【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本申請(qǐng)涉及聲學(xué)成像和聲源定位與顯示的，具體是涉及一種陣列式多通道聲學(xué)成像裝置及異常聲源定位顯示方法。
技術(shù)介紹
1、在電力巡檢與消防安全領(lǐng)域，傳統(tǒng)的檢測(cè)方法主要依賴人工視覺和聽覺判斷。這些方法雖然能夠在一定程度上滿足基本需求，但在復(fù)雜環(huán)境下的局限性日益凸顯。特別是在噪聲高、視線受限的工作環(huán)境中，傳統(tǒng)方法難以準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)隱患，嚴(yán)重影響工作效率和操作人員的安全。隨著技術(shù)的發(fā)展，聲學(xué)成像技術(shù)逐漸成為提升工作安全性和效率的重要工具，尤其適用于需要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和快速響應(yīng)的應(yīng)用場(chǎng)景。
2、為了應(yīng)對(duì)上述挑戰(zhàn)，行業(yè)內(nèi)普遍采用單一傳感器來采集聲音信號(hào)，但單一傳感器無法形成空間定位，缺乏直觀的聲源分布圖像，導(dǎo)致難以精確定位聲源位置。在高強(qiáng)度噪聲環(huán)境下，單一傳感器容易受到干擾，導(dǎo)致數(shù)據(jù)失真，降低了系統(tǒng)的可靠性和準(zhǔn)確性。除采用單一傳感器進(jìn)行定位外，現(xiàn)有的聲學(xué)檢測(cè)中也有設(shè)置多通道麥克風(fēng)陣列進(jìn)行聲音信號(hào)的采集與定位，且會(huì)同步采用熱成像儀器同步顯示檢測(cè)目標(biāo)的溫度，以進(jìn)一步顯示更多異常聲源的信息便于用戶后續(xù)完成維護(hù)處理，但在復(fù)雜的場(chǎng)景下這樣的異常聲源定位的精確度仍不夠，且溫度測(cè)量手段較為單一，測(cè)溫結(jié)果往往不夠準(zhǔn)確，難以供用戶獲知準(zhǔn)確的信息以進(jìn)行維護(hù)處理。
3、因此，如何在復(fù)雜環(huán)境下有效區(qū)分并定位異常聲源并顯示準(zhǔn)確的異常聲源溫度信息，提高聲學(xué)檢測(cè)在實(shí)際應(yīng)用中的效能和安全性。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為了實(shí)現(xiàn)在復(fù)雜環(huán)境下有效定位異常聲源并顯示異常聲源及其溫度，提升定位的精確度與溫度測(cè)量的準(zhǔn)確性，本申請(qǐng)?zhí)峁┮?span style='display:none'>種陣列式多通道聲學(xué)成像裝置及異常聲源定位顯示方法。
2、第一方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N陣列式多通道聲學(xué)成像裝置，包括：
3、成像顯示設(shè)備、安裝在成像顯示設(shè)備上的主麥克風(fēng)陣列、攝像裝置與熱成像裝置；
4、主麥克風(fēng)陣列，用于采集目標(biāo)區(qū)域的聲音信號(hào)并傳輸至成像顯示設(shè)備；
5、攝像裝置，用于采集目標(biāo)區(qū)域的圖像并傳輸至成像顯示設(shè)備；
6、熱成像裝置，用于采集目標(biāo)區(qū)域的熱圖像并傳輸至成像顯示設(shè)備；
7、成像顯示設(shè)備包括：顯示屏、建立連接的第一數(shù)據(jù)處理與分析模塊和第二數(shù)據(jù)處理與分析模塊：所述第一數(shù)據(jù)處理與分析模塊，用于利用第一神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，識(shí)別目標(biāo)區(qū)域的異常聲音信號(hào)，通過空間定位算法初步估計(jì)異常聲源位置；所述第一神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型通過標(biāo)注異常的聲音信號(hào)訓(xùn)練生成；利用聲學(xué)成像算法，獲取初步估計(jì)的異常聲源的聲場(chǎng)分布，結(jié)合采集的目標(biāo)區(qū)域圖像生成聲場(chǎng)圖像；所述第二數(shù)據(jù)處理與分析模塊，用于獲取聲場(chǎng)圖像中單位面積的聲波參數(shù)的變化率；將獲取的單位面積的聲波參數(shù)的變化率與根據(jù)熱圖像獲取的對(duì)應(yīng)單位面積的溫度輸入第二神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，獲取聲場(chǎng)圖像中單位面積的聲速；所述第二神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型通過歷史目標(biāo)區(qū)域聲場(chǎng)圖像中單位面積的聲波參數(shù)的變化率、聲速與歷史目標(biāo)區(qū)域熱圖像中對(duì)應(yīng)單位面積的溫度訓(xùn)練生成；根據(jù)聲速與氣體溫度的關(guān)系方程計(jì)算聲場(chǎng)圖像中單位面積的溫度，并與熱圖像中對(duì)應(yīng)單位面積的溫度融合獲得最終溫度；比較最終溫度與預(yù)設(shè)溫度，生成異常溫度提示并標(biāo)注于聲場(chǎng)圖像，利用顯示屏顯示標(biāo)注有異常溫度的聲場(chǎng)圖像。
