通過(guò)使用激光麥克風(fēng)來(lái)檢測(cè)語(yǔ)音相關(guān)的聲信號(hào)的系統(tǒng)和方法
【專利說(shuō)明】通過(guò)使用激光麥克風(fēng)來(lái)檢測(cè)語(yǔ)音相關(guān)的聲信號(hào)的系統(tǒng)和方法
[0001]相關(guān)專利申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求于2012年10月31日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)N0.13/664, 470的優(yōu)先權(quán)，該申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容以引用的方式合并于此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明大體涉及用于對(duì)聲信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)的裝置、設(shè)備、系統(tǒng)和方法，并且更加具體地，涉及一種用于對(duì)聲音進(jìn)行光學(xué)檢測(cè)的裝置。
【背景技術(shù)】
[0004]光學(xué)麥克風(fēng)能夠?qū)θ祟愓Z(yǔ)音相關(guān)的聲信號(hào)進(jìn)行光學(xué)檢測(cè)，并由于光學(xué)信號(hào)對(duì)振動(dòng)的表面具有高的靈敏度而通常依賴于面部振動(dòng)來(lái)進(jìn)行語(yǔ)音檢測(cè)。然而，與通常使用的基于換能器(其響應(yīng)于語(yǔ)音相關(guān)的空氣振動(dòng)而進(jìn)行振動(dòng)并產(chǎn)生電流)的聲學(xué)麥克風(fēng)相比而言，光學(xué)麥克風(fēng)輸出的信號(hào)質(zhì)量低得多。
[0005]美國(guó)專利N0.7775113和美國(guó)申請(qǐng)N0.11/841，134的全部?jī)?nèi)容以引用的方式合并于此，其公開(kāi)了一種包括光學(xué)發(fā)射器和光學(xué)接收器的光學(xué)麥克風(fēng)系統(tǒng)，該光學(xué)發(fā)射器和光學(xué)接收器用于接收和發(fā)送光信號(hào)(光束)，以便通過(guò)檢測(cè)相關(guān)說(shuō)話者的面部振動(dòng)來(lái)對(duì)語(yǔ)音相關(guān)的聲信號(hào)進(jìn)行光學(xué)檢測(cè)。這些光學(xué)麥克風(fēng)能夠使用諸如振動(dòng)測(cè)量、自混合和/或干涉測(cè)量之類的技術(shù)來(lái)進(jìn)行例如聲信號(hào)檢測(cè)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，提供了一種通過(guò)使用基于激光的檢測(cè)來(lái)對(duì)語(yǔ)音相關(guān)的聲信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括:口罩，配置為佩戴在說(shuō)話者的臉部以覆蓋所述說(shuō)話者的嘴巴，其中，所述口罩包括至少一個(gè)反射涂層以覆蓋所述口罩的至少一個(gè)區(qū)域，所述反射涂層反射平行的電磁信號(hào)；以及，激光麥克風(fēng)，配置為通過(guò)使用平行的電磁信號(hào)來(lái)對(duì)所述反射涂層區(qū)域的振動(dòng)進(jìn)行檢測(cè)以對(duì)與所述說(shuō)話者的語(yǔ)音相關(guān)聯(lián)的聲信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)。所述口罩及其至少一個(gè)反射涂層能夠增強(qiáng)對(duì)由佩戴所述口罩的說(shuō)話者所進(jìn)行語(yǔ)音而造成的振動(dòng)的檢測(cè)。
[0007]可選地，所述反射涂層包括具有反射面的至少一個(gè)貼片，每個(gè)貼片被附連到所述口罩上?？商鎿Q地，所述反射涂層包括覆蓋所述口罩的至少一個(gè)區(qū)域的涂層。在其他實(shí)施例中，所述口罩的至少一部分由反射材料制成。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述激光麥克風(fēng)使用振動(dòng)測(cè)量、自混合和/或干涉測(cè)量技術(shù)來(lái)檢測(cè)聲振動(dòng)。
