专利名称：一种声源定位摄像追踪装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种基于广义互相关算法的声源定位摄像追踪装置，可使摄像机自动跟踪监控目标，属于测量技术领域。
背景技术：
目前，国内外的视频监控装置大致可分为两种，一种是静态监控装置，一种是动态监控装置。静态监控装置的摄像头是固定的，只能对某一场景进行拍摄，不能实现监控目标的动态跟踪，其监控范围较小。动态监控装置品种繁多，有的采用匀速转动摄像头的方法实现多角度监控，这种监控装置不能实现监控目标的动态跟踪，监控效果不理想；有的监控装置虽然能够对某特定目标进行跟踪，但是主要基于图像处理的方式捕获动态目标，其缺点是发现动态目标困难，图像数据处理设备成本高。中国专利申请号为201010204772.9、名称为“一种声源定位方法”，它提出建立声
源信号的混叠模型、采用三维声测量阵列采集被测声源在X、Y、Z三个方向的混合声信号、消噪处理获得干净的观测信号、估计出被测声源的分离矩阵、获得频响矩阵、采用基于峰值检测的整体波达方向估计策略，一次性地获得对所有声源信号波达方向的准确估计及利用空间几何的相关知识，进行空间角度计算，最终实现声源信号的空间定位等步骤。克服了现有声源一定位方法无法有效实现多个混叠声源的三维空间定位，存在定位方法使用不灵活、估计结果不稳定且精度较低、实用性不够好等问题，但将其应用于视频监控装置仍感不便。总之，传统视频监控装置的监控范围都很有限，不能实现多角度的覆盖性监控，要实现全方位监控就必须增加监控设备的数量，这样就增加了监控设备的成本。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种声源定位摄像追踪装置，在实现多角度覆盖性监控的同时，尽量减小监控设备的制造成本。本发明所述问题是以下述技术方案实现的:
一种声源定位摄像追踪装置，构成中包括承载摄像机的云台、单片机和四个拾音器，其中，第一拾音器、第二拾音器和第三拾音器沿水平直线依次排列，第四拾音器位于第二拾音器的正上方，四个拾音器的输出端分别经四个滤波器接单片机的四个输入端口，所述云台的水平角电机和仰角电机接单片机的输出端口，该声源定位摄像追踪装置按如下方式运作:
A.以第二拾音器为原点建立三维直角坐标系，第三拾音器在X轴的正半轴上，第四拾音器在Y轴的正半轴上，第二拾音器与其余三个拾音器的距离均为a，摄像机云台放在原
占.B.利用四个拾音器实时采集被追踪物体发出的声音信号，并采用时延估计算法求得声源到第一拾音器 与第二拾音器的距离差dl2、声源到第一拾音器与第三拾音器的距离差dl3、声源到第三拾音器与第二拾音器的距离差d32、声源到第四拾音器与第二拾音器的距离差d42 ；
C.声源相对原点和X轴的水平角Θ根据下式求得:
权利要求
1.一种声源定位摄像追踪装置，其特征是，它包括承载摄像机的云台、单片机(U5)和四个拾音器，其中，第一拾音器(MIC1 )、第二拾音器(MIC2)和第三拾音器(MIC3)沿水平直线依次排列，第四拾音器(MIC4)位于第二拾音器(MIC2)的正上方，四个拾音器的输出端分别经四个滤波器接单片机(U5)的四个输入端口，所述云台的水平角电机(Ml)和仰角电机(M2)接单片机(U5)的输出端口，所述声源定位摄像追踪装置按如下方式运作: A.以第二拾音器(MIC2)为原点建立三维直角坐标系，第三拾音器(MIC3)在X轴的正半轴上，第四拾音器(MIC4)在Y轴的正半轴上，第二拾音器(MIC2)与其余三个拾音器的距离均为a，摄像机云台放在原点； B.利用四个拾音器实时采集被追踪物体发出的声音信号，并采用时延估计算法求得声源到第一拾音器(MIC1)与第二拾音器(MIC2)的距离差dl2、声源到第一拾音器(MIC1)与第三拾音器(MIC3)的距离差dl3、声源到第三拾音器(MIC3)与第二拾音器(MIC2)的距离差d32、声源到第四拾音器(MIC4)与第二拾音器(MIC2)的距离差d42 ； C.声源相对原点和X轴的水平角Θ根据下式求得:Θ=acos(dl3/2a), 声源相对原点和Y轴的仰角Φ由下式求得:Φ=acos(d24/a), D.单片机(U5)驱动云台的水平角电机(Ml)和仰角电机(M2)运转，将摄像机的水平角调整为Θ，仰角调整到Φ，从而实现监控目标的动态跟踪。
2.根据权利要求1所述的一种声源定位摄像追踪装置，其特征是，采用时延估计算法求得声源到两拾音器距离差的具体步骤如下: ①求两信号间的互相关函数 设两拾音器的输出信经傅里叶变换后分别为石(W),^(W)，则两信号间的互功率谱G12 (α;)为:
3.根据权利要求1或2所述的一种声源定位摄像追踪装置，其特征是，在采用声源定位摄像追踪目标的同时，还要通过摄像的活体识别技术提高声源位置的精确度，其具体步骤如下: 1、用B*0.11 + G*0.59 + R*0.3计算灰度值，将得到的灰度值补给图像中灰度较小的像素点。
其中，R表示红色，G表示绿色，B表示蓝色； 0.11,0.59,0.3分别是蓝、绿、红三基色的权重；
4.根据权利要求3所述的一种声源定位摄像追踪装置，其特征是，所述加权函数为:
5.根据权利要求4所述的一种声源定位摄像追踪装置，其特征是，所述拾音器采用麦克风。
全文摘要
一种声源定位摄像追踪装置，它包括承载摄像机的云台、单片机和四个拾音器，其中，第一拾音器、第二拾音器和第三拾音器沿水平直线依次排列，第四拾音器位于第二拾音器的正上方，四个拾音器的输出端分别经四个滤波器接单片机的四个输入端口，所述云台的水平角电机和仰角电机接单片机的输出端口。本发明根据四个拾音器拾取的声音信号，采用基于时延估计的定位方法确定监控目标的位置，不仅实现了对特定目标的动态跟踪，而且具有运算量小，易于实现，定位精度高等优点。该发明利用单个摄像机就可实现多角度的覆盖性监控，不仅提高了监控能力，而且节约了监控成本。
文档编号H04N5/225GK103235287SQ201310133558
公开日2013年8月7日 申请日期2013年4月17日 优先权日2013年4月17日
发明者张培华, 林陈伟, 翟俊义, 袁思远, 魏子辉 申请人:华北电力大学(保定)