专利名称：一种声相仪的校准方法
技术领域：
本发明涉及声学测量领域，具体地说，本发明涉及一种声相仪的校准方法。
背景技术：
声相仪定位是利用其传声器阵元排成一定规则的形状对声音信息进行采集转换 为数字信号，输入到数字信号处理器中，采用波束形成等的方法用于实现声源定位、声场检 测、消除本底噪声等功能。但是，由于传声器阵元结构在制造加工时每一个阵元都存在差 异，而在数字信号处理的定位算法中对传声器阵元的假设是电声特性完全一致的，这种误 差会对定位产生严重的影响，因此需要对生成的声像图进行校准。传统声相仪校准方式是逐个对传声器阵元可以通过加标准声源的方法进行校准， 消除传声器阵元间的差异，从而保证了声相仪生成的声像图的正确性，但是当传声器阵元 个数增加时，校准工作就会变得费时费力。另一种对整个声相仪进行校准的方法是固定参 考声源检测定法，采用一个点声源在特定的位置发出声音进行检定和校准，但是这个过程 要在特定的装置中进行，该装置为一个声学圆桶，桶壁全部填满了厚度均勻的吸声材料，因 此装置十分庞大笨重不便于携带，而且造价不菲。专利200810213962. X中提出了一种校准 方法，计算出各个传声器阵元接收到的音频信号和噪声信号的声学相关度，当声学相关度 超过设定的相关度阈值时计算增益平均值来调节各个声道的增益达到校准的目的，但是这 种方法在设定相关度阈值时没有具体可行的标准作为依靠，在相关度阈值选取方面十分困 难。
发明内容
本发明的目在于，提供一种声相仪的校准方法，通过这种方法可以客观准确快速 的校准声相仪由于阵元差异性而造成的误差，提供X轴偏移修正系数Lx和y轴偏移修正系 数Ly，χ轴缩放修正系数Kx和y轴缩放修正系数Ky这四个校准因子，为声相仪准确工作，对 实际测量数据合成的声像图位置进行校准奠定基础。为实现上述发明目的，本发明提供的一种声相仪的校准方法，所述的声相仪的校 准方法是通过声相仪校准器对阵列参数进行声光信息联合定位校准；所述的声相仪校器包括单频校验声源(1)和校验光源(2)；所述的单频校验声源(1)，用于提供标准声源；所述的校验光源(2)包括若干LED发光二极管，用于确定单频校验声源(1)的位 置；所述的校验光源(2)为一个LED发光二极管，所述的LED发光二极管与单频校验 声源⑴的水平间距小于或等于5mm;或所述的校验光源(2)为多个LED发光二极管，所述的多个LED发光二极管分别安 装在以单频校验声源(1)为中心的规则几何多边形的顶点上；所述的校准方法的具体步骤如下
步骤1)将所述的声相仪校准器放置于声相仪正前方工作，与摄像头保持正对状 态；再将所述的声相仪校准器放置于声相仪正前方、上、下、左、右多个位置；步骤2)所述的声相仪采集置于声相仪的正前方、上、下、左、右多个位置的声相仪 校准器发出的声音和光信号；步骤3)将声相仪校准器放置于声相仪正前方，并与摄像头保持正对状态，声相仪 检测到校准器发出的单频校准声源(1)，计算并存储χ轴偏移修正系数Lx和y轴偏移修正 系数Ly;所述的χ轴偏移修正系数Lx和y轴偏移修正系数Ly的计算公式如下
权利要求
一种声相仪的校准方法，其特征在于，所述的声相仪的校准方法是通过声相仪校准器对阵列参数进行声光信息联合定位校准；所述的声相仪校器包括单频校验声源(1)和校验光源(2)；所述的单频校验声源(1)，用于提供标准声源；所述的校验光源(2)包括若干LED发光二极管，用于确定单频校验声源(1)的位置；所述的校验光源(2)为一个LED发光二极管，所述的LED发光二极管与单频校验声源(1)的水平间距小于或等于5mm；或所述的校验光源(2)为多个LED发光二极管，所述的多个LED发光二极管分别安装在以单频校验声源(1)为中心的规则几何多边形的顶点上；所述的校准方法的具体步骤如下步骤1)将所述的声相仪校准器放置于声相仪正前方工作，与摄像头保持正对状态；再将所述的声相仪校准器放置于声相仪正前方、上、下、左、右多个位置；步骤2)所述的声相仪采集置于声相仪的正前方、上、下、左、右多个位置的声相仪校准器发出的声音和光信号；步骤3)将声相仪校准器放置于声相仪正前方，并与摄像头保持正对状态，声相仪检测到校准器发出的单频校准声源(1)，计算并存储x轴偏移修正系数Lx和y轴偏移修正系数Ly；所述的x轴偏移修正系数Lx和y轴偏移修正系数Ly的计算公式如下 <mrow><msub> <mi>L</mi> <mi>x</mi></msub><mo>=</mo><mfrac> <mn>1</mn> <mn>4</mn></mfrac><munderover> <mi>Σ</mi> <mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn> </mrow> <mn>4</mn></munderover><msub> <mi>x</mi> <mi>i</mi></msub><mo>-</mo><mi>X</mi><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo></mrow><mo>;</mo> </mrow> <mrow><msub> <mi>L</mi> <mi>y</mi></msub><mo>=</mo><mfrac> <mn>1</mn> <mn>4</mn></mfrac><munderover> <mi>Σ</mi> <mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn> </mrow> <mn>4</mn></munderover><msub> <mi>y</mi> <mi>i</mi></msub><mo>-</mo><mi>Y</mi><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow> <mo>(</mo> <mn>2</mn> <mo>)</mo></mrow><mo>;</mo> </mrow>式(1)及式(2)中，xi为声相仪捕捉校准器上LED发光二极管的点光源信号在屏幕上的横坐标，yi为声相仪捕捉校准器上LED发光二极管的点光源信号在屏幕上的纵坐标，下标i代表校准器上LED发光二极管点光源的标号；X是声相仪对校准器发出的声音信号通过声成像的方法得到的声像图的横坐标，Y是声相仪对校准器发出的声音信号通过声成像的方法得到的声像图的纵坐标；将声相仪校准器放置于声相仪的正前方、上、下、左、右多个位置上，计算并存储x轴缩放修正系数Kx和y轴缩放修正系数Ky；所述的x轴缩放修正系数Kx和y轴缩放修正系数Ky的计算公式如下 <mrow><msub> <mi>K</mi> <mi>x</mi></msub><mo>=</mo><mfrac> <mn>1</mn> <mn>16</mn></mfrac><munderover> <mi>Σ</mi> <mrow><mi>j</mi><mo>=</mo><mn>1</mn> </mrow> <mi>N</mi></munderover><munderover> <mi>Σ</mi> <mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn> </mrow> <mn>4</mn></munderover><mfrac> <msub><mi>x</mi><mi>ij</mi> </msub> <msub><mi>X</mi><mi>j</mi> </msub></mfrac><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow> <mo>(</mo> <mn>3</mn> <mo>)</mo></mrow><mo>;</mo> </mrow> <mrow><msub> <mi>K</mi> <mi>y</mi></msub><mo>=</mo><mfrac> <mn>1</mn> <mn>16</mn></mfrac><munderover> <mi>Σ</mi> <mrow><mi>j</mi><mo>=</mo><mn>1</mn> </mrow> <mi>N</mi></munderover><munderover> <mi>Σ</mi> <mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn> </mrow> <mn>4</mn></munderover><mfrac> <msub><mi>y</mi><mi>ij</mi> </msub> <msub><mi>Y</mi><mi>j</mi> </msub></mfrac><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow> <mo>(</mo> <mn>4</mn> <mo>)</mo></mrow><mo>;</mo> </mrow>式中，(xij，yij)，i＝1，2，3，4；j＝1，2，...，N为N个位置的4个LED灯点光源的屏幕上的坐标，(Xj，Yj)，j＝1，2，...，N为声相仪采集的N个位置的校准器声音信号通过声成像算法可以得到声像图坐标；下标i代表校准器上LED发光二极管点光源的标号，下标j代表校准器校准的多个位置的标号；步骤4)利用x轴偏移修正系数Lx和y轴偏移修正系数Ly和x轴缩放修正系数Kx和y轴缩放修正系数Ky校准因子对用实际测量数据合成的声像图位置进行校准；校准公式如下X′l＝Kx·Xl+Lx，l＝1，2，...，L(5)；Y′l＝Ky·Yl+Ly，l＝1，2，...，L(6)；式(5)和式(6)中(Xl，Yl)，l＝1，2，...，L为被测复杂声场的声音信号被声相仪检测后，经过声成像计算出声像图的坐标，(X′l，Y′l)，l＝1，2，...，L为保存的修正因子对声像图(Xl，Yl)进行校准后的声像图的坐标。
2.根据权利要求1所述的声相仪的校准方法，其特征在于，所述的步骤1)中的单频校 验声源(1)工作频率为500Hz 5KHz中的整数频率，所述的单频校验声源(1)的声强为 80dB 120dB。
3.根据权利要求2所述的声相仪的校准方法，其特征在于，所述的单频校验声源(1)工 作频率为IKHz。
4.根据权利要求2所述的声相仪的校准方法，其特征在于，所述的单频校验声源(1)的 声强为94dB。
5.根据权利要求1所述的声相仪的校准方法，其特征在于，所述的步骤1)中的多个位 置个数大于或等于4个。
6.根据权利要求5所述的声相仪的校准方法，其特征在于，所述的多个位置为对称的 上、下、左、右4个位置。
7.根据权利要求1所述的声相仪的校准方法，其特征在于，所述的多个LED发光二极管 为4个。
全文摘要
本发明涉及一种声相仪的校准方法，包括将声相仪校准器将声相仪校准器放置声相仪正前方工作，与摄像头保持在同一直线，采集声相仪校准器发出的声音和光信号处理，计算并存储x轴偏移修正系数Lx和y轴偏移修正系数Ly，将声相仪校准器放置声相仪前方上下左右四个位置分别工作，采集声相仪校准器发出的声音和光信号处理，计算并存储x轴缩放修正系数Kx和y轴缩放修正系数Ky，利用x轴偏移修正系数Lx和y轴偏移修正系数Ly和x轴缩放修正系数Kx和y轴缩放修正系数Ky校准因子对实际测量数据合成的声像图位置进行校准。本方法简单可靠，可以快速校准声相仪偏差，为声相仪准确工作，对实际测量数据合成的声像图位置进行校准奠定基础。
文档编号H04R29/00GK101990153SQ201010541178
公开日2011年3月23日 申请日期2010年11月10日 优先权日2010年11月10日
发明者杨亦春, 滕鹏晓 申请人:中国科学院声学研究所