自适应球形喇叭的制作方法

本发明涉及球形喇叭领域，尤其涉及一种自适应球形喇叭。

背景技术：

喇叭的种类很多，按其换能原理可分为电动式(即动圈式)、静电式(即电容式)、电磁式(即舌簧式)、压电式(即晶体式)等几种，后两种多用于农村有线广播网中；按频率范围可分为低频喇叭、中频喇叭、高频喇叭，这些常在音箱中作为组合喇叭使用。

按换能机理和结构分动圈式(电动式)、电容式(静电式)、压电式(晶体或陶瓷)、电磁式(压簧式)、电离子式和气动式喇叭等，电动式喇叭具有电声性能好、结构牢固、成本低等优点，应用广泛；

按声辐射材料分纸盆式、号筒式、膜片式；按纸盆形状分圆形、椭圆形、双纸盆和橡皮折环；按工作频率分低音、中音、高音，有的还分成录音机专用、电视机专用、普通和高保真喇叭等；按音圈阻抗分低阻抗和高阻抗；按效果分直辐和环境声等。

喇叭分为内置喇叭和外置喇叭，而外置喇叭即一般所指的音箱。内置喇叭是指mp4播放器具有内置的喇叭，这样用户不仅可以通过耳机插孔还可以通过内置喇叭来收听mp4播放器发出的声音。具有内置喇叭的mp4播放器，可以不用外接音箱，也可以避免了长时间配带耳机所带来的不便。

现有技术中的球形喇叭的自适应程度差，无法根据所在车辆距离最近车辆的前方车距确定球形喇叭不同的播放模式，从而能够在各种车距下保证对前方车辆的提醒效果。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提供了一种自适应球形喇叭，对前方图像进行最近车体识别以获得最近车体子图像，并基于最近车体子图像在前方图像中的景深确定所述前方车距，将所述前方车距划归为近距离范围、中距离范围或远距离范围中的一种，当所述前方车距划归为近距离范围时，控制所述球形喇叭主体在三音喇叭模式以及低音频率模式下进行内容播放，当所述前方车距划归为中距离范围时，控制所述球形喇叭主体在五音喇叭模式以及中音频率模式下进行内容播放，当所述前方车距划归为远距离范围时，控制所述球形喇叭主体在八音喇叭模式以及高音频率模式下进行内容播放。

根据本发明的一方面，提供了一种自适应球形喇叭，所述系统包括遥控手柄、喊话器、振动传感器、报警器、球形喇叭主体和数字信号处理器，所述数字信号处理器分别与所述遥控手柄、所述喊话器、所述振动传感器、所述报警器以及所述球形喇叭主体连接；

所述遥控手柄用于基于用户的输入发出相应的手动控制信号，所述数字信号处理器基于所述手动控制信号控制所述球形喇叭主体的播放模式，所述振动传感器用于检测警车车体振动幅度，所述数字信号处理器在警车车体振动幅度高于预设振动阈值时，控制所述报警器进行报警操作；

其中，所述数字信号处理器还用于将所述喊话器接收的用户语音转换成电控信号以控制球形喇叭主体的播放内容。

更具体地，在所述自适应球形喇叭中，还包括：横梁支架，设置在警车的车顶上，用于固定所述球形喇叭主体。

更具体地，在所述自适应球形喇叭中：在所述数字信号处理器的控制下，所述球形喇叭主体具有中音频率模式、低音频率模式和高音频率模式；其中，所述球形喇叭主体采用定向方式进行内容播放。

更具体地，在所述自适应球形喇叭中：在所述数字信号处理器的控制下，所述球形喇叭主体具有八音喇叭模式、五音喇叭模式和三音喇叭模式。

更具体地，在所述自适应球形喇叭中，还包括：

光强检测设备，设置在所述横梁支架上，用于检测警车周围的照射光强度以输出实时光照强度。光强变化率检测设备，与所述光强检测设备连接，用于检测实时光照强度的变化率，当实时光照强度的变化率大于等于预设变化率阈值时，发出变化率过高信号，否则，发出变化率正常信号；

自适应传感器，被嵌入在所述横梁支架中，与光强变化率检测设备连接，用于对警车前方场景进行图像数据采集以获得并输出高清场景图像；自适应传感器包括像素数据读出设备和各个像素数据获取设备，每一个像素数据获取设备包括多个并联的光电转换单元，当接收到所述变化率正常信号时，每一个像素数据获取设备只使用多个并联的光电转换单元中的一个光电转换单元所感应的数据并输出，当接收到所述变化率过高信号时，每一个像素数据获取设备将多个并联的光电转换单元所感应的数据进行合并后输出，所述像素数据读出设备分别与各个像素数据获取设备连接，用于分别读出各个像素数据获取设备输出的数据以作为各个像素的像素值，各个像素的像素值组成所述高清场景图像；

