环境检测方法、电子设备及计算机可读存储介质

技术领域

本申请涉及电子设备技术领域，尤其涉及一种环境检测方法、电子设备及计算机可读存储介质。

背景技术

随着电子设备的广泛应用，用户对电子设备的性能要求也越来越高，尤其对恶劣场景下的性能也提出了苛刻的要求，其中水下场景便是一个典型案例。在水下场景，用户一般有安全和性能这两方面的需求，用户一方面希望电子设备能够检测到电子设备在水中并做出安全性提醒和保护，另一方面希望设备在水下能够自动切换设备相关配置，能够在水下也正常工作，比如拍照或录像等。

目前，主要通过已有器件利用水下场景的物理规律进行水下场景检测，比如检测蓝牙或其他信号能否正常传输进行水下场景检测，或者利用电子设备的扬声器发出声音，由麦克风接收声音，可以得到声程差和时间差，并基于声程差和时间差进行水下场景检测，但蓝牙等信号在浅水区仍能正常传输，检测结果会存在偏差，而扬声器到麦克风的传播路径不仅仅是壳外的气导或水导路径，扬声器的声波往往也可以通过设备内部传达至麦克风，会影响声程差和时间差的分析，干扰水下场景检测，导致检测结果出现偏差。因此，如何提高水电子设备所处环境的检测准确度是目前亟待解决的问题。

发明内容

基于此，本申请提供了一种环境检测方法、电子设备及计算机可读存储介质，旨在提高电子设备所处环境的检测准确度，提升用户体验。

第一方面，本申请提供了一种环境检测方法，包括：

通过电子设备的发声器发出环境检测音，并通过所述电子设备的声音接收器采集所述环境检测音以获取采集到的目标检测音；

对所述目标检测音进行特征提取以获取所述目标检测音的声场特征；

根据所述声场特征确定所述电子设备所处的当前环境，其中，所述当前环境包括水上环境和水下环境。

第二方面，本申请还提供了一种电子设备，所述电子设备包括发声器、声音接收器和处理器；

所述发声器用于发出环境检测音；

所述声音接收器用于采集所述环境检测音以获取采集到的目标检测音；

所述处理器用于实现如下步骤：

获取所述声音接收器采集到的所述目标检测音；

对所述目标检测音进行特征提取以获取所述目标检测音的声场特征；

根据所述声场特征确定所述电子设备所处的当前环境，其中，所述当前环境包括水上环境和水下环境。

第三方面，本申请还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时使所述处理器实现如上所述的环境检测方法的步骤。

本申请实施例提供了一种环境检测方法、电子设备及计算机可读存储介质，通过对环境检测音进行采集，得到目标检测音，并对目标检测音进行特征提取，得到目标检测音的声场特征，且基于该声场特征确定电子设备所处的当前环境，由于整个检测过程不涉及蓝牙或其他信号的传输，也不涉及声音的声程差和时间差，即可检测出电子设备所处的当前环境，有效的提高了电子设备所处环境的检测准确度，极大的提高了用户体验。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请一实施例提供的一种环境检测方法的步骤示意流程图；

图2是本申请实施例中发声器与声音接收器之间的声学传播路径的示意图；

图3是图1中的环境检测方法的子步骤示意流程图；

图4是本申请一实施例提供的另一种环境检测方法的步骤示意流程图；

图5是本申请一实施例提供的一种电子设备的结构示意性框图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

附图中所示的流程图仅是示例说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解、组合或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。

下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

请参阅图1，图1是本申请一实施例提供的一种环境检测方法的步骤示意流程图。该环境检测方法可以应用在电子设备，用于检测电子设备所处的环境。其中电子设备包括相机、手机、平板电脑和手持云台等。

具体地，如图1所示，该环境检测方法包括步骤S101至步骤S103。

S101、通过电子设备的发声器发出环境检测音，并通过所述电子设备的声音接收器采集所述环境检测音以获取采集到的目标检测音。

其中，电子设备的发声器包括但不限于扬声器和蜂鸣器，声音接收器包括但不限于单麦克风和双麦克风，环境检测音包括但不限于电机激振声、蜂鸣声、提示音、语音和音乐，该电机激振声是电机运行时发出的声音，该蜂鸣声为蜂鸣器运行时发出的声音。发声器发出的环境检测音同时通过内部传播路径和外部传播路径被声音接收器，并且在内部传播路径占主要部分。请参照图2，图2为本申请实施例中发声器与声音接收器之间的声学传播路径的示意图，如图2所示，发声器10通过内部传播路径1传播发出的环境检测音至声音接收器20，同时通过外部传播路径2传播发出的环境检测音至声音接收器20。

