基于波形分析的反相降噪平台

摘要

本发明涉及一种基于波形分析的反相降噪平台，包括：可视监视设备，用于对床体所在场景执行均匀时间间隔的图像抓拍图像，以获得多帧连续的抓拍图像；内容分析设备，用于基于当前时刻之前预设时长内的各段音频信号的音频分析结果确定当前时刻之前预设时长内出现频率最频繁的音频成分的波形以作为主要成分波形输出；反相降噪机构，设置在床体附近的窗台的外沿，用于发生与所述主要成分波形的平均幅度相对幅度以及与所述主要成分波形反相的音频信号以执行反相降噪处理。本发明的基于波形分析的反相降噪平台设计紧凑、逻辑可靠。由于能够均衡卧睡人员对睡眠环境以及辅助设备功耗的两种不同需求，从而为卧睡人员营造一个友好的睡眠环境。

说明书

技术领域

本发明涉及波形分析领域，尤其涉及一种基于波形分析的反相降噪平台。

背景技术

波形分析即waveform analysis，是对波谱曲线的形态进行分析,提取表征曲线形态的参量。以这些参量的相似性作为波谱相似性的测度。

波形分析主要方法有：①傅立叶变换方法,将波谱分解为不同谐波的叠加,以各谐波的振幅和相位为参数,表征波谱特征；②用切比雪夫多项式对波谱曲线进行拟合,以切比雪夫多项式系数及它们的比值作为描述光谱特征的参量；③小波变换方法,将光谱分解为不同尺度、不同频率成分的子波,以这些子波的参数表征波形特征；④计算原始曲线或小波变换后子波曲线的分维数描述波形特征。将实测波谱和参考波谱的这些特征参数作比较,度量它们的相似性,对光谱进行匹配和识别。

目前，由于每一个人的生理习性不同，对睡眠环境的安静程度要求不同，如果对所有人对执行高标准的睡眠环境保障机制，一方面会浪费不必要的辅助设备的功耗，另一方面反而使得有些睡眠人员不适应过于安静的睡眠环境，因此，需要一种睡眠环境保障方案，能够对上述两方面进行均衡。

发明内容

为了解决现有技术中的技术问题，本发明提供了一种基于波形分析的反相降噪平台，能够获取当前床体上卧睡人员对安静环境的偏好程度，基于当前卧睡床体人员对安静环境的偏好程度选择对应幅度的反相降噪动作，从而迎合各种偏好人员对睡眠环境的不同需求。

为此，本发明至少需要具备以下几处关键的发明点：

(1)引入反相降噪机构，设置在床体附近的窗台的外沿，用于基于历史音频信号的统计结果发生与历史音频信号中主要成分波形的平均幅度相等幅度以及与主要成分波形反相的音频信号以执行反相降噪处理；

(2)获取当前床体上卧睡人员对安静环境的偏好程度，基于当前卧睡床体人员对安静环境的偏好程度选择对应幅度的反相降噪动作，对安静环境的偏好程度越大，执行的反相降噪处理的频率越频繁。

根据本发明的一方面，提供了一种基于波形分析的反相降噪平台，所述平台包括：

可视监视设备，设置在床体的上方，用于对床体所在场景执行均匀时间间隔的图像抓拍图像，以获得多帧连续的抓拍图像；

信号分离机构，设置在床体内部，与所述可视监视设备连接，用于基于当前时刻对应的当前抓拍图像中每一个像素点的色调分量、亮度分量和饱和度分量获取所述当前抓拍图像对应的第一子图像、第二子图像和第三子图像；

定制提升机构，与所述信号分离机构连接，用于对所述第一子图像执行N次对比度提升处理以获得第一提升图像，对所述第二子图像执行M次对比度提升处理以获得第二提升图像，对所述第三子图像执行P次对比度提升处理以获得第三提升图像，其中，N，M，P皆为大于1的自然数且N取值在M和P之间；

单分量滤波设备，与所述定制提升机构连接，用于仅对所述第二提升图像依次执行方向滤波处理以及带通滤波处理以获得单分量滤波图像，并将所述第一提升图像、所述单分量滤波图像以及所述第三提升图像进行叠加以获得所述当前抓拍图像对应的信号处理图像；

幅度搜索设备，与所述单分量滤波设备连接，用于基于人员体型特征识别所述信号处理图像中景深最浅的人员对象对应的人员编号，并基于所述人员编号在偏好数据库中搜索对应的消音幅度；