[0009]可選地，所述激光麥克風(fēng)包括:基于激光的光學(xué)發(fā)射器，配置為朝向所述說(shuō)話者的覆蓋有所述口罩的嘴部區(qū)域發(fā)射相干激光束；對(duì)應(yīng)的光學(xué)傳感器，用于對(duì)從所述反射涂層反射的反射光信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)；以及，處理器，用于對(duì)所感應(yīng)的信號(hào)進(jìn)行處理以檢測(cè)聲信號(hào)。
[0010]根據(jù)一些實(shí)施例，所述激光麥克風(fēng)被連接到至少一個(gè)處理器，所述至少一個(gè)處理器用于對(duì)所感應(yīng)的信號(hào)進(jìn)行處理以檢測(cè)從所述激光麥克風(fēng)輸出的聲信號(hào)，其中，所述處理器被配置為運(yùn)行至少一個(gè)降噪算法。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，該系統(tǒng)還包括至少一個(gè)諸如揚(yáng)聲器之類的音頻輸出裝置，所述音頻輸出裝置用于輸出所述激光麥克風(fēng)的聲音輸出信號(hào)。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的用于對(duì)語(yǔ)音相關(guān)的聲信號(hào)進(jìn)行光學(xué)檢測(cè)的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括具有多個(gè)附連的反射貼片的面罩。
[0013]圖2示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的其他實(shí)施例的用于對(duì)語(yǔ)音相關(guān)的聲信號(hào)進(jìn)行光學(xué)檢測(cè)的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括涂覆有反射層的面罩。
[0014]圖3為一流程圖，該流程圖示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的用于通過(guò)使用基于激光的檢測(cè)來(lái)檢測(cè)語(yǔ)音相關(guān)的聲信號(hào)的過(guò)程/方法。
【具體實(shí)施方式】
[0015]在以下各個(gè)實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明中，參考了構(gòu)成說(shuō)明書(shū)的一部分的附圖，并且在附圖中通過(guò)舉例說(shuō)明的方式示出了可以實(shí)施本發(fā)明的具體實(shí)施例。應(yīng)該理解的是，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可以使用其他實(shí)施例，并且作出結(jié)構(gòu)變化。
[0016]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，提供了一種用于對(duì)語(yǔ)音相關(guān)的聲信號(hào)進(jìn)行基于激光的檢測(cè)的系統(tǒng)(其中聲信號(hào))。根據(jù)一些實(shí)施例，該系統(tǒng)包括:口罩，配置為佩戴在說(shuō)話者的面部以覆蓋說(shuō)話者的嘴巴，其上具有一個(gè)或更多反射面；以及，光學(xué)麥克風(fēng)，配置為對(duì)反射表面的振動(dòng)進(jìn)行光學(xué)檢測(cè)以對(duì)與說(shuō)話者的語(yǔ)音相關(guān)聯(lián)的聲信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)。
[0017]一個(gè)或更多反射面可以被附連到口罩上(例如，使用通過(guò)粘合劑附連到常規(guī)面罩上的區(qū)域的反射貼片)或者通過(guò)覆蓋口罩周?chē)闹辽僖粋€(gè)區(qū)域的反射層來(lái)覆蓋該面罩，該反射層配置為覆蓋佩戴該口罩的說(shuō)話者的嘴部區(qū)域。