电子设备开启环境检测功能后，电子设备以间隔预设时间或者实时通过发声器发出环境检测音，并通过电子设备的声音接收器采集该环境检测音，得到目标检测音。需要说明的是，上述预设时间可基于实际情况进行设置，本申请对此不作具体限定。

在一实施例中，电子设备的发声器发出环境检测音的同时，开启电子设备的声音接收器，从而控制声音接收器采集发声器发出的环境检测音，得到目标检测音，且发声器停止发出环境检测音的同时，关闭声音接收器，保证得到的目标检测音在时间上与发出的环境检测音严格同步，便于后续从目标检测音中准确的提取出声学特征。

在一实施例中，当声音接收器一直处于工作状态(如录音或者不间断侦听)的情况下，发声器发出环境检测音时，记录环境检测音的发出时刻，并在发声器停止发出环境检测音时，记录环境检测音的停止时刻，然后根据发出时刻和停止时刻从声音接收器接收的声音数据中提取对应的声音片段，并对该声音片段进行过滤，从而得到目标检测音，可以保证得到的目标检测音在时间上与发出的环境检测音严格同步，便于后续从目标检测音中准确的提取出声学特征。

S102、对所述目标检测音进行特征提取以获取所述目标检测音的声场特征。

在得到目标检测音之后，对该目标检测音进行特征提取，得到目标检测音的声场特征。其中，在水下刚性壁环境，声源发出的声波在壁面不断反射叠加，会使得整个声场增强；而水上非刚性壁环境，声源发出的声波在非刚性壁上得到衰减甚至漏声，且衰减与频率相关，水上非刚性壁环境的声场弱于水下刚性壁环境，声场特征包括时域幅值和频域幅值中的至少一种。

在一实施例中，对所述目标检测音进行校正处理，以使得经过校正处理后的目标检测音与所述环境检测音时间同步；对经过校正处理后的目标检测音进行特征提取，得到所述目标检测音的声场特征。通过保证目标检测音在时间上与发出的环境检测音严格同步，便于后续从目标检测音中准确的提取出声学特征，从而可以提高电子设备所处环境的检测准确性。由于采集目标检测音时，发声器与声音接收器的开启时间与关闭时间严格同步，也可以不对目标检测音进行校正处理，当然也可以对目标检测音进行校正处理，本申请对此不作具体限定。

在一实施例中，如图3所示，步骤S102包括步骤S1021至步骤S1023。

S1021、对所述目标检测音进行采样以获取目标检测音的多帧时域信号。

在采集得到目标检测音之后，对目标检测音进行采样，得到目标检测音的多帧时域信号。其中，每帧时域信号可以表示为：

x

S1022、对所述多帧时域信号进行频域变换以获取多帧频域信号。

对多帧时域信号中的每一帧时域信号进行频域变换，可以得到每一帧时域信号的频域信号，从而得到多帧频域信号。其中，频域变换包括但不限于对时域信号进行傅里叶变换和对时域信号进行小波变换。

在一实施例中，根据预设的窗函数对多帧时域信号进行加窗处理；对经过加窗处理之后的多帧时域信号进行频域变换以获取多帧频域信号。其中，预设的窗函数包括如下至少一种：矩形窗、正弦窗、汉宁窗、海明窗和高斯窗。通过对时域信号进行加窗处理，可以减少频谱能量泄漏。

示例性的，经过加窗后的一帧时域信号可以表示为：x′

S1023、根据所述多帧频域信号确定所述目标检测音的声场特征。

具体地，根据多帧频域信号中每一帧频域信号确定每一帧频域信号对应的多个特征频域幅值；对多帧频域信号中每一帧频域信号对应的多个特征频域幅值进行融合以获取多个融合特征频域幅值；将多个融合特征频域幅值确定为目标检测音的声场特征。其中，通过对频域信号进行分析，可以得到频域信号对应的多个特征频域幅值。

其中，频域信号的多个特征频域幅值的确定方式具体为：计算频域信号

在一实施例中，根据每一帧频域信号对应的多个特征频域幅值，对每一帧频域信号对应的多个特征频域幅值进行融合，得到每一帧频域信号对应的融合特征频域幅值，从而得到多个融合特征频域幅值。其中，多个特征频域幅值的融合方式具体为：根据每一帧频域信号对应的多个特征频域幅值，计算每一帧频域信号的特征频域幅值的算术平均值、几何均值或中值，并将每一帧频域信号的特征频域幅值的算术平均值、几何均值或中值确定为每一帧频域信号对应的融合特征频域幅值。示例性的，将每一帧频域信号X

