專利名稱：基于移動嵌入式設(shè)備的音樂檢索系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及音樂檢索領(lǐng)域，特別是ー種基于移動嵌入式設(shè)備的音樂檢索系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的迅速發(fā)展及多媒體數(shù)據(jù)的不斷增長，各種新音樂不斷涌現(xiàn)。由于音樂的數(shù)據(jù)量非常巨大，人為的查找某個音樂已經(jīng)不可能。同時，隨著移動嵌入式技術(shù)的高速發(fā)展，各種移動嵌入式系統(tǒng)不斷涌現(xiàn)，人們希望音樂查找能夠隨時隨地實(shí)現(xiàn)。常規(guī)的音樂檢索主要是在PC機(jī)上完成。在這種常規(guī)系統(tǒng)中，為了實(shí)現(xiàn)音樂檢索，首先，需要使用錄音設(shè)備將要檢索的音樂錄制，然后，將音樂拷貝到電腦系統(tǒng)上提取音樂指紋，然后在數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行檢索。按照這種方式進(jìn)行操作起來比較麻煩，也不能夠廣泛推廣，只能在少數(shù)情況下使用。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的是提供了ー種基于移動嵌入式平臺和服務(wù)器的音樂檢索系統(tǒng)。通過在移動嵌入式設(shè)備上實(shí)現(xiàn)指紋提取算法，在服務(wù)器上實(shí)現(xiàn)指紋檢索。這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)指紋提取和檢索的分離。這種系統(tǒng)能夠在更多不同的場合下使用，而且運(yùn)行速度快，具有很強(qiáng)的實(shí)時性，使用起來更加方便。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案
ー種基于移動嵌入式設(shè)備的音樂檢索系統(tǒng)，系統(tǒng)由移動嵌入式設(shè)備和服務(wù)器兩部分組成；移動嵌入式設(shè)備和服務(wù)器通過互聯(lián)網(wǎng)通信；移動嵌入式設(shè)備通過無線網(wǎng)絡(luò)接入互聯(lián)網(wǎng)；該系統(tǒng)在移動嵌入式設(shè)備上提取音樂指紋，在服務(wù)器上通過指紋在數(shù)據(jù)庫中檢索出音樂信息。上述移動嵌入式設(shè)備米用具有iOS系統(tǒng)的iPhone手機(jī)。上述服務(wù)器采用具有高性能的計(jì)算機(jī)，服務(wù)器中包括
a)用來存放音樂相關(guān)信息的數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫中存儲大量已知音樂的指紋及對應(yīng)的相關(guān)信息；
b)用來檢索的音樂檢索模塊，當(dāng)移動嵌入式設(shè)備傳送來指紋時，該模塊實(shí)現(xiàn)指紋的接收，并在數(shù)據(jù)庫中檢索出音樂的相關(guān)信息。上述無線網(wǎng)絡(luò)采用EDGE網(wǎng)絡(luò)、3G網(wǎng)絡(luò)或者WiFi網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)可根據(jù)系統(tǒng)實(shí)時信號的狀況進(jìn)行選擇。上述移動嵌入式設(shè)備包括手機(jī)n (用戶界面)、音樂錄制模塊、指紋提取模塊、指紋傳輸模塊和信息接收模塊。上述用戶界面還包括
a)用來控制整個系統(tǒng)開始工作，實(shí)現(xiàn)音樂錄制、指紋提取和指紋傳輸?shù)陌存I；
b)用來顯示音樂錄制正在進(jìn)行的界面；
c)用來隨時取消系統(tǒng)工作的按鍵；d)用來顯示服務(wù)器反饋信息的界面。 上述音樂錄制模塊還包括
a)用來設(shè)定音樂參數(shù)的子模塊，對音樂的格式、編碼方式、采樣率、信道數(shù)進(jìn)行設(shè)定； b)用來控制音樂錄制時間長度的子模塊，設(shè)定所需的音樂時長。上述指紋提取模塊還包括
a)用來預(yù)處理音樂的子模塊，為了減少系統(tǒng)需要處理的數(shù)據(jù)量，需要對音樂進(jìn)行預(yù)處
理；
