一种基于智能音箱的防盗方法、系统及计算机设备与流程

1.本发明涉及安保技术领域，特别涉及一种基于智能音箱的防盗方法、系统、及计算机设备。


背景技术：

2.随着市场经济的发展，经济交流的日益频繁，在商场、商铺、高档住宅等一些区域常存在安保问题。各区域中一般通过安装监控摄像机来进行防盗，但监控摄像机安装比较明显，很容易被破坏，且摄像头还会因为镜头遮挡、光照等问题而影响监控效果。
3.为了解决上述问题，申请号为cn201510229785.4的现有专利公开了一种基于智能音箱的防盗方法，该方法通过智能音箱检测环境声音并计算响度，基于响度异常向移动终端实时推送异常消息以实现防盗目的，而这种防盗方法的误报率很高，无法满足用户的需求。


技术实现要素：

4.基于此，本发明的目的是提供一种基于智能音箱的防盗方法、系统及计算机设备，以解决上述现有技术中的不足。
5.为实现上述目的，本发明提供了一种基于智能音箱的防盗方法，应用于房屋建筑，所述房屋建筑内设置有保护区域和防护口，所述防护口位于所述保护区域的边缘，所述方法包括：通过麦克风阵列采集所述保护区域中的各个方向音频信号，并将采集的音频信号发送至智能音箱；通过所述智能音箱将所述保护区域中的音频信号与声音素材库进行匹配；当所述保护区域中的音频信号与所述声音素材库不匹配时，将与所述声音素材库不匹配的音频信号判断为异常音频信号，并追踪所述异常音频信号的声源位置；根据追踪结果确定所述声源位置的运动趋势，并当所述声源位置的运动趋势为从所述防护口向所述保护区域靠近时，通过所述智能音箱发出警报声，并同步发送提示电话至用户。
6.优选的，所述追踪所述异常音频信号的声源位置的步骤包括：获取所述保护区域的房屋轮廓信息；基于所述房屋轮廓信息，通过声源定位算法实时计算所述异常音频信号的声源位置。
7.优选的，所述声源定位算法的函数表达式如下所示：其中，为声音的估计声源位置，为所述估计声源位置的估计声源位置功率值；
所述估计声源位置功率值的函数表达式如下所示：其中，为共轭运算符，分别为声音通过不同阵元接收的声信号的傅里叶变换，为声音的估计声源位置功率值，为权重值，为声音到各个阵元的时延，为声音的估计声源位置估计点，n1和n2均为麦克风阵元，m为麦克风数量，为声源信号频率，j为样点集合。
8.优选的，所述追踪所述异常音频信号的声源位置的步骤之后，所述方法还包括：当所述异常音频信号的声源位置在第一预设时间内未发生变化时，启动主动防护策略。
9.优选的，所述方法还包括：在第二预设时间段内采集并存储用户日常生活中的不同声音，基于所述用户日常生活中的声音构建声音素材库，所述声音素材库中的每个声音均对应一个时间点。
10.为实现上述目的，本发明还提供了一种基于智能音箱的防盗系统，应用于房屋建筑，所述房屋建筑内设置有保护区域和防护口，所述防护口位于所述保护区域的边缘，所述系统包括：采集模块，用于通过麦克风阵列采集所述保护区域中的各个方向音频信号，并将采集的音频信号发送至智能音箱；匹配模块，用于通过所述智能音箱将所述保护区域中的音频信号与声音素材库进行匹配；追踪模块，用于当所述保护区域中的音频信号与所述声音素材库不匹配时，将与所述声音素材库不匹配的音频信号判断为异常音频信号，并追踪所述异常音频信号的声源位置；发送模块，用于根据追踪结果确定所述声源位置的运动趋势，并当所述声源位置的运动趋势为从所述防护口向所述保护区域靠近时，通过所述智能音箱发出警报声，并同步发送提示电话至用户。
11.优选的，所述追踪模块包括：获取单元，用于获取所述保护区域的房屋轮廓信息；计算单元，用于基于所述房屋轮廓信息，通过声源定位算法实时计算所述异常音频信号的声源位置。
12.优选的，所述声源定位算法的函数表达式如下所示：其中，为声音的估计声源位置，为所述估计声源位置的估计声源位置功率值；所述估计声源位置功率值的函数表达式如下所示：
其中，为共轭运算符，分别为声音通过不同阵元接收的声信号的傅里叶变换，为声音的估计声源位置功率值，为权重值，为声音到各个阵元的时延，为声音的估计声源位置估计点，n1和n2均为麦克风阵元，m为麦克风数量，为声源信号频率，j为样点集合。
13.为实现上述目的，本发明还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述中所述的基于智能音箱的防盗方法。
14.本技术提供了一种基于智能音箱的防盗方法、系统及计算机设备，通过将采集到的保护区域中的音频信号与声音素材库进行匹配，并将与声音素材库不匹配的声音判断为异常音频信号，追随该异常音频信号的声源位置，根据追踪结果确定声源位置的运动趋势，并当异常音频信号的声源位置从防护口向保护区域靠近时，再通过智能音箱发出警报声并发送提示电话至用户，以提醒用户，区别于现有技术，不仅降低了误报率，同时安全防护的稳定性更高，能更好地满足用户需求。
15.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
