照片通过无线传输的方式发送到指定人的手机 或电脑上，使之第一时间知晓存在可疑开门状况，以通过照片判断是否确实是非法开门，以 决定是否采取措施。同时在确认是非法开门的情况下，该照片为后续案件处理提供帮助。 [0044] 为防止不法分子对该识别装置进行破坏，在实际应用中，可将声音采集模块安装 在锁芯附近并内置入门腔里面，既便于对开锁过程声音的充分采集，同时也有效避免遭到 恶意破坏。声音触发模块、报警模块可安装在室内任何地方，便于室内成员发现异常。声 音特征提取处理模块、声音识别模块、发送信息模块主要通过软件设计来实现，因此，可以 在计算机上开发一个人机交互式的集成应用软件，同时也可开发手机app与计算机进行通 信。拍照模块为避免不法分子发现，可在门上安装针孔摄像，其控制由开发的集成软件（或 app)完成并显不。
[0045] 本发明可疑开门声音的识别方法，具体包括以下步骤，同时参见图1和图2 :、
[0046] S1、声音触发模块每隔设定的时间间隔（如0. 1秒）检测环境声音的能量大小，大 于门限值时启动声音采集模块；
[0047] 能量计算公式为：
[0049] 其中，s(n)代表第n个采样点的声音信号，L代表时间间隔所采样的点数。采样点 数等于采样频率（一般大于4KHz)乘以时间间隔（如0. 1秒）。
[0050] S2、声音采集模块将声音模拟信号通过带通滤波器滤波，然后进入A/D转换模块， 转化为数字信号；
[0051] S3、利用声音特征提取处理模块对数字信号进行特征提取，提取的特征主要包括： 开门持续时间T，声音段数N，声音出现的时间区间，声音幅度最大值、最小值、均值、方差、 能量直方图，声音的频域特征，频域特征利用快速傅里叶变换获得；然后将特征参数组合到 一起构成高维的特征向量，并对各维特征进行以下公式的计算，消除数量级差异：
[0053] 其中，等号右边的匕为实际获得的第i个原始特征向量，Fimax和Fimin分别代表数 据库预存的第i个特征向量的最大值和最小值，等号左边的F/为第i个消除数量级差异 后的待识别特征向量。
[0054] S4、利用声音识别模块计算待识别特征向量F/与数据库预存的开门声音（包含 正常开门声音和非正常开门声音）对应的各个特征向量F' ^的相似度Sp其中F' ^同 样按照步骤S3进行了消除数量级差异处理；相似度可采用欧式距离公式进行计算，计算公 式如下：
[0055] Si= | |F / -FrlW
[0056] 或者
[0057] 5；=e-11?卜'（〇为预先设定的常参数）。
[0058] 对所有的51进行升序排序，利用前奇数个（比如3个或5个）最小Si的样本类别 进行少数服从多数的投票，决定待识别样本的类别。
[0059] S5、当投票的类别为可疑时，则触发拍照模块对门外进行拍照，并启动报警装置， 如蜂鸣器等，最后将所拍照片通过无线传输方式（如wifi等）发送到预先设定的手机终 端，由机主决定是否报警。
[0060] 最后说明的是，上述实施例仅用于说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较 佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技 术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本 发明的权利要求范围当中。
【主权项】
1. 一种可疑开门声音的识别装置，其特征在于：包括依次连接的声音触发模块、声音 采集模块、声音特征提取处理模块、声音识别模块和报警模块； 声音触发模块：检测环境声音的大小，当声音能量值大于设定值时启动声音采集模 块； 声音采集模块：采集环境声音数据，并进行模数转换； 声音特征提取处理模块：对声音采集模块发送过来的声音数据进行各种处理以提取相 关声音特征； 声音识别模块：将声音特征提取处理模块发送过来的声音特征与数据库中存储的正常 开门声音对应的声音特征进行比对，计算其相似度，以确定是否为可疑声音； 报警模块：若声音识别模块确定检测到的声音为可疑声音，报警模块发出现场报警，现 场报警为蜂鸣器报警或/和报警灯报警。2. 根据权利要求1所述的可疑开门声音的识别装置，其特征在于：还包括拍照模块和 发送信息模块；声音识别模块的输出同时接拍照模块和发送信息模块； 拍照模块：若声音识别模块确定检测到的声音为可疑声音，启动拍照模块对门外进行 图像抓拍； 发送信息模块：若声音识别模块确定检测到的声音为可疑声音，发送信息模块将相关 信息通过无线传输的方式发送到指定的通讯接收终端，所述相关信息为抓拍到的照片或者 /和可疑开门短信提示；通讯接收终端为手机或/和电脑。3. -种可疑开门声音识别方法，其特征在于：识别步骤如下， 51、 每隔设定时间检测环境声音能量大小，大于门限值时进行声音采集； 52、 将采集的声音数据通过带通滤波器滤波，然后进入A/D转换模块，将声音数据由模 拟信号转化为数字信号； 53、 对步骤S2得到的数字信号进行特征提取得到特征参数，然后将特征参数组合到一 起构成高维的特征向量，并对各维特征向量进行以下公式的计算，消除数量级差异：其中，匕为实际获得的第i个原始特征向量，F imadP Fimin分别代表数据库预存的第i个 特征向量的最大值和最小值，F/为第i个消除数量级差异后的待识别特征向量； 54、 计算消除数量级差异后的待识别特征向量F' i与数据库预存的开门声音对应的特 征向量F' @的相似度Si,对所有的Si进行升序排序，利用前K个最小S啲样本类别进行 少数服从多数的投票，K为奇数，决定待识别样本的类别，从而判定采集的声音是否为可疑 开门声音； 55、 当为可疑开门声音时，则发出相应报警。4. 根据权利要求3所述的可疑开门声音识别方法，其特征在于：步骤S5中，当为可疑 开门声音时，同时触发拍照模块对门外进行拍照，并将所拍照片以无线传输的方式发送到 指定的通讯接收终纟而，通讯接收终?而为手机或/和电脑。5. 根据权利要求3所述的可疑开门声音识别方法，其特征在于：步骤S3中提取的特征 包括：开门持续时间T ;声音段数N ;声音出现的时间区间；声音幅度最大值、最小值、均值、 方差、能量直方图；声音的频域特征，频域特征利用快速傅里叶变换获得。6.根据权利要求3所述的可疑开门声音识别方法，其特征在于：步骤S4中相似度计算 采用欧式距离公式进行，计算公式如下： Si= IIP i-F，，存| 或者 & = (。为预先设定的常参数）。
【专利摘要】本发明公开了一种可疑开门声音的识别装置及识别方法，识别装置包括依次连接的声音触发模块、声音采集模块、声音特征提取处理模块、声音识别模块和报警模块。当大于门限值时进行声音采集，将采集的声音预处理并转化为数字信号；对数字信号进行特征提取得到特征参数，消除数量级差异后得到待识别特征向量Fi'；计算Fi'与预存的开门声音对应的特征向量F′i存的相似度Si，根据Si决定待识别样本的类别，从而判定采集的声音是否为可疑开门声音。本发明通过可疑开门声音的识别以加强门锁的防盗，由此提高门锁的安全性，能够有效防范可能产生与正常开门声音显著不同的非法开门行为。
【IPC分类】G10L25/51, G05B15/02, G10L15/02
【公开号】CN104900228
【申请号】CN201510218727
【发明人】肖汉光, 赵明富, 邹雪, 汤斌
【申请人】重庆理工大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年4月30日