在一实施例中，对目标检测音进行采样以获取目标检测音的多帧时域信号；根据所述多帧时域信号的时域幅值确定所述目标检测音的声场特征。其中，每帧时域信号可以表示为：

x

其中，N为帧长，M为帧移，l为帧序号，L是目标检测音的总帧数，N的取值范围为0.001f

具体地，获取多帧时域信号中每一帧时域信号的时域幅值的平均值；对所述多帧时域信号的平均值进行融合，将融合之后的结果确定为目标检测音的声场特征。其中，多帧时域信号的平均值的融合方式为具体为：获取每一帧时域信号的加权融合系数，并根据每一帧时域信号的加权融合系数和每一帧时域信号的时域幅值的平均值，对多帧时域信号的平均值进行融合，得到目标检测音的声场特征。通过提取时域信号的时域幅值，确定目标检测音的声场特征，对电子设备的计算性能要求较低，不需要很多的运算资源即可提取到目标检测音的声场特征。

示例性的，计算一帧时域信号的时域幅值的平均值，即计算x

S103、根据所述声场特征确定所述电子设备所处的当前环境。

在确定目标检测音的声场特征之后，基于该声场特征确定电子设备所处的当前环境。其中，所述当前环境包括水上环境和水下环境。

在一实施例中，获取声场特征阈值，并根据声场特征阈值和声场特征确定电子设备所处的当前环境，若所述声场特征大于所述声场特征阈值，则确定所述电子设备所处的当前环境为水下环境；若所述声场特征小于或等于所述声场特征阈值，则确定所述电子设备所处的当前环境为水上环境。其中，所述声场特征阈值是根据水下环境的第一声场特征集合和水上环境的第二声场特征集合中的至少一个确定的，第一声场特征集合包括水下环境的目标检测音的多个声场特征，第二声场特征集合包括水上环境的目标检测音的多个声场特征。

示例性的，水下环境的第一声场特征集合为A＝{S

在一实施例中，获取基准声场特征，并计算目标检测音的声场特征与该基准声场特征的差值，且根据该目标检测音的声场特征与该基准声场特征的差值，确定电子设备所处的当前环境。其中，该基准声场特征根据水下环境的第一声场特征集合或者根据水下环境的第二声场特征集合确定。

具体地，若该基准声场特征是根据水下环境的第一声场特征集合确定的，则如果该目标检测音的声场特征与该基准声场特征的差值小于预设差值阈值，则可以确定电子设备所处的当前环境为水下环境，而如果该目标检测音的声场特征与该基准声场特征的差值大于或等于预设差值阈值，则可以确定电子设备所处的当前环境为水上环境。

具体地，若该基准声场特征是根据水上环境的第二声场特征集合确定的，则如果该目标检测音的声场特征与该基准声场特征的差值小于预设差值阈值，则可以确定电子设备所处的当前环境为水上环境，而如果该目标检测音的声场特征与该基准声场特征的差值大于或等于预设差值阈值，则可以确定电子设备所处的当前环境为水下环境。

具体地，获取水下环境的第一声场特征集合和水上环境的第二声场特征集合；计算所述第一声场特征集合的第一均值和第一标准差，并计算第二声场特征集合的第二均值和第二标准差；根据所述第一均值、第一标准差、第二均值和第二标准差，确定声场特征阈值。

示例性的，计算第一均值与第二均值之间的第一差值，并计算第一标准差与第二标准差之间的第二差值；根据第一差值和第二差值，确定符合预设条件的候选阈值系数，并将最大的候选阈值系数作为目标阈值系数；计算第一标准差与目标阈值系数的第一乘积，并计算第一乘积与第一均值之和；计算第二标准差与目标阈值系数的第二乘积，并计算第二乘积与所述第二均值之和；根据第一乘积与第一均值之和，以及第二乘积与所述第二均值之和，确定声场特征阈值。其中所述预设条件为所述目标阈值系数小于所述第一差值与第二差值的比值。

例如，水下环境的多帧频域幅度为：

上述实施例提供的环境检测方法，通过对环境检测音进行采集，得到目标检测音，并对目标检测音进行特征提取，得到目标检测音的声场特征，且基于该声场特征确定电子设备所处的当前环境，由于整个检测过程不涉及蓝牙或其他信号的传输，也不涉及声音的声程差和时间差，即可检测出电子设备所处的当前环境，有效的提高了电子设备所处环境的检测准确度，极大的提高了用户体验。

