[发明专利]一种基于统计学与声音定位的键盘按键检测方法

权利要求书

1.一种基于统计学与声音定位的键盘按键检测方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤1：调用麦克风获得装置的键盘敲击声音并进行录音；

步骤2：基于步骤1获得的音频文件，识别出该音频中所有按键数；

步骤3：检测键盘之间的相对位置，包括：

1)提取所有按键数的MFCC作为音频特征参数，以提取的按键的MFCC为数据输入，利用K-means方法对按键进行聚类；

2)计算出聚类后的不同组的组内按键的TDoA平均值以及组内按键数占总按键数的百分比；

3)由先验信息获得在不同的文本输入情况下，得知各组按键对应的具体为哪个键以及该键的TDoA值；

4)经过权衡选取三个键作为候选键，利用这三个键在键盘内相互的距离差以及它们的TDoA值，识别出装置与键盘的相对位置；

步骤4：利用步骤3计算出来的装置键盘布局以及获得的音频按键信号，获得装置键盘信息与按键信息；

调用2个麦克风获得装置的键盘敲击声音并进行录音；

选取e、t、l三个使用频率最高的键作为候选键，以装置的两个麦克风的连线为横坐标；以两个麦克风的连线中点为原点，垂直于横坐标作纵坐标，由此构建出基本坐标系；按键的TDoA在坐标系中为一条双曲线，可得6个方程：

其中，d_m:装置上两个麦克风的距离差；字母e键到达两个麦克风距离的差值；字母t键到达两个麦克风距离的差值；字母l键到达两个麦克风距离的差值；x_e:字母e键在坐标系中的横坐标值；x_t：字母t键在坐标系中的横坐标值；x_l：字母l键在坐标系中的横坐标值；y_e:字母e键在坐标系中的纵坐标值；y_t：字母t键在坐标系中的纵坐标值；y_l：字母l键在坐标系中的纵坐标值；s_et:字母e键与字母t键在坐标系中的距离差；s_lt字母l键与字母t键在坐标系中的距离差；s_el字母e键与字母l键在坐标系中的距离差；

由上述6个方程可解得三个候选键在坐标系的具体坐标，由已知的键盘布局可得键盘所有键在坐标系的具体坐标。

2.根据权利要求1所述的基于统计学与声音定位的键盘按键检测方法，其特征在于，对步骤1获得的音频文件，从最初的采样点开始计算短时能量；基于短时能量与给定的阈值τ的对应关系，识别出该音频中所有按键数。

3.根据权利要求2所述的基于统计学与声音定位的键盘按键检测方法，其特征在于，当短时能量达到给定的阈值τ时，则判断第一次按键已经发生了，由于一次按键的时间为100ms左右，所以下一次按键开始检测的时间点为上一按键发生的采样点偏移100ms，基于上述短时能量与给定的阈值τ的对应关系，识别出该音频中所有按键数。

4.根据权利要求1所述的基于统计学与声音定位的键盘按键检测方法，其特征在于，步骤4具体包括：

基于获得的键盘上所有键的具体坐标，计算出所有键的TDoA值，由所求得的所有TDoA值对按键进行初始分类，然后利用按键的MFCC特征值作为k-means聚类方法的输入，进行组内聚类，识别出具体的按键。