一种实现dtmf拨号音实时解码及声控门锁的检测系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种实现DTMF拨号音实时解码及声控门锁的检测系统，其本身基于Labview平台，包括模式选择单元，滤波器组滤波单元，幅值归一化单元，拨号音识别单元，拨号音长度检测单元及密码匹配检测单元，各个单元之间顺序连接形成完整检测系统。本发明能采录周围环境中的所有声音，分析其中声音所包含的拨号音，并根据一定算法识别出拨号音所对应的特征频率点，根据计算得到的特征频率点识别出对应信号，并根据预先设定的密码检测与密码是否匹配，以达到实时检测拨号音及声控门锁的效果。
【专利说明】
一种实现DTMF拨号音实时解码及声控门锁的检测系统
技术领域
[0001]本发明属于电子工程与检测领域，涉及一种实现DTMF拨号音实时解码及声控门锁的检测系统，具体涉及一种基于Labview平台的对录音声音或环境声音的实时检测及声控密码匹配检测系统。
【背景技术】
[0002]在当今社会中，人们无法离开对于拨号音的使用，拨号音可以替代数字及一些字符，可以将密码由单一的文字形式转换成可闻可感的声音形式。而人们对于数字及字符的应用大多基于文字形式的应用，没有充分挖掘这些标识符的完整用途。
[0003]在拨号音检测方面，人们一般采用AU软件，其缺点为比较复杂，操作较为烦琐，消耗人们的时间和精力；另外，目前拨号音检测的缺陷一方面在于没有进行完善的噪音分析，分析的是纯净的DTMF信号，没有模拟空气中的环境，仅仅对单纯的的DTMF拨号音信号进行检测，实际意义较小，即使加入一定白噪声，也同样不能模仿现实情况;另一方面，目前拨号音检测仅仅只对单个字符进行处理、最多只能进行16个音的识别，拨号音声控门锁系统的应用很小。
[0004]本专利基于目前拨号音的应用情况，从实时性、连续性及应用性三个方面着手，开发了一种拨号音实时解码及声控门锁的检测系统。
【发明内容】
[0005]本发明的目的:基于改善拨号音检测缺陷的目的，设计一种实现DTMF拨号音实时解码及声控门锁的检测系统，提升系统的实时性、连续性及应用性。
[0006]技术方案:一种实现DTMF拨号音实时解码及声控门锁的检测系统，其本身基于Labview平台，包括模式选择单元，滤波器组滤波单元，幅值归一化单元，拨号音识别单元，拨号音长度检测单元及密码匹配检测单元，各个单元之间顺序连接形成完整检测系统。
[0007]所述模式选择单元包括录音音频检测模式及实时声音收录检测模式，可根据不同需要进行选择；
[0008]优选的，所述录音音频检测模式输入默认采样频率为8000Hz，所述实时声音收录检测模式输入设定以采样频率为8000Hz采样，为试验发现解码效果最佳的频率。
[0009]所述滤波器组滤波单元，负责对输入声音的定点滤波，对一定频率段的声音进行保留，保留幅度为频率点上下各20Hz;
[0010]优选的，所述一定频率段为:697hz，770hz，852hz，941hz，1209hz，1336hz，1477hz，1633hz0
[0011]所述幅值归一化单元，负责将输入的声音幅度统一到指定的声音幅度，以方便于后续解码及检测。
[0012]所述拨号音识别单元，其功能在于:
[0013]A.负责检测连续的拨号音中每个拨号音的特征频率，根据对应表格识别拨号音。
[0014]B.拨号音解码单元，采用自写的改进戈泽尔算法对输入信号进行检测与解码。
[0015]所述拨号音长度检测单元，负责对输入声音长度检测，确定输入信号的拨号音长度，输入拨号音长度最多可以为20个。
[0016]所述密码匹配检测单元，负责对设定密码与检测到字符串进行比较，如果相同则播放一段音乐以表示声控门锁解锁，如不相同则不播放音乐，等待下次检测。
[0017]本实现DTMF拨号音实时解码及声控门锁的检测系统得到一致结果后，将会采用播放一段音乐的形式说明，音乐的选择可根据用户的喜好自行设置。