[0018]光學(xué)麥克風(fēng)可包括激光發(fā)射器和相應(yīng)的光學(xué)接收器/傳感器，激光發(fā)射器用于向說(shuō)話者覆蓋有特定口罩的嘴部區(qū)域發(fā)射相干激光束，并且相應(yīng)的光學(xué)接收器/傳感器用于對(duì)其反射的光信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)。發(fā)射的光信號(hào)與反射接收到的光信號(hào)之間的各種差異被用于檢測(cè)并提取語(yǔ)音相關(guān)的聲信號(hào)特征。光學(xué)麥克風(fēng)可以基于用于振動(dòng)檢測(cè)的諸如振動(dòng)測(cè)量、自混合和/或干涉測(cè)量之類的技術(shù)。
[0019]口罩可被設(shè)計(jì)為醫(yī)用口罩，該口罩通常由輕質(zhì)材料制成，并具有帶子，通過(guò)越過(guò)他/她的耳朵系緊帶子使得用戶能夠固定佩戴在他/她的臉上的口罩。一個(gè)或更多反射面可通過(guò)以下方式之一添加到口罩上:在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的醫(yī)用口罩上附連(例如，粘附)一個(gè)或更多光反射貼片，口罩上覆蓋有粘附到其上的涂層，利用反射材料(例如，嵌入反射性織物的面料)制作口罩，利用任意其他用于在口罩上創(chuàng)建反射區(qū)域的技術(shù)。
[0020]現(xiàn)參照?qǐng)D1，圖1示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的用于對(duì)語(yǔ)音相關(guān)聲信號(hào)進(jìn)行光學(xué)檢測(cè)的系統(tǒng)100。該系統(tǒng)100包括:(i)光學(xué)麥克風(fēng)110 ;(ii) 口罩150，配置為佩戴在說(shuō)話者10的臉部以覆蓋說(shuō)話者的嘴部區(qū)域；以及，(iii) 一個(gè)或更多的諸如揚(yáng)聲器之類的音頻輸出裝置130。
[0021]根據(jù)一些實(shí)施例，如圖1所示，系統(tǒng)100還包括:計(jì)算機(jī)處理器120，用于從光學(xué)麥克風(fēng)110接收數(shù)據(jù)/信號(hào)并對(duì)數(shù)據(jù)/信號(hào)進(jìn)行分析/處理，能夠輸出與語(yǔ)音聲信號(hào)相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)；以及，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)125，用于存儲(chǔ)處理過(guò)的數(shù)據(jù)和/或未經(jīng)處理的光學(xué)麥克風(fēng)的輸出。
[0022]根據(jù)一些實(shí)施例，如圖1所示，口罩150包括多個(gè)在說(shuō)話者10的嘴部區(qū)域附連到口罩上的反射面151a和151b。反射貼片151a和151b可以例如粘附到標(biāo)準(zhǔn)的醫(yī)用口罩上，或利用織物印刷技術(shù)印到口罩上。
[0023]根據(jù)一些實(shí)施例，光學(xué)麥克風(fēng)110包括紅外(IR)發(fā)射器和紅外接收器，當(dāng)說(shuō)話者10講話以輸出信號(hào)或數(shù)據(jù)(該信號(hào)或數(shù)據(jù)代表說(shuō)話者10輸出的語(yǔ)音相關(guān)的聲信號(hào))時(shí)，該紅外發(fā)射器和紅外接收器用于發(fā)射IR信號(hào)并接收從口罩150的反射面以及非反射面反射回的IR光信號(hào)。
[0024]由于口罩阻擋了說(shuō)話者進(jìn)行語(yǔ)音期間呼出的一些空氣，因而增強(qiáng)了與語(yǔ)音相關(guān)的振動(dòng)，并由此增強(qiáng)了對(duì)語(yǔ)音相關(guān)的振動(dòng)進(jìn)行光學(xué)檢測(cè)的能力。在口罩上增加反射面進(jìn)一步增強(qiáng)了對(duì)說(shuō)話者嘴部區(qū)域內(nèi)的語(yǔ)音相關(guān)的振動(dòng)進(jìn)行檢測(cè)的能力和質(zhì)量。
[0025]例如，光學(xué)麥克風(fēng)110包括用于在發(fā)射光(例如IR)信號(hào)與反射光信號(hào)之間進(jìn)行干涉測(cè)量的裝置，例如干涉儀，該裝置輸出表示發(fā)射光信號(hào)與反射光信號(hào)之間的差異(例如兩者之間的相移)的光信號(hào)和/或代表該光信號(hào)的數(shù)據(jù)。在其他情況下，