[發(fā)明專(zhuān)利]一種海豚聲像同步采集系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110209094.3
• 申請(qǐng)日: 2021-02-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113014875B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-06-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 牛富強(qiáng);薛睿超;楊燕明;黃躍坤
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 自然資源部第三海洋研究所
• 主分類(lèi)號(hào): H04N7/18
• 分類(lèi)號(hào): H04N7/18;H04N5/232;H04N5/04
• 代理公司: 廈門(mén)南強(qiáng)之路專(zhuān)利事務(wù)所(普通合伙) 35200
• 代理人: 馬應(yīng)森

一種海豚聲像同步采集系統(tǒng)，屬于聲信號(hào)和視頻信號(hào)同步采集技術(shù)領(lǐng)域。包括聲音采集模塊、水下視頻采集模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、供電模塊和主控軟件；聲音采集模塊由高頻寬帶水聽(tīng)器、前置濾波放大器和多通道高頻同步采集卡組成；水下視頻采集模塊由水下攝像頭和水下照明燈組成；所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊由裝有主控軟件的高性能計(jì)算機(jī)組成；所述供電模塊向聲音采集模塊、視頻采集模塊和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊提供電力支持；主控軟件用于同一個(gè)時(shí)鐘控制聲音采集模塊和視頻采集模塊的采集時(shí)間。可同步獲取海豚聲音和水下行為數(shù)據(jù)，為開(kāi)展海豚聲行為研究提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，對(duì)海豚行為譜的構(gòu)建、不同行為下海豚聲音解讀、海豚生物學(xué)認(rèn)知、海豚仿生訓(xùn)練等具有重要意義。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于聲信號(hào)和視頻信號(hào)同步采集技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及海豚聲音和行為視頻同步記錄的一種海豚聲像同步采集系統(tǒng)。

背景技術(shù)

海洋哺乳動(dòng)物中齒鯨亞目鯨類(lèi)里有超過(guò)65種的鯨豚類(lèi)具有生物聲吶系統(tǒng)。作為齒鯨類(lèi)的一個(gè)重要成員，海豚具有優(yōu)越的聲吶系統(tǒng)，能夠在水下發(fā)出多種類(lèi)型的聲音。海豚發(fā)出的聲音在其生命活動(dòng)中有著至關(guān)重要的作用，通過(guò)聲音進(jìn)行水下定位、探測(cè)環(huán)境、覓食、交流信息和個(gè)體識(shí)別等。海豚發(fā)聲與其行為密切相關(guān)，不同的行為下聲音存在明顯差異性。海豚聲音及行為研究對(duì)于海豚聲吶機(jī)理分析、海豚種群聲學(xué)監(jiān)測(cè)、海豚保護(hù)以及海豚聲吶仿生等具有重要意義，已成為國(guó)內(nèi)外聲學(xué)領(lǐng)域尤其是水聲研究領(lǐng)域非常重視和關(guān)注的熱點(diǎn)。

海豚聲信號(hào)和同步行為采集是進(jìn)行海豚聲吶相關(guān)研究的前提。海豚聲信號(hào)種類(lèi)繁多，既有高頻寬帶脈沖信號(hào)，也有中低頻連續(xù)信號(hào)，且具有指向性。海豚聲信號(hào)頻率范圍從幾百Hz到200kHz以上，信號(hào)強(qiáng)度變化較大，最高可達(dá)230dB。對(duì)海豚聲信號(hào)采集，需要多通道、高采樣率、高存儲(chǔ)量、低功耗的設(shè)備。國(guó)外在海豚聲信號(hào)采集方面研究較早，總體水平高于我國(guó)。經(jīng)歷了單水聽(tīng)器、水聽(tīng)器陣列、單通道自容式長(zhǎng)時(shí)間序列采集、多通道自容式長(zhǎng)時(shí)間序列采集等階段，國(guó)外具有成熟的商品化海豚聲音記錄設(shè)備，但未見(jiàn)海豚聲音和水下視頻同步采集的設(shè)備。

目前，國(guó)內(nèi)海豚聲信號(hào)采集設(shè)備偏重于海豚聲音采集，視頻采集只能通過(guò)空氣中布放的攝像頭以及水下攝像機(jī)。雖然這種采集模式能記錄到聲信號(hào)采集期間的海豚行為等視頻信息，但由于視頻記錄與聲音采集不是同一個(gè)時(shí)鐘控制，因此無(wú)法精確同步，造成后續(xù)研究的諸多局限性，難以開(kāi)展海豚聲信號(hào)與行為相關(guān)性研究。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問(wèn)題，提供一種海豚聲像同步采集系統(tǒng)，該系統(tǒng)可同步獲取海豚聲音和水下行為數(shù)據(jù)，為開(kāi)展海豚聲行為研究提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，對(duì)海豚行為譜的構(gòu)建、不同行為下海豚聲音解讀、海豚生物學(xué)認(rèn)知、海豚仿生訓(xùn)練等具有重要意義。

本發(fā)明包括聲音采集模塊、水下視頻采集模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、供電模塊和主控軟件；

所述聲音采集模塊，用于海豚聲信號(hào)的采集，由高頻寬帶水聽(tīng)器、前置濾波放大器和多通道高頻同步采集卡組成；高頻寬帶水聽(tīng)器，用于接收海豚聲音，并將聲音轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)；前置濾波放大器，用于將高頻寬帶水聽(tīng)器接收到的海豚聲音信號(hào)放大、濾波；多通道高頻同步采集卡，用于模數(shù)轉(zhuǎn)換，將前置放大器輸入的海豚聲音信號(hào)轉(zhuǎn)成數(shù)字信號(hào)；

所述水下視頻采集模塊，用于海豚水下視頻數(shù)據(jù)的采集，由水下攝像頭和水下照明燈組成；水下攝像頭用于實(shí)時(shí)接收海豚水下視頻數(shù)據(jù)，水下照明燈為水下攝像頭提供光源；

所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，用于存儲(chǔ)聲音采集模塊和視頻采集模塊采集到的聲音和影像數(shù)據(jù)，由裝有主控軟件的高性能計(jì)算機(jī)組成；

所述供電模塊，用于向聲音采集模塊、視頻采集模塊和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊提供電力支持，采用通用交流電或鋰電池或干電池；

所述主控軟件，用于同一個(gè)時(shí)鐘控制聲音采集模塊和視頻采集模塊的采集時(shí)間，由一個(gè)主程序和三個(gè)功能程序組成；主程序，用于引導(dǎo)進(jìn)入各功能程序或者單獨(dú)運(yùn)行某個(gè)功能程序；三個(gè)功能程序根據(jù)采集需求，分別用于實(shí)現(xiàn)海豚聲像同步采集、海豚聲音采集和海豚水下視頻采集功能。