白平衡处理设备，与所述自适应传感器连接，用于接收所述高清场景图像，并对所述高清场景图像执行自适应的白平衡处理，以获得白平衡图像；参数提取设备，与白平衡处理设备连接，用于接收白平衡图像，基于白平衡图像的各个像素点的像素值确定白平衡图像像素值的均方差以作为目标均方差输出，对白平衡图像进行噪声分析，以获得噪声幅值排序前三大的三个主要噪声信号，基于三个主要噪声信号以及白平衡图像确定白平衡图像的信噪比以作为目标信噪比输出；

所述数字信号处理器还与参数提取设备连接，用于接收目标均方差和目标信噪比，在目标信噪比小于等于预设信噪比阈值且目标均方差大于等于预设均方差阈值时，发出精细滤波信号，否则，发出粗糙滤波信号；

精细滤波设备，与数字信号处理器连接，用于在接收到精细滤波信号时，触发精细滤波设备对白平衡图像的滤波操作，具体滤波操作为：对接收到的白平衡图像进行小波分解以获得ll、lh、hl和hh四个子带，确定hh子带的均值，基于该均值计算小波收缩的最优阈值，基于小波收缩的最优阈值进行白平衡图像的小波重构以获取精细滤波设备输出的滤波图像；

粗糙滤波设备，与数字信号处理器连接，用于在接收到粗糙滤波信号时，触发粗糙滤波设备对白平衡图像的滤波操作，具体滤波操作为：对接收到的白平衡图像进行线性滤波处理以获取粗糙滤波设备输出的滤波图像；

车距检测设备，与精细滤波设备和粗糙滤波设备分别连接，用于接收精细滤波设备或粗糙滤波设备输出的滤波图像，对滤波图像进行最近车体识别以获得最近车体子图像，并基于最近车体子图像在滤波图像中的景深确定所述前方车距；

其中，所述数字信号处理器还与所述车距检测设备连接，用于将所述前方车距划归为近距离范围、中距离范围或远距离范围中的一种，当所述前方车距划归为近距离范围时，所述数字信号处理器控制所述球形喇叭主体在三音喇叭模式以及低音频率模式下进行内容播放，当所述前方车距划归为中距离范围时，所述数字信号处理器控制所述球形喇叭主体在五音喇叭模式以及中音频率模式下进行内容播放，当所述前方车距划归为远距离范围时，所述数字信号处理器控制所述球形喇叭主体在八音喇叭模式以及高音频率模式下进行内容播放。

更具体地，在所述自适应球形喇叭中：所述白平衡处理设备、所述参数提取设备、所述精细滤波设备以及所述粗糙滤波设备分别采用不同的片上芯片来实现。

更具体地，在所述自适应球形喇叭中，还包括：液晶显示设备，设置在警车前端仪表盘内，与所述数字信号处理器连接，用于实时显示所述前方车距，还用于实时显示所述球形喇叭主体的当前工作模式。

更具体地，在所述自适应球形喇叭中：所述喊话器、所述振动传感器和所述报警器都设置在所述横梁支架上，所述数字信号处理器设置在警车前端仪表盘内，所述遥控手柄通过无线通信方式与警车前端仪表盘内的所述数字信号处理器进行双向通信。

附图说明

以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中：

图1为根据本发明实施方案示出的自适应球形喇叭的结构方框图。

图2为根据本发明实施方案示出的自适应球形喇叭的自适应传感器的结构方框图。

附图标记：1遥控手柄；2喊话器；3振动传感器；4报警器；5球形喇叭主体；6数字信号处理器；7自适应传感器；71像素数据读出设备；72像素数据获取设备

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的自适应球形喇叭的实施方案进行详细说明。

喇叭尺寸自然是越大越好，大口径的低音喇叭能在低频部分有更好的表现，他是在选购之中可以挑选的。用高性能的喇叭制造的音箱意味着有更低的瞬态失真和更好的音质。普通多媒体音箱低音喇叭的喇叭多为3～5英寸之间。用高性能的喇叭制造的音箱也意味着有更低的瞬态失真和更好的音质。

最常见的电动式锥形纸盆喇叭。电动式锥形喇叭即过去常说成纸盆喇叭，尽管2014年振膜仍以纸盆为主，但同时出现了许多高分子材料振膜、金属振膜，用锥形喇叭称呼就名符其实了。锥形纸盆喇叭大体由磁回路系统(永磁体、芯柱、导磁板)、振动系统(纸盆、音圈)和支撑辅助系统(定心支片、盆架、垫边)等三大部分构成。