请参阅图4，图4是本申请一实施例提供的另一种环境检测方法的步骤示意流程图。

具体地，如图4所示，该环境检测方法包括步骤S201至S204。

S201、通过电子设备的发声器发出环境检测音，并通过所述电子设备的声音接收器采集所述环境检测音以获取采集到的目标检测音。

电子设备开启环境检测功能后，电子设备以间隔预设时间或者实时通过发声器发出环境检测音，并通过电子设备的声音接收器采集该环境检测音，得到目标检测音。需要说明的是，上述预设时间可基于实际情况进行设置，本申请对此不作具体限定。

S202、对所述目标检测音进行特征提取以获取所述目标检测音的声场特征。

在得到目标检测音之后，对该目标检测音进行特征提取，得到目标检测音的声场特征。其中，在水下刚性壁环境，声源发出的声波在壁面不断反射叠加，会使得整个声场增强；而水上非刚性壁环境，声源发出的声波在非刚性壁上得到衰减甚至漏声，且衰减与频率相关，水上非刚性壁环境的声场弱于水下刚性壁环境，声场特征包括时域幅值和频域幅值中的至少一种。

S203、将所述声场特征输入至预设的环境判别模型以获取预设的环境判别模型输出的环境类型标签。

其中，所述预设的环境判别模型是根据水下环境的第一声场特征集合和水上环境的第二声场特征集合优化得到的，所述环境判别模型为二分类模型，也可以为神经网络模型，通过水下环境的第一声场特征集合和水上环境的第二声场特征集合对二分类模型或者神经网络模型进行参数优化，即可得到环境判别模型。所述神经网络模型包括但不限于卷积神经网络、循环神经网络和循环卷积神经网络。

在得到目标检测音之后，将将该声场特征输入至预设的环境判别模型以获取预设的环境判别模型输出的环境类型标签。其中，该环境类型标签包括水下环境对应的第一预设标签和水上环境对应的第二预设标签。以下以二分类模型对环境判别模型的构建过程进行解释说明。

预先多次计算水上环境和水下环境的目标检测音的声场特征，分别得到水下环境的第一声场特征集合A＝{S

选取核函数K(x，z)和参数C，核函数可基于实际情况进行选取，本说明书以高斯核函数为例进行说明，通过高斯核函数和参数C，可以得到：

S204、根据所述环境类型标签确定所述电子设备所处的当前环境。

具体地，确定该环境判别模型输出的环境类型标签是第一预设标签，还是第二预设标签；若该环境判别模型输出的环境类型标签是第一预设标签，则确电子设备所处的当前环境为水下环境；若该环境判别模型输出的环境类型标签为第二预设标签，则确定电子设备所处的当前环境为水上环境。可选地，第一预设标签为+1，第二预设标签为-1。

在一实施例中，当确定电子设备的拍摄装置处于水下环境时，调节该拍摄装置的成像参数。其中，该成像参数包括如下至少一种：曝光时长、光圈值、感光度值和曝光增益。当拍摄装置处于水下环境时，对拍摄装置的成像参数进行调节，可以提高拍摄装置拍摄的图像质量，极大的提高用户体验。

上述实施例提供的环境检测方法，通过对环境检测音进行采集，得到目标检测音，并对目标检测音进行特征提取，得到目标检测音的声场特征，且基于该声场特征和环境判别模型，即可快速且准确的确定电子设备所处的当前环境，极大的提高了用户体验。

请参阅图5，图5是本申请一实施例提供的电子设备的示意性框图。在一种实施方式中，该电子设备包括但不限于相机、手机、平板电脑和手持云台等。进一步地，该电子设备300包括处理器301、发声器302和声音接收器303，处理器301、发声器302和声音接收器303通过总线304连接，该总线304比如为I2C(Inter-integrated Circuit)总线。

具体地，处理器301可以是微控制单元(Micro-controller Unit，MCU)、中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)或数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)等。

