本发明属于人工智能技术领域，尤其涉及一种能够对听障人士进行安全预警的方法及装置。
背景技术：
第二次全国残疾人抽样调查结果显示，我国残疾人口总量在不断增加，残疾人占全国人口的6.34％，其中听力残疾约2004万，占残疾人总数的24.16％。由于不能及时感知周围的声音信号，听障人士在身体机能和社会生活等多个方面产生严重的困扰，且随着经济和技术的发展，人们生活的环境越来越复杂，周围环境的复杂性和不可测性，使得听障人士的生活存在着较大的安全隐患。近年来，随着科技的发展和社会的进步，听障人士受到关注程度也不断提高，当前也出现一些以手机为载体的产品，进行语音信号和文字信息间相互转化的APP，然而此类产品大多应用于聋哑人与正常人的交流和环境的日常交互问题中。这种方法虽然可以为听障人士的生活提供一些便利，但是并不能及时有效地对听障人士群体生活环境中存在的一些安全隐患进行安全预警。
因此，针对以上不足，本发明急需提供一种能够对听障人士进行安全预警的方法及装置。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种能够对听障人士进行安全预警的方法及装置，以示警听障人士群体生活环境中存在的一些安全隐患。
一方面，本发明提供了一种如下所示的方法：
一种能够对听障人士进行安全预警的方法，包括以下步骤：
S1：以听障人士为中心收集周围物体传播出来的声音信号；
S2：提取收集到的声音信号的特征并与已知声音信号进行匹配，确定危险信号及危险信号源；
S3：分别定位听障人士和危险信号源，并在地图中标注听障人士和危险信号源的位置；
S4：持续示警告知听障人士周围的危险信号源并将S3步骤中标注位置信息的地图发送给听障人士。
如上所述的一种能够对听障人士进行安全预警的方法，还包括：
S5：跟踪所述危险信号源的移动，获取危险信号源的运动学特征，并以此为根据在地图中规划出听障人士的最佳逃离路线并发送给听障人士。
如上所述的一种能够对听障人士进行安全预警的方法，还包括：
S6:实时获取听障人士和危险信号源在相对移动过程中的距离，并判断所获取的距离是否持续增大，若否，则加强示警告知的信号。
另一方面，本发明还提供一种安全预警装置：
一种用于上述能够对听障人士进行安全预警方法的预警装置，包括：
信号检测元件，所述信号检测元件用于以听障使用者为中心检测其周围物体传播出的声音信号信息；
中央处理器，所述中央处理器获取处理所述信号检测元件所获取的声音信号信息，并与数据库进行匹配，获取声音信号中危险信号及危险信号源的信息；
定位元件，所述定位元件定位使用者和危险信号源在当前地图中的位置并将具有位置信息的地图发送给中央处理器；
显示元件，所述中央处理器将接受的具有位置信息的地图以及危险信号源信息发送并显示在所述显示元件中；
示警元件，所述示警元件用于根据所述中央处理器的指示生成示警信号。
如上所述的能够对听障人士进行安全预警的装置，进一步优选为，还包括：用于发送取消示警信号的预警取消按钮，所述预警取消按钮设置在所述预警装置外侧并与所述中央处理器连接。
如上所述的能够对听障人士进行安全预警的装置，进一步优选为，还包括：用于实时获取使用者位置信息的位置跟踪元件，所述位置跟踪元件分别与所述定位元件和所述中央处理器连接。
如上所述的能够对听障人士进行安全预警的装置，进一步优选为，还包括：用于距离变化的距离判断元件，所述距离判断元件分别与所述位置跟踪元件和所述中央处理器连接。
如上所述的能够对听障人士进行安全预警的装置，进一步优选为，所述示警元件生成的示警信号与所述危险信号源的信息一一对应。
如上所述的能够对听障人士进行安全预警的装置，进一步优选为，所述示警信号包括光电信号、敲击信号、振动信号中的一种或几种。
