专利名称：基于移动嵌入式设备的音乐检索系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及音乐检索领域，特别是ー种基于移动嵌入式设备的音乐检索系统。
背景技术：
随着现代信息技术的迅速发展及多媒体数据的不断增长，各种新音乐不断涌现。由于音乐的数据量非常巨大，人为的查找某个音乐已经不可能。同时，随着移动嵌入式技术的高速发展，各种移动嵌入式系统不断涌现，人们希望音乐查找能够随时随地实现。常规的音乐检索主要是在PC机上完成。在这种常规系统中，为了实现音乐检索，首先，需要使用录音设备将要检索的音乐录制，然后，将音乐拷贝到电脑系统上提取音乐指纹，然后在数据库中进行检索。按照这种方式进行操作起来比较麻烦，也不能够广泛推广，只能在少数情况下使用。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提供了ー种基于移动嵌入式平台和服务器的音乐检索系统。通过在移动嵌入式设备上实现指纹提取算法，在服务器上实现指纹检索。这样就能够实现指纹提取和检索的分离。这种系统能够在更多不同的场合下使用，而且运行速度快，具有很强的实时性，使用起来更加方便。为达到上述目的，本发明采用下述技术方案
ー种基于移动嵌入式设备的音乐检索系统，系统由移动嵌入式设备和服务器两部分组成；移动嵌入式设备和服务器通过互联网通信；移动嵌入式设备通过无线网络接入互联网；该系统在移动嵌入式设备上提取音乐指纹，在服务器上通过指纹在数据库中检索出音乐信息。上述移动嵌入式设备米用具有iOS系统的iPhone手机。上述服务器采用具有高性能的计算机，服务器中包括
a)用来存放音乐相关信息的数据库，数据库中存储大量已知音乐的指纹及对应的相关信息；
b)用来检索的音乐检索模块，当移动嵌入式设备传送来指纹时，该模块实现指纹的接收，并在数据库中检索出音乐的相关信息。上述无线网络采用EDGE网络、3G网络或者WiFi网络，系统可根据系统实时信号的状况进行选择。上述移动嵌入式设备包括手机n (用户界面)、音乐录制模块、指纹提取模块、指纹传输模块和信息接收模块。上述用户界面还包括
a)用来控制整个系统开始工作，实现音乐录制、指纹提取和指纹传输的按键；
b)用来显示音乐录制正在进行的界面；
c)用来随时取消系统工作的按键；d)用来显示服务器反馈信息的界面。 上述音乐录制模块还包括
a)用来设定音乐參数的子模块，对音乐的格式、编码方式、采样率、信道数进行设定； b)用来控制音乐录制时间长度的子模块，设定所需的音乐时长。上述指纹提取模块还包括
a)用来预处理音乐的子模块，为了減少系统需要处理的数据量，需要对音乐进行预处
理；
b)用来指纹提取的字模块，对预处理后的数据进行指纹提取。上述指纹传输模块还包括
a)用来连接服务器的连接子模块，根据系统实时的信号状况选择数据传输的网络，EDGE网络、3G网络或者WiFi网络；
b)用来传输音乐指纹的传输模块，将指纹提取模块中提取的指纹传输到服务器。上述信息接收模块还包括
a)对服务器信息更新进行监控的子模块，当服务器完成音乐检索将信息发送给移动嵌入式系统时，该模块能立刻响应并开始下载信息；
b)对接收信息进行显示的子模块，将接收到的信息显示到户界面上。本发明的有益效果是将传统的指纹检索系统分成两块实现，在移动嵌入式设备上实现音乐片段录制及指纹提取、指纹传输、音乐信息接收功能，在服务器后端的数据库中实现指纹的检索，获取被检索音乐相关信息。本系统克服了传统PC平台不能实时完成检索、功能有限的局限性。该系统能够在更多不同的场合下使用，而且运行速度快，具有很强的实时性，使用起来更加方便。