1.音圈：音圈是锥形纸盆喇叭的驱动单元，他是用很细的铜导线分两层绕在纸管上，一般绕有几十圈，又称线圈，放置于导磁芯柱与导磁板构成的磁疑隙中。音圈与纸盆固定在一起，当声音电流信号通入音圈后，音圈振动带动着纸盆振动。

2.纸盆：锥形纸盆喇叭的锥形振膜所用的材料有很多种类，一般有天然纤维和人造纤维两大类。天然纤维常采用棉、木材、羊毛、绢丝等，人造纤维则采用人造丝、尼龙、玻璃纤维等。由于纸盆是喇叭的声音辐射器件，在相当大的程度上决定着喇叭的放声性能，所以无论哪一种纸盆，要求既要质轻又要刚性良好，不能因环境温度、湿度变化而变形。

3.折环：折环是为保证纸盆沿喇叭的轴向运动、限制横向运动而设置的，同时起到阻挡纸盆前后空敢流通的作用。折环的材料除常用纸盆的材料外，还利用塑料、天然橡胶等，经过热压粘接在纸盆上。

4.定心支片：定心支片用于支持音圈和纸盆的结合部位，保证其垂直而不歪斜。定心支片上有许多同心圆环，使音圈在磁隙中自由地上下移动而不作横向移动，保证音圈不与导磁板相碰。定心支片上的防尘罩是为了防止外部灰尘等落磁隙，避免造成灰尘与音圈摩擦，而使喇叭产生异常声音。

当前，球形喇叭无法对其所在车辆的前方车距进行及时准确的检测，自然无法根据前方车距确定自己相应的工作模式，导致有时前方车辆无法获取球形喇叭的播放内容。为了克服上述不足，本发明搭建了一种自适应球形喇叭，用于解决上述技术问题。

图1为根据本发明实施方案示出的自适应球形喇叭的结构方框图，所述系统包括遥控手柄、喊话器、振动传感器、报警器、球形喇叭主体和数字信号处理器，所述数字信号处理器分别与所述遥控手柄、所述喊话器、所述振动传感器、所述报警器以及所述球形喇叭主体连接；

所述遥控手柄用于基于用户的输入发出相应的手动控制信号，所述数字信号处理器基于所述手动控制信号控制所述球形喇叭主体的播放模式，所述振动传感器用于检测警车车体振动幅度，所述数字信号处理器在警车车体振动幅度高于预设振动阈值时，控制所述报警器进行报警操作；

其中，所述数字信号处理器还用于将所述喊话器接收的用户语音转换成电控信号以控制球形喇叭主体的播放内容。

接着，继续对本发明的自适应球形喇叭的具体结构进行进一步的说明。

所述球形喇叭还可以包括：横梁支架，设置在警车的车顶上，用于固定所述球形喇叭主体。

在所述球形喇叭中：在所述数字信号处理器的控制下，所述球形喇叭主体具有中音频率模式、低音频率模式和高音频率模式；其中，所述球形喇叭主体采用定向方式进行内容播放。

在所述球形喇叭中：在所述数字信号处理器的控制下，所述球形喇叭主体具有八音喇叭模式、五音喇叭模式和三音喇叭模式。

所述球形喇叭还可以包括：

光强检测设备，设置在所述横梁支架上，用于检测警车周围的照射光强度以输出实时光照强度。光强变化率检测设备，与所述光强检测设备连接，用于检测实时光照强度的变化率，当实时光照强度的变化率大于等于预设变化率阈值时，发出变化率过高信号，否则，发出变化率正常信号；

自适应传感器，被嵌入在所述横梁支架中，与光强变化率检测设备连接，用于对警车前方场景进行图像数据采集以获得并输出高清场景图像。

如图2所示，自适应传感器包括像素数据读出设备和各个像素数据获取设备，每一个像素数据获取设备包括多个并联的光电转换单元，当接收到所述变化率正常信号时，每一个像素数据获取设备只使用多个并联的光电转换单元中的一个光电转换单元所感应的数据并输出，当接收到所述变化率过高信号时，每一个像素数据获取设备将多个并联的光电转换单元所感应的数据进行合并后输出，所述像素数据读出设备分别与各个像素数据获取设备连接，用于分别读出各个像素数据获取设备输出的数据以作为各个像素的像素值，各个像素的像素值组成所述高清场景图像；

白平衡处理设备，与所述自适应传感器连接，用于接收所述高清场景图像，并对所述高清场景图像执行自适应的白平衡处理，以获得白平衡图像；参数提取设备，与白平衡处理设备连接，用于接收白平衡图像，基于白平衡图像的各个像素点的像素值确定白平衡图像像素值的均方差以作为目标均方差输出，对白平衡图像进行噪声分析，以获得噪声幅值排序前三大的三个主要噪声信号，基于三个主要噪声信号以及白平衡图像确定白平衡图像的信噪比以作为目标信噪比输出；