16.图1为本发明第一实施例提供的基于智能音箱的防盗方法的流程图；图2为本发明第一实施例提供的步骤s103的流程图；图3为本发明第二实施例提供的基于智能音箱的防盗系统的结构框图；图4为本发明第三实施例提供的计算机设备的硬件结构示意图。
17.如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
18.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行描述和说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。基于本技术提供的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
19.显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本技术应用于其他类似情景。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本技术公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本技术揭露的技术内容的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本技术公开的内容不充分。
20.在本技术中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本技术的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域普通技术人员显式地和隐式地理解的是，本技术所描述的实施例在不冲突的情况下，可以与其它实施例相
结合。
21.除非另作定义，本技术所涉及的技术术语或者科学术语应当为本技术所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本技术所涉及的“一”、“一个”、“一种”、“该”等类似词语并不表示数量限制，可表示单数或复数。本技术所涉及的术语“包括”、“包含”、“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含；例如包含了一系列步骤或模块（单元）的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可以还包括没有列出的步骤或单元，或可以还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。本技术所涉及的“连接”、“相连”、“耦接”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电气的连接，不管是直接的还是间接的。本技术所涉及的“多个”是指两个或两个以上。“和/或”描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“a和/或b”可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。本技术所涉及的术语“第一”、“第二”、“第三”等仅仅是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序。
22.本发明第一实施例提供了一种基于智能音箱的防盗方法，应用于房屋建筑，所述房屋建筑设置有保护区域和防护口，所述防护口位于所述保护区域的边缘，防护口和保护区域均可以自定义，可以理解的，对于商场或商铺，通常会以存放有贵重物品的区域作为保护区域；对于高档小区，通常会客厅作为保护区域；而防护口通过为容易进入保护区域且防护措施较为薄弱的入口，因此防护口和保护区域的数量可以根据实际情况进行确定，其中，如图1所示，该方法包括如下步骤：步骤s101，通过麦克风阵列采集所述保护区域中的各个方向音频信号，并将采集的音频信号发送至智能音箱；其中，所述麦克风阵列采用三维星型阵列分布，以保证具有较大的反向衰减量。可以理解的，所述麦克风阵列通过多个麦克风组成，需要说明的是，各所述麦克风通过蓝牙与所述智能音箱持续连通，各所述麦克风采集到的音频信号均会发送至所述智能音箱。
23.可以理解的，所述智能音箱能够通过无线网络与终端连接，具体地，该终端可以为电脑、手机或平板等电子设备，用户通过终端发送指令至所述智能音箱，使得所述智能音箱启动防盗功能，也可以使用所述智能音箱上的机械开关启动防盗功能，从而执行步骤s101。
24.步骤s102，通过所述智能音箱将所述保护区域中的音频信号与声音素材库进行匹配；其中，各所述音频信号均由一个声音转换形成，所述保护区域中会存在多个声音，且部分声音是日常生活中存在的，会对后续操作存在干扰并加大工作量，因此会将在所述保护区域中采集到的所有声音进行筛查，具体的筛查方式为，将从所述保护区域中采集到的所有音频信号分别与所述声音素材库进行匹配，当所述保护区域中的声音存在与所述声音素材库不匹配的时候，则将与所述声音素材库不匹配的声音对应的音频信号进行下一步骤s103的操作。
