用于視頻監(jiān)控的聲源定向控制裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及視頻監(jiān)控技術(shù)，特別涉及一種用于視頻監(jiān)控的聲源定向控制裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在視頻監(jiān)控中通常需要對特定目標(biāo)進(jìn)行跟蹤，但由于特定目標(biāo)在監(jiān)控場景中的位置往往是動態(tài)變化的，而單個攝像頭的鏡頭視角范圍又難以覆蓋全部的視頻監(jiān)控場景，因此，為了實(shí)現(xiàn)對特定目標(biāo)的跟蹤，現(xiàn)有技術(shù)提供了一種場景全覆蓋方式，即，在視頻監(jiān)控場景中布放多個攝像頭，以利用多個攝像頭的視角范圍疊加覆蓋視頻監(jiān)控場景的全部區(qū)域。
[0003]然而，場景全覆蓋方式顯然會導(dǎo)致成本隨著攝像頭的數(shù)量而線性增加，因此，現(xiàn)有技術(shù)還提供了一種聲源定向方式，即，利用一位置和角度固定的聲音拾取裝置形成一靜態(tài)聲源坐標(biāo)系，當(dāng)聲音拾取裝置感測視頻監(jiān)控場景中的特定目標(biāo)產(chǎn)生的聲源信號時，通過對聲源信號的解算得到聲源(也即特定目標(biāo))在靜態(tài)聲源坐標(biāo)系中的絕對方位角，然后再利用解算出的絕對方位角調(diào)節(jié)攝像頭轉(zhuǎn)動，以使攝像頭的視角范圍追蹤覆蓋聲源(也即特定目標(biāo))在視頻監(jiān)控場景中所處的部分區(qū)域。
[0004]如上可見，聲源定向方式無需利用多個攝像頭的視角范圍疊加覆蓋視頻監(jiān)控場景的全部區(qū)域，因而能夠減少在視頻監(jiān)控場景中布放的攝像頭數(shù)量，從而節(jié)省成本。但與此同時，為了更準(zhǔn)確地解算出絕對方位角以實(shí)現(xiàn)對特定目標(biāo)的準(zhǔn)確定向，勢必需要提高解算算法的精確度，但隨著算法的精確度的不斷提高，運(yùn)行算法所消耗的資源也會隨之增加。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)明提供一種用于視頻監(jiān)控的聲源定向控制裝置及方法。
[0006]本發(fā)明提供的一種用于視頻監(jiān)控的聲源定向控制裝置，包括:
[0007]聲音拾取部件，其可與攝像頭同步旋轉(zhuǎn)；
[0008]聲音采集部件，其采集聲音拾取部件接收到的聲源信號；
[0009]方位解算部件，其利用聲源信號解算得到聲源相比于攝像頭的鏡頭法線的方位角；
[0010]角度收斂部件，其在解算得到的方位角超出預(yù)先設(shè)定的角度范圍之外時，產(chǎn)生用于將方位角收斂至預(yù)先設(shè)定的角度范圍之內(nèi)的驅(qū)動信號；
[0011]調(diào)節(jié)驅(qū)動部件，其依據(jù)驅(qū)動信號驅(qū)使攝像頭與聲音拾取部件同步旋轉(zhuǎn)。
[0012]優(yōu)選地，聲音拾取部件固定于攝像頭、以形成與攝像頭同步的旋轉(zhuǎn)。
[0013]優(yōu)選地，聲音拾取部件包括至少兩個麥克風(fēng)。
[0014]優(yōu)選地，預(yù)先設(shè)定的角度范圍小于或等于攝像頭的鏡頭視角范圍。
[0015]優(yōu)選地,攝像頭裝設(shè)于轉(zhuǎn)動云臺、該轉(zhuǎn)動云臺由調(diào)節(jié)驅(qū)動部件驅(qū)動。
[0016]優(yōu)選地，進(jìn)一步包括:環(huán)路濾波部件，其位于角度收斂部件與調(diào)節(jié)驅(qū)動部件之間。
[0017]本發(fā)明提供的一種用于視頻監(jiān)控的聲源定向控制方法，包括:
[0018]步驟a0、將聲音拾取部件設(shè)置為可與攝像頭同步旋轉(zhuǎn)；
[0019]步驟al、采集聲音拾取部件接收到的聲源信號；
[0020]步驟a2、利用聲源信號解算得到聲源相比于攝像頭的鏡頭法線的方位角；
[0021]步驟a3、在解算得到的方位角超出預(yù)先設(shè)定的角度范圍之外時，產(chǎn)生用于將方位角收斂至預(yù)先設(shè)定的角度范圍之內(nèi)的驅(qū)動信號；
[0022]步驟a4、依據(jù)驅(qū)動信號驅(qū)使攝像頭與聲音拾取部件同步旋轉(zhuǎn)。
[0023]優(yōu)選地，步驟aO通過將聲音拾取部件固定于攝像頭而使聲音拾取部件與攝像頭同步旋轉(zhuǎn)。
[0024]優(yōu)選地，聲音拾取部件包括至少兩個麥克風(fēng)。
[0025]優(yōu)選地，預(yù)先設(shè)定的角度范圍小于或等于攝像頭的鏡頭視角范圍。