数据采集设备，设置在床体附近的窗台的外沿，用于采集各个时刻分别对应的各段音频信号；

内容分析设备，与所述数据采集设备连接，用于基于当前时刻之前预设时长内的各段音频信号的音频分析结果确定当前时刻之前预设时长内出现频率最频繁的音频成分的波形以作为主要成分波形输出；

反相降噪机构，设置在床体附近的窗台的外沿，与所述内容分析设备连接，用于发生与所述主要成分波形的平均幅度相对幅度以及与所述主要成分波形反相的音频信号以执行反相降噪处理；

其中，所述反相降噪机构还与所述幅度搜索设备连接，用于在接收到的消音幅度越大，执行的反相降噪处理的频率越频繁。

根据本发明的另一方面，还提供了一种基于波形分析的反相降噪方法，所述方法包括使用一种如上述的基于波形分析的反相降噪平台，用于基于当前卧睡床体人员对安静环境的偏好程度选择对应幅度的反相降噪动作。

本发明的基于波形分析的反相降噪平台设计紧凑、逻辑可靠。由于能够均衡卧睡人员对睡眠环境以及辅助设备功耗的两种不同需求，从而为卧睡人员营造一个友好的睡眠环境。

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基于波形分析的反相降噪平台的内部结构图。

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的基于波形分析的反相降噪平台的实施方案进行详细说明。

生活在一个声音的世界里，但声音过大，成为噪音，就会给人带来伤害。按照国际标准，在繁华市区，室外的噪音，白天不能超过55分贝，夜间不能超过45分贝；一般居住区，白天不能超过45分贝，夜间不能超过35分贝。人若长时间接触噪音，会产生不良反应并可能诱发各类疾病。除损害听觉外，噪音还会影响身体的其他系统，带来一些生理症状，比如失眠、神经衰弱、植物神经功能紊乱、血压不稳等。

目前，由于每一个人的生理习性不同，对睡眠环境的安静程度要求不同，如果对所有人对执行高标准的睡眠环境保障机制，一方面会浪费不必要的辅助设备的功耗，另一方面反而使得有些睡眠人员不适应过于安静的睡眠环境，因此，需要一种睡眠环境保障方案，能够对上述两方面进行均衡。

为了克服上述不足，本发明搭建了一种基于波形分析的反相降噪平台，能够有效解决相应的技术问题。

图1为根据本发明实施方案示出的基于波形分析的反相降噪平台的内部结构图，所述平台包括：

可视监视设备，设置在床体的上方，用于对床体所在场景执行均匀时间间隔的图像抓拍图像，以获得多帧连续的抓拍图像；

信号分离机构，设置在床体内部，与所述可视监视设备连接，用于基于当前时刻对应的当前抓拍图像中每一个像素点的色调分量、亮度分量和饱和度分量获取所述当前抓拍图像对应的第一子图像、第二子图像和第三子图像；

定制提升机构，与所述信号分离机构连接，用于对所述第一子图像执行N次对比度提升处理以获得第一提升图像，对所述第二子图像执行M次对比度提升处理以获得第二提升图像，对所述第三子图像执行P次对比度提升处理以获得第三提升图像，其中，N，M，P皆为大于1的自然数且N取值在M和P之间；

单分量滤波设备，与所述定制提升机构连接，用于仅对所述第二提升图像依次执行方向滤波处理以及带通滤波处理以获得单分量滤波图像，并将所述第一提升图像、所述单分量滤波图像以及所述第三提升图像进行叠加以获得所述当前抓拍图像对应的信号处理图像；

幅度搜索设备，与所述单分量滤波设备连接，用于基于人员体型特征识别所述信号处理图像中景深最浅的人员对象对应的人员编号，并基于所述人员编号在偏好数据库中搜索对应的消音幅度；

数据采集设备，设置在床体附近的窗台的外沿，用于采集各个时刻分别对应的各段音频信号；

内容分析设备，与所述数据采集设备连接，用于基于当前时刻之前预设时长内的各段音频信号的音频分析结果确定当前时刻之前预设时长内出现频率最频繁的音频成分的波形以作为主要成分波形输出；

反相降噪机构，设置在床体附近的窗台的外沿，与所述内容分析设备连接，用于发生与所述主要成分波形的平均幅度相对幅度以及与所述主要成分波形反相的音频信号以执行反相降噪处理；