25.需要说明的是，所述声音素材库中的声音素材由该保护区域中日常会出现的声音构成，构成所述声音素材库的方式具体为，在预设周期及预设时间段内采集所述保护区域的不同声音，并标出每个声音出现的相应时间点。其中，预设周期和预设时间段均可以自定义。
26.可以理解的，所述声音素材库中的声音素材也可以通过所述终端获取。
27.步骤s103，当所述保护区域中的音频信号与所述声音素材库不匹配时，将与所述声音素材库不匹配的音频信号判断为异常音频信号，并追踪所述异常音频信号的声源位置；其中，如图2所示，步骤s103具体包括如下步骤：步骤s1031，获取所述保护区域的房屋轮廓信息；步骤s1032，基于所述房屋轮廓信息，通过声源定位算法实时计算所述异常音频信号的声源位置。
28.其中，所述声源定位算法为srp-phat算法，对于srp-phat算法的使用，已知所述保护区域的房屋尺寸为前提条件，因此所述房屋轮廓信息包括所述保护区域的尺寸值，而所述保护区域的尺寸值可以由所述保护区域的户型结构直接获取到。
29.可以理解的，srp-phat算法是一种滤波求和波束形成算法，该算法在由噪声的室内复杂环境下任有较高的定位精度，且通过srp-phat算法计算所述异常声音的声源位置具体如下：首先设麦克风阵列第n个麦克风阵元pn接收到的音频信号为，所述音频信号为的计算公式如下：其中，符号*为卷积运算符，s(t)为声源信号，hn(t)为 rir，vn(t)为室内噪声总和。
30.设分别为的傅里叶变换，所述保护区域中假设由多个声源位置估计点，且各个声源位置估计点的估计声源位置功率值为，所述各个声源位置估计点的估计声源位置功率值为的计算公式如下：其中，s为声音的估计声源位置，*为共轭运算符，分别为声音通过不同麦克风阵元接收的音频信号的傅里叶变换，即的傅里叶变换，为音频信号的估计声源位置功率值，为权重值，为声音到各个麦克风阵元的时延，为音频信号的估计声源位置估计点，n1和n2均为麦克风阵元，m为麦克风数量，为声源信号频率，j为样点集合。
31.所述可通过收发信号之间的广义互相关得到：其中，为广义互相关，那么声源位置s的计算公式如下：步骤s104，根据追踪结果确定所述声源位置的运动趋势，并当所述声源位置的运动趋势为从所述防护口向所述保护区域靠近时，通过所述智能音箱发出警报声，并同步发送提示电话至用户。
32.其中，当所述异常音频信号的声源位置能够从所述防护口逐渐转移至所述保护区域内时，则说明产生该异常音频信号的声源为活动物体，通过智能音箱发出警报声，能够对该活动物体进行警示，以此吓退该活动物体，预防所述保护区域中的物件丢失问题，同时同步发送提示电话至用户，以提醒用户。
33.需要说明的是，由于所述异常声音的声源位置被实时计算出，能够得到相应的所述异常声音的声源的运动趋势，因此该运动趋势也会被所述智能音箱发送至用户，将所述异常声音的运动趋势结合所述保护区域的户型结构，以供用户综合判断是否为真实偷盗案件，可以理解的，在其他实施例中，还能结合监控摄像机共同实现防盗，具体地，监控摄像机能够提供当前所述保护区域内的监控画面，供用户参考是否为他人进行偷盗行为，还是误触发事件，以实现精准防盗。
34.通过上述步骤，将采集到的保护区域中的音频信号与声音素材库进行匹配，并将与声音素材库不匹配的声音判断为异常音频信号，追随该异常音频信号的声源位置，根据追踪结果确定声源位置的运动趋势，并当异常音频信号的声源位置从防护口向保护区域靠近时，再通过智能音箱发出警报声并发送提示电话至用户，以提醒用户，区别于现有技术，不仅降低了误报率，同时安全防护的稳定性更高，能更好地满足用户需求。
35.在其中一些实施例中，所述追踪所述异常声音的声源位置的步骤包括：获取所述保护区域的房屋轮廓信息；基于所述房屋轮廓信息，通过声源定位算法实时计算所述异常音频信号的声源位置。
36.在其中一些实施例中，所述声源定位算法的函数表达式如下所示：其中，为声音的估计声源位置，为所述估计声源位置的估计声源位置功率值；所述估计声源位置功率值的函数表达式如下所示：其中，为共轭运算符，分别为声音通过不同阵元接收的声信号的傅里叶变换，为声音的估计声源位置功率值，为权重值，为声音到各个阵元的时延，为声音的估计声源位置估计点，n1和n2均为麦克风阵元，m为麦克风数量，为声源信号频率，j为样点集合。
37.在其中一些实施例中，所述追踪所述异常音频信号的声源位置的步骤之后，所述方法还包括：当所述异常音频信号的声源位置在第一预设时间内未发生变化时，启动主动防护策略。
38.其中，所述主动防护策略具体为，当所述异常音频信号的声源位置在第一预设时间内发生变化时，通过从所述声音素材库中随机选中当前时间点所对应的音频，并将选中的音频通过所述智能音箱发出，以吓退产生所述异常声音的物体。