b)用來指紋提取的字模塊，對預(yù)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行指紋提取。上述指紋傳輸模塊還包括
a)用來連接服務(wù)器的連接子模塊，根據(jù)系統(tǒng)實(shí)時的信號狀況選擇數(shù)據(jù)傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)，EDGE網(wǎng)絡(luò)、3G網(wǎng)絡(luò)或者WiFi網(wǎng)絡(luò)；
b)用來傳輸音樂指紋的傳輸模塊，將指紋提取模塊中提取的指紋傳輸?shù)椒?wù)器。上述信息接收模塊還包括
a)對服務(wù)器信息更新進(jìn)行監(jiān)控的子模塊，當(dāng)服務(wù)器完成音樂檢索將信息發(fā)送給移動嵌入式系統(tǒng)時，該模塊能立刻響應(yīng)并開始下載信息；
b)對接收信息進(jìn)行顯示的子模塊，將接收到的信息顯示到戶界面上。本發(fā)明的有益效果是將傳統(tǒng)的指紋檢索系統(tǒng)分成兩塊實(shí)現(xiàn)，在移動嵌入式設(shè)備上實(shí)現(xiàn)音樂片段錄制及指紋提取、指紋傳輸、音樂信息接收功能，在服務(wù)器后端的數(shù)據(jù)庫中實(shí)現(xiàn)指紋的檢索，獲取被檢索音樂相關(guān)信息。本系統(tǒng)克服了傳統(tǒng)PC平臺不能實(shí)時完成檢索、功能有限的局限性。該系統(tǒng)能夠在更多不同的場合下使用，而且運(yùn)行速度快，具有很強(qiáng)的實(shí)時性，使用起來更加方便。


圖I是基于移動嵌入式設(shè)備的音樂檢索系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。圖2是移動嵌入式設(shè)備音樂檢索正確率。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)ー步介紹
如圖I所示，本基于移動嵌入式設(shè)備的音樂檢索系統(tǒng)，系統(tǒng)由移動嵌入式設(shè)備和服務(wù)器兩部分組成；移動嵌入式設(shè)備和服務(wù)器通過互聯(lián)網(wǎng)通信；移動嵌入式設(shè)備通過無線網(wǎng)絡(luò)接入互聯(lián)網(wǎng)；該系統(tǒng)在移動嵌入式設(shè)備上提取音樂指紋，在服務(wù)器上通過指紋在數(shù)據(jù)庫中檢索出音樂信息。詳細(xì)結(jié)構(gòu)和工作原理可分為下面五部分
I.用戶界面的設(shè)計(jì)
a)系統(tǒng)啟動按鈕用來控制該系統(tǒng)開始運(yùn)行；
b)狀態(tài)顯示界面當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)入錄音狀態(tài)時，界面提示正在錄音并以動畫顯示；當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)入指紋提取狀態(tài)時，界面提示正在提取指紋；當(dāng)指紋傳輸?shù)椒?wù)器檢索出結(jié)果時，界面顯示該音樂信息。c)關(guān)閉按鈕用來關(guān)閉該系統(tǒng)的運(yùn)行，可隨時關(guān)閉該系統(tǒng)。
2.音樂錄制模塊
a)設(shè)定錄制音樂的格式為了確保解壓時不會產(chǎn)生數(shù)據(jù)/質(zhì)量上的損失，使解壓產(chǎn)生的數(shù)據(jù)與未壓縮的數(shù)據(jù)完全相同，采用無損壓縮的形式對音樂進(jìn)行編碼，使用用WAV格式保存；
b)設(shè)定音樂格式參數(shù)采用LPCM(LinearPulse Code Modulation)的方式獲取數(shù)字信號，LPCM不經(jīng)過壓縮，以連續(xù)性取樣的方式將模擬音樂信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，以達(dá)到對音樂進(jìn)行高保真的目的；將采樣率設(shè)置為22. 05Hz，確保了音樂質(zhì)量且數(shù)據(jù)量不會太大；將PCM數(shù)據(jù)采樣16Bit進(jìn)行編碼，這樣每個音樂數(shù)據(jù)占有兩個字節(jié)的空間；
c)設(shè)定音樂片段長度設(shè)定音樂片段長度為5秒即可滿足檢索需要。3.指紋提取模塊
