警用声源立体呈现与追溯系统的制作方法

本实用新型属视频三维技术和音频三维技术应用技术领域，具体涉及一种警用声源立体呈现与追溯系统。

背景技术：

目前，警用监控调查取证时，警员需要在多个音视频资料中反复观看和监听，人工查询和甄别目标音源，并与视频场景反复对比，才能确定音源位置和目标音源的运动轨迹。从事此项工作的警员需要专业培训和长期的工作积累，公安部门反映，此项工作人员要求高、工作量大、效率低。现有技术下，公布号为CN105045828A的专利公开了一种通过建立多音视频子文件夹，并输入检索关键字，通过关键字或词语输入快速搜寻定位目标文件夹的方式来精确查找音视频文件的系统。该系统应用于数字化电视多媒体视听播放的查找收益显著，但是应用于警用监控调查取证使用时，警员通过关键字查询多子文件夹来实现精确定位的查询方式，以及播放与关键字匹配的目标文件夹音视频资料的方式，无法实现目标音源在三维空间坐标内的发声位置的快速锁定，查询方式和结果仅与关键字、词查询相关，无法实现以目标音源声音频率特征为对象的快速调查和取证，查询到的最终结果仍需借助人工仔细辨识和监听的方式来甄别各子文件夹内的目标音源是否为证据源，且仍需反复将音源与视频场景反复比对，才能确定音源位置和目标音源的运动轨迹，因此有必要改进。

技术实现要素：

本实用新型解决的技术问题：提供一种警用声源立体呈现与追溯系统，本实用新型装置匹配安装音视频采集设备后，借助三维重建技术储备并采集设备所在安装位置的空间坐标并重建虚拟场景，通过收集并分析提纯处理目标音源特征曲线，当目标音源发声时，可精确定位与目标音源特征曲线相同的所有视频中的目标音源位置和目标音源运动轨迹，且在视频场景中，直观地反映多个与目标音源匹配的音源，为公安干警破案调查取证提供有效的辅助手段，省去人工甄别声音视频的麻烦，提高音源视频甄别的工作效率和准确性。

本实用新型采用的技术方案：警用声源立体呈现与追溯系统，具有安装在机体内的视频采集模块和音频采集模块，所述视频采集模块输出端连接数据存储单元，并通过数据存储单元连接视频数据处理三维重建模块，所述音频采集模块输出端连接数据存储单元，并通过数据存储单元连接音频数据处理三维重建模块；所述视频数据处理三维重建模块和音频数据处理三维重建模块的输出端连接大数据处理及模型匹配单元的输入端，并通过大数据处理及模型匹配单元的输出端连接音视频输出模块；所述大数据处理及模型匹配单元包括以时间单位为节点利用空间三维坐标建立数学模型的音、视频匹配程序和与该匹配程序连接且关联的音、视频搜索程序；所述音、视频搜索程序包括以时间单位为节点在空间三维坐标数学模型内可视化精确定位和查找目标音源的目标音源输入子程序、目标音源定位子程序、目标音源运动轨迹显示子程序和目标音源视频对应显示子程序。

上述技术方案中，为对采集音源音频特征进行更为准确的数字化处理和提纯，提高音频取证的准确性，并为后期依据音源音频特征曲线进行检索提供更为精确的数据曲线依据，作为优选技术方案，所述音频处理三维重建模块具有降噪电路、滤波电路并安装多音源分离软件模块。

上述技术方案中，为保证该系统与外接设备匹配连接时的通用性，作为优选技术方案，所述机体正面壳体前端具有状态指示灯、带锁电源开关、条状散热窗和安装把手，机体正面壳体外侧设有安装配件；机体背面壳体具有220V电源输入插座、VGA输出接口、音频输出接口、HDMI接口、USB接口以及多个视频采集接口和多个音频采集接口。

上述技术方案中，为提高设备利用音视频三维技术进行虚拟场景重建时的精确性、准确性和全面性，作为优选技术方案，所述视频采集模块连接机体壳体具有的多个视频采集接口；所述音频采集模块连接机体壳体具有的多个音频采集接口。

上述技术方案中，为推广该系统的实际应用，使其可与市面现有常见大多数外接输出和采集设备的匹配连接，作为优选技术方案，所述音视频输出模块通过音视频输出接口连接显示器和音响；所述视频采集模块和音频采集模块分别通过音、视频输入接口连接多台外接摄像机和多部外接拾音器。

本实用新型与现有技术相比的优点：

1、本方案直接通过目标音源输入的方式，借助三维重建技术利用三维空间坐标实现与目标音源特征曲线特征相同的所有音频资料在视频资料中的快速定位和查找，节省警员人工查询和反复甄别目标音源，并将目标音源与视频场景反复对比的工作量，提高调查取证的工作效率，较关键字查询的方式更适合警用音、视频甄别查询的调查取证所用，为公安部门提供一种辅助手段，提高警员提取音频信息的效率，增强有用音频信息取证的准确率；