图I是基于移动嵌入式设备的音乐检索系统的结构图。图2是移动嵌入式设备音乐检索正确率。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进ー步介绍
如图I所示，本基于移动嵌入式设备的音乐检索系统，系统由移动嵌入式设备和服务器两部分组成；移动嵌入式设备和服务器通过互联网通信；移动嵌入式设备通过无线网络接入互联网；该系统在移动嵌入式设备上提取音乐指纹，在服务器上通过指纹在数据库中检索出音乐信息。详细结构和工作原理可分为下面五部分
I.用户界面的设计
a)系统启动按钮用来控制该系统开始运行；
b)状态显示界面当系统进入录音状态时，界面提示正在录音并以动画显示；当系统进入指纹提取状态时，界面提示正在提取指紋；当指纹传输到服务器检索出结果时，界面显示该音乐信息。c)关闭按钮用来关闭该系统的运行，可随时关闭该系统。
2.音乐录制模块
a)设定录制音乐的格式为了确保解压时不会产生数据/质量上的损失，使解压产生的数据与未压缩的数据完全相同，采用无损压缩的形式对音乐进行编码，使用用WAV格式保存；
b)设定音乐格式參数采用LPCM(LinearPulse Code Modulation)的方式获取数字信号，LPCM不经过压缩，以连续性取样的方式将模拟音乐信号转换成数字信号，以达到对音乐进行高保真的目的；将采样率设置为22. 05Hz，确保了音乐质量且数据量不会太大；将PCM数据采样16Bit进行编码，这样每个音乐数据占有两个字节的空间；
c)设定音乐片段长度设定音乐片段长度为5秒即可满足检索需要。3.指纹提取模块
a)对录制的音乐信号进行预处理通过将采样的方式对音乐信号进行处理，可以减少需要处理音乐信号的数据量；
b)时频变换将音乐时域信号通过傅里叶变换转化为频域信号，音乐的主要特征集中在频域，将在频域信号里提取指纹；
c)指纹提取在信号的频域提取指纹特征，后处理实现指纹提取并将指纹保存为txt文件，为传输做准备。4.指纹数据传输
a)建立嵌入式系统和后台服务器之间的连接，通过EDGE网络、3G网络或者WiFi网络实现连接；
b)服务器时刻保持监听状态，等待数据的传输。确认网络连接后，传输txt文件到服务器。5.后台服务器指纹匹配
a)在后台服务器中，存储了大量已知音乐的指纹和相关信息组成数据库；
b)数据库以音乐的指纹作为检索键值，获取音乐相关信息；
c)服务器保持对移动嵌入式端的监听状态，确保接收到移动嵌入式设备需要查找的音乐的指纹；
d)在接收到用户发送的音乐指纹之后，服务器将自动对音乐指纹在数据库中进行检索，并获得音乐的相关信息提供给移动嵌入式设备。实施例I
本实施例已用在iPhone4手机上，采用1000首音乐的音乐指纹作为数据库，对含有白噪声的音乐指纹片段进行检索，实验中的信噪比分别为15dB、10dB、5dB、0dB ;另外对在实 验室环境录制的音乐片段进行检索，其信噪比为10dlTl5dB，用检索的正确率来评估其性能，其正确率的计算公式为
仏土了施士正确检索次数
检案正确率=_______&_____________a
总的检索次数
上述情况的移动嵌入式设备音乐检索正确率如图2所示。实验结果表明本系统能够在日常生活环境中正常使用，能够满足人们在实际中对音乐检索的需要。本系统与常规的PC系统比较起来，其特点是系统建立在移动嵌入式平台之上，体积较小，操作起来方便，功耗低，比传统PC机省电，由于该系统具有可移动性，能够实现随时随地检索音乐，能够满足更广泛的需要， 因此具有更大的使用价值。
