KR20170130041A - 소음원 가시화 데이터 누적 표시방법 및 음향 카메라 시스템 - Google Patents

소음원 가시화 데이터 누적 표시방법 및 음향 카메라 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명 MEMS 음향 감지 센서(10)들과, 수신된 음향신호를 중앙처리부(40)로 송신하는 음향신호 습득부(20)와, 상기 소음원의 광학 영상을 촬영하는 촬영 렌즈(30),를 포함하여 구성된 음향 및 화상 신호 습득수단(100)를 제공하는 단계(S10)와; 제1 시간프레임(T1) 동안에, 상기 음향 및 화상 신호 습득수단(100)이 소음원의 음향 신호와 영상을 습득하는 초기 신호습득 단계(S20)와; 상기 중앙처리부(40)가 빔 파워(Pij)를 계산하여 제1 음향 데이터를 생성하고, 상기 촬영 렌즈(30)의 신호를 기초로 영상 데이터를 생성하는 초기 분석 단계(S30)와; 디스플레이부(50)가 제1 음향 데이터와 화상 데이터를 코디네이션하여 중첩적으로 표출하는 초기 표출 단계(S40)와; 상기 제1 시간프레임(T1)보다 시간적으로 이후인 제2 시간프레임(T2) 동안에 상기 음향신호 습득부(20)가 소음원의 음향 신호를 습득하는 누적 신호습득 단계(S50)와; 상기 중앙처리부(40)가 제2 시간프레임(T2) 동안에 습득된 음향 신호를 기초로 누적 음향 데이터를 생성하는 누적 신호 분석 단계(S60)와; 상기 디스플레이부(50)가 상기 누적 음향 데이터를 상기 초기 음향 데이터와 화상 데이터가 중첩 표시된 영상 위에 표출하는 누적 표출 단계(S70);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 소음원 가시화 데이터 누적 표시방법에 관한 것이다.

Description

소음원 가시화 데이터 누적 표시방법 및 음향 카메라 시스템 { Acoustic Camera Display Method }
본 발명은 소음원 가시화 데이터 누적 표시방법 및 음향 카메라 시스템에 관한 것이다.
음향카메라는 소리를 시각화하는 첨단계측장비로, 멀티미디어 정보 통신기기, 가전, 자동차, 건설 등 다양한 분야에서 필요로 하는 신기술 장비이다. 종래 기술인 본 발명의 출원인 소유의 등록특허 제10-1213539호((주)에스엠인트루먼트)는, 복수개의 MEMS 마이크로폰을 인쇄회로기판(Print Circuit Board)에 탑재하여 구성되되, 상기 MEMS 마이크로폰은 반경방향으로 확장되는 2 ~ 10개의 날개부를 가지는 것을 특징으로 하는 멤스 마이크로폰 어레이를 이용한 음향감지장치를 게시한다.
종래 기술인 본 발명의 출원인 소유의 등록특허 등록특허 제10-1471299호((주)에스엠인트루먼트)는, MEMS 마이크로폰들의 음향감지부가 전방을 향하게 배치되는 전방몸체와; 기판(substrate)에 고정된 상태에서 음향감지부가 상기 전방몸체에 노출되는 상기 MEMS 마이크로폰들과; 상기 MEMS 마이크로폰들이 장착되는 기판과; 상기 전방몸체의 렌즈홀을 통하여 촬영렌즈가 노출되는 영상촬영부와; 상기 전방몸체의 후면측에 상기 기판이 위치된 상태에서 상기 기판의 후측과 영상촬영부의 후측을 감싸는 후방몸체;을 포함하여 구성되고, 상기 MEMS 마이크로폰들은 반경방향으로 직선 또는 곡선 또는 나선 형상으로 확장되는 2 ~ 30개의 날개부를 형성하며, 하나의 상기 날개부(W)에2 ~ 50개의 MEMS 마이크로폰들이 이격되어 배열되고, 상기 전방몸체의 변두리 또는 후방몸체에 고정된 상태에서 후방으로 돌출되는 손잡이부;를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 이동식 음향 카메라를 게시한다.
