專利名稱：基于移動嵌入式設備的音樂檢索系統的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及音樂檢索領域，特別是ー種基于移動嵌入式設備的音樂檢索系統。
背景技術：
隨著現代信息技術的迅速發(fā)展及多媒體數據的不斷增長，各種新音樂不斷涌現。由于音樂的數據量非常巨大，人為的查找某個音樂已經不可能。同時，隨著移動嵌入式技術的高速發(fā)展，各種移動嵌入式系統不斷涌現，人們希望音樂查找能夠隨時隨地實現。常規(guī)的音樂檢索主要是在PC機上完成。在這種常規(guī)系統中，為了實現音樂檢索，首先，需要使用錄音設備將要檢索的音樂錄制，然后，將音樂拷貝到電腦系統上提取音樂指紋，然后在數據庫中進行檢索。按照這種方式進行操作起來比較麻煩，也不能夠廣泛推廣，只能在少數情況下使用。

發(fā)明內容
針對現有技術存在的缺陷，本發(fā)明的目的是提供了ー種基于移動嵌入式平臺和服務器的音樂檢索系統。通過在移動嵌入式設備上實現指紋提取算法，在服務器上實現指紋檢索。這樣就能夠實現指紋提取和檢索的分離。這種系統能夠在更多不同的場合下使用，而且運行速度快，具有很強的實時性，使用起來更加方便。為達到上述目的，本發(fā)明采用下述技術方案
ー種基于移動嵌入式設備的音樂檢索系統，系統由移動嵌入式設備和服務器兩部分組成；移動嵌入式設備和服務器通過互聯網通信；移動嵌入式設備通過無線網絡接入互聯網；該系統在移動嵌入式設備上提取音樂指紋，在服務器上通過指紋在數據庫中檢索出音樂信息。上述移動嵌入式設備米用具有iOS系統的iPhone手機。上述服務器采用具有高性能的計算機，服務器中包括
a)用來存放音樂相關信息的數據庫，數據庫中存儲大量已知音樂的指紋及對應的相關信息；
b)用來檢索的音樂檢索模塊，當移動嵌入式設備傳送來指紋時，該模塊實現指紋的接收，并在數據庫中檢索出音樂的相關信息。上述無線網絡采用EDGE網絡、3G網絡或者WiFi網絡，系統可根據系統實時信號的狀況進行選擇。上述移動嵌入式設備包括手機n (用戶界面)、音樂錄制模塊、指紋提取模塊、指紋傳輸模塊和信息接收模塊。上述用戶界面還包括
a)用來控制整個系統開始工作，實現音樂錄制、指紋提取和指紋傳輸的按鍵；
b)用來顯示音樂錄制正在進行的界面；
c)用來隨時取消系統工作的按鍵；d)用來顯示服務器反饋信息的界面。 上述音樂錄制模塊還包括
a)用來設定音樂參數的子模塊，對音樂的格式、編碼方式、采樣率、信道數進行設定； b)用來控制音樂錄制時間長度的子模塊，設定所需的音樂時長。上述指紋提取模塊還包括
a)用來預處理音樂的子模塊，為了減少系統需要處理的數據量，需要對音樂進行預處
理；
b)用來指紋提取的字模塊，對預處理后的數據進行指紋提取。上述指紋傳輸模塊還包括
a)用來連接服務器的連接子模塊，根據系統實時的信號狀況選擇數據傳輸的網絡，EDGE網絡、3G網絡或者WiFi網絡；
b)用來傳輸音樂指紋的傳輸模塊，將指紋提取模塊中提取的指紋傳輸到服務器。上述信息接收模塊還包括
a)對服務器信息更新進行監(jiān)控的子模塊，當服務器完成音樂檢索將信息發(fā)送給移動嵌入式系統時，該模塊能立刻響應并開始下載信息；
b)對接收信息進行顯示的子模塊，將接收到的信息顯示到戶界面上。本發(fā)明的有益效果是將傳統的指紋檢索系統分成兩塊實現，在移動嵌入式設備上實現音樂片段錄制及指紋提取、指紋傳輸、音樂信息接收功能，在服務器后端的數據庫中實現指紋的檢索，獲取被檢索音樂相關信息。本系統克服了傳統PC平臺不能實時完成檢索、功能有限的局限性。該系統能夠在更多不同的場合下使用，而且運行速度快，具有很強的實時性，使用起來更加方便。