[0026]優(yōu)選地，步驟a4通過驅(qū)動裝設(shè)有攝像頭的轉(zhuǎn)動云臺轉(zhuǎn)動來驅(qū)使攝像頭和聲音拾取部件同步旋轉(zhuǎn)。
[0027]優(yōu)選地，進(jìn)一步包括:在執(zhí)行步驟a4之前對步驟a3產(chǎn)生的驅(qū)動信號進(jìn)行環(huán)路濾波。
[0028]如上可見，在本發(fā)明中，聲音拾取部件可與攝像頭同步旋轉(zhuǎn)，因而能夠形成隨攝像頭同步轉(zhuǎn)動的動態(tài)聲源坐標(biāo)系，相應(yīng)地，基于該動態(tài)聲源坐標(biāo)系，解算得到的方位角就為聲源相比于攝像頭的鏡頭法線的相對方位角，進(jìn)而，通過使該相對方位角向預(yù)先設(shè)定的角度范圍內(nèi)收斂，即可實(shí)現(xiàn)對該相對方位角的閉環(huán)控制、并通過對該相對方位角的閉環(huán)控制使攝像頭的鏡頭視角范圍追蹤聲源所處方位。由于對該相對方位角的閉環(huán)控制所產(chǎn)生的環(huán)路增益能夠抑制解算算法產(chǎn)生的精度誤差，因而本發(fā)明無需提高解算算法的精確度即可提高聲源定向的準(zhǔn)確性，從而能夠節(jié)省運(yùn)行算法所消耗的資源。
【附圖說明】
[0029]圖1為本發(fā)明實(shí)施例中用于視頻監(jiān)控的聲源定向控制裝置的示例性結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖2a和圖2b為如圖1所示的示例性結(jié)構(gòu)中聲音拾取部件的優(yōu)選布置方式示意圖；
[0031]圖3a和圖3b為基于如圖2所示優(yōu)選布置方式的閉環(huán)控制實(shí)例示意圖；
[0032]圖4為本發(fā)明實(shí)施例中用于視頻監(jiān)控的聲源定向控制方法的示例性流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下參照附圖并舉實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0034]請參見圖1，本實(shí)施例中用于視頻監(jiān)控的聲源定向控制裝置包括:聲音拾取部件11、聲音采集部件12、方位解算部件13、角度收斂部件14、環(huán)路濾波部件15、以及調(diào)節(jié)驅(qū)動部件16。
[0035]聲音拾取部件11可與攝像頭10同步旋轉(zhuǎn)。其中，由于聲音拾取部件11具有與攝像頭10同步旋轉(zhuǎn)的特性，因而聲音拾取部件11所形成的聲源坐標(biāo)系能夠隨著攝像頭10的轉(zhuǎn)動而同步轉(zhuǎn)動，從能夠形成隨攝像頭10同步轉(zhuǎn)動的動態(tài)聲源坐標(biāo)系。
[0036]實(shí)際應(yīng)用中，聲音拾取部件11可以固定于攝像頭10、以形成聲音拾取部件11可與攝像頭10同步旋轉(zhuǎn)的特性，而且，固定于攝像頭10的聲音拾取裝置11可以采用不同的布置方式，以實(shí)現(xiàn)二維空間、或者更高維空間的定向。
[0037]其中，若需要聲音拾取裝置11實(shí)現(xiàn)二維空間的180°范圍內(nèi)的聲源定向，則請參見圖2a和圖2b，聲音拾取部件11可以包括位于同一平面內(nèi)的一對麥克風(fēng)11a和11b，該對麥克風(fēng)11a和lib分別于鏡頭100法線N的兩側(cè)固定于攝像頭10、以形成與鏡頭100法線N共面的二維平面。需要說明的是，圖2a和圖2b中僅僅是以球形的攝像頭100為例，但攝像頭100的具體形狀并不影響聲音拾取裝置11的布置方式。
[0038]若需要聲音拾取裝置11實(shí)現(xiàn)二維空間360°范圍內(nèi)的聲源定向，則聲音拾取部件11可以包括三個麥克風(fēng)在同一平面。
[0039]若需要聲音拾取裝置11實(shí)現(xiàn)三維及三維以上空間的定向，則聲音拾取部件11可以包括至少四個不共面的麥克風(fēng)，其中，對于四個麥克風(fēng)中的每兩個麥克風(fēng)，可以像類似于圖2a和圖2b所示的那樣分別于鏡頭100法線N的兩側(cè)固定于攝像頭10，以形成與鏡頭100法線N共面的二維平面，只是每兩個麥克風(fēng)所分別形成的二維平面的角度不同，即互不平行。
[0040]聲音采集部件12采集聲音拾取部件11接收到的聲源信號。其中，對于聲音拾取部件11基于麥克風(fēng)來實(shí)現(xiàn)的情況，聲音拾取部件11所拾取到的音頻信號通常為模擬信號，此時，聲音采集部件12的主要作用在于對模擬信號采樣、以得到數(shù)字化的聲源信號，例如，聲音采集部件12可以選用具有模數(shù)轉(zhuǎn)換功能的采樣電路。