전술한 바와 같이, 마이크로폰 어레이 빔포머 (Microphone Array Beamformer)는 소음원 위치규명 방법의 하나로, 다수의 마이크로폰 센서를 이용하여 소음원에서 발생하는 음파를 측정하고 이에 대한 신호처리를 통하여 소음원의 분포를 사진처럼 가시화 하는 방법이다. 각 마이크로폰에서 수신되는 신호의 특성에 따라 특정 발신위치에서 발생한 신호로 재구성하여 이의 음압크기를 측정하고, 측정된 음압레벨을 공간상의 분포로 도시하여 소음원의 위치를 추정하는 방식을 사용한다. 음향카메라의 측정 기법은 특수 분야의 연구목적으로 개발이 되어졌으나, 소음원의 분포를 직관적으로 확인할 수 있는 장점에 따라 산업 각 분야의 연구/개발단계에서의 활용으로 확대 적용되고 있다.
<관련 선행 기술>
등록특허 10-0838239(특허권자 : (주)에스엠인스트루먼트)
등록특허 10-2009-0047507 (출원인 : (주)에스엠인스트루먼트)
등록특허 10-051120(출원인 : 한국과학기술원)
등록특허 : 10-0217872(출원인 : 한국과학기술원)
본 발명은 서로 다른 지점에서 다른 순간에 발생하는 소음, 이음을 효과적으로 발견하여 사용자가 쉽게 인식할 수 있도록 표시할 수 있는 음향카메라 시스템을 제공하기 위한 것이다.
단순 음압의 크기를 이용한 트리거링 기법을 사용하였을 경우, 측정 분석 대상이 되는 소음원은 소음 발생이 없는 순간에 주변 소음에 의한 백그라운드 소음이 커져을 때 트리거링이 되어 원하지 않는 소음(백그라운드 소음)에 의해 분석 대상 소음 특성이 묻혀서 표시되지 않는 문제점이 발생하는 데 본 발명은 이러한 문제점을 해결한 소음원 가시화 데이터 누적 표시방법 및 음향 카메라 시스템을 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 기계류, 전자 장치류, 자동차 등에서 다른 지점 다른 순간에 발생하는 소음을 하나의 화면에 누적 표시하여 복수개의 소음원의 위치를 명확하게 파악할 수 있을 뿐 아니라 소음원의 소음(Noise)정도를 순서로 표시할 수 있으며, 고유의 트리거링 또는 유효 데이터 선별법에 의해 소음원 영역이 아닌 외부 소음의 영향을 음장 가시화 화면 상에서 배제할 수 있는 소음원 가시화 데이터 누적 표시방법 및 음향 카메라 시스템을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 소음원 가시화 데이터 누적 표시방법은 복수개의 마이크로폰 어레이를 사용하여 서로 다른 순간에 취득된 음향신호를 빔 포밍하여 적어도 두개 이상의 음장 가시화 영상을 생성한 후 이를 하나의 광학 화상 상에 맵핑하여 누적하여 표시한다.
