对应的整体声音质量；
53.在其他实施例中，1khz的单频信号也可替换为超声频段的信号，如单频信号频率》16khz的超声频段的信号，此时即使不滤除该单频信号，也不影响麦克风阵列的输出音频信号对应的声音质量。
54.当麦克风阵列为网络拾音器时，所述步骤s150的方法具体操作为：
55.通过网络协议将麦克风阵列中各个麦克风的工作状态发送至控制平台，获取麦克风阵列出现异常后的提示信号，实现对麦克风阵列出现异常后进行提示的效果。
56.如图8至10图所示，当麦克风阵列状态存在异常时，可在麦克风采集的音频信号中混入如1khz的单频信号，在麦克风采集的音频信号混入单频信号由频率信号发生器产生；混合信号传输到控制平台后，在回放或监听时，混合信号经由陷波器进行处理后再输出进行监听；其中，图8为麦克风阵列采集的信号，图9为混入1khz单频信号的麦克风阵列的输出信号，图10为经陷波器滤除1khz信号的音频信号，其听感质量与原始麦克风采集的音频信号无明显差别；
57.在麦克风采集的音频信号中混入的信号可以为单频信号，也可以为多频信号，信号可一直持续或者周期也可以变化，根据信号频率与时长周期进行编码，通过预设编码表获取该编码对应的麦克风阵列中异常麦克风的位置信息，将麦克风状态信息传输给控制平台，其中，多频信号可由多个不同的单频信号组成，也可以由具有间隔时长的同一单频信号组成；当整个音频链路采样率足够时，插入频率信号也可以采用高频(大于15khz)信号，此时，高频信号基本不可听，在回放或监听时，此时即使不滤除该单频信号，也不影响声音质量。
58.如图2所示，为了更加清晰本发明的技术方案，下面再阐述优选实施例。
59.步骤s110、获取麦克风阵列中的异常麦克风及正常麦克风；
60.步骤s120、获取麦克风阵列中正常麦克风集合对应的指向性指数参数，判断麦克风阵列对应的指向性指数参数是否大于指向性阈值thresh_di；若是，则执行步骤s130；若否，则执行步骤s140；
61.步骤s130、根据预设参数表对各个正常麦克风的信号处理参数进行更新；
62.步骤s140、在正常麦克风中选取一个麦克风进行信号输出，停止其他正常麦克风运行；
63.步骤s150、获取麦克风阵列出现异常后的提示信号。
64.图3示出了本发明提供的一种拾音器拾音控制系统的结构框图，如图3所示，对应于上述一种拾音器拾音控制方法，本发明还提供一种拾音器拾音控制系统，该拾音器拾音控制装置系统包括用于执行上述拾音器拾音控制装置方法的模块，该拾音器拾音控制系统可以被配置于拾音器设备上，本发明提供一种拾音器拾音控制装置系统，在麦克风阵列中存在异常麦克风时，通过对正常麦克风的信号处理参数进行更新，麦克风阵列再重新输出音频信号，避免了当部分麦克风出现问题时导致的麦克风阵列拾音性能下降或噪声混入，有效提高了部分麦克风出现问题时麦克风阵列输出信号的质量。
65.具体地，如图3所示，所述拾音器拾音控制系统包括检测模块110、判断模块120及执行模块130。
66.检测模块110，用于获取麦克风阵列中的异常麦克风及正常麦克风；
67.判断模块120，用于获取麦克风阵列中正常麦克风集合对应的指向性指数参数，判断麦克风阵列对应的指向性指数参数是否大于指向性阈值；
68.执行模块130，用于当麦克风阵列对应的指向性指数参数大于指向性阈值时，根据预设参数表对各个正常麦克风的信号处理参数进行更新；及当麦克风阵列对应的指向性指
数参数不大于指向性阈值时，则在正常麦克风中选取一个麦克风进行信号输出，停止其他正常麦克风运行。
69.图4示出了本发明提供的另一种拾音器拾音控制系统的结构框图，如图4所示，在一个实施例中，所述拾音器拾音控制系统实在上述拾音器拾音控制系统的基础上增加了提示模块140，所述提示模块140用于获取麦克风阵列出现异常后的提示信号。
70.需要说明的是，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，上述拾音器拾音控制系统和各模块的具体实现过程，可以参考前述方法实施例中的相应描述，为了描述的方便和简洁，在此不再赘述。
71.图5是本发明实施例提供的一种拾音器设备的内部结构框图，如图5所示，本发明提供的拾音器设备包括通过系统总线连接的通过系统总线连接的存储器及处理器；所述存储器上存储有计算机程序，所述处理器用于提供计算和控制能力，以支撑整个装置的运行，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的一种拾音器拾音控制方法，在麦克风阵列中存在异常麦克风时，通过对正常麦克风的信号处理参数进行更新，麦克风阵列再重新输出音频信号，避免了当部分麦克风出现问题时导致的麦克风阵列拾音性能下降或噪声混入，有效提高了部分麦克风出现问题时麦克风阵列输出信号的质量。
72.存储器可以包括非易失性存储介质和内存储器，该非易失性存储介质存储有操作系统，还可存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，可使得处理器实现拾音器拾音控制方法。
73.该内存储器中也可储存有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，可使得处理器执行拾音器拾音控制方法。本领域技术人员可以理解，图5中示出的结构，仅仅是与本技术方案相关的部分结构的框图，并不构成对本技术方案所应用于其他的装置的限定，具体的装置可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
