[发明专利]一种基于数字信号处理的用户跟随型指向发声系统

说明书

本发明公开一种基于数字信号处理的用户跟随型指向发声系统，包括数据接收模块、用户耳部位置感应模块、用户图像获取模块、机器学习用户分析模块、数据处理模块以及超声波指向性发声装置；本发明超声波用户跟随型指向发声系统可以生成个人随动声场，并且在不限制用户位置以及姿态的情况下使用户享有具有隐私性的个人的开放式增强现实声音信息，能够自动化跟随用户耳部并避免干扰周围其他人员，对声音数据信息进行过滤和分类处理，提高了声音识别能力，并且能够根据用户图像获取用户状态，以音频的形式给出提醒建议，并在播放时同样能够自动化避免干扰周围其他人员，提高用户体验，保障用户隐私。

技术领域

本发明涉及一种指向性声源系统，且更具体地涉及一种基于数字信号处理的用户跟随型指向发声系统。

背景技术

增强现实是一种将数字信息融合于真实世界的技术，该技术通过视觉，听觉及其他感官刺激达到用户对真实世界感受的扩增。当用户接收增强现实系统的语音信息时，用户隐私的保护极为重要。如果直接采用全方向性发声方法，用户则毫无隐私可言。采用耳机的方式可以到达到保护音频隐私的目的，然而在一些需要接受外界声音信号的场景下耳机可能造成不便。目前其他一些指向性发声方法亦可达成上述目的，指向性发声是一种将人耳可听的声学信息幅度调制于超声波信号之上，并利用超声波的强指向性与空气中非线性传播并将人耳可听的声学信息自动解调的现象。

然而前述指向性发声方法只能将声音投射在特定区域，使用者位置发生变化就无法接受声音，如何实现用户跟随型指向发声，提高用户体验是亟待解决的问题。

发明内容

针对上述技术的不足，本发明公开一种基于数字信号处理的用户跟随型指向发声系统为了实现上述技术效果，本发明采用以下技术方案：

一种基于数字信号处理的用户跟随型指向发声系统，其中包括:

数据接收模块，通过有线连接方式或者无线连接方式接收需要被传入用户耳朵的音频数据信息；所述数据接收模块设置有数据预处理模块，所述数据预处理模块包括噪音去除模块和声音增强模块，其中噪音去除模块的方法是对输入的振动信号进行反相处理，将音频信号与反相处理之后的振动信号进行叠加，以消除音频信号中的噪声信号；声音增强模块包括放大器；

用户耳部位置感应模块，用于获取当前用户头部的位置信息，并发送给数据处理模块；

用户图像获取模块，用户获取用户图像，并将获取的用户图像发送给机器学习用户分析模块，所述用户图像包括用户姿态图像和用户表情图像；

机器学习用户分析模块：接收用户图像，输入用户分析神经网络模型，输出用户状态，并获取用户状态相对应的用户提醒建议，发送给数据处理模块；

数据处理模块，与所述数据接收模块、用户耳部位置感应模块以及机器学习用户分析模块相连，用于获取数据接收模块获得的音频信号、机器学习用户分析模块发送的音频信号与所述用户头部的位置信息，并根据所位置信息计算声学波束成形所需参数，所述数据处理模块依据声学波束成形参数对所述获得的音频信号进行数字信号处理，并对数字信号处理过的音频信号进行幅度调制，数字信号处理过的音频信号调制为超声波信号，并发送至超声波指向性发声装置；

超声波指向性发声装置：接收数据处理模块发送的信息，进行音频播放。

作为本发明进一步的技术方案，数据处理模块包括超声波信号发生模块、声音分辨模块、波束成形模块和信息调制模块，其中所述超声波信号发生模块和波束成形模块的输出端均与信息调制模块的输入端连接，声音分辨模块的输出端与波束成形模块的输入端连接；声音分辨模块的输入端连接数据接收模块和机器学习用户分析模块的输出端，波束成形模块的输入端连接用户耳部位置感应模块的输出端。

作为本发明进一步的技术方案，超声波指向性发声装置包括功率放大器和换能器，所述功率放大器连接换能器。

作为本发明进一步的技术方案，功率放大器内设置有驱动器。