본 발명의 소음원 가시화 데이터 누적 표시방법은 곡면상 또는 평면상에 균일한 간격으로 이격되게 배치되어 소음원의 음향신호를 감지하는 MEMS 음향 감지 센서(10)들과, 상기 MEMS 음향 감지 센서(10)들로부터 수신된 음향신호를 디지털신호로 변환하고 중앙처리부(40)로 송신하는 음향신호 습득부(20)와, 상기 소음원의 광학 영상을 촬영하는 촬영 렌즈(30),를 포함하여 구성된 음향 및 화상 신호 습득수단(100)를 제공하는 단계(S10)와; 제1 시간프레임(T1) 동안에, 상기 음향 및 화상 신호 습득수단(100)이 소음원의 음향 신호와 영상을 습득하는 초기 신호습득 단계(S20)와; 상기 중앙처리부(40)가 제1 시간프레임(T1) 동안에 습득된 음향 신호를 기초로 각 지점의 빔 파워(Pij)를 계산하여 제1 음향 데이터(D1)를 생성하고, 상기 촬영 렌즈(30)의 신호를 기초로 영상 데이터를 생성하는 초기 분석 단계(S30)와; 디스플레이부(50)가 상기 중앙처리부(40)에서 연산된 제1 음향 데이터(D1)와 화상 데이터를 코디네이션하여 오버레이(Over Lay)하여 시각적으로 표출하는 초기 표출 단계(S40)와; 상기 제1 시간프레임(T1)보다 시간적으로 이후인 제2 시간프레임(T2) 동안에 상기 음향신호 습득부(20)가 소음원의 음향 신호를 습득하는 누적 신호습득 단계(S50)와; 상기 중앙처리부(40)가 제2 시간프레임(T2) 동안에 습득된 음향 신호를 기초로 각 지점의 빔 파워(Pij)를 계산하여 제2 음향 데이터(D2)를 생성하는 누적 신호 분석 단계(S60)와; 상기 디스플레이부(50)가 제2 음향 데이터(D2)와 초기 음향 데이터(D1), 또는 제2 음향 데이터(D2)와 초기 음향 데이터(D1)를 활용하여 연산된 음향 매트릭스(M3)를 화상 데이터에 맵핑(Over Lay, Mapping)하여 시각적으로 표출하는 누적 표출 단계(S70);를 포함하여 구성된다.
초기 분석 단계 또는 누적 신호 분석 단계에서, 중앙처리부는 하나의 시간프레임 동안에 습득된 음향 신호를 기초로 계산된 각 지점의 빔 파워 값들중에서 선택된 적어도 두개의 빔 파워값의 차이값을 활용하여 계산된 값이 미리 설정된 값보다 큰 경우에 유효한 음향 데이터로 취급하여 화상 데이터에 맵핑하여 중첩 표시하거나 데이터 저장의 트리거링 신호로 삼는 것이 바람직하다.
초기 분석 단계 또는 누적 신호 분석 단계에서, 중앙처리부는 빔 파워(Pij) 값들중 최대값(Pmax)과 최소값(Pmin)의 차이가 미리 설정된 기준값(△P1)보다 크거나, 최대값(Pmax)과 평균값(Pmean)의 차이가 미리 설정된 기준값(△P2)보다 큰 경우에 유효한 음향 데이터로 취급하여 화상 데이터에 맵핑하여 중첩 표시하거나, 데이터 저장의 트리거링 신호로 삼는 것이 바람직하다.
중앙처리부는 하나의 시간프레임 동안에 습득된 음향 신호를 기초로 계산된 각 지점의 빔 파워(Pij) 값들의 표준편차값이 미리 설정된 기준 보다 큰 경우에 유효한 소음이 발생하였다고 판단하여 유효한 음향 데이터로 취급하여 화상 데이터에 맵핑하여 중첩 표시하거나, 데이터 저장의 트리거링 신호로 삼는다.
본 발명에 따르는 경우, 서로 다른 지점에서 다른 순간에 발생하는 소음, 이음을 효과적으로 발견하여 사용자가 쉽게 인식할 수 있도록 표시할 수 있는 음향카메라 시스템이 제공된다.
본 발명의 소음원 가시화 데이터 누적 표시방법 및 음향 카메라 시스템은 하나의 시간대에서 측정한 한 프레임의 음향 데이터 매트릭스의 구성 요소 간의 차이값으로 대상 소음원에서 유효한 소음이 발생하였느지 여부로 트리거링을 실시하거나 이 경우에만 유효데이터로 취급하여, 측정 분석 대상이 되는 소음원은 소음 발생이 없는 순간에 주변 소음에 의한 백그라운드 소음이 커졌을 때 트리거링이 되어 원하지 않는 소음(백그라운드 소음)에 의해 분석 대상 소음 특성이 묻혀서 표시되지 않는 문제점을 해결하였다.