权利要求
1.一种基于移动嵌入式设备的音乐检索系统，其特征在于系统由移动嵌入式设备(I)和服务器(2)两部分组成；所述移动嵌入式设备(I)通过无线网络(3)接入互联网(4);所述移动嵌入式设备(I)和所述服务器(2)通过互联网(4)通信；该系统在所述移动嵌入式设备(I)上提取音乐指纹，在所述服务器(2)上检索出所需的音乐信息；所述移动嵌入式设备(I)包括手机用户界面(5)、音乐录制模块(6)、指纹提取模块(7)、指纹传输模块(8)、以及信息接收模块(9); 所述服务器(2)采用具有高性能的计算机，服务器中包括 a)用来存放音乐相关信息的数据库(11)，数据库中存储大量已知音乐的指纹及对应的相关彳目息; b)用来检索的指纹检索模块(10)，当所述移动嵌入式设备(I)传送来音乐指纹时，该模块实现音乐指纹的接收，并在数据库中检索出音乐的相关信息。
2.根据权利要求I所述基于移动嵌入式设备的音乐检索系统，其特征在于所述移动嵌入式设备(I)采用具有iOS系统的iPhone手机。
3.根据权利要求I所述基于移动嵌入式设备的音乐检索系统，其特征在于所述无线网络采用EDGE网络、3G网络或者WiFi网络，系统可根据实际信号的状况进行选择。
4.根据权利要求I所述基于移动嵌入式设备的音乐检索系统，其特征在于所述用户界面(5)还包括 a)用来控制整个系统开始工作，实现音乐录制、指纹提取和指纹传输的按键； b)用来显示音乐录制正在进行的界面； c)用来随时取消系统工作的按键； d)用来显示服务器反馈信息的界面。
5.根据权利要求I所述基于移动嵌入式设备的音乐检索系统，其特征在于所述音乐录制模块(6)还包括 a)用来设定音乐参数的子模块，对音乐的格式、编码方式、采样率、信道数进行设定； b)用来控制音乐录制时间长度的子模块，设定所需的音乐时长。
6.根据权利要求I所述基于移动嵌入式设备的音乐检索系统，其特征在于所述指纹提取模块(7)还包括 a)用来预处理音乐的子模块，为了减少系统需要处理的数据量，需要对音乐进行预处理； b)用来指纹提取的子模块，对预处理后的数据进行指纹提取。
7.根据权利要求I所述基于移动嵌入式设备的音乐检索系统，其特征在于所述指纹传输模块(8)还包括 a)用来连接服务器的连接子模块，根据系统实际的信号状况选择数据传输的网络，该网络可以是EDGE网络、3G网络、或者WiFi网络； b)用来传输音乐指纹的传输模块，将指纹提取模块(7)中提取的音乐指纹传输到服务器。
8.根据权利要求I所述基于移动嵌入式设备的音乐检索系统，其特征在于所述信息接收模块(9)还包括 a)对服务器信息更新进行监控的子模块，当服务器完成音乐检索将信息发送给移动嵌入式系统时，该模块能立刻响应并开始下载 信息；b)对接收信息进行显示的子模块，将接收到的信息显示到户界面(5)上。
全文摘要
本发明涉及一种基于移动嵌入式设备的音乐检索系统。该系统由移动嵌入式设备和服务器两部分组成；移动嵌入式设备通过无线网络接入互联网；移动嵌入式设备与服务器通过互联网通信；该系统在移动嵌入式设备上提取音乐指纹，在服务器上通过音乐指纹在数据库中检索出所需的音乐信息。本发明能够有效地检索出未知音乐，具有体积小便携、检索速度快、能够随时随地完成检索等特点。
文档编号G06F17/30GK102663112SQ20121011299
公开日2012年9月12日 申请日期2012年4月18日 优先权日2012年4月18日
发明者万旺根, 余小清, 史建华, 汪文根, 熊玮, 王蕴慧 申请人:上海大学