CN102325295A - 基于机器视觉技术的音响检测与补偿装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于机器视觉技术的音响检测与补偿装置及其方法，旨在提供一种不易引入其他失真的音响检测和补偿方法。整个装置流程如下：用荧光笔在扬声器纸盆上被检测处作一标记，将扬声器固定好，将摄像机的镜头对准扬声器纸盆，纸盆上的荧光点的振动方向与摄像机镜头方向垂直，使用标准音源碟播放，同时摄像机进行拍摄，将拍摄得到的画面处理，解析出荧光点的频谱，与标准音源碟的频率进行比较得到音响系统的偏差，将缺少或多于的频率在扬声器前进行补偿。荧光点的波形图像实际反映了扬声器发出的声音的频谱，通过频率补偿可以使最终的声音无限接近于声源的输出。本发明适用于所有音响系统的检测和修正。

Description

基于机器视觉技术的音响检测与补偿装置及其方法

技术领域

本发明公开了一种检测设备及方法，尤其涉及一种基于机器视觉技术的音响系统的检测与补偿装置及其方法。

背景技术

机器视觉主要用计算机来模拟人的视觉功能，从客观事物的图像中提取信息，进行处理并加以理解，最终用于实际检测、测量和控制。机器视觉技术最大的特点是速度快、信息量大、功能多。

音响系统的保真度检测是音响系统检测中最重要的一部分。目前的检测方法主要有分阶段检测和总体检测两类。分阶段检测是指将音响系统的各个部件分别检测，如音源检测、功率放大器检测、扬声器检测等，从而实现整体检测的目的。

另外一种检测是利用标准音源信号给音响系统，然后直接检测扬声器输出，实现音响系统总体的检测。

目前总体检测采用的方法主要有利用麦克风将音频信号再转换成电信号，通过示波器来观看失真情况。但这种方法又将麦克风的失真带进去了，检测结果不真实。另外也有利用激光照射扬声器，在扬声器上涂抹反射材料，激光反射后投影到幕布上，通过观看投影波形来达到检测的目的。

激光法有以下几个缺点：

●检测点有限，而且有些检测点是无法形成反射光的；

●当频率高时反射波形不可见；

●激光设备昂贵。

中华人民共和国国家知识产权局域2006年09月27日公开了公开号为CN1838839A的专利文献，名称是扬声器纯音检测方法，该方法含有以下步骤：声卡放音的计算机采集声音的时域波形；计算机对所述波形进行信号头识别，判别一段有效信号的起始位置；计算机对所得信号进行Daub4小波分解，再把指定的近似系数置零后进行小波重构，得到重构信号；计算机对所得结果进行显示方式转换，构造出异音曲线；计算机把所得的异音曲线与设定的阈值曲线进行对，异音曲线上任意一点超出该点的阈值，则判别为纯音检测不合格。此方案需要用麦克风采集声音，会引入麦克风的失真，影响检测结果，并且在检测出失真以后还是没有解决方法，不能得到良好的视听效果。

发明内容

本发明主要是为了解决现有技术所存在的检测不全面、检测设备昂贵等、容易引入其他干扰的问题提供了一种使用方便，设备简单有效，检测全面、干扰少、可以解决失真问题的基于机器视觉技术的音响检测与补偿装置及其方法。

本发明针对上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种基于机器视觉技术的音响检测与补偿装置，包括依次连接的摄像机、画面元素清除模块、画面划分排列模块、画面叠加模块、位置提取模块、频谱分析对比模块，所述频谱分析对比模块与频率补偿模块连接，所述频率补偿模块连接在音响系统的功放和扬声器之间。

整个装置的处理流程如下：用荧光笔在扬声器纸盆上被检测处作一标记，将扬声器固定好，将摄像机的镜头对准扬声器纸盆，纸盆上的荧光点的振动方向与摄像机镜头方向垂直(或接近垂直)，使用标准音源碟播放，同时摄像机进行拍摄，将拍摄得到的画面处理，解析出荧光点的频谱，报告检测结果并在屏幕上显示实测波形，与标准音源碟的频率进行比较得到音响系统的偏差，将缺少或多于的频率在扬声器前进行补偿。

摄像机前加装放大镜头，强化振动图像的效果。荧光点的波形图像实际反映了扬声器发出的声音的频谱，通过频率补偿可以使最终的声音无限接近于声源的输出。通过更换检测点可以得到扬声器纸盆不同部位的振动情况以及纸盆与外壳连接处的振动情况，通过对比了解扬声器结构的缺陷之处，有助于设计人员有针对性地改进方案，设计出更好的扬声器。