본 발명의 본 발명의 소음원 가시화 데이터 누적 표시방법 및 음향 카메라 시스템은 기계류, 전자 장치류, 자동차 등에서 다른 지점 다른 순간에 발생하는 소음을 하나의 화면에 누적 표시하여 복수개의 소음원의 위치를 명확하게 파악할 수 있을 뿐 아니라 소음원의 소음(Noise)정도를 순서로 표시할 수 있으며, 고유의 트리거링 또는 유효 데이터 선별법에 의해 소음원 영역이 아닌 외부 소음의 영향을 음장 가시화 화면 상에서 배제할 수 있는 유리한 효과를 갖는다.
도 1a, 도 1b는 빔 포밍 개념 설명도.
도 2는 소음원 가시화 데이터 누적 표시 음향 카메라 시스템 구성도.
도 3은 소음원 가시화 데이터 누적 표시방법 흐름도.
도 4a(Over All Level : 45.1dB), 도 4b(Over All Level : 57.7dB)는 동일한 위치에서 서로 다른 시간에 측정 분석된 두개의 음향 데이터(Beam Power Level) 프레임.
도 5a, 도 5b의 행렬로 표시된 음향 데이터의 빔 파워 레벨값(행렬요소값, Pij)에서 평균값을 뺀 음향 데이터 프레임.
도 5c는 도 5a, 도 5b의 음향 데이터 프레임의 각 행렬 요소값을 평균하여 도시한 음향 데이터 프레임.
도 6a는 소음원 가시화 데이터를 누적 표시전 방법 음향 및 화상 데이터 맵핑 영상.
도 6b는 본 발명에 따라 소음원 가시화 데이터를 하나의 화상에 누적 표시한 음향 및 화상 맵핑 영상.
도 1a, 도 1b는 빔 포밍 개념 설명도이다. 빔형성 기법을 다음의 수식을 통해 설명할 수 있다. yi(t)는 i번째 마이크로폰에서 측정된 신호이고, z(t) 빔출력이다. M개의 마이크로폰에 측정된 각각의 신호에서 가상 음원 방향으로의 시간지연을 주어 센서에 따라 가중치를 곱한 뒤 신호를 더하게 되면 빔파워을 얻을 수 있다. 실제 음원과 가상 음원과 방향이 일치하면 신호가 증폭된다. 이러한 방법으로 소음원의 위치를 추정할 수 있다. 빔파워를 아래와 같이 수식으로 표현 할 수 있다.
Figure pat00001
임의의 위치에 가상 소음원이 존재 할 경우 소음원의 크기를 아래와 같이 수식으로 표현할 수 있다.
Figure pat00002

Figure pat00003

Figure pat00004

도 1a, 도 1b는 빔 포밍 개념 설명도, 도 2는 소음원 가시화 데이터 누적 표시 음향 카메라 시스템 구성도, 도 3은 소음원 가시화 데이터 누적 표시방법 흐름도, 도 4a(Over All Level : 45.1dB), 도 4b(Over All Level : 57.7dB)는 동일한 위치에서 서로 다른 시간에 측정 분석된 두개의 음향 데이터(Beam Power Level) 프레임, 도 5a, 도 5b의 행렬로 표시된 음향 데이터의 빔 파워 레벨값(행렬요소값, Pij)에서 평균값을 뺀 음향 데이터 프레임, 도 5c는 도 5a, 도 5b의 음향 데이터 프레임의 각 행렬 요소값을 평균하여 도시한 음향 데이터 프레임, 도 6a는 소음원 가시화 데이터를 누적 표시전 방법 음향 및 화상 데이터 맵핑 영상, 도 6b는 본 발명에 따라 소음원 가시화 데이터를 하나의 화상에 누적 표시한 음향 및 화상 맵핑 영상이다.
도 2 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 소음원 가시화 데이터 누적 표시방법은, 음향 및 화상 신호 습득수단(100)를 제공하는 단계(S10)와 초기 신호습득 단계(S20)와 초기 분석 단계(S30)와 초기 표출 단계(S40)와 누적 신호습득 단계(S50)와 누적 신호 분석 단계(S60)와 누적 표출 단계(S70)를 포함하여 구성된다.