a)對錄制的音樂信號進(jìn)行預(yù)處理通過將采樣的方式對音樂信號進(jìn)行處理，可以減少需要處理音樂信號的數(shù)據(jù)量；
b)時頻變換將音樂時域信號通過傅里葉變換轉(zhuǎn)化為頻域信號，音樂的主要特征集中在頻域，將在頻域信號里提取指紋；
c)指紋提取在信號的頻域提取指紋特征，后處理實(shí)現(xiàn)指紋提取并將指紋保存為txt文件，為傳輸做準(zhǔn)備。4.指紋數(shù)據(jù)傳輸
a)建立嵌入式系統(tǒng)和后臺服務(wù)器之間的連接，通過EDGE網(wǎng)絡(luò)、3G網(wǎng)絡(luò)或者WiFi網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)連接；
b)服務(wù)器時刻保持監(jiān)聽狀態(tài)，等待數(shù)據(jù)的傳輸。確認(rèn)網(wǎng)絡(luò)連接后，傳輸txt文件到服務(wù)器。5.后臺服務(wù)器指紋匹配
a)在后臺服務(wù)器中，存儲了大量已知音樂的指紋和相關(guān)信息組成數(shù)據(jù)庫；
b)數(shù)據(jù)庫以音樂的指紋作為檢索鍵值，獲取音樂相關(guān)信息；
c)服務(wù)器保持對移動嵌入式端的監(jiān)聽狀態(tài)，確保接收到移動嵌入式設(shè)備需要查找的音樂的指紋；
d)在接收到用戶發(fā)送的音樂指紋之后，服務(wù)器將自動對音樂指紋在數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行檢索，并獲得音樂的相關(guān)信息提供給移動嵌入式設(shè)備。實(shí)施例I
本實(shí)施例已用在iPhone4手機(jī)上，采用1000首音樂的音樂指紋作為數(shù)據(jù)庫，對含有白噪聲的音樂指紋片段進(jìn)行檢索，實(shí)驗(yàn)中的信噪比分別為15dB、10dB、5dB、0dB ;另外對在實(shí) 驗(yàn)室環(huán)境錄制的音樂片段進(jìn)行檢索，其信噪比為10dlTl5dB，用檢索的正確率來評估其性能，其正確率的計(jì)算公式為
仏土了施士正確檢索次數(shù)
檢案正確率=_______&_____________a
總的檢索次數(shù)
上述情況的移動嵌入式設(shè)備音樂檢索正確率如圖2所示。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本系統(tǒng)能夠在日常生活環(huán)境中正常使用，能夠滿足人們在實(shí)際中對音樂檢索的需要。本系統(tǒng)與常規(guī)的PC系統(tǒng)比較起來，其特點(diǎn)是系統(tǒng)建立在移動嵌入式平臺之上，體積較小，操作起來方便，功耗低，比傳統(tǒng)PC機(jī)省電，由于該系統(tǒng)具有可移動性，能夠?qū)崿F(xiàn)隨時隨地檢索音樂，能夠滿足更廣泛的需要， 因此具有更大的使用價值。
權(quán)利要求
1.一種基于移動嵌入式設(shè)備的音樂檢索系統(tǒng)，其特征在于系統(tǒng)由移動嵌入式設(shè)備(I)和服務(wù)器(2)兩部分組成；所述移動嵌入式設(shè)備(I)通過無線網(wǎng)絡(luò)(3)接入互聯(lián)網(wǎng)(4);所述移動嵌入式設(shè)備(I)和所述服務(wù)器(2)通過互聯(lián)網(wǎng)(4)通信；該系統(tǒng)在所述移動嵌入式設(shè)備(I)上提取音樂指紋，在所述服務(wù)器(2)上檢索出所需的音樂信息；所述移動嵌入式設(shè)備(I)包括手機(jī)用戶界面(5)、音樂錄制模塊(6)、指紋提取模塊(7)、指紋傳輸模塊(8)、以及信息接收模塊(9); 所述服務(wù)器(2)采用具有高性能的計(jì)算機(jī)，服務(wù)器中包括 a)用來存放音樂相關(guān)信息的數(shù)據(jù)庫(11)，數(shù)據(jù)庫中存儲大量已知音樂的指紋及對應(yīng)的相關(guān)彳目息; b)用來檢索的指紋檢索模塊(10)，當(dāng)所述移動嵌入式設(shè)備(I)傳送來音樂指紋時，該模塊實(shí)現(xiàn)音樂指紋的接收，并在數(shù)據(jù)庫中檢索出音樂的相關(guān)信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述基于移動嵌入式設(shè)備的音樂檢索系統(tǒng)，其特征在于所述移動嵌入式設(shè)備(I)采用具有iOS系統(tǒng)的iPhone手機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述基于移動嵌入式設(shè)備的音樂檢索系統(tǒng)，其特征在于所述無線網(wǎng)絡(luò)采用EDGE網(wǎng)絡(luò)、3G網(wǎng)絡(luò)或者WiFi網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)可根據(jù)實(shí)際信號的狀況進(jìn)行選擇。