圖I是基于移動嵌入式設備的音樂檢索系統的結構圖。圖2是移動嵌入式設備音樂檢索正確率。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進ー步介紹
如圖I所示，本基于移動嵌入式設備的音樂檢索系統，系統由移動嵌入式設備和服務器兩部分組成；移動嵌入式設備和服務器通過互聯網通信；移動嵌入式設備通過無線網絡接入互聯網；該系統在移動嵌入式設備上提取音樂指紋，在服務器上通過指紋在數據庫中檢索出音樂信息。詳細結構和工作原理可分為下面五部分
I.用戶界面的設計
a)系統啟動按鈕用來控制該系統開始運行；
b)狀態(tài)顯示界面當系統進入錄音狀態(tài)時，界面提示正在錄音并以動畫顯示；當系統進入指紋提取狀態(tài)時，界面提示正在提取指紋；當指紋傳輸到服務器檢索出結果時，界面顯示該音樂信息。c)關閉按鈕用來關閉該系統的運行，可隨時關閉該系統。
2.音樂錄制模塊
a)設定錄制音樂的格式為了確保解壓時不會產生數據/質量上的損失，使解壓產生的數據與未壓縮的數據完全相同，采用無損壓縮的形式對音樂進行編碼，使用用WAV格式保存；
b)設定音樂格式參數采用LPCM(LinearPulse Code Modulation)的方式獲取數字信號，LPCM不經過壓縮，以連續(xù)性取樣的方式將模擬音樂信號轉換成數字信號，以達到對音樂進行高保真的目的；將采樣率設置為22. 05Hz，確保了音樂質量且數據量不會太大；將PCM數據采樣16Bit進行編碼，這樣每個音樂數據占有兩個字節(jié)的空間；
c)設定音樂片段長度設定音樂片段長度為5秒即可滿足檢索需要。3.指紋提取模塊
a)對錄制的音樂信號進行預處理通過將采樣的方式對音樂信號進行處理，可以減少需要處理音樂信號的數據量；
b)時頻變換將音樂時域信號通過傅里葉變換轉化為頻域信號，音樂的主要特征集中在頻域，將在頻域信號里提取指紋；
c)指紋提取在信號的頻域提取指紋特征，后處理實現指紋提取并將指紋保存為txt文件，為傳輸做準備。4.指紋數據傳輸
a)建立嵌入式系統和后臺服務器之間的連接，通過EDGE網絡、3G網絡或者WiFi網絡實現連接；
b)服務器時刻保持監(jiān)聽狀態(tài)，等待數據的傳輸。確認網絡連接后，傳輸txt文件到服務器。5.后臺服務器指紋匹配
a)在后臺服務器中，存儲了大量已知音樂的指紋和相關信息組成數據庫；
b)數據庫以音樂的指紋作為檢索鍵值，獲取音樂相關信息；
c)服務器保持對移動嵌入式端的監(jiān)聽狀態(tài)，確保接收到移動嵌入式設備需要查找的音樂的指紋；
d)在接收到用戶發(fā)送的音樂指紋之后，服務器將自動對音樂指紋在數據庫中進行檢索，并獲得音樂的相關信息提供給移動嵌入式設備。實施例I
本實施例已用在iPhone4手機上，采用1000首音樂的音樂指紋作為數據庫，對含有白噪聲的音樂指紋片段進行檢索，實驗中的信噪比分別為15dB、10dB、5dB、0dB ;另外對在實 驗室環(huán)境錄制的音樂片段進行檢索，其信噪比為10dlTl5dB，用檢索的正確率來評估其性能，其正確率的計算公式為
仏土了施士正確檢索次數
檢案正確率=_______&_____________a
總的檢索次數
上述情況的移動嵌入式設備音樂檢索正確率如圖2所示。實驗結果表明本系統能夠在日常生活環(huán)境中正常使用，能夠滿足人們在實際中對音樂檢索的需要。本系統與常規(guī)的PC系統比較起來，其特點是系統建立在移動嵌入式平臺之上，體積較小，操作起來方便，功耗低，比傳統PC機省電，由于該系統具有可移動性，能夠實現隨時隨地檢索音樂，能夠滿足更廣泛的需要， 因此具有更大的使用價值。