<단계 S10, S20>
도 2(a, b), 도 3에 도시된 바와 같이, 음향 및 화상 신호 습득수단(100)를 제공하는 단계(S10)에서, 곡면상 또는 평면상에 균일한 간격으로 이격되게 배치되어 소음원의 음향신호를 감지하는 MEMS 음향 감지 센서(10)들과, 상기 MEMS 음향 감지 센서(10)들로부터 수신된 음향신호를 디지털신호로 변환하고 중앙처리부(40)로 송신하는 음향신호 습득부(20)와, 상기 소음원의 광학 영상을 촬영하는 촬영 렌즈(30),를 포함하여 구성된 장치가 제공된다.
여기서, MEMS 음향 감지 센서(10)들과 관련하여 미세전자기계시스템(MEMS, Micro Electro Mechanical System)은 반도체 제조 공정을 응용해 마이크로미터 크기의 초미세 기계부품과 전자회로를 동시에 집적하는 기술이다. MEMS 마이크로폰은 박막에 작용하는 압력에 의한 박막의 기계적 변형을 박막의 센서에 장착된 적극 사이의 정전용량의 변화로 측정하며 일반 콘덴서 마이크로폰과 동일한 동작원리를 가지고 있다. MEMS 마이크로폰은 아날로그 신호를 ADC를 이용하여 바로 디지털 PDM(Pulse Density Modulation)으로 측정하기 때문에 아날로그센서를 이용하여 측정 시 필요한 별도 고가의 ADC 측정 장치가 필요 없다는 장점을 가지고 있다.
초기 신호습득 단계(S20)에서, 제1 시간프레임(T1) 동안에, 음향 및 화상 신호 습득수단(100)이 소음원의 음향 신호와 영상을 습득한다. 실제로 음향신호 습득부(20)는 휴지기 없이 연속되는 시간 간격으로 측정할 수 있다.(차후 중앙처리부의 분석 판단에 의해 유효 데이터로 인정된 시간 구간의 데이터만 표시 저장됨).
<단계 S30, S40>
일실시예(도 4a, 도 6a)에 있어서, 제1 음향 데이터 생성 단계에서 중앙처리부(40)는 도 4a에 도시된 바와 같은 소음원의 각 지점에 대한 빔 파월 레벨 매트릭스를 생성한다. 초기 분석 단계(S30)에서 중앙처리부(40)가 제1 시간프레임(T1) 동안에 습득된 음향 신호를 기초로 각 지점의 빔 파워(Pij)를 계산하여 제1 음향 데이터를 생성하고, 상기 촬영 렌즈(30)의 신호를 기초로 영상 데이터를 생성한다.
여기서 음향 데이터란 각 지점의 빔 파워(Pij) 레벨 그 자체, 또는 각 지점의 빔 파워(Pij) 레벨을 기초로 하여 생성된 매트릭스 형태의 음향 수치일 수 있다. 여기서 빔 파워(Pij) 레벨을 기초로 하여 생성된 매트릭스 형태의 음향 수치란 예를들어서, 도 5(a, b)와 같이 각 지점의 빔 파워(Pij) 레벨로부터 평균값을 뺀 값일 수 있다. 또는 최대값, 평균값, 오버올 레벨 등으로 나누거나 최대값, 평균값, 오버올 레벨 등을 활용하여 노르말라이징(Normalizing)한 값일 수 있다.
일실시예(도 6a-T1)에 있어서, 초기 표출 단계(S40)는 도 6a의 첫번째 영상을 표출한다. 초기 표출 단계(S40)에서, 디스플레이부(50)가 중앙처리부(40)에서 연산된 제1 음향 데이터와 화상 데이터를 코디네이션하여 중첩적으로 오버레이(Over Lay)하여 시각적으로 표출한다.