具体地，发声器302包括但不限于扬声器和蜂鸣器，声音接收器303包括但不限于单麦克风和双麦克风。

其中，所述发声器302用于发出环境检测音；

所述声音接收器303用于采集所述环境检测音以获取采集到的目标检测音；

所述处理器301用于实现如下步骤：

获取所述声音接收器采集到的所述目标检测音；

对所述目标检测音进行特征提取以获取所述目标检测音的声场特征；

根据所述声场特征确定所述电子设备所处的当前环境，其中，所述当前环境包括水上环境和水下环境。

可选地，所述处理器实现对所述目标检测音进行特征提取以获取所述目标检测音的声场特征时，用于实现：

对所述目标检测音进行校正处理，以使得经过校正处理后的目标检测音与所述环境检测音时间同步；

对所述校正处理后的目标检测音进行特征提取，得到所述目标检测音的声场特征。

可选地，所述处理器实现对所述目标检测音进行特征提取以获取所述目标检测音的声场特征时，用于实现：

对所述目标检测音进行采样以获取目标检测音的多帧时域信号；

对所述多帧时域信号进行频域变换以获取多帧频域信号；

根据所述多帧频域信号确定所述目标检测音的声场特征。

可选地，所述处理器实现对所述多帧时域信号进行频域变换以获取多帧频域信号时，用于实现：

根据预设的窗函数对所述多帧时域信号进行加窗处理；

对所述加窗处理之后的多帧时域信号进行频域变换以获取多帧频域信号。

可选地，所述处理器实现根据所述多帧频域信号确定所述目标检测音的声场特征时，用于实现：

根据所述多帧频域信号中每一帧频域信号确定每一帧频域信号对应的多个特征频域幅值；

对所述多帧频域信号中每一帧频域信号对应的多个特征频域幅值进行融合以获取多个融合特征频域幅值；

将所述多个融合特征频域幅值确定为所述目标检测音的声场特征。

可选地，所述处理器实现对所述目标检测音进行特征提取以获取所述目标检测音的声场特征时，用于实现：

对所述目标检测音进行采样以获取目标检测音的多帧时域信号；

根据所述多帧时域信号的时域幅值确定所述目标检测音的声场特征。

可选地，所述处理器实现根据所述多帧时域信号的时域幅值确定所述目标检测音的声场特征时，用于实现：

获取多帧时域信号中每一帧时域信号的时域幅值的平均值；

对所述多帧时域信号的平均值进行融合，将融合之后的结果确定为所述目标检测音的声场特征。

可选地，所述处理器实现根据所述声场特征确定所述电子设备所处的当前环境时，用于实现：

获取声场特征阈值，其中，所述声场特征阈值是根据水下环境的第一声场特征集合和水上环境的第二声场特征集合中的至少一个确定的；

根据所述声场特征阈值和所述声场特征确定所述电子设备所处的当前环境。

可选地，所述处理器实现获取声场特征阈值时，用于实现：

获取水下环境的第一声场特征集合和水上环境的第二声场特征集合；

计算所述第一声场特征集合的第一均值和第一标准差，并计算第二声场特征集合的第二均值和第二标准差；

根据所述第一均值、第一标准差、第二均值和第二标准差，确定声场特征阈值。

可选地，所述处理器实现根据所述声场特征阈值和所述声场特征确定所述电子设备所处的当前环境时，用于实现：

若所述声场特征大于所述声场特征阈值，则确定所述电子设备所处的当前环境为水下环境；

若所述声场特征小于或等于所述声场特征阈值，则确定所述电子设备所处的当前环境为水上环境。

可选地，所述处理器实现根据所述声场特征确定所述电子设备所处的当前环境时，用于实现：

将所述声场特征输入至预设的环境判别模型以获取预设的环境判别模型输出的环境类型标签；

根据所述环境类型标签确定所述电子设备所处的当前环境。

可选地，所述预设的环境判别模型是根据水下环境的第一声场特征集合和水上环境的第二声场特征集合优化得到的。

可选地，所述电子设备包括拍摄装置；所述处理器实现还用于实现：

当确定所述拍摄装置处于水下环境时，调节所述拍摄装置的成像参数。

可选地，所述发声器包括扬声器、蜂鸣器或电机，所述声音接收器包括麦克风。

可选地，所述声场特征包括时域幅值和频域幅值中的至少一种。

需要说明的是，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的电子设备的具体工作过程，可以参考前述环境检测方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

本申请的实施例中还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序中包括程序指令，所述处理器执行所述程序指令，实现上述实施例提供的环境检测方法的步骤。

其中，所述计算机可读存储介质可以是前述任一实施例所述的电子设备的内部存储单元，例如所述电子设备的硬盘或内存。所述计算机可读存储介质也可以是所述电子设备的外部存储设备，例如所述电子设备上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart MediaCard，SMC)，安全数字(Secure Digital，SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。

应当理解，在此本申请说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本申请。如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

还应当理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。