39.在其中一些实施例中，所述方法还包括：在第二预设时间段内采集并存储用户日常生活中的不同声音，基于所述用户日常生活中的声音构建声音素材库，所述声音素材库中的每个声音均对应一个时间点。
40.其中，所述声音素材库包括日常对话素材包、人声素材包、日常生活声音素材包以及自定义素材包，可以理解的，所述日常对话素材和所述日常生活声音素材源于用户生活，更贴合用户的生活情景，能更好迷惑入侵者；所述人声素材包括在采集过程中说过话的任意一位用户的声音，所述人声素材包可以通过语音输入相应声音，以此避免当亲人来访时，误触发报警，所述自定义素材包中的声音素材可以通过用户人为输入。
41.需要说明的是，在其他一些实施例中，当用户离家或女生独居时，用户可以自定义编辑所述智能音箱发出声音，以模拟有人在家或者至少两人在家的情景，以使入侵者意识到屋内有人，以此起到预防作用。
42.需要说明的是，在上述流程中或者附图的流程图中示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
43.本技术第二实施例还提供了一种基于智能音箱的防盗系统，该系统用于实现上述第一实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“模块”、“单元”、“子单元”等可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。
44.图3为本发明第二实施例的基于智能音箱的防盗系统的结构框图，该基于智能音箱的防盗系统应用于房屋建筑，所述房屋建筑设置有保护区域和防护口，所述防护口位于所述保护区域的边缘，如图3所示，所述系统包括：采集模块10，用于通过麦克风阵列采集所述保护区域中的各个方向音频信号，并将采集的音频信号发送至智能音箱；匹配模块20，用于通过所述智能音箱将所述保护区域中的音频信号与声音素材库进行匹配；追踪模块30，用于当所述保护区域中的音频信号与所述声音素材库不匹配时，将与所述声音素材库不匹配的音频信号判断为异常音频信号，并追踪所述异常音频信号的声源位置；发送模块40，用于根据追踪结果确定所述声源位置的运动趋势，并当所述声源位置的运动趋势为从所述防护口向所述保护区域靠近时，通过所述智能音箱发出警报声，并同步发送提示电话至用户。
45.通过上述步骤，将采集到的保护区域中的音频信号与声音素材库进行匹配，并将与声音素材库不匹配的声音判断为异常音频信号，追随该异常音频信号的声源位置，根据追踪结果确定声源位置的运动趋势，并当异常音频信号的声源位置从防护口向保护区域靠近时，再通过智能音箱发出警报声并发送提示电话至用户，以提醒用户，区别于现有技术，不仅降低了误报率，同时安全防护的稳定性更高，能更好地满足用户需求。
46.在其中一些实施例中，所述追踪模块30包括：获取单元，用于获取所述保护区域的房屋轮廓信息；
计算单元，用于基于所述房屋轮廓信息，通过声源定位算法实时计算所述异常音频信号的声源位置。
47.在其中一些实施例中，所述追踪模块30之后，所述系统还包括：启动模块，用于当所述异常音频信号的声源位置在第一预设时间内未发生变化时，启动主动防护策略。
48.在其中一些实施例中，所述系统还包括：构建模块，用于在第二预设时间段内采集并存储用户日常生活中的不同声音，基于所述用户日常生活中的声音构建声音素材库，所述声音素材库中的每个声音均对应一个时间点。
49.上述各模块、单元被执行时所实现的功能或操作步骤与上述方法实施例大体相同，在此不再赘述。
50.本发明实施例所提供的基于智能音箱的防盗系统，其实现原理及产生的技术效果和前述方法实施例相同，为简要描述，装置实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。
51.需要说明的是，上述各个模块可以是功能模块也可以是程序模块，既可以通过软件来实现，也可以通过硬件来实现。对于通过硬件来实现的模块而言，上述各个模块可以位于同一处理器中；或者上述各个模块还可以按照任意组合的形式分别位于不同的处理器中。
52.另外，结合图1描述的本技术第三实施例基于智能音箱的防盗方法可以由计算机设备来实现。图4为根据本技术实施例的计算机设备的硬件结构示意图。
53.计算机设备可以包括处理器42以及存储有计算机程序指令的存储器43。
54.具体地，上述处理器42可以包括中央处理器（cpu），或者特定集成电路（application specific integrated circuit，简称为asic），或者可以被配置成实施本技术实施例的一个或多个集成电路。