<단계 S50>
일실시예에 있어서, 누적 신호습득 단계(S50)에서, MEMS 음향 감지 센서(10)들과 음향신호 습득부(20)는 제1 시간프레임(T1)보다 시간적으로 이후인 제2 시간프레임(T2) 동안에 소음원의 음향 신호를 습득한다. 실제로 음향신호 습득부(20)는 휴지기 없이 연속되는 시간 간격으로 측정할 것이다(차후 중앙처리부의 분석 판단에 의해 유효 데이터로 인정된 시간 구간의 데이터만 표시되거나 저장됨).
<단계 S60>
일실시예(도 4b, 도 6a-T2)에 있어서, 누적 신호 분석 단계(S60)에서 중앙처리부(40)는 도 4b와 같은 음향 매트릭스를 생성한다. 중앙처리부(40)는 제2 시간프레임(T2) 동안에 습득된 음향 신호를 기초로 각 지점의 빔 파워(Pij)를 계산하여 누적 음향 데이터를 생성한다. 여기서 음향 데이터란 각 지점의 빔 파워(Pij) 레벨 그 자체, 또는 각 지점의 빔 파워(Pij) 레벨을 기초로 하여 생성된 매트릭스 형태의 음향 수치일 수 있다. 여기서 빔 파워(Pij) 레벨을 기초로 하여 생성된 매트릭스 형태의 음향 수치란 예를들어서, 도 5(a, b)와 같이 각 지점의 빔 파워(Pij) 레벨로부터 평균값을 뺀 값일 수 있다. 또는 최대값, 평균값, 오버올 레벨 등으로 나누거나 최대값, 평균값, 오버올 레벨 등을 활용하여 노르말라이징(Normalizing)한 값일 수 있다.
<단계 S70>
일실시예(도 5c, 도 6b)에 있어서,
도 6b에 도시된 바와 같이, 누적 표출 단계(S70)에서, 디스플레이부(50)가 제2 음향 데이터(D2)와 초기 음향 데이터(D1)를 또는 제5, 4 3, 2 음향 데이터(D2, D3, D4, D5)와 초기 음향 데이터(D1)를 하나의 광학 화상 상에 맵핑하여 표시한다.
여기서, 도 5c와 같이, 중앙처리부(40)는 제2 음향 데이터(D2)와 초기 음향 데이터(D1)를 활용하여 연산된 음향 매트릭스(M3)를 생성할 수 있고 이를 광학 화상 상에 맵핑하여 표시할 수 있다. 도 5c에서 제2 음향 데이터(D2)와 초기 음향 데이터(D1)를 활용하여 연산된 음향 매트릭스(M)란, 도 5a와 도 5b의 데이터를 평균(이때 연산이란 평균하는 작업을 의미함)한 Mij를 말한다.
Figure pat00005

이후, 단계 S50, S60, S70은 예를들어, 1회 ~ 10회 반복되고 어떤 경우에는 훨씬 다 많은 횟수로 반복되어 다른 시간대의 소음원 발생 정도를 하나의 화면상에 표실할 수 있을 것이다.
<유효 데이터 판단, 트리거링>
초기 분석 단계(S30) 또는 누적 신호 분석 단계(S60)에서, 중앙처리부(40)는 하나의 시간프레임 동안에 습득된 음향 신호를 기초로 계산된 각 지점의 빔 파워(Pij) 값들중에서 선택된 적어도 두개의 빔 파워값의 차이값을 활용하여 계산된 값이 미리 설정된 값보다 큰 경우에 유효한 음향 데이터로 취급하여 화상 데이터에 맵핑하여 중첩 표시하거나 데이터 저장의 트리거링 신호로 삼을 수 있다. 초기 분석 단계(S30) 또는 누적 신호 분석 단계(S60)에서, 중앙처리부(40)는 빔 파워(Pij) 값들중 최대값(Pmax)과 최소값(Pmin)의 차이가 미리 설정된 기준값(△P1)보다 크거나, 최대값(Pmax)과 평균값(Pmean)의 차이가 미리 설정된 기준값(△P2)보다 큰 경우에 유효한 음향 데이터로 취급하여 화상 데이터에 맵핑하여 중첩 표시하거나, 데이터 저장의 트리거링 신호로 삼을 수 있다. 중앙처리부(40)는 하나의 시간프레임 동안에 습득된 음향 신호를 기초로 계산된 각 지점의 빔 파워(Pij) 값들의 표준편차값이 미리 설정된 기준 보다 큰 경우에 유효한 소음이 발생하였다고 판단하여 유효한 음향 데이터로 취급하여 화상 데이터에 맵핑하여 중첩 표시하거나, 데이터 저장의 트리거링 신호로 삼을 수 있다.
