[发明专利]一种海豚声像同步采集系统

说明书

一种海豚声像同步采集系统，属于声信号和视频信号同步采集技术领域。包括声音采集模块、水下视频采集模块、数据存储模块、供电模块和主控软件；声音采集模块由高频宽带水听器、前置滤波放大器和多通道高频同步采集卡组成；水下视频采集模块由水下摄像头和水下照明灯组成；所述数据存储模块由装有主控软件的高性能计算机组成；所述供电模块向声音采集模块、视频采集模块和数据存储模块提供电力支持；主控软件用于同一个时钟控制声音采集模块和视频采集模块的采集时间。可同步获取海豚声音和水下行为数据，为开展海豚声行为研究提供基础数据，对海豚行为谱的构建、不同行为下海豚声音解读、海豚生物学认知、海豚仿生训练等具有重要意义。

技术领域

本发明属于声信号和视频信号同步采集技术领域，尤其是涉及海豚声音和行为视频同步记录的一种海豚声像同步采集系统。

背景技术

海洋哺乳动物中齿鲸亚目鲸类里有超过65种的鲸豚类具有生物声呐系统。作为齿鲸类的一个重要成员，海豚具有优越的声呐系统，能够在水下发出多种类型的声音。海豚发出的声音在其生命活动中有着至关重要的作用，通过声音进行水下定位、探测环境、觅食、交流信息和个体识别等。海豚发声与其行为密切相关，不同的行为下声音存在明显差异性。海豚声音及行为研究对于海豚声呐机理分析、海豚种群声学监测、海豚保护以及海豚声呐仿生等具有重要意义，已成为国内外声学领域尤其是水声研究领域非常重视和关注的热点。

海豚声信号和同步行为采集是进行海豚声呐相关研究的前提。海豚声信号种类繁多，既有高频宽带脉冲信号，也有中低频连续信号，且具有指向性。海豚声信号频率范围从几百Hz到200kHz以上，信号强度变化较大，最高可达230dB。对海豚声信号采集，需要多通道、高采样率、高存储量、低功耗的设备。国外在海豚声信号采集方面研究较早，总体水平高于我国。经历了单水听器、水听器阵列、单通道自容式长时间序列采集、多通道自容式长时间序列采集等阶段，国外具有成熟的商品化海豚声音记录设备，但未见海豚声音和水下视频同步采集的设备。

目前，国内海豚声信号采集设备偏重于海豚声音采集，视频采集只能通过空气中布放的摄像头以及水下摄像机。虽然这种采集模式能记录到声信号采集期间的海豚行为等视频信息，但由于视频记录与声音采集不是同一个时钟控制，因此无法精确同步，造成后续研究的诸多局限性，难以开展海豚声信号与行为相关性研究。

发明内容

本发明目的在于针对现有技术存在的上述问题，提供一种海豚声像同步采集系统，该系统可同步获取海豚声音和水下行为数据，为开展海豚声行为研究提供基础数据，对海豚行为谱的构建、不同行为下海豚声音解读、海豚生物学认知、海豚仿生训练等具有重要意义。

本发明包括声音采集模块、水下视频采集模块、数据存储模块、供电模块和主控软件；

所述声音采集模块，用于海豚声信号的采集，由高频宽带水听器、前置滤波放大器和多通道高频同步采集卡组成；高频宽带水听器，用于接收海豚声音，并将声音转换为电压信号；前置滤波放大器，用于将高频宽带水听器接收到的海豚声音信号放大、滤波；多通道高频同步采集卡，用于模数转换，将前置放大器输入的海豚声音信号转成数字信号；

所述水下视频采集模块，用于海豚水下视频数据的采集，由水下摄像头和水下照明灯组成；水下摄像头用于实时接收海豚水下视频数据，水下照明灯为水下摄像头提供光源；

所述数据存储模块，用于存储声音采集模块和视频采集模块采集到的声音和影像数据，由装有主控软件的高性能计算机组成；

所述供电模块，用于向声音采集模块、视频采集模块和数据存储模块提供电力支持，采用通用交流电或锂电池或干电池；

所述主控软件，用于同一个时钟控制声音采集模块和视频采集模块的采集时间，由一个主程序和三个功能程序组成；主程序，用于引导进入各功能程序或者单独运行某个功能程序；三个功能程序根据采集需求，分别用于实现海豚声像同步采集、海豚声音采集和海豚水下视频采集功能。