8、通過采用上述方案，利用陣列式多通道麥克風(fēng)陣列采集聲音信號(hào)，并利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型識(shí)別異常聲音，獲取異常聲源的初始定位，再利用聲學(xué)成像算法對(duì)采集的聲音信號(hào)進(jìn)行增強(qiáng)，獲取更為準(zhǔn)確異常聲源的聲場(chǎng)圖像；通過熱成像裝置獲取目標(biāo)區(qū)域的溫度，利用聲波在空氣中的傳播速度與溫度的關(guān)系，通過測(cè)量聲場(chǎng)參數(shù)變化來預(yù)估聲場(chǎng)中各位置的聲速，間接推算出目標(biāo)區(qū)域的溫度分布情況，將兩種溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行融合處理，獲得更精確的溫度并及時(shí)顯示異常溫度。
9、優(yōu)選的，所述第一數(shù)據(jù)處理與分析模塊，還用于獲取主麥克風(fēng)陣列中各麥克風(fēng)的相對(duì)位置；根據(jù)初步估計(jì)的異常聲源位置，分別計(jì)算與主麥克風(fēng)陣列中各麥克風(fēng)的距離，并針對(duì)計(jì)算的距離進(jìn)行聚類；統(tǒng)計(jì)聚類數(shù)量并比較每類距離集合的平均大小，按照每類距離集合的平均大小順序?qū)?yīng)匹配相同數(shù)量的預(yù)設(shè)權(quán)重組合中權(quán)重值作為各麥克風(fēng)于聲學(xué)成像過程中的加權(quán)因子；所述預(yù)設(shè)權(quán)重組合具有預(yù)設(shè)數(shù)量且總和為1的若干權(quán)重值，且若干權(quán)重值由大到小順序排列。
10、通過采用上述方案，根據(jù)不同麥克風(fēng)與初始估計(jì)的異常聲源位置距離進(jìn)行權(quán)重比例的確定，從而完成朝向初始估計(jì)的異常聲源方向的信號(hào)增強(qiáng)，以便于生成更為精準(zhǔn)的聲場(chǎng)圖像。
11、優(yōu)選的，還包括：安裝在成像顯示設(shè)備上信號(hào)發(fā)射裝置；
12、信號(hào)發(fā)射裝置，用于發(fā)射不同頻率的測(cè)試信號(hào)；主麥克風(fēng)陣列，還用于接收測(cè)試信號(hào)并輸出頻率響應(yīng)；
13、所述第一數(shù)據(jù)處理與分析模塊，還用于分析每個(gè)麥克風(fēng)對(duì)于不同頻率的測(cè)試信號(hào)的頻率響應(yīng)曲線，對(duì)應(yīng)生成每個(gè)麥克風(fēng)對(duì)于不同頻率的測(cè)試信號(hào)響應(yīng)的靈敏度調(diào)節(jié)系數(shù)；于利用聲學(xué)成像算法，獲取初步估計(jì)的異常聲源的聲場(chǎng)分布過程中，分析采集到的異常信號(hào)的主要頻段，根據(jù)主要頻段的頻率對(duì)應(yīng)乘以相應(yīng)的靈敏度調(diào)節(jié)系數(shù)。
14、通過采用上述方案，考慮到主麥克風(fēng)陣列中麥克風(fēng)對(duì)于不同頻率的信號(hào)的響應(yīng)度不同，利用測(cè)試信號(hào)確定主麥克風(fēng)陣列中麥克風(fēng)對(duì)于不同頻率的信號(hào)的響應(yīng)度以生成靈敏度調(diào)節(jié)系數(shù)，以便在實(shí)際的音頻處理流程中，根據(jù)每個(gè)麥克風(fēng)的靈敏度調(diào)節(jié)系數(shù)對(duì)其信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，以獲取更好的信號(hào)響應(yīng)效果。
15、優(yōu)選的，所述第一數(shù)據(jù)處理與分析模塊，還用于針對(duì)識(shí)別到的目標(biāo)區(qū)域的異常聲音信號(hào)進(jìn)行聚類分析，將每一類異常信號(hào)與預(yù)設(shè)異常信號(hào)信息庫(kù)中的異常信號(hào)進(jìn)行比對(duì)，確定每一類異常信號(hào)的優(yōu)先級(jí)，針對(duì)每一類初步估計(jì)的異常聲源單獨(dú)生成對(duì)應(yīng)的聲場(chǎng)圖像，并根據(jù)優(yōu)先級(jí)順序生成聲場(chǎng)圖像推薦查看順序并傳送至顯示屏；所述顯示屏，選用交互式顯示屏，還用于接收用戶按照聲場(chǎng)圖像推薦查看順序選擇的一類初步估計(jì)的異常聲源的聲場(chǎng)圖像并顯示。