[0041]方位解算部件13利用聲源信號解算得到聲源相比于攝像頭的鏡頭法線的方位角。其中，方位解算部件13可以采用任意一種現(xiàn)有的解算算法實(shí)施對聲源信號的解算。由于聲音拾取部件11形成的是隨攝像頭同步轉(zhuǎn)動的動態(tài)聲源坐標(biāo)系，因此，按照任意一種解算算法得到的方位角都是以該動態(tài)聲源坐標(biāo)系為參考坐標(biāo)，從而，只要以攝像頭的鏡頭法線為該動態(tài)聲源坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸，則方位解算部件13解算得到的方位角即為聲源相比于攝像頭的鏡頭法線的方位角。
[0042]角度收斂部件14在解算得到的方位角超出預(yù)先設(shè)定的角度范圍之外時，產(chǎn)生用于將方位角收斂至預(yù)先設(shè)定的角度范圍之內(nèi)的驅(qū)動信號。其中，若解算得到的方位角在正向方向上超出預(yù)先設(shè)定的角度范圍之外，則角度收斂部件14產(chǎn)生的驅(qū)動信號表示沿反向方向轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)攝像頭和聲音拾取部件，使得聲源的方位角落在預(yù)先設(shè)定的角度范圍之內(nèi)。反之同理，若解算得到的方位角在反向方向上超出預(yù)先設(shè)定的角度范圍之外，則角度收斂部件14產(chǎn)生的驅(qū)動信號表示沿正向方向轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)攝像頭和聲音拾取部件，同樣使得聲源的方位角落在預(yù)先設(shè)定的角度范圍之內(nèi)。另外，在解算得到的方位角未超出預(yù)先設(shè)定的角度范圍之外時，則角度收斂部件14可以無需產(chǎn)生驅(qū)動信號。
[0043]環(huán)路濾波部件15位于角度收斂部件14與調(diào)節(jié)驅(qū)動部件16之間。
[0044]調(diào)節(jié)驅(qū)動部件16依據(jù)驅(qū)動信號驅(qū)使攝像頭10和聲音拾取部件11同步旋轉(zhuǎn)。其中，調(diào)節(jié)驅(qū)動部件16主要的作用是依據(jù)驅(qū)動信號使攝像頭10和聲音拾取部件11在正確的方向上旋轉(zhuǎn)、以使聲源的方位角能夠落在預(yù)先設(shè)定的角度范圍之內(nèi)，當(dāng)然，除了調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)方向之外，調(diào)節(jié)驅(qū)動部件16也可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)一步調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)的速度等其它參數(shù)；另外，調(diào)節(jié)驅(qū)動部件16可以由例如伺服裝置等任一種具有驅(qū)動能力的部件來實(shí)現(xiàn)，攝像頭10可以裝設(shè)于由調(diào)節(jié)驅(qū)動部件16驅(qū)動的轉(zhuǎn)動云臺，以使攝像頭10具有旋轉(zhuǎn)自由度，從而，只要調(diào)節(jié)驅(qū)動部件16驅(qū)動轉(zhuǎn)動云臺旋轉(zhuǎn),攝像頭10即可發(fā)生轉(zhuǎn)動,相應(yīng)地，固定于攝像頭10的聲音拾取部件11即可與攝像頭10同步轉(zhuǎn)動。
[0045]如上可見，在本實(shí)施例用于視頻監(jiān)控的聲源定向控制裝置中，可與攝像頭10同步旋轉(zhuǎn)的聲音拾取部件11能夠形成隨攝像頭轉(zhuǎn)動的動態(tài)聲源坐標(biāo)系，因而基于該動態(tài)聲源坐標(biāo)系，方位解算部件13解算得到的方位角就為聲源相比于攝像頭10的鏡頭100法線N的相對方位角，從而，通過角度收斂部件14與調(diào)節(jié)驅(qū)動部件16的配合，即可使該相對方位角向預(yù)先設(shè)定的角度范圍內(nèi)收斂，以實(shí)現(xiàn)對該相對方位角的閉環(huán)控制、并通過對該相對方位角的閉環(huán)控制使攝像頭10的鏡頭100視角范圍追蹤聲源所處方位。
[0046]按照控制理論，對該相對方位角的閉環(huán)控制必然能夠產(chǎn)生環(huán)路增益K，以抑制傳統(tǒng)的開環(huán)方式中由解算算法產(chǎn)生的精度誤差，即開環(huán)精度誤差E。其中，開環(huán)精度誤差E與環(huán)路增益K抑制