作为优选，所述画面处理方法如下：摄像机每秒拍摄画面为N帧，标准音源碟的输出为频率是f的正弦波，f/N为无理数，将拍摄到的画面清除其他元素，只剩余荧光点，将画面按照时间t为单位进行划分，将一个单位中的所有画面按固定距离排列成组，将所有的组进行叠加得到波形序列图，将波形序列图中的荧光点位置进行提取得到纸盆被标记处得振动波形。

作为优选，f/N为π的倍数。这样可以让拍摄到得所有点不会发生都落在有限的几处的问题，而是均匀分布在整个时间单位内。

作为优选，t为1/f的倍数。这样可以得到完整数量的正弦波形，便于进行分析。

作为优选，拍摄时间大于1000秒。

检测时间足够长，则利用摄像机就可以捕获到完整的扬声器震动波形，检测结果也更为准确。

本发明带来的实质性效果是，可以用普通帧数的摄像机对高频率的声音进行检测，设备简单，成本低廉，干扰源少，不易引入其他失真，可以对整个扬声器进行检测来了解各处的振动情况，可以对输出进行修正得到完美的声波。

附图说明

图1是本发明的一种电路模块图；

图中：1、音源，2、功放，3、频率补偿模块，4、扬声器，5、摄像机，6、画面元素清除模块，7、画面划分排列模块，8、画面叠加模块，9、位置提取模块，10、频谱分析对比模块。

具体实施方式

本实施例的一种音响系统检测装置，如图1所示，包括依次连接的摄像机5、画面元素清除模块6、画面划分排列模块7、画面叠加模块8、位置提取模块9、频谱分析对比模块10和频率补偿模块3。频谱分析对比模块10与音源1连接，频率补偿模块3串接在功放2和扬声器4之间。

整个装置的处理流程如下：用荧光笔在扬声器4的纸盆上作一标记，将扬声器4固定好，将摄像机5的镜头对准纸盆固定，纸盆上的荧光点的振动方向与摄像机5镜头方向垂直，使用标准音源碟播放，同时摄像机5进行拍摄，拍摄时间为1000秒。标准音源碟的输出为频率是3000πHz的正弦波。摄像机5每秒拍摄画面为24帧，画面元素清除模块6将拍摄到的画面清除掉其它元素，只剩余荧光点，画面划分排列模块7将清除以后的画面按照时间1/(100π)秒为单位进行划分，并将一个单位中的所有画面按固定距离排列成组，画面叠加模块8将所有的组进行叠加得到波形序列图，位置提取模块9将波形序列图中的荧光点位置进行提取得到纸盆被标记处得振动波形并将此波形发送给频谱分析对比模块10，频谱分析对比模块10将收到的荧光点振动波形的频谱和从音源处得到的音源的频谱进行对比，找出缺失或者多于的频率，频率补偿模块3将缺少或多于的频率进行补偿，使得扬声器4的输出频谱更为接近音源1的频谱。

Claims (6)

1.一种基于机器视觉技术的音响检测与补偿方法，包括以下步骤：用荧光笔在扬声器纸盆上作一标记，将扬声器固定好，将摄像机的镜头对准扬声器纸盆固定，纸盆上的荧光点的振动方向与摄像机镜头方向垂直，使用标准音源碟播放，同时摄像机进行拍摄，将拍摄得到的画面处理，解析出荧光点的频谱，与标准音源碟的频率进行比较得到音响系统的偏差，将缺少或多于的频率在扬声器前进行补偿。

2.根据权利要求1所述的基于机器视觉技术的音响检测与补偿方法，其特征在于，所述画面处理方法如下：摄像机每秒拍摄画面为N帧，标准音源碟的输出为频率是f的正弦波，f/N为无理数，将拍摄到的画面清除其他元素，只剩余荧光点，将画面按照时间t为单位进行划分，将一个单位中的所有画面按固定距离排列成组，将所有的组进行叠加得到波形序列图，将波形序列图中的荧光点位置进行提取得到纸盆被标记处得振动波形。

3.根据权利要求2所述的基于机器视觉技术的音响检测与补偿方法，其特征在于，f/N为π的倍数。

4.根据权利要求2或3所述的基于机器视觉技术的音响检测与补偿方法，其特征在于，t为1/f的倍数。

5.根据权利要求1所述的基于机器视觉技术的音响与补偿检测方法，其特征在于，拍摄时间大于1000秒。

6.一种基于机器视觉技术的音响检测与补偿装置，其特征在于，包括依次连接的摄像机、画面元素清除模块、画面划分排列模块、画面叠加模块、位置提取模块、频谱分析对比模块，所述频谱分析对比模块与频率补偿模块连接，所述频率补偿模块连接在音响系统的功放和扬声器之间。

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