2、本方案借助视、音三维重建技术建立所采集的音视频资料数据库的数学模型，并建立与之相关以时间为节点的空间三维坐标，利用计算机对信息数据高效快速的分析和处理能力，高效快速地在空间三维坐标内定位所要查找的目标音源特征曲线、运动轨迹以及音视对应显示，协助警员全面、精确、快速、直观地定位和查看所有目标音源位置和目标音源运动轨迹，为加快调查取证工作效率提供了更为高效、便捷、准确的保证；

2、本方案对音源特征的数字化处理和提纯并建立数学模型，通过对多个音源数字化特征的综合分析，可在数据库内精确构建音源点在空间的坐标，对视频信息中的参照物大小变化、光影效果等因素的数字化处理，重构与视频画面相一致的三维场景，借助计算机对音视频信息的智能分析和三维立体重构，可视化地展现目标音源对象在大数据空间三维坐标内的具体位置和运动轨迹，为公安部门音视频资料精准查询、甄别和取证提供新型辅助手段；为公安部门的大数据利用、提高破案率和社会维定提供技术装备支持。

附图说明

图1为本实用新型内部连接及工作原理结构示意图；

图2为本实用新型图1中大数据处理及模型匹配单元的内部连接结构及工作原理示意图；

图3为本实用新型机体正面结构示意图；

图4为本实用新型机体背面结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图1-4描述本实用新型的一种实施例。

以下的实施例便于更好地理解本实用新型，但并不限定本实用新型。下述实施例中控制电路的实现，如无特殊说明，均为常规控制方式。下述实施例中计算机技术的应用，如无特殊说明，均为已知计算机理论和技术的应用。下述实施例中所用器件，如无特殊说明，均为市售。

本方案通过直接录入目标音源的方式，以该目标音源的声音特征曲线在众多音视频资料中进行快速定位，搜索与该目标音源特征曲线相同的所有音视频资料的时间坐标以及空间坐标，节省警员人工查询和反复甄别目标音源，和将该目标音源与视频场景反复对比的工作量。

警用声源立体呈现与追溯系统，(如图1所示)具有安装在机体10内的视频采集模块1和音频采集模块2，所述视频采集模块1输出端连接数据存储单元3的一个输入端，并通过数据存储单元3的一个输出端连接视频数据处理三维重建模块4，所述音频采集模块2输出端连接数据存储单元3的一个输入端，并通过数据存储单元3的一个输出端连接音频数据处理三维重建模块5。运用已知的三维技术、和音频处理技术建立与采集音频信息相关的时间、空间函数关系，建立以时间点划分相关的三维数据模型；同理地，运用已知的基于视频的三维重建技术，对设备视频采集覆盖范围内的物体建立适合计算机表示和处理的数学模型，对视屏采集覆盖范围内的场景进行三维虚拟重构，以获取被控对象的空间函数关系，建立同样以时间点划分相关的空间三维数据模型。其中，音视频采集设备三维坐标的收集在航空、国防领域已有普遍应用，视屏三维技术随VR的应用已逐渐趋于成熟并较为普及。基于此，本实用新型音、视三维空间坐标模型建立的目的在于，以已储存并生成的视频空间三维坐标为依据，可高效快速地实现在该视频空间三维坐标内确定音源发声在该视频空间三维坐标内的具体发生方位的辨识锁定，来快速查找定位该已知视频空间坐标范围内的所有音源目标，提高警察音、视甄别的工作效率。进一步地，所述视频数据处理三维重建模块4和音频数据处理三维重建模块5的输出端连接大数据处理及模型匹配单元6的输入端，并通过大数据处理及模型匹配单元6的输出端连接音视频输出模块7；(如图2所示)所述大数据处理及模型匹配单元6包括以时间单位为节点利用空间三维坐标建立数学模型的音、视频匹配程序61和与该匹配程序连接且关联的音、视频搜索程序62。其中，所述音、视频搜索程序62包括以时间单位为节点在空间三维坐标数学模型内可视化精确定位和查找目标音源的目标音源输入子程序621、目标音源定位子程序622、目标音源运动轨迹显示子程序623和目标音源视频对应显示子程序624。具体实施时，所述音、视频匹配程序61可以时间轴为基准点进行数据匹配和同步。所述音、视频搜索程序62目标音源在视频三维空间模型内的定位搜索，可以目标音源的音频特征函数曲线为特征，实现其在所有视频资料内的捕捉和获取。所述目标音源输入子程序621包括通过读取USB存储卡所获得的目标音源输入录入程序，还包括通过在现有视音频资料中某一片段截取提取目标音源的录入程序。所述目标音源定位子程序622包括目标音源在视频资料中某一空间坐标位置的具体锁定。所述目标音源运动轨迹显示子程序623包括目标音源在视频资料中以点定位后发生位移运动的轨迹记录所进行的直观显示。所述目标音源视频对应显示子程序624包括对上述目标音源定位子程序622和目标音源运动轨迹显示子程序623音视资料的随时同步显示，以便借助外接输出设备随时同步播放输出。

