[发明专利]用于检测声学和光学信息的方法和装置、以及对应的计算机可读存储介质

说明书

本发明涉及用于检测声学和光学信息的方法和装置、以及对应的计算机程序和对应的计算机可读存储介质，本发明特别可以用于生成三维声音图。声音图可以被可视化并且具有与声源、声功率和发射器特性有关的信息。为此，提出了使用用于检测声学和光学信息的至少一个麦克风阵列和至少一个用于检测光学几何结构数据的设备，其中，至少一个麦克风阵列和至少一个用于检测光学几何结构数据的设备被布置成限定的位置关系。通过相对于彼此移动至少一个麦克风阵列、至少一个用于检测光学几何结构数据的设备和对象来检测从对象发射的声学信息和对象的几何结构。

技术领域

本发明涉及用于检测声学和光学信息的方法和装置、以及对应的计算机程序和对应的计算机可读存储介质，本发明尤其可以用于生成三维声音图。声音图可被视觉化并具有与声源、声功率和发射器特性有关的信息。

背景技术

利用用于声源定位的麦克风阵列的波束成型在过去10年中已在国际上得到发展，并且现在是现有技术。多个麦克风因此固定连接到一个或多个摄影机，并且声场和视频被并行地数字记录。通过使用各种计算机辅助信号处理技术，声场被分解成来自麦克风数据的单独的源，并且所提取的声学图与视频图像重叠。声源以这种方式被分配给对应的对象。三维波束成型现在甚至成为已建立的技术。此处，声发射对象的3D模型用于计算并表示声源。

空间欠采样产生旁瓣(杂源或假源)，其限制了声学图的动态并使声学图像的理解复杂化。由于成本和处理的原因，麦克风的数量、以及麦克风阵列的产生的接收模式限制了声场的空间二次抽样。于是，声学图往往是阵列的接收模式与实际声场(图1和图2)的卷积。理论上，将需要处于许多不同空间位置的非常大量的麦克风来确保完整的扫描。由于这是不可能的，所以存在能够改进结果的几种类型的先进信号处理技术(CLEAN-SC、 HDR、DAMAS、正交波束成型)。然而，也可以不利用复杂算法来重构不包含在数据中的信息。

由于麦克风阵列测量来自仅一个位置的声源，所以空间欠采样也不允许做出与所检测的声源的发射器特性(单极、双极、三极)相关的结论。然而，这些结论对于评估声源是重要的。

常规的方法不允许做出与所检测的声源的辐射声功率相关的结论。为此，围绕该源的辐射声场必须也被完全探索。

为了正确计算声音图，还必须确定从每个麦克风到对象的表面上的每个点的精确距离。对于扁平的表面，麦克风阵列到对象表面的距离通常被直接确定，其中，表面和阵列的轴线必须互相垂直。必须获得用于被构造得非常深的对象或室内测量的3D模型，这需要额外的努力。此外，必须额外地执行装配，即，必须确定麦克风阵列与3D模型的相对位置。

发明内容

因此，本发明的目的为提供用于检测声学和光学信息的方法和装置、以及对应的计算机程序和对应的计算机可读存储介质，其消除了已知方案的缺点，并且更具体地，其使得可以在不增加物理上存在的麦克风的数量的情况下增加空间采样点的数量。

通过权利要求1和8到10中的特征，利用本发明实现了该目的。本发明的有利实施例被列举在从属权利要求中。

本发明的特定优点尤其在于，大大减小了与对对象的声场进行空间二次抽样相关联的问题，并且因此消除了杂源或假源。这通过在本发明的方法中使用至少一个麦克风阵列和至少一个用于测量光学几何结构数据的设备来实现。至少一个麦克风阵列和至少一个用于测量光学几何结构数据的设备因此以限定的彼此相对位置关系来布置。优选地，(多个)麦克风阵列和用于检测光学几何结构数据的(多个)设备至少在声学和光学信息的检测期间是固定互连的。这在(多个)麦克风阵列和用于测量光学几何结构数据的(多个)设备被可拆卸地互连时是尤其有利的。

麦克风阵列包括至少两个麦克风，然而优选为多个麦克风，例如在48 与120个麦克风之间。麦克风的数量取决于应用的领域、对象的几何特性和/或声源的性质，并且甚至可以超过120个的数量。