16、通過采用上述方案，考慮到存在多種異常聲源類型的情況下，對(duì)應(yīng)生成每一類異常聲源對(duì)應(yīng)的聲場(chǎng)圖像并基于異常信號(hào)的優(yōu)先級(jí)生成查看推薦順序，結(jié)合交互式顯示屏，以供用戶根據(jù)實(shí)際需求靈活調(diào)整關(guān)注的異常聲源類型，提高工作效率和安全性。
17、優(yōu)選的，還包括：安裝在成像顯示設(shè)備上的降噪麥克風(fēng)陣列；
18、降噪麥克風(fēng)陣列，用于采集噪聲信號(hào)并傳輸至成像顯示設(shè)備；
19、第一數(shù)據(jù)處理與分析模塊，還用于接收降噪麥克風(fēng)陣列中每個(gè)麥克風(fēng)相應(yīng)采集的噪聲信號(hào)，采用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)分析噪聲信號(hào)的頻譜、幅度以及相位，對(duì)應(yīng)生成與噪聲信號(hào)相位相反且幅度相匹配的反相聲波信號(hào)；于進(jìn)行異常信號(hào)識(shí)別前，針對(duì)主麥克風(fēng)陣列中每個(gè)麥克風(fēng)，選擇與其位置最近的降噪麥克風(fēng)陣列中的一個(gè)麥克風(fēng)進(jìn)行麥克風(fēng)匹配，將匹配的降噪麥克風(fēng)陣列中的一個(gè)麥克風(fēng)對(duì)應(yīng)生成的反相聲波信號(hào)與對(duì)應(yīng)主麥克風(fēng)陣列中一個(gè)麥克風(fēng)陣列對(duì)應(yīng)采集的聲音信號(hào)進(jìn)行融合，獲取主麥克風(fēng)陣列中每個(gè)麥克風(fēng)融合處理后的聲音信號(hào)。
20、通過采用上述方案，額外配置一組降噪麥克風(fēng)，專門負(fù)責(zé)捕捉并分析背景噪聲，通過數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，主動(dòng)產(chǎn)生與背景噪聲相反的聲波，實(shí)現(xiàn)在聲學(xué)層面的噪聲抵消，從而凈化原始采集的音本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種陣列式多通道聲學(xué)成像裝置，其特征在于，包括：成像顯示設(shè)備、安裝在成像顯示設(shè)備上的主麥克風(fēng)陣列、攝像裝置與熱成像裝置；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述陣列式多通道聲學(xué)成像裝置，其特征在于，所述第一數(shù)據(jù)處理與分析模塊，還用于獲取主麥克風(fēng)陣列中各麥克風(fēng)的相對(duì)位置；根據(jù)初步估計(jì)的異常聲源位置，分別計(jì)算與主麥克風(fēng)陣列中各麥克風(fēng)的距離，并針對(duì)計(jì)算的距離進(jìn)行聚類；統(tǒng)計(jì)聚類數(shù)量并比較每類距離集合的平均大小，按照每類距離集合的平均大小順序?qū)?yīng)匹配相同數(shù)量的預(yù)設(shè)權(quán)重組合中權(quán)重值作為各麥克風(fēng)于聲學(xué)成像過程中的加權(quán)因子；所述預(yù)設(shè)權(quán)重組合具有預(yù)設(shè)數(shù)量且總和為1的若干權(quán)重值，且若干權(quán)重值由大到小順序排列。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述陣列式多通道聲學(xué)成像裝置，其特征在于，還包括：安裝在成像顯示設(shè)備上信號(hào)發(fā)射裝置；
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述陣列式多通道聲學(xué)成像裝置，其特征在于，所述第一數(shù)據(jù)處理與分析模塊，還用于針對(duì)識(shí)別到的目標(biāo)區(qū)域的異常聲音信號(hào)進(jìn)行聚類分析，將每一類異常信號(hào)與預(yù)設(shè)異常信號(hào)信息庫(kù)中的異常信號(hào)進(jìn)行比對(duì)，確定每一類異常信號(hào)的優(yōu)先級(jí)，針對(duì)每一類初步估計(jì)的異常聲源單獨(dú)生成對(duì)應(yīng)
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述陣列式多通道聲學(xué)成像裝置，其特征在于，還包括：安裝在成像顯示設(shè)備上的降噪麥克風(fēng)陣列；