도 2 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 소음원 가시화 데이터 누적 표시방법은, MEMS 음향 감지 센서(10)들과 음향신호 습득부(20)와 촬영 렌즈(30)와 중앙처리부(40와 디스플레이부(50)를 포함하여 구성된다. 도 2b에 도시된 바와 같이 MEMS 음향 감지 센서(10)들은 곡면상 또는 평면상(미도시)에 균일한 간격으로 이격되게 배치되어 소음원의 음향신호를 감지한다. 음향신호 습득부(20)는 MEMS 음향 감지 센서(10)들로부터 수신된 음향신호를 디지털신호로 변환하고 중앙처리부(40)로 송신한다.
촬영 렌즈(30)는 소음원의 광학 영상을 촬영한다. 중앙처리부(40는 시간프레임 동안에 습득된 음향 신호를 기초로 각 지점의 빔 파워(Pij)를 계산하여 음향 데이터를 생성하고, 촬영 렌즈(30)의 신호를 기초로 영상 데이터를 생성한다. 디스플레이부(50)는 중앙처리부(40)에서 연산된 음향 데이터와 화상 데이터를 코디네이션하여 중첩적으로 오버레이(Over Lay)하여 시각적으로 표출한다.
이때, 중앙처리부(40)는 MEMS 음향 감지 센서(10)들과 음향신호 습득부(20)를 사용하여 서로 다른 순간에 취득된 음향신호를 빔 포밍하여 적어도 두개 이상의 음장 가시화 영상을 생성한 후 촬영 렌즈(30)로부터 얻어진 하나의 광학 화상 상에 맵핑하여 표시한다. 중앙처리부(40)는 서로 다른 순간에 취득된 음향신호를 빔 포밍하여 적어도 두개 이상의 음향 데이터를 생성한 후 이를 노멀라이징(Normalizing)한 후 광학 화상 상에 맵핑하여 누적하여 표시할 수 있다.
본 발명은 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명됐지만, 본 발명의 범위가 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 범위는 이하의 특허청구범위에 의하여 정하여지는 것으로 본 발명과 균등 범위에 속하는 다양한 수정 및 변형을 포함할 것이다.
아래의 특허청구범위에 기재된 도면부호는 단순히 발명의 이해를 보조하기 위한 것으로 권리범위의 해석에 영향을 미치지 아니함을 밝히며 기재된 도면부호에 의해 권리범위가 좁게 해석되어서는 안될 것이다.
10 : MEMS 음향 감지 센서
20 : 음향신호 습득부
30 : 촬영 렌즈
40 : 중앙처리부
50 : 디스플레이부
100 : 음향 및 화상 신호 습득수단

Claims (7)

  1. 복수개의 마이크로폰 어레이를 사용하여 서로 다른 순간에 취득된 음향신호를 빔 포밍하여 적어도 두개 이상의 음향 데이터(D1, D2)를 생성한 후,
    두개 이상의 음향 데이터들 또는 이들로부터 가공된 음향 데이터(M3) 중에서 선택된 하나를 하나의 광학 화상 상에 맵핑하여 표시하는 것을 소음원 가시화 데이터 누적 표시방법.
