[发明专利]一种声场可视化系统中声像平面的空间角度标定方法

权利要求书

1.一种声场可视化系统中声像平面的空间角度标定方法，包括以下步骤：

1)根据测试需要架设传声器阵列和摄像机，定义摄像机坐标系O_CX_CY_CZ_C和传声器阵列坐标系O_WX_WY_WZ_W，并测量摄像机坐标系原点在传声器阵列坐标系的空间位置T_c＝(t_x,t_y,t_z)^T，假设摄像机坐标系相对于传声器坐标系的初始空间旋转矩阵为R_co＝(0,0,0)^T；

2)对摄像机进行标定，获取摄像机镜头内部参数；其中，摄像机镜头内部参数包括摄像机主点像素坐标(u₀,v₀)，镜头焦距的像素尺寸f_cu×f_cv，摄像机镜头畸变系数(k₁,k₂,k₃,p₁,p₂)；

3)距离摄像机Z_c＝d处设置一粘贴有标志点的声源，并缓慢移动声源，传声器阵列获取移动声源的声压信号，同时摄像机摄取移动声源的若干帧实景图像；

4)采用声源重建方法对声压信号进行重建，得到移动声源所在平面的声压色谱图，获取传声器阵列重建声源像素位置X_po；

5)根据镜头畸变的非线性模型，利用摄像机镜头内部参数，对摄像机所摄取的实景图像进行畸变校正，得到无畸变实景图像，并获取摄像机摄取的声源像素位置X_p'；

6)将无畸变实景图像与相应的声压色谱图进行得叠加匹配，根据传声器阵列重建声源像素位置X_po和摄像机摄取的校正后声源像素位置X_p'的差异，构建使二者差异最小的目标函数，并采用单目标最优化算法求解出声源的重建声平面与实景像平面的空间角度关系，即声像平面的空间角度关系。

2.如权利要求1所述的一种声场可视化系统中声像平面的空间角度标定方法，其特征在于：所述步骤5)中镜头畸变的非线性模型的数学表达式为：

$\left\{\begin{array}{c}{x_p}^{\′}=x_p(1+k_1{r}^2+k_2{r}^4+k_3{r}^6)+2p_1{x}_p{y}_p+p_2(r^2+2{x_p}^2)\\ {y_p}^{\′}=y_p(1+k_1{r}^2+k_2{r}^4+k_3{r}^6)+2p_2{x}_p{y}_p+p_1(r^2+2{y_p}^2)\end{array}\right.$

其中，

$\{\begin{array}{c}{x}_p=(u-u_0)/f_{cu}\\ y_p=(v-v_0)/f_{cv}\end{array},r=\sqrt{x_p^2+y_p^2}$

式中，(u,v)是实景图像中声源标志点P的映射点p的像素坐标。