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述陣列式多通道聲學(xué)成像裝置，其特征在于，所述第一數(shù)據(jù)處理與分析模塊，還用于統(tǒng)計(jì)初步估計(jì)的異常聲源的數(shù)量，并結(jié)合目標(biāo)區(qū)域的圖像的尺寸，計(jì)算異常聲源的密度；判斷計(jì)算的密度所處的預(yù)設(shè)密度閾值范圍，根據(jù)判斷結(jié)果對(duì)應(yīng)匹配預(yù)設(shè)比例，處于每種預(yù)設(shè)密度閾值范圍的密度均對(duì)應(yīng)匹配一種預(yù)設(shè)比例；根據(jù)匹配的預(yù)設(shè)比例與目標(biāo)區(qū)域的圖像的尺寸確定單位面積。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述陣列式多通道聲學(xué)成像裝置，其特征在于，所述第一數(shù)據(jù)處理與分析模塊，還用于對(duì)于識(shí)別到的異常聲音信號(hào)進(jìn)行頻譜分析，確定源自初步估計(jì)的異常聲源方向的聲音信號(hào)的主要頻段屬于高頻段或中頻段或低頻段；當(dāng)確定屬于高頻段或中頻段時(shí)，選擇延時(shí)求和波束形成算法作為聲學(xué)成像算法；當(dāng)確定屬于低頻段時(shí)，選擇反卷積波束形成算法作為聲學(xué)成像算法。
8.一種應(yīng)用權(quán)利要求1至7中任意一項(xiàng)所述陣列式多通道聲學(xué)成像裝置的異常聲源定位顯示方法，其特征在于，包括：
9.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)包括存儲(chǔ)的計(jì)算機(jī)程序，其中，在所述計(jì)算機(jī)程序運(yùn)行時(shí)控制所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)所在設(shè)備執(zhí)行如權(quán)利要求8所述的方法。
10.一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)設(shè)備包括存儲(chǔ)器、處理器及在所述存儲(chǔ)器上存儲(chǔ)并可運(yùn)行的程序，所述程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求8所述方法的步驟。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種陣列式多通道聲學(xué)成像裝置，其特征在于，包括：成像顯示設(shè)備、安裝在成像顯示設(shè)備上的主麥克風(fēng)陣列、攝像裝置與熱成像裝置；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述陣列式多通道聲學(xué)成像裝置，其特征在于，所述第一數(shù)據(jù)處理與分析模塊，還用于獲取主麥克風(fēng)陣列中各麥克風(fēng)的相對(duì)位置；根據(jù)初步估計(jì)的異常聲源位置，分別計(jì)算與主麥克風(fēng)陣列中各麥克風(fēng)的距離，并針對(duì)計(jì)算的距離進(jìn)行聚類；統(tǒng)計(jì)聚類數(shù)量并比較每類距離集合的平均大小，按照每類距離集合的平均大小順序?qū)?yīng)匹配相同數(shù)量的預(yù)設(shè)權(quán)重組合中權(quán)重值作為各麥克風(fēng)于聲學(xué)成像過程中的加權(quán)因子；所述預(yù)設(shè)權(quán)重組合具有預(yù)設(shè)數(shù)量且總和為1的若干權(quán)重值，且若干權(quán)重值由大到小順序排列。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述陣列式多通道聲學(xué)成像裝置，其特征在于，還包括：安裝在成像顯示設(shè)備上信號(hào)發(fā)射裝置；
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述陣列式多通道聲學(xué)成像裝置，其特征在于，所述第一數(shù)據(jù)處理與分析模塊，還用于針對(duì)識(shí)別到的目標(biāo)區(qū)域的異常聲音信號(hào)進(jìn)行聚類分析，將每一類異常信號(hào)與預(yù)設(shè)異常信號(hào)信息庫(kù)中的異常信號(hào)進(jìn)行比對(duì)，確定每一類異常信號(hào)的優(yōu)先級(jí)，針對(duì)每一類初步估計(jì)的異常聲源單獨(dú)生成對(duì)應(yīng)的聲場(chǎng)圖像，并根據(jù)優(yōu)先級(jí)順序生成聲場(chǎng)圖像推薦查看順序并傳送至顯示屏；
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述陣列式多通道聲學(xué)成像裝置，其特征在于，還包括：安裝在成像顯示設(shè)備上的降噪麥克風(fēng)陣列；
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：徐波，于運(yùn)廣，廖振浩，陳賢，蘭啟龍，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：南京正澤科技股份有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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