如上所述的能够对听障人士进行安全预警的装置，进一步优选为，所述信号检测元件为麦克风阵列。
本发明提供了一种能够对听障人士进行安全预警的方法和装置，其中方法包括：S1：以听障人士为中心收集周围物体传播出来的声音信号；S2：提取收集到的声音信号的特征并与已知声音信号进行匹配，确定危险信号及危险信号源；S3：分别定位听障人士和危险信号源，并在地图中标注听障人士和危险信号源的位置；S4：持续示警告知听障人士周围的危险信号源并将S3步骤中标注位置信息的地图发送给听障人士。通过上述方法，能够及时向听障人士反馈周围环境中的危险信号信息，从而可以及时有效地对听障人士进行安全预警，以避免听力障碍问题威胁听障人士的人身安全。
附图说明
图1为发明的一种能够对听障人士进行安全预警的方法的一种优选流程示意图；
图2为发明的一种能够对听障人士进行安全预警的方法的另一种优选流程示意图；
图3为发明的一种能够对听障人士进行安全预警的方法的又一种优选流程示意图；
图4为发明的一种能够对听障人士进行安全预警的装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
如图1所示，本发明公开了一种能够给对听障人士进行安全预警的方法，包括如下步骤：
S1：以听障人士为中心收集周围物体传播出来的声音信号；
S2：提取收集到的声音信号的特征并与已知声音信号进行匹配，确定危险信号及危险信号源；
S3：分别定位听障人士和危险信号源，并在地图中标注听障人士和危险信号源的位置；
S4：持续示警告知听障人士周围的危险信号源并将S3步骤中标注位置信息的地图发送给听障人士。
通过上述步骤，围绕听障人士为中心收集其周围的声音信号并与已知声音信号匹配，确定围绕在听障人士周围的危险信号及危险信号源，然后通过单独定位，确定地图中听障人士及危险信号源的位置，最后示警告知听障人士并将危险信号源信息以及具有位置信息的地图发送给听障人士。通过上述方法，以听障人士以及其周围环境建立了一整套的声音反馈机制，实现危险信号的检测反馈，从而可以及时有限地对听障人士进行安全预警，以避免听力障碍问题威胁听障人士的人身安全。
进一步的，上述方法还包括S5：跟踪所述危险信号源的移动，获取危险信号源的运动学特征，并以此为根据在地图中规划出听障人士的最佳逃离路线并发送给听障人士；S6:实时获取听障人士和危险信号源在相对移动过程中的距离，并判断所获取的距离是否持续增大，若否，则加强示警告知的信号。上述步骤中，运动学特征包括危险信号源的速度、方向等特征，首先根据危险信号源的方向与速度在地图中规划出最佳的逃离路线，避免出现听障人士忙乱中慌不择路走入死胡同等问题。然后进一步追踪相互运动中听障人士与危险信号源的直线距离，并判断其距离是否持续增大；若是，则说明听障人士距离危险信号源越来越远；若否，则说明使用者和听障人士之间的距离越来越近，即听障人士所受到的人身安全越来越严重，则加强示警告知的信号，提醒听障人士转向或加速逃离进程。
进一步的，上述步骤还包括S7：监测危险声音信号的存续时间，危险声音信号的持续时间越长或重复次数越多，则加强示警告知信号。对于生活中一些设备的提示信号如水壶烧开的提示音、煤气报警器报警的声音等等，对于听障人士的危险程度，不仅和距离有关系，也和声音持续的长短有关系。虽然检测到危险信号源后会及时告知听障人士(如S4步骤)，但是若听障人士未及时处理，则其声音的存续时间越长对听障人士的威胁越大，因此，通过设置S7来规避这类危险。
