[發明專利]聲學攝像裝置和用于測量、處理和可視化聲學信號的方法

有效

• 申請號: 201780065267.0
• 申請日: 2017-09-07
• 公開（公告）號: CN109863375B
• 公開（公告）日: 2021-01-22
• 發明（設計）人: K·薩克塞拉;J·尼貝里
• 申請（專利權）人: 寂靜聲學公司
• 主分類號: G01H3/12
• 分類號: G01H3/12;H04R3/00;G01V1/00;G01S3/808;G01M3/24;H04R1/40
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 黃綸偉;李輝

本發明涉及聲學攝像裝置和用于測量、處理和可視化聲學信號的方法。本發明公開了一種聲學攝像裝置，其包括所設置的麥克風的陣列。麥克風結構可被組織為平面或非平面形式。裝置可以是手持的，并且包括用于與用戶交互的觸摸屏。所述聲學攝像裝置測量指向方向上的聲學信號強度并且同時地拍攝被測量區域的光學圖像，并且將聲學信號強度與所拍攝的圖像一起顯示在屏幕上。該裝置分析所述聲學信號并且基于分析對所述聲音進行分類。必要時，所述聲學攝像裝置給出警報。除了手持手動使用之外，所述裝置還可被固定在不動結構上或者固定到可動或可旋轉裝置或交通工具，諸如固定至無人機。

技術領域

本發明涉及檢測各種地方和可能的音頻源中的聲發射，并且以實際方式可視化所檢測到的聲發射。

背景技術

聲學攝像裝置是用麥克風陣列從環境采集聲音信號并且以某種期望的方式表征所采集的聲音信號的設備。聲學攝像裝置也可以包括光學攝像裝置。因為每個麥克風與具體聲源之間的距離通常會變化，所以可以對在各個麥克風中接收到的音頻信號之間的時間延遲差進行分析。因為入射聲音的方向和時間延遲彼此相關，所以聲學攝像裝置的計算單元能夠獲得聲學信號的方向和功率信息。此外，可以以某種方式調節麥克風陣列，以便在麥克風陣列的期望方向上產生特定地定向的波束。

US 2014/0241548(“Kim”)公開了一種具有MEMS麥克風陣列的聲學攝像裝置和該麥克風陣列的內部結構。這個結構是每分支可以有2至10個麥克風并且有2至10個徑向型分支的分支結構。單個分支形狀可以為直線形或者螺旋形。Kim在顯示器中通過顏色顯示聲學的可視化。

US 2014/0192201(“Benoit”)公開了一種無源聲學信號測量設備。Benoit中的主要問題是在主設備停留在固定位置中的同時以物理方式在空間的不同地方移動麥克風陣列(或聲學天線)。因此，麥克風陣列是通過電纜布線連接到設備的。Benoit公開了一種圓形支撐結構，其中，麥克風也可以以圓形面結構與該支撐結構連接。還有兩個光學距離傳感器被連接到該支撐結構。支撐結構中還包括數據處理電子設備。Benoit中的麥克風的數量是3至16，并且優選地有8個麥克風。可以將數據以無線方式發送到外部處理單元。Benoit可以具有用于手持的手柄，或者可以將設備固定到三腳架。Benoit的顯示器還可以具有觸摸屏功能。Benoit能夠感測聲學信號的聲學區域是20Hz...20kHz。根據被調查區域中測量到的聲學信號電平，Benoit創建網格形式的多個值。可以拍攝照片，并且在所拍攝的光學圖像的上面，設備可以添加彩色圖像或表示所創建的數值網格的灰度圖像。Benoit的設備的厚度或深度尺寸甚至可以小于5cm。在Benoit中未討論MEMS麥克風。

上述解決方案的問題是許多現有技術的解決方案在物理上相當大，因此它們需要不必要地大空間來容納聲學攝像裝置。這進一步導致了更難處理聲學攝像裝置、降低其在各種空間和不同測量情形下的可用性。另外，在一些已知解決方案中，頻率范圍是非常有限的(20Hz-20kHz)，如果僅使用八個麥克風，則聲學圖片的分辨率和精度是有限的。此外，現有技術公開未針對測量到的聲發射進行任何分類或命名。

發明內容

本發明介紹了一種聲學攝像裝置，該聲學攝像裝置包括：殼體；麥克風陣列，該麥克風陣列被配置為采集聲學聲音信息并且將所述聲學聲音信息轉換成模擬或數字聲音信號；其中所述聲學攝像裝置的特征在于它還包括：

-處理設備，該處理設備被配置為將所述聲音信號劃分成描述性分量并且確定所述聲學攝像裝置的視場中的多個方向上的聲級；

-所述處理設備被配置為將所確定的聲級轉換成具有對不同聲級進行可視化的不同顏色的顏色圖；

-光學攝像裝置，該光學攝像裝置被配置為拍攝所述視場的圖像或視頻；其中

-所述處理設備被配置為將所述顏色圖與所拍攝的圖像或視頻組合，從而將聲發射描繪成所述聲學攝像裝置的視場的組合圖像，其中