异常声音检测方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及声音检测领域，尤其设及一种异常声音检测方法及系统。
【背景技术】
[0002] 近年来，安全问题已经成为社会关注的焦点，视频监控系统在安防等领域得到了 广泛的发展。但是，目前的视频监控系统主要是基于视频信号的，视频分析存在一定的局限 性。比如，采集到的视频图像质量容易受到天气、光照变化和物体之间相互遮挡等因素的 影响，并且图像处理算法复杂，计算复杂度较高。相对于视频信号，音频信号分布非常广泛 并包含了大量的信息，具有易于分析和计算复杂度低的特点，可W辅助视频监控系统的视 频分析。在一些情况下，音频信号甚至比视频信号传达了更重要的信息，比如公共场所的枪 声，异常声音能够有效的揭示异常状况W及突发事故，受到越来越多的关注。
[0003] 异常声音属于非语音信号，目前对异常声音检测的研究还比较缓慢，有学者将异 常声音检测技术用于检查健康状况，通过研究人呼吸声音的特征向量来寻找异常声音；有 科研人员通过计算每一个声音帖的特征向量与模板进行比较来判断环境中是否有异常声 音，该种方法计算量大，实时性不好；还有研究通过计算特征参数和训练来对异常声音进行 细致分类，分成爆炸声、枪声和玻璃破碎声等，同样计算量比较大。
【发明内容】
[0004] 基于此，有必要针对计算量大的问题，提供一种计算复杂度低的异常声音检测方 法及系统。
[0005] 一种异常声音检测方法，包括步骤：
[0006] 实时采集音频信号；
[0007] 计算采集的音频信号的每一帖的短时能量和/或过零率；
[000引获取第一短时能量阔值；
[0009] 依次比较音频信号的每一帖的短时能量与第一短时能量阔值的大小；
[0010] 若当前帖的短时能量大于第一短时能量阔值，则将当前帖记为第一等级帖；
[0011] 若当前帖的短时能量小于第一短时能量阔值，则获取第二短时能量阔值和/或过 零率阔值，根据第二短时能量阔值或过零率阔值确认是否将前帖记为第二等级帖，确认是 否将前帖记为第二等级帖的步骤包括：
[0012] 若当前帖的短时能量大于第二短时能量阔值或若当前帖的过零率大于过零率阔 值，则将当前帖记为第二等级帖；
[0013] 计录连续为第一等级帖或第二等级帖的帖数量；
[0014] 判断连续为第一等级帖或第二等级帖的帖数量是否大于N且当前帖是否为第一 等级帖，其中，N为预定数量，N为正整数；
[001引若是，则判断声音异常。
[0016] 在一种实施方式中，若比较当前帖的短时能量小于第二短时能量阔值或若当前帖 的过零率小于过零率阔值，则将所记录的连续为第一等级帖或第二等级帖的帖数量初始化 为0。
[0017] 在一种实施方式中，在获取第一短时能量阔值的步骤之前还包括：
[0018] 自学习音频阔值，计算并保存第一短时能量阔值、第二短时能量阔值和过零率阔 值。
[0019] 在一种实施方式中，自学习音频的步骤，具体包括：
[0020] 采集用于自学习的音频信号；
[0021] 计算所采集的音频信号的每一帖的短时能量和过零率；
[0022] 使用直方图分别统计音频信号的短时能量和过零率；
[0023] 判断本次自学习时间是否大于预定的学习时间；
[0024] 若判断本次自学习时间大于预定的学习时间，则根据直方图计算本次学习正常声 音的短时能量和过零率，正常声音的短时能量为短时能量直方图中数值最大的组对应的取 值范围的中值；正常声音过零率为过零率直方图中数值最大的组对应的取值范围的中值；
[0025] 判断本次学习是否为初次学习；
[0026] 若判断本次学习为初次学习，根据正常声音的短时能量和正常声音的过零率计算 第一短时能量阔值、第二短时能量阔值和过零率阔值。
[0027] 在一种实施方式中，根据正常声音的短时能量和正常常声音的过零率计算第一短 时能量阔值STCthl、第二短时能量阔值STCth2和过零率阔值Z邸th的公式分别为；
[002引 STCthl = a*STCback
[0029] STCth2 = 0. 5巧TCthl
[0030] ZCR化二 b*ZCRback
[0031] 其中，STEback和ZCRback是本次学习的正常声音的短时能量和过零率，a和b是 一个常量参数。