如图4所示，进一步的，本发明还提供了一种用于上述能够对听障人士进行安全预警方法的装置，其包括：信号检测元件，信号检测元件用于以听障使用者为中心检测其一定范围内物体传播出的声音信号信息；中央处理器，中央处理器获取处理所述信号检测元件所获取的声音信号信息，并与数据库进行匹配，获取声音信号中危险信号及危险信号源的信息；定位元件，定位元件定位使用者和危险信号源在当前地图中的位置并将具有位置信息的地图发送给中央处理器；显示元件，中央处理器将接受的具有位置信息的地图以及危险信号源信息发送并显示在显示元件中；示警元件，示警元件用于根据中央处理器的指示生成示警信号。上述装置中的各步骤分别与S1-S4一一对应，用于通过一套装置，能够及时向听障人士反馈周围环境中的危险信号信息，从而可以及时有效地对听障人士进行安全预警，以避免听力障碍问题威胁听障人士的人身安全。
进一步的，本实施例所公开的预警装置还包括用于发送取消示警信号的预警取消按钮，预警取消按钮设置在预警装置外侧并与中央处理器连接。预警取消按钮为手动操作按钮，其用于听障使用者根据初次出现的预警信息判断在该危险信号源下是否能够保证自身的安全，若是，则可通过预警取消按钮直接进行取消操作，解除危险信号源还依然在装置的检测范围内时装置的示警状态，以减少不必要的能量损耗。若否，则继续进行下一步骤S5。
进一步的，本实施例所公开的预警装置还包括用于实时获取使用者位置信息的位置跟踪元件，位置跟踪元件分别与定位元件和中央处理器连接；进一步的，还包括用于距离变化的距离判断元件，距离判断元件分别与位置跟踪元件和中央处理器连接。位置跟踪元件用于跟踪定位元件定位的听障使用者和危险信号源的实时运动位置，实现实时跟踪，且在实时跟踪过程中，其能够获取听障使用者和危险信号源之间的实时距离，进而辅助距离判断元件根据实时距离的变化获取距离变化的方向，作为中央处理器更新示警信号指令的依据。具体的，以初次检测到危险信号源的初始距离作为参考，当实时距离与初始距离的比值大于1时，则说明听障使用者与危险信号源之间的距离在变大或至少保持不变，则保持初始示警信号；若实时距离与初始距离的比值小于1，则说明听障使用者与危险信号源之间的距离在变小，即危险信号源离使用者越来越近，则更新示警信号，并生成刺激更加强烈的新的示警信号。对应安全预警方法中的S6。
本实施例中，中央处理器通过两种方式判断危险信号源的存续状态，一种是听障使用者未手动解除危险信号源，另一种是信号检测元件能够持续或重复检测到同一危险声音信号，对于一些可认为处理的危险信号源，其声音持续时间越长，则对听障人士的安全威胁越大，因此，声音持续时间越长或重复次数越多，则生成刺激更加强烈的示警信号。对应安全预警方法中的S7。
在上述实施例中，示警元件生成的示警信号与危险信号源信息一一对应；进一步，示警信号包括光电信号、敲击信号、振动信号中的一种或几种。为更好的实现预警功能，本实施例中的预警装置为一种可穿戴设备，进一步的，其为手环类或智能眼镜类等穿戴设备。示警元件可以为能发出光电信号的闪光灯，也可以为发出敲击信号或震动信号的震动器件，即通过视觉或感官获取示警信号，实现实时提醒的目的，显示屏可以是手环屏幕或者是眼镜的镜片。且不同危险信号源对应不同强度或类型的示警信号，以方便听障使用者可通过示警信号初步判断危险信号源的类别。
在上述实施例中，信号检测为麦克风阵列。麦克风阵列是指由一定数目的声学传感器(一般是麦克风)组成，用来对声场的空间特性进行采样并处理的系统。采用麦克风阵列主要用于对采集的声音进行初步处理，例如解决声场中的噪音抑制、回声抑制、去混响、单或多声源定位、声源数目估计、源分离等问题。然后采用基于统计模型的识别技术，基本组成模块包括信号处理及特征提取模块、统计声学模型、语言模型、发音词典、解码器等等。对提取的声音信号进行训练，分类，识别。
结合上述预警装置和预警方法，可得到如图2-3所述的流程示意图，其中图1-3分别为三个不同的实施例，可分别单独使用。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。