[0018]本发明的有益效果:本发明能采录周围环境中的所有声音，分析其中声音所包含的拨号音，并根据一定算法识别出拨号音所对应的特征频率点，根据计算得到的特征频率点识别出对应信号，并根据预先设定的密码检测与密码是否匹配，以达到实时检测拨号音及声控门锁的效果。
【附图说明】
[0019]图1为本发明拨号音实时解码与声控门锁检测系统总体流程框架图；
[0020]图2为本发明拨号音实时解码与声控门锁检测系统人机交互界面示意图；
[0021]图3为本发明拨号音实时解码与声控门锁检测系统部分程序框架图；
[0022]图4为本发明拨号音实时解码与声控门锁检测系统滤波器组滤波单元示意图；
[0023]图5为本发明拨号音实时解码与声控门锁检测系统幅值归一化单元示意图；
[0024]图6为本发明拨号音实时解码与声控门锁检测系统分帧处理模块示意图；
[0025]图7为本发明拨号音实时解码与声控门锁检测系统寄存模块示意图；
[0026]图8为本发明拨号音实时解码与声控门锁检测系统字符串定位模块示意图；
[0027]图9为本发明拨号音实时解码与声控门锁检测系统戈泽尔算法模块示意图；
[0028]图10为本发明拨号音实时解码与声控门锁检测系统特征频率提取模块示意图；
[0029]图11为本发明拨号音实时解码与声控门锁检测系统高低特征频率判定模块示意图；
[0030]图12为本发明拨号音实时解码与声控门锁检测系统拨号音判定及连接模块示意图；
[0031]图13为本发明拨号音实时解码与声控门锁检测系统拨号音识别单元流程图。
【具体实施方式】
[0032]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明进行详细说明。
[0033]如附图1所示，一种实现DTMF拨号音实时解码及声控门锁的检测系统，其本身包括模式选择单元，滤波器组滤波单元，幅值归一化单元，拨号音识别单元，拨号音长度检测单元及密码匹配检测单元，各个单元之间相互连接形成完整检测模块。
[0034]如附图2所示的人机交互界面中，左上角为模式选择区域，模式I为实时声音收录检测，模式2为录音音频检测，按动下方上下按钮调节I，2来控制。
[0035]如附图2所示的人机交互界面中，左下部分为示波器观测界面，可分别观测实时采样声音波形，幅值归一化后波形，及最后一个拨号音的采样波形及滤波后波形。最后一个拨号音可用以校验检测到的声音中是否含有拨号音。
[0036]如附图2所示的人机交互界面中，右边部分实现对输入密码与设置密码检测，以及匹配正确后对音乐的播放。
[0037]如附图3所示为截取的Iabview后面板部分程序框架示意图，不包含信号输入模块及密码匹配检测模块及音乐播放模块，仅仅为程序框架而非完整程序，完整程序模块将在附图4到附图12详细阐释。
[0038]如附图4所述的滤波器组滤波单元，采用Iabview平台自带的动态滤波器模块，采用8个频率并行的滤波器组697hz，770hz，852hz，941hz，1209hz，1336hz，1477hz，1633hz，各个截止频率分别为中心频率上下增减20hz;输出信号为8个滤波器的分别输出。
[0039]如附图5所示的幅值归一化单元，输入信号为8个滤波器的输出，采用平均值滤波的方法，以幅值最高的声音信号点作为基准I，相对应归一其他所有声音信号。
[0040]如附图6所示的分帧处理模块，其目的在于提取连续声音信号的有效信号部分。由于进入程序框图的声音信息已经失去了它的时间信息，我们首先要对其时间信息进行恢复，这边针对8000采样率的信号，我们计算得DTMF信号的时间，截取的长度大约为1500个采样点，对应180ms左右。其次是对界定DTMF信号的幅值判断，这一过程主要是通过模拟结果得到。接收时，最高拨号音“O”的幅度较拨号音最低3的幅度大近2倍，并且每一个行频之间都存在一定幅度差，考虑声音输出过程中其电脑已经添加了滤波器，最终确定0.4为检测基准。高于这一幅值开始提取180msDTMF信号。