權利要求
1.一種基于移動嵌入式設備的音樂檢索系統，其特征在于系統由移動嵌入式設備(I)和服務器(2)兩部分組成；所述移動嵌入式設備(I)通過無線網絡(3)接入互聯網(4);所述移動嵌入式設備(I)和所述服務器(2)通過互聯網(4)通信；該系統在所述移動嵌入式設備(I)上提取音樂指紋，在所述服務器(2)上檢索出所需的音樂信息；所述移動嵌入式設備(I)包括手機用戶界面(5)、音樂錄制模塊(6)、指紋提取模塊(7)、指紋傳輸模塊(8)、以及信息接收模塊(9); 所述服務器(2)采用具有高性能的計算機，服務器中包括 a)用來存放音樂相關信息的數據庫(11)，數據庫中存儲大量已知音樂的指紋及對應的相關彳目息; b)用來檢索的指紋檢索模塊(10)，當所述移動嵌入式設備(I)傳送來音樂指紋時，該模塊實現音樂指紋的接收，并在數據庫中檢索出音樂的相關信息。
2.根據權利要求I所述基于移動嵌入式設備的音樂檢索系統，其特征在于所述移動嵌入式設備(I)采用具有iOS系統的iPhone手機。
3.根據權利要求I所述基于移動嵌入式設備的音樂檢索系統，其特征在于所述無線網絡采用EDGE網絡、3G網絡或者WiFi網絡，系統可根據實際信號的狀況進行選擇。
4.根據權利要求I所述基于移動嵌入式設備的音樂檢索系統，其特征在于所述用戶界面(5)還包括 a)用來控制整個系統開始工作，實現音樂錄制、指紋提取和指紋傳輸的按鍵； b)用來顯示音樂錄制正在進行的界面； c)用來隨時取消系統工作的按鍵； d)用來顯示服務器反饋信息的界面。
5.根據權利要求I所述基于移動嵌入式設備的音樂檢索系統，其特征在于所述音樂錄制模塊(6)還包括 a)用來設定音樂參數的子模塊，對音樂的格式、編碼方式、采樣率、信道數進行設定； b)用來控制音樂錄制時間長度的子模塊，設定所需的音樂時長。
6.根據權利要求I所述基于移動嵌入式設備的音樂檢索系統，其特征在于所述指紋提取模塊(7)還包括 a)用來預處理音樂的子模塊，為了減少系統需要處理的數據量，需要對音樂進行預處理； b)用來指紋提取的子模塊，對預處理后的數據進行指紋提取。
7.根據權利要求I所述基于移動嵌入式設備的音樂檢索系統，其特征在于所述指紋傳輸模塊(8)還包括 a)用來連接服務器的連接子模塊，根據系統實際的信號狀況選擇數據傳輸的網絡，該網絡可以是EDGE網絡、3G網絡、或者WiFi網絡； b)用來傳輸音樂指紋的傳輸模塊，將指紋提取模塊(7)中提取的音樂指紋傳輸到服務器。
8.根據權利要求I所述基于移動嵌入式設備的音樂檢索系統，其特征在于所述信息接收模塊(9)還包括 a)對服務器信息更新進行監(jiān)控的子模塊，當服務器完成音樂檢索將信息發(fā)送給移動嵌入式系統時，該模塊能立刻響應并開始下載 信息；b)對接收信息進行顯示的子模塊，將接收到的信息顯示到戶界面(5)上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于移動嵌入式設備的音樂檢索系統。該系統由移動嵌入式設備和服務器兩部分組成；移動嵌入式設備通過無線網絡接入互聯網；移動嵌入式設備與服務器通過互聯網通信；該系統在移動嵌入式設備上提取音樂指紋，在服務器上通過音樂指紋在數據庫中檢索出所需的音樂信息。本發(fā)明能夠有效地檢索出未知音樂，具有體積小便攜、檢索速度快、能夠隨時隨地完成檢索等特點。
文檔編號G06F17/30GK102663112SQ20121011299
公開日2012年9月12日 申請日期2012年4月18日 優(yōu)先權日2012年4月18日
發(fā)明者萬旺根, 余小清, 史建華, 汪文根, 熊瑋, 王蘊慧 申請人:上海大學