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述基于移動嵌入式設(shè)備的音樂檢索系統(tǒng)，其特征在于所述用戶界面(5)還包括 a)用來控制整個系統(tǒng)開始工作，實(shí)現(xiàn)音樂錄制、指紋提取和指紋傳輸?shù)陌存I； b)用來顯示音樂錄制正在進(jìn)行的界面； c)用來隨時取消系統(tǒng)工作的按鍵； d)用來顯示服務(wù)器反饋信息的界面。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述基于移動嵌入式設(shè)備的音樂檢索系統(tǒng)，其特征在于所述音樂錄制模塊(6)還包括 a)用來設(shè)定音樂參數(shù)的子模塊，對音樂的格式、編碼方式、采樣率、信道數(shù)進(jìn)行設(shè)定； b)用來控制音樂錄制時間長度的子模塊，設(shè)定所需的音樂時長。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述基于移動嵌入式設(shè)備的音樂檢索系統(tǒng)，其特征在于所述指紋提取模塊(7)還包括 a)用來預(yù)處理音樂的子模塊，為了減少系統(tǒng)需要處理的數(shù)據(jù)量，需要對音樂進(jìn)行預(yù)處理； b)用來指紋提取的子模塊，對預(yù)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行指紋提取。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述基于移動嵌入式設(shè)備的音樂檢索系統(tǒng)，其特征在于所述指紋傳輸模塊(8)還包括 a)用來連接服務(wù)器的連接子模塊，根據(jù)系統(tǒng)實(shí)際的信號狀況選擇數(shù)據(jù)傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)可以是EDGE網(wǎng)絡(luò)、3G網(wǎng)絡(luò)、或者WiFi網(wǎng)絡(luò)； b)用來傳輸音樂指紋的傳輸模塊，將指紋提取模塊(7)中提取的音樂指紋傳輸?shù)椒?wù)器。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述基于移動嵌入式設(shè)備的音樂檢索系統(tǒng)，其特征在于所述信息接收模塊(9)還包括 a)對服務(wù)器信息更新進(jìn)行監(jiān)控的子模塊，當(dāng)服務(wù)器完成音樂檢索將信息發(fā)送給移動嵌入式系統(tǒng)時，該模塊能立刻響應(yīng)并開始下載 信息；b)對接收信息進(jìn)行顯示的子模塊，將接收到的信息顯示到戶界面(5)上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于移動嵌入式設(shè)備的音樂檢索系統(tǒng)。該系統(tǒng)由移動嵌入式設(shè)備和服務(wù)器兩部分組成；移動嵌入式設(shè)備通過無線網(wǎng)絡(luò)接入互聯(lián)網(wǎng)；移動嵌入式設(shè)備與服務(wù)器通過互聯(lián)網(wǎng)通信；該系統(tǒng)在移動嵌入式設(shè)備上提取音樂指紋，在服務(wù)器上通過音樂指紋在數(shù)據(jù)庫中檢索出所需的音樂信息。本發(fā)明能夠有效地檢索出未知音樂，具有體積小便攜、檢索速度快、能夠隨時隨地完成檢索等特點(diǎn)。
文檔編號G06F17/30GK102663112SQ20121011299
公開日2012年9月12日 申請日期2012年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月18日
發(fā)明者萬旺根, 余小清, 史建華, 汪文根, 熊瑋, 王蘊(yùn)慧 申請人:上海大學(xué)