所述数字信号处理器还与参数提取设备连接，用于接收目标均方差和目标信噪比，在目标信噪比小于等于预设信噪比阈值且目标均方差大于等于预设均方差阈值时，发出精细滤波信号，否则，发出粗糙滤波信号；

精细滤波设备，与数字信号处理器连接，用于在接收到精细滤波信号时，触发精细滤波设备对白平衡图像的滤波操作，具体滤波操作为：对接收到的白平衡图像进行小波分解以获得ll、lh、hl和hh四个子带，确定hh子带的均值，基于该均值计算小波收缩的最优阈值，基于小波收缩的最优阈值进行白平衡图像的小波重构以获取精细滤波设备输出的滤波图像；

粗糙滤波设备，与数字信号处理器连接，用于在接收到粗糙滤波信号时，触发粗糙滤波设备对白平衡图像的滤波操作，具体滤波操作为：对接收到的白平衡图像进行线性滤波处理以获取粗糙滤波设备输出的滤波图像；

车距检测设备，与精细滤波设备和粗糙滤波设备分别连接，用于接收精细滤波设备或粗糙滤波设备输出的滤波图像，对滤波图像进行最近车体识别以获得最近车体子图像，并基于最近车体子图像在滤波图像中的景深确定所述前方车距；

其中，所述数字信号处理器还与所述车距检测设备连接，用于将所述前方车距划归为近距离范围、中距离范围或远距离范围中的一种，当所述前方车距划归为近距离范围时，所述数字信号处理器控制所述球形喇叭主体在三音喇叭模式以及低音频率模式下进行内容播放，当所述前方车距划归为中距离范围时，所述数字信号处理器控制所述球形喇叭主体在五音喇叭模式以及中音频率模式下进行内容播放，当所述前方车距划归为远距离范围时，所述数字信号处理器控制所述球形喇叭主体在八音喇叭模式以及高音频率模式下进行内容播放。

在所述球形喇叭中：所述白平衡处理设备、所述参数提取设备、所述精细滤波设备以及所述粗糙滤波设备分别采用不同的片上芯片来实现。

所述球形喇叭还可以包括：液晶显示设备，设置在警车前端仪表盘内，与所述数字信号处理器连接，用于实时显示所述前方车距，还用于实时显示所述球形喇叭主体的当前工作模式。

在所述球形喇叭中：所述喊话器、所述振动传感器和所述报警器都设置在所述横梁支架上，所述数字信号处理器设置在警车前端仪表盘内，所述遥控手柄通过无线通信方式与警车前端仪表盘内的所述数字信号处理器进行双向通信。

另外，dsp芯片的内部采用程序和数据分开的哈佛结构，具有专门的硬件乘法器，广泛采用流水线操作，提供特殊的dsp指令，可以用来快速的实现各种数字信号处理算法。

根据数字信号处理的要求，dsp芯片一般具有如下的一些主要特点：(1)在一个指令周期内可完成一次乘法和一次加法。(2)程序和数据空间分开，可以同时访问指令和数据。(3)片内具有快速ram，通常可通过独立的数据总线在两块中同时访问。(4)具有低开销或无开销循环及跳转的硬件支持。(5)快速的中断处理和硬件i/o支持。(6)具有在单周期内操作的多个硬件地址产生器。(7)可以并行执行多个操作。(8)支持流水线操作，使取指、译码和执行等操作可以重叠执行。

根据dsp芯片工作的数据格式来分类的。数据以定点格式工作的dsp芯片称为定点dsp芯片，如ti公司的tms320c1x/c2x、tms320c2xx/c5x、tms320c54x/c62xx系列，ad公司的adsp21xx系列，at&t公司的dsp16/16a，motolora公司的mc56000等。以浮点格式工作的称为浮点dsp芯片，如ti公司的tms320c3x/c4x/c8x，ad公司的adsp21xxx系列，at&t公司的dsp32/32c，motolora公司的mc96002等。

不同浮点dsp芯片所采用的浮点格式不完全一样，有的dsp芯片采用自定义的浮点格式，如tms320c3x，而有的dsp芯片则采用ieee的标准浮点格式，如motorola公司的mc96002、fujitsu公司的mb86232和zoran公司的zr35325等。

采用本发明的自适应球形喇叭，针对现有技术中球形喇叭工作模式单一的技术问题，通过在球形喇叭现有硬件基础上集成定制的图像采集设备和各种图像处理设备以获取精确的前方车距，并基于前方车距灵活确定相应的球形喇叭的工作模式，从而提高球形喇叭的自适应能力。

可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。