其中，所述反相降噪机构还与所述幅度搜索设备连接，用于在接收到的消音幅度越大，执行的反相降噪处理的频率越频繁。

接着，继续对本发明的基于波形分析的反相降噪平台的具体结构进行进一步的说明。

所述基于波形分析的反相降噪平台中还可以包括：

信息存储机构，与所述幅度搜索设备连接，用于存储所述偏好数据库，所述偏好数据库以人员编号为索引保存了每一人员编号对应的消音幅度，人员编号对应的人员越偏好安静的睡眠环境，对应的消音幅度越大。

所述基于波形分析的反相降噪平台中：

所述信息存储机构还预先存储了各种已登记的人员编号分别对应的各个人员体型特征。

所述基于波形分析的反相降噪平台中：

基于当前时刻对应的当前抓拍图像中每一个像素点的色调分量、亮度分量和饱和度分量获取所述当前抓拍图像对应的第一子图像、第二子图像和第三子图像包括：获取当前抓拍图像中每一个像素点在YUV颜色空间下的色调分量，将当前抓拍图像中各个像素点的各个色调分量组合以获得所述当前抓拍图像的第一子图像。

所述基于波形分析的反相降噪平台中：

基于当前时刻对应的当前抓拍图像中每一个像素点的色调分量、亮度分量和饱和度分量获取所述当前抓拍图像对应的第一子图像、第二子图像和第三子图像包括：获取当前抓拍图像中每一个像素点在YUV颜色空间下的亮度分量，将当前抓拍图像中各个像素点的各个亮度分量组合以获得所述当前抓拍图像的第二子图像。

所述基于波形分析的反相降噪平台中：

基于当前时刻对应的当前抓拍图像中每一个像素点的色调分量、亮度分量和饱和度分量获取所述当前抓拍图像对应的第一子图像、第二子图像和第三子图像包括：获取当前抓拍图像中每一个像素点在YUV颜色空间下的饱和度分量，将当前抓拍图像中各个像素点的各个饱和度分量组合以获得所述当前抓拍图像的第三子图像。

所述基于波形分析的反相降噪平台中：

所述定制提升机构包括第一提升单元、第二提升单元和第三提升单元；

其中，所述第一提升单元用于对所述第一子图像执行N次对比度提升处理以获得第一提升图像。

所述基于波形分析的反相降噪平台中：

所述第二提升单元用于对所述第二子图像执行M次对比度提升处理以获得第二提升图像；

其中，所述第三提升单元用于对所述第三子图像执行P次对比度提升处理以获得第三提升图像。

同时，为了克服上述不足，本发明还搭建了一种基于波形分析的反相降噪方法，所述方法包括使用一种如上述的基于波形分析的反相降噪平台，用于基于当前卧睡床体人员对安静环境的偏好程度选择对应幅度的反相降噪动作。

另外，所述基于波形分析的反相降噪平台中，图像滤波，即在尽量保留图像细节特征的条件下对目标图像的噪声进行抑制，是图像预处理中不可缺少的操作，其处理效果的好坏将直接影响到后续图像处理和分析的有效性和可靠性。由于成像系统、传输介质和记录设备等的不完善，数字图像在其形成、传输记录过程中往往会受到多种噪声的污染。另外，在图像处理的某些环节当输入的像对象并不如预想时也会在结果图像中引入噪声。这些噪声在图像上常表现为一引起较强视觉效果的孤立像素点或像素块。一般，噪声信号与要研究的对象不相关它以无用的信息形式出现，扰乱图像的可观测信息。对于数字图像信号，噪声表为或大或小的极值，这些极值通过加减作用于图像像素的真实灰度值上，对图像造成亮、暗点干扰，极大降低了图像质量，影响图像复原、分割、特征提取、图像识别等后继工作的进行。要构造一种有效抑制噪声的滤波器必须考虑两个基本问题：能有效地去除目标和背景中的噪声；同时，能很好地保护图像目标的形状、大小及特定的几何和拓扑结构特征。

本发明可以不同形式实施和实践，而不偏离其精神和主要特征。因此，所述实施例在所有方面可认为是示例性的，而没有限制含义。本发明的范围通过所附权利要求限定，而不是通过以上描述限定。所打算的是包括落入所附权利要求的等同范围内的所有变型和改型。