55.其中，存储器43可以包括用于数据或指令的大容量存储器。举例来说而非限制，存储器43可包括硬盘驱动器（hard disk drive，简称为hdd）、软盘驱动器、固态驱动器（solid state drive，简称为ssd）、闪存、光盘、磁光盘、磁带或通用串行总线（universal serial bus，简称为usb）驱动器或者两个或更多个以上这些的组合。在合适的情况下，存储器43可包括可移除或不可移除（或固定）的介质。在合适的情况下，存储器43可在数据处理装置的内部或外部。在特定实施例中，存储器43是非易失性（non-volatile）存储器。在特定实施例中，存储器43包括只读存储器（read-only memory，简称为rom）和随机存取存储器（random access memory，简称为ram）。在合适的情况下，该rom可以是掩模编程的rom、可编程rom（programmable read-only memory，简称为prom）、可擦除prom（erasable programmable read-only memory，简称为eprom）、电可擦除prom（electrically erasable programmable read-only memory，简称为eeprom）、电可改写rom（electrically alterable read-only memory，简称为earom）或闪存（flash）或者两个或更多个以上这些的组合。在合适的情况下，该ram可以是静态随机存取存储器（static random-access memory，简称为sram）或动态随机存取存储器（dynamic random access memory，简称为dram），其中，dram可以是快速页模式动态随机存取存储器（fast page mode dynamic random access memory，简称为
fpmdram）、扩展数据输出动态随机存取存储器（extended date out dynamic random access memory，简称为edodram）、同步动态随机存取内存（synchronous dynamic random-access memory，简称sdram）等。
56.存储器43可以用来存储或者缓存需要处理和/或通信使用的各种数据文件，以及处理器42所执行的可能的计算机程序指令。
57.处理器42通过读取并执行存储器43中存储的计算机程序指令，以实现上述实施例中的任意一种基于智能音箱的防盗方法。
58.在其中一些实施例中，计算机设备还可包括通信接口44和总线41。其中，如图4所示，处理器42、存储器43、通信接口44通过总线41连接并完成相互间的通信。
59.通信接口44用于实现本技术实施例中各模块、装置、单元和/或设备之间的通信。通信接口44还可以实现与其他部件例如：外接设备、图像/数据采集设备、数据库、外部存储以及图像/数据处理工作站等之间进行数据通信。
60.总线41包括硬件、软件或两者，将计算机设备的部件彼此耦接在一起。总线41包括但不限于以下至少之一：数据总线（data bus）、地址总线（address bus）、控制总线（control bus）、扩展总线（expansion bus）、局部总线（local bus）。举例来说而非限制，总线41可包括图形加速接口（accelerated graphics port，简称为agp）或其他图形总线、增强工业标准架构（extended industry standard architecture，简称为eisa）总线、前端总线（front side bus，简称为fsb）、超传输（hyper transport，简称为ht）互连、工业标准架构（industry standard architecture，简称为isa）总线、无线带宽（infiniband）互连、低引脚数（low pin count，简称为lpc）总线、存储器总线、微信道架构（micro channel architecture，简称为mca）总线、外围组件互连（peripheral component interconnect，简称为pci）总线、pci-express（pci-x）总线、串行高级技术附件（serial advanced technology attachment，简称为sata）总线、视频电子标准协会局部（video electronics standards association local bus，简称为vlb）总线或其他合适的总线或者两个或更多个以上这些的组合。在合适的情况下，总线41可包括一个或多个总线。尽管本技术实施例描述和示出了特定的总线，但本技术考虑任何合适的总线或互连。
61.该计算机设备可以基于获取到的计算机程序，执行本技术实施例中的基于智能音箱的防盗方法，从而实现结合图1描述的基于智能音箱的防盗方法。
62.另外，结合上述实施例中的基于智能音箱的防盗方法，本技术实施例可提供一种可读存储介质来实现。该可读存储介质上存储有计算机程序指令；该计算机程序指令被处理器执行时实现上述实施例中的任意一种基于智能音箱的防盗方法。
63.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
64.以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术的保护范围应以所附权利要求为准。