[0041]如图7所示的寄存模块，通过数组寄存多维数组中寄存的数据，输出至解码模块算法进彳丁处理。
[0042]如图8所示的字符串定位模块，其目的在于确定，一段时间内接受到的有效DTMF拨号音的个数，以确定输入信号的个数与顺序。
[0043]如图9所示的戈泽尔算法模块，采用对声音信号取模数的方法，只利用数据有效部分，压缩运算时间，提高响应速度。
[0044]如图10所示的特征频率提取模块，分析频谱获取两个峰值频率，在理想DTMF信号解码得到的频谱中，频谱是较为规律的，在两个特征频率两侧分别连续增减，所以我直接采用函数IndMax = find(diff(sign(diff(Xk3)))〈0) + l得到两个特征频率值。考虑到实际信号中会有许多毛刺及不规律变化出现，直接求取最大值的方法，在取得第一个最大频率幅度点后，排除周围100个频率点，再次求最大值，获得两个频率点。
[0045]如图11所示的高低特征频率分辨模块，为防止附图10对应特征频率模块产生低频与高频(行频与列频)交错的情况。
[0046]如图12所示的声控门锁拨号音判定及连接模块，其目的在于将一段时间内连续接收并识别到的拨号音连接并显示在交互界面。
[0047]如图13所示的实时解码与声控门锁检测系统拨号音识别单元流程图，为声音信号实时检测过程，拨号音识别单元所包括的所有过程，包括分帧处理模块，寄存模块，字符串定位模块，戈泽尔算法解码模块，特征频率提取模块，高低特征频率分辨模块。
【主权项】
1.一种实现DTMF拨号音实时解码及声控门锁的检测系统，其特征在于，其本身基于Labview平台，包括模式选择单元，滤波器组滤波单元，幅值归一化单元，拨号音识别单元，拨号音长度检测单元及密码匹配检测单元，各个单元之间顺序连接形成完整检测系统。2.根据权利要求1所述的实现DTMF拨号音实时解码及声控门锁的检测系统，其特征在于，所述模式选择单元包括录音音频检测模式及实时声音收录检测模式，可根据不同需要进行选择。3.根据权利要求1所述的实现DTMF拨号音实时解码及声控门锁的检测系统，其特征在于，所述滤波器组滤波单元，负责对输入声音的定点滤波，对一定频率段的声音进行保留，保留幅度为频率点上下各20Hz。4.根据权利要求3所述的实现DTMF拨号音实时解码及声控门锁的检测系统，其特征在于，所述一定频率段为:697hz，770hz，852hz，941hz，1209hz，1336hz，1477hz，1633hz。5.根据权利要求1所述的实现DTMF拨号音实时解码及声控门锁的检测系统，其特征在于，所述幅值归一化单元，负责将输入的声音幅度统一到指定的声音幅度，以方便于后续解码及检测。6.根据权利要求1所述的实现DTMF拨号音实时解码及声控门锁的检测系统，其特征在于，所述拨号音识别单元，其功能在于: A.负责检测连续的拨号音中每个拨号音的特征频率，根据对应表格识别拨号音。 B.拨号音解码单元，采用自写的改进戈泽尔算法对输入信号进行检测与解码。7.根据权利要求1所述的实现DTMF拨号音实时解码及声控门锁的检测系统，其特征在于，所述拨号音长度检测单元，负责对输入声音长度检测，确定输入信号的拨号音长度，输入拨号音长度最多可以为20个。8.根据权利要求1所述的实现DTMF拨号音实时解码及声控门锁的检测系统，其特征在于，所述密码匹配检测单元，负责对设定密码与检测到字符串进行比较，如果相同则播放一段音乐以表示声控门锁解锁，如不相同则不播放音乐，等待下次检测。
【文档编号】G07C9/00GK105931317SQ201610221108
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年4月11日
【发明人】包烨帆
【申请人】浙江大学