74.在一个实施例中，本技术提供的拾音器拾音控制方法可实现为一种计算机程序的方式，计算机程序可以在如图5所示的拾音器设备上运行。拾音器设备的存储器中可存储组成该拾音器拾音控制系统的各个程序模块，比如，图3所示的检测模块110、判断模块120及执行模块130。各个程序模块构成的计算机程序使得处理器执行本说明中描述的本技术各个实施例的拾音器拾音控制系统的步骤。例如，图5所示的拾音器设备可以通过如图3所示的拾音器拾音控制系统中的检测模块110获取麦克风阵列中的异常麦克风及正常麦克风；判断模块120获取麦克风阵列中正常麦克风集合对应的指向性指数参数，判断麦克风阵列对应的指向性指数参数是否大于指向性阈值；当麦克风阵列对应的指向性指数参数大于指向性阈值时，执行模块130根据预设参数表对各个正常麦克风的信号处理参数进行更新；当麦克风阵列对应的指向性指数参数不大于指向性阈值时，执行模块130在正常麦克风中选取一个麦克风进行信号输出，停止其他正常麦克风运行。
75.在一个实施例中，提出了一种拾音器设备，包括存储器和处理器，所述存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行以下步骤：步骤s110、获取麦克风阵列中的异常麦克风及正常麦克风；步骤s120、获取麦克风阵列中正常麦克风集合对应的指向性指数参数，判断麦克风阵列对应的指向性指数参数是否大于指向性阈值thresh_di；若是，则执行步骤s130；若否，则执行步骤s140；步
骤s130、根据预设参数表对各个正常麦克风的信号处理参数进行更新；步骤s140、在正常麦克风中选取一个麦克风进行信号输出，停止其他正常麦克风运行；步骤s150、获取麦克风阵列出现异常后的提示信号。
76.在一个实施例中，所述处理器在执行所述步骤s130或步骤s140之后，还用于执行以下步骤：步骤s150、获取麦克风阵列出现异常后的提示信号。
77.应当理解，在本技术实施例中，处理器可以是中央处理单元(central processing unit，cpu)，该处理器还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现成可编程门阵列(field-programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。其中，通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
78.本领域普通技术人员可以理解的是实现上述实施例的方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成。该计算机程序包括程序指令，计算机程序可存储于一存储介质中，该存储介质为计算机可读存储介质。该程序指令被该计算机系统中的至少一个处理器执行，以实现上述方法的实施例的流程步骤。
79.因此，本发明还提供一种存储介质。该存储介质可以为计算机可读存储介质。该存储介质存储有计算机程序，其中计算机程序包括程序指令。该程序指令被处理器执行时使处理器执行如下步骤：
80.步骤s110、获取麦克风阵列中的异常麦克风及正常麦克风；步骤s120、获取麦克风阵列中正常麦克风集合对应的指向性指数参数，判断麦克风阵列对应的指向性指数参数是否大于指向性阈值thresh_di；若是，则执行步骤s130；若否，则执行步骤s140；步骤s130、根据预设参数表对各个正常麦克风的信号处理参数进行更新；步骤s140、在正常麦克风中选取一个麦克风进行信号输出，停止其他正常麦克风运行；步骤s150、获取麦克风阵列出现异常后的提示信号。
81.在其中一个实施例中，所述处理器在执行所述程序指令而实现根据预设参数表对各个正常麦克风的信号处理参数进行更新或在正常麦克风中选取一个麦克风进行信号输出，停止其他正常麦克风运行步骤之后，还实现如下步骤：获取麦克风阵列出现异常后的提示信号。
82.所述存储介质可以是u盘、移动硬盘、只读存储器(read-only memory，rom)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的计算机可读存储介质。
83.综上所述，本发明一种拾音器拾音控制方法及系统、拾音器设备及存储介质在麦克风阵列中存在异常麦克风时，通过对正常麦克风的信号处理参数进行更新，麦克风阵列再重新输出音频信号，避免了当部分麦克风出现问题时导致的麦克风阵列拾音性能下降或噪声混入，有效提高了部分麦克风出现问题时麦克风阵列输出信号的质量。
84.本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不
应认为超出本发明的范围。
85.在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的。例如，各个单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。
86.本发明实施例方法中的步骤可以根据实际需要进行顺序调整、合并和删减。本发明实施例装置中的单元可以根据实际需要进行合并、划分和删减。另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以是两个或两个以上单元集成在一个单元中。该集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分，或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台装置(可以是个人计算机，终端，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。
87.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明的保护范围应以所附权利要求为准。