[发明专利]基于声音信号的队列步伐整齐度评价方法

摘要

本发明通过对阅兵队列脚步声音信号进行分析处理，为提出通过对队列脚步声音信号进行分析得出队列步伐的整齐程度，为阅兵队列的整齐度评价提供一种全新的数字化、自动化评价方式。本发明采用的技术方案是，基于声音信号的队列步伐整齐度评价方法，步骤如下：1)声音的采集和降噪2)步伐的提取通过对步伐坐标的提取，确定每个步伐在声音信号中的具体位置；3)步伐整齐度分析通过构建理想标准整齐步伐声音信号的S曲线，使其与实际声音信号的累积能量曲线进行相关性分析，相关系数越大，说明实际脚步信号与标准整齐脚步声音信号越相近，即实际脚步信号越整齐。本发明主要应用于脚步声音信号进行分析处理。

主权项

1.一种基于声音信号的队列步伐整齐度评价方法，其特征是，步骤如下：1)声音的采集和降噪首先，从硬件角度出发，采用具有指向性的拾音器，并根据现场声音的传播特性科学选取拾音器的摆放角度和位置，以此采集尽可能高信噪比的脚步声音信号；采用时频结合的基于小波变换的非线性滤波降噪；2)步伐的提取首先对采集到的声音信号进行过零率处理，过零率ZCR(zero‑crossing rate)是指一个信号的符号变化的比率，过零率的公式为：其中，Z_n为第n个点的过零率，N‑1为过零窗长，X_n(m)为第n点后第m个点的幅值；sgn[X]是符号函数，用来判断括号中的未知量X是否大于0，即：通过对步伐坐标的提取，确定每个步伐在声音信号中的具体位置；3)步伐整齐度分析通过构建理想标准整齐步伐声音信号的S曲线，使其与实际声音信号的累积能量曲线进行相关性分析，相关系数越大，说明实际脚步信号与标准整齐脚步声音信号越相近，即实际脚步信号越整齐；S曲线的构建步骤是，需要得到逻辑分布的基本公式和相关参数，其分布函数F(x)和概率密度f(x)的基本公式为：其中上述分布函数F(x)就被称为种群增长曲线，即S曲线，自变量x代表种群存在的时间序列，s为曲线在μ值处的斜率，μ值为S曲线斜率最大对应的时间点，μ值出现在能量和的1/2处；计算实际脚步信号的累积能量为：其中E(i)为信号在第i点时对应的能量；依据逻辑分布的理论基础，设其对应的理想s曲线的累积分布曲线为：其中L为实际波形的累积能量和，i代表第i个时间点，μ为实际波形累积能量达到L/2时的时间点，s是整个公式的关键，系统通过求得实际波形累积能量40％到60％的点的s值后取平均，用求得的平均值近似作为理想S曲线的s值。