  2. 제1항에 있어서,
    음향 및 화상 신호 습득수단(100)를 제공하는 단계(S10)와, 초기 신호습득 단계(S20)와, 초기 분석 단계(S30)와, 초기 표출 단계(S40)와, 누적 신호습득 단계(S50)와, 누적 신호 분석 단계(S60),
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 소음원 가시화 데이터 누적 표시방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    초기 분석 단계(S30) 또는 누적 신호 분석 단계(S60)에서,
    중앙처리부(40)는 하나의 시간프레임 동안에 습득된 음향 신호를 기초로 계산된 각 지점의 빔 파워(Pij) 값들중에서 선택된 적어도 두개의 빔 파워값의 차이값을 활용하여 계산된 값이 미리 설정된 값보다 큰 경우에 유효한 음향 데이터로 취급하여 화상 데이터에 맵핑하여 중첩 표시하거나 데이터 저장의 트리거링 신호로 삼는 것을 특징으로 하는 소음원 가시화 데이터 누적 표시방법.
  4. 제3항에 있어서,
    초기 분석 단계(S30) 또는 누적 신호 분석 단계(S60)에서,
    중앙처리부(40)는 빔 파워(Pij) 값들중 최대값(Pmax)과 최소값(Pmin)의 차이가 미리 설정된 기준값(△P1)보다 크거나,
    최대값(Pmax)과 평균값(Pmean)의 차이가 미리 설정된 기준값(△P2)보다 큰 경우에 유효한 음향 데이터로 취급하여 화상 데이터에 맵핑하여 중첩 표시하거나, 데이터 저장의 트리거링 신호로 삼는 것을 특징으로 하는 소음원 가시화 데이터 누적 표시방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 중앙처리부(40)는 하나의 시간프레임 동안에 습득된 음향 신호를 기초로 계산된 각 지점의 빔 파워(Pij) 값들의 표준편차값이 미리 설정된 기준 보다 큰 경우에 유효한 소음이 발생하였다고 판단하여 유효한 음향 데이터로 취급하여 화상 데이터에 맵핑하여 중첩 표시하거나, 데이터 저장의 트리거링 신호로 삼는 것을 특징으로 하는 소음원 가시화 데이터 누적 표시방법.
  6. 음향 카메라 시스템에 있어서,
    곡면상 또는 평면상에 균일한 간격으로 이격되게 배치되어 소음원의 음향신호를 감지하는 MEMS 음향 감지 센서(10)들과,
    상기 MEMS 음향 감지 센서(10)들로부터 수신된 음향신호를 디지털신호로 변환하고 중앙처리부(40)로 송신하는 음향신호 습득부(20)와,
    상기 소음원의 광학 영상을 촬영하는 촬영 렌즈(30)와,
    시간프레임 동안에 습득된 음향 신호를 기초로 각 지점의 빔 파워(Pij)를 계산하여 음향 데이터를 생성하고, 촬영 렌즈(30)의 신호를 기초로 영상 데이터를 생성하는 상기 중앙처리부(40와,
    상기 중앙처리부(40)에서 연산된 음향 데이터와 화상 데이터를 코디네이션하여 중첩적으로 오버레이(Over Lay)하여 시각적으로 표출하는 디스플레이부(50),
    를 포함하여 구성되되,

    상기 중앙처리부(40)는 상기 MEMS 음향 감지 센서(10)들과 음향신호 습득부(20)를 사용하여 서로 다른 순간에 취득된 음향신호를 빔 포밍하여 적어도 두개 이상의 음향 데이터를 생성한 후 상기 촬영 렌즈(30)로부터 얻어진 하나의 광학 화상 상에 누적 음향 데이터(D2)와 초기 음향 데이터(D1), 또는 누적 음향 데이터(D2)와 초기 음향 데이터(D1)를 활용하여 연산된 음향 매트릭스(M)를 맵핑하여 표시하는 것을 소음원 가시화 데이터 누적 표시 음향 카메라 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 중앙처리부(40)는 서로 다른 순간에 취득된 음향신호를 빔 포밍하여 적어도 두개 이상의 음향 데이터를 생성한 후 이들을 노멀라이징(Normalizing)한 후 중첩하여 광학 화상 상에 맵핑하여 표시하는 것을 소음원 가시화 데이터 누적 표시 음향 카메라 시스템.
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