上述技术方案中，为对采集音源音频特征进行更为准确的数字化处理和提纯，提高音频取证的准确性，并为后期依据音源音频特征曲线进行检索提供更为精确的数据曲线依据，作为优选技术方案，所述音频处理三维重建模块5具有降噪电路、滤波电路并安装多音源分离软件模块。所述多音源分离软件模块包括对音频的降噪、滤波处理程序的运行控制。具体应用时，所述音频处理三维重建模块5不仅可实现可闻声波频段的预处理和采集，还可实现超声波频段的预处理和采集，为后期除人声等可闻声波快速搜寻外的超声波搜寻定位提供技术支持。

上述技术方案中，为保证该系统与外接设备匹配连接时的通用性，作为优选技术方案，(如图3所示)所述机体10正面壳体前端具有状态指示灯11、带锁电源开关12、条状散热窗13和安装把手14，机体10正面壳体外侧设有安装配件15。其中带锁电源开关12用于设备启用的权限设定，安装把手14和安装配件15的设置为设备的便携性和安装的通用性和稳固性提供保证。如图4所示)机体10背面壳体具有220V电源输入插座16、VGA输出接口18、音频输出接口19、HDMI接口20、USB接口21以及多个视频采集接口22和多个音频采集接口23。其中USB接口21可用于目标音源的输入采集及取证资料从设备端的下载和拷贝所用。其中机体10的壳体采用铝合金制成。

上述技术方案中，为提高设备利用音视频三维技术进行虚拟场景重建时的精确性、准确性和全面性，作为优选技术方案，(再次参见图4)所述视频采集模块1连接机体10壳体具有的多个视频采集接口22；所述音频采集模块2连接机体10壳体具有的多个音频采集接口23。通过多音源音频采集接口23的设置，为计算机后期音频三维处理提供更为精准的数据支持。提高设备适应较为嘈杂环境的音频捕捉和采集能力。多视频采集接口22的设置，为设备三维场景重构过程中空间立体三维模型数据建立的精度和全面性提供理论支持。

上述技术方案中，为推广该系统的实际应用，使其可与市面现有常见大多数外接输出和采集设备的匹配连接，作为优选技术方案，(再次参见图1)所述音视频输出模块7通过音视频输出接口连接显示器8和音响9；所述视频采集模块1和音频采集模块2分别通过音、视频输入接口连接多台外接摄像机24和多部外接拾音器25。显示器8和音响9用于同步在线显示并播放与目标音源对应的音视屏场景，将目标音源的锁定向民警进行直观地展示。

可见，本实用新型直接通过目标音源输入的方式，借助三维重建技术利用三维空间坐标实现与目标音源特征曲线特征相同的所有音视频资料的快速定位和查找，节省警员人工查询和反复甄别目标音源，和将该目标音源与视频场景反复对比的工作量，提高调查取证的工作效率，较关键字查询的方式更适合警用音视频甄别查询调查取证所用，为公安部门提供一种辅助手段，提高警员提取音频信息的效率，增强有用音频信息取证的准确率；其次，本方案借助视、音三维重建技术建立所采集的音视频资料数据库的数学模型，并建立与之相关以时间为节点的空间三维坐标，利用计算机对信息数据高效快速的分析和处理能力，高效快速地在空间三维坐标内定位所要查找的目标音源特征曲线、运动轨迹以及音视对应显示，协助警员全面、精确、快速、直观地定位和查看所有目标音源位置和目标音源运动轨迹，为加快调查取证工作效率提供了高效、便捷、有力的保证；再者，本方案对音源特征的数字化处理和提纯并建立数学模型，通过对多个音源数字化特征的综合分析，可在数据库内精确构建音源点在空间的坐标，对视频信息中的参照物大小变化、光影效果等因素的数字化处理，重构与视频画面相一致的三维场景，通过计算机对音视频信息的智能分析和三维立体重构，可视化地展现目标音源对象在大数据空间三维坐标内的具体位置和运动轨迹，为公安部门音视频资料精准查询、甄别和取证提供新型辅助手段；为公安部门的大数据利用、提高破案率和社会维定提供技术装备支持。

工作原理：本实用新型虽不适用于更为喧哗嘈杂复杂的场景。但是安装该设备时，由其储备采集以其为基准的空间坐标，或以视频采集设备为基准测量收集的空间坐标。运用三维视频技术和音频处理技术，对音源特征进行数字化处理和提纯，建立数学模型，通过对多个音源数字化特征的综合分析，精确构件音源点在三维空间内的坐标，构件音频信息的三维数据模型；对视频信息中的参照物大小变换、光影效果等因素的数字化处理，重构与视频画面相一致的三维场景；借助对多音源降噪、滤波、分离处理和提纯；以时间轴为节点将音频与视频数据匹配；当有音源发声时，以该发声目标音源为检索对象，通过目标音源曲线特征发出检索指令，可精确定位目标音源在视频资料中的空间位置和空间运动轨迹，结合视频场景，直观地反映多个音源。为公安干警破案取证提供有效的辅助手段，提高其工作效率和准确性。此外，不仅可用于可闻声的辨识查找，还可以应用于超声波段，发现和掌握人耳难以发现的音源。

上述实施例，只是本实用新型的较佳实施例，并非用来限制本实用新型实施范围，故凡以本实用新型权利要求所述内容所做的等效变化，均应包括在本实用新型权利要求范围之内。