[0032] 在一种实施方式中，若判断本次学习为非初次学习，则根据上次学习得到的正常 声音的短时能量和过零率与本次学习得到的正常声音的短时能量和过零率得到更新的正 常声音的短时能量和过零率，并根据更新的正常声音的短时能量和过零率更新第一短时能 量阔值、第二短时能量阔值和过零率阔值。
[0033] 在一种实施方式中，若判断本次学习为非初次学习，则根据上次学习得到的正常 声音的短时能量和过零率与本次学习得到的正常声音的短时能量和过零率得到更新的正 常声音的短时能量STCback和过零率ZC化ack的公式为；
[0034] STEback = (1-a ) *STE；back_last+a 巧1663〇1^_州1';
[00巧]ZCI^back = (1-a ) *ZCI?back_last+a *2〔化3〇1^_州1';
[0036] 其中，STCback_last为上次学习的正常声音短时能量；STCback_cur为本次学习 的正常声音的短时能量；a为阔值更新速度；ZC化ack_last为上次学习的正常声音过零 率；ZC化ack_cur为本次学习正常声音的过零率。
[0037] 一种异常声音检测系统，包括：
[003引采集模块，用于实时采集音频信号；
[0039] 计算模块，用于计算采集的音频信号的每一帖的短时能量和/或过零率；
[0040] 获取模块，获取第一短时能量阔值；
[0041] 第一比较模块，用于依次比较音频信号的每一帖的短时能量与第一短时能量阔值 的大小；
[0042] 标记模块，用于当第一比较模块比较当前帖的短时能量大于第一短时能量阔值 时，将当前帖记为第一等级帖；
[0043] 获取模块，还用于当第一比较模块比较当前帖的短时能量小于第一短时能量阔值 时，获取第二短时能量阔值和/或获取过零率阔值；
[0044] 第二比较模块，用于根据第二短时能量阔值或过零率阔值确认是否将前帖记为第 二等级帖，具体用于比较当前帖的短时能量与第二短时能量阔值的大小或当前帖的过零率 与过零率阔值的大小；
[0045] 标记模块，还用于当第二比较模块比较当前帖的短时能量大于第二短时能量阔值 时或若当前帖的过零率大于过零率阔值，将当前帖记为第二等级帖；
[0046] 记录模块，用于计录连续为第一等级帖或第二等级帖的帖数量；
[0047] 判断模块，用于判断连续为第一等级帖或第二等级帖的帖数量是否大于N且当前 帖是否为第一等级帖；其中，N为预定数量，N为正整数；
[0048] 异常判断模块，用于判断模块判断连续为第一等级帖或第二等级帖的帖数量大于 N且当前帖为第一等级帖时，判断声音异常。
[0049] 在一种实施方式中，记录模块还用于，在第二比较模块比较当前帖的短时能量小 于第二短时能量阔值或当前帖的过零率小于过零率阔值时，将记录的连续为第一等级帖或 第二等级帖的帖数量初始化为0。
[0化0] 在一种实施方式中，该系统还包括；
[0051]自学习模块，自学习模块用于自学习音频阔值，计算并保存第一短时能量阔值、第 二短时能量阔值和过零率阔值。
[0化2] 本发明的异常声音检测方法，通过比较采集的音频信号的每一帖的短时能量与第 一短时能量阔值的大小，若大于第一短时能量阔值，则该帖记为第一等级帖，若小于第一短 时能量阔值，则比较其短时能量与第二阔值的大小或其过零率与过零率阔值的大小，将短 时能量小于第一短时能量阔值且大于第二短时能量阔值或过零率大于过零率阔值的帖记 为第二等级帖，若连续为第一等级帖或第二等级帖的帖数量大于N且当前帖为第一等级帖 时，则判断声音异常。该方法通过计算短时能量和过零率判断异常声音，由于短时能量和过 零率属于时域特征，不设及频域变换和特征参数的计算，能够降低计算的复杂度。同时，通 过对实时采集的音频信息进行处理，能够实时处理分析，及时判断异常。
[0化3] 本发明的异常声音检测系统，通过比较模块比较采集模块采集的音频信号的每一 帖的短时能量与第一短时能量阔值的大小，标记模块将大于第一短时能量阔值的帖记为第 一等级帖，将小于第一短时能量阔值的帖，再比较其短时能量与第二阔值的大小或其过零 率与过零率阔值的大小，标记模块将短时能量的帖小于第一短时能量阔值且大于第二短时 能量阔值或过零率大于过零率阔值的帖记为第二等级帖，若判断模块连续为第一等级或第 二等级帖的帖数量大于N且当前帖为第一等级帖时，则判断声音异常。该系统通过计算模 块计算的短时能量和过零率，判断异常声音，由于短时能量属于时域特征，不设及频域变换 和特征参数的计算，能够降低计算的复杂度。同时，通过对实时采集的音频信息进行处理， 能够实时处理分析，及时报