采用高速摄像恢复声音的装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及声音还原技术领域，是提供一种通过采集受声音产生的振动来恢复声音的装置。包括用于捕捉微小振动信息并记录的高速摄像机以及受迫振膜，受迫振膜紧绷固定于一载体上，且该受迫振膜处于高速摄像机的视线范围内；其中高速摄像机捕捉受迫振膜的振动信息通过电脑或处理器然后通过电脑播放振动频率来恢复声音。本发明专利技术的有益效果：该装置采取了非接触式测量的方法，具有高精度、高灵敏度、远距离遥测和使检测物体无损伤等优点。在应用方面，该装置提供了一种声音恢复的新方式，拓展了视觉测量的应用视野，有利于远距离了解犯罪现场的谈话内容，有助于刑事案件的快速侦破。随着高速高速摄像技术的快速发展，该项目的成本会越来越低廉，应用前景将会更加广阔。

【技术实现步骤摘要】
采用高速摄像恢复声音的装置
本专利技术属于声音还原
，尤其涉及一种采用高速摄像恢复声音的装置法。
技术介绍
声音是由物体振动产生的，我们之所以能够听到声音，是因为我们的耳膜振动而使我们听到了这些声音。但是为什么我们听到的声音和声源发出的声音是一样的呢？是因为声源的振动频率与受到声音激励的物体的振动频率是近似相同的。人在说话时，声波与其周围的物体发生碰撞，受到声音振动激励的物体会发生极其微小的振动。因此需要开发一种通过采集受到声音产生振动来恢复声音的装置。本专利技术就是在该背景下应运而生的。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种通过采集受声音产生的振动来恢复声音的装置。为了实现上述目的，本专利技术所采取的技术方案是：采用高速摄像恢复声音的装置，包括：高速摄像机，用于捕捉微小振动信息并记录；受迫振膜，紧绷固定于一载体上，且该受迫振膜处于高速摄像机的视线范围内；其中高速摄像机捕捉受迫振膜的振动信息通过电脑或处理器恢复声音。还包括固定受迫振膜的壳体，壳体包括上壳体和下壳体，上下壳体之间卡接或固定连接。在壳体上预留有可直视受迫振膜的图像采集窗口。在壳体内安装有提供光源的灯具，该灯具与电源电连接。所述的灯具为LED灯，所述的电源为电池或市电电源。所述的受迫振膜采用橡胶膜。对于振动来说，其本质就是在一定数值范围内进行循环往复的运动。所以在其二维图像Iw，h中存在大量的信息冗余，但是其核心内容不过是简单的位移量关系px，y。所以信息量(Iw，h)≈信息量(px，y)，而从I{w,h}到p{x,y}的本质是一个数据降维的过程，数据降维是一种重要的研究方向，并且已经得到了广泛的研究，其中SVD奇异值分解技术便是其中的一种。SVD分解理论是一种重要的矩阵分解方法，它在信号处理与统计学等领域，其便是机器视觉的一种。本专利技术提出了基于SVD分解的位移提取算法，通过将SVD分解应用于视频分析，实现了振动位移信息的挖掘和提取。与常规图像处理手段不同，基于SVD的位移提取算法不需要任何的图像处理操作，避免了复杂繁琐的参数调整、阈值设置过程，算法更加智能、自动化。高速摄像机捕捉的高速视频通过USB3.0接口传到计算机进行分析和提取声音信号，通过降维算法进行声音信号的提取，通过对视频前几帧图像组合而成的矩阵进行SVD分解，可以得到一组正交图像基，该组图像基揭示了视频中物体运动的本征结构，位移进而可以通过将后续帧向正交图像基投影的方法快速得到，最终得到频率信号。进而实现声音的还原。本专利技术的有益效果：该装置采取了非接触式测量的方法，具有高精度、高灵敏度、远距离遥测和使检测物体无损伤等优点。在测量方式中属于被动式测量，相对于主动式测量的激光式恢复声音来说对光源的依赖少，在实际应用中具有隐蔽性。该装置构思巧妙，抓住了受到声源激励的物体的振动频率与声源的频率相同这一特性，在实际应用中无需直接对准声源，只需要捕捉分析受到声音激励的物体的振动情况即可恢复声音。该装置创新实现了一种运用高速高速摄像技术和SVD分解的位移提取算法对声音进行恢复，实现了在保持高效率的同时又能保证高质量的声音恢复。这是一种将人类两大接收信息方式(视觉和听觉)结合在一起的新方法，即通过所捕捉到的无声高速视频，运用SVD分解的位移提取算法对信号进行提取还原的方法，操作简单，创新性强。在应用方面，该装置提供了一种声音恢复的新方式，拓展了视觉测量的应用视野，有利于声音学习的更深探究；有利于远距离了解犯罪现场的谈话内容，有助于刑事案件的快速侦破。随着高速高速摄像技术的快速发展，该项目的成本会越来越低廉，应用前景将会更加广阔。附图说明图1为本专利技术结构示意图。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术做进一步说明。实施例如图1所示的采用高速摄像恢复声音的装置，包括：用于捕捉微小振动信息并记录的高速摄像机1和受迫振膜2，所述的受迫振膜紧绷固定于壳体3上，壳体包括上下壳体，上下壳体之间卡接或通过紧固件固定连接，且该受迫振膜处于高速摄像机的视线范围内；在壳体上预留有可直视受迫振膜的图像采集窗口4。在受迫振膜上设有与受迫振膜颜色有差异的色标21，色标的设置方便高速摄像机对振动频率的捕捉，在壳体内安装有提供光源的灯具5，该灯具与电源电连接。所述的灯具为LED灯，所述的电源为电池或市电电源。所述的受迫振膜采用橡胶膜。高速摄像机录制的视频振动信息通过电脑处理提取振动频率，然后通过电脑播放振动频率即可恢复声音。其中高速摄像机捕捉受迫振膜的振动信息通过电脑软件处理实现恢复声音。该软件为MATLAB软件(该软件进行视频处理为现有的技术，在此不做详细阐述了)，MATLAB是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。MATLAB的基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB来解算问题要比用C，FORTRAN等语言完成相同的事情简捷得多，并且MATLAB也吸收了像Maple等软件的优点，使MATLAB成为一个强大的数学软件。基于Matlab软件，有助于我们后期对于采集数据的整理。以上显示和描述了本专利技术的基本原理、主要特征和本专利技术的优点。本行业的技术人员应该了解，本专利技术不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本专利技术的原理，在不脱离本专利技术精神和范围的前提下，本领域内普通的技术人员的简单更改和替换都是本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
采用高速摄像恢复声音的装置，其特征在于，包括：高速摄像机，用于捕捉微小振动信息并记录；受迫振膜，紧绷固定于一载体上，且该受迫振膜处于高速摄像机的视线范围内；其中高速摄像机捕捉受迫振膜的振动信息通过电脑或处理器恢复声音。

【技术特征摘要】
1.采用高速摄像恢复声音的装置，其特征在于，包括：高速摄像机，用于捕捉微小振动信息并记录；受迫振膜，紧绷固定于一载体上，且该受迫振膜处于高速摄像机的视线范围内；其中高速摄像机捕捉受迫振膜的振动信息通过电脑或处理器恢复声音。2.根据权利要求1所述的采用高速摄像恢复声音的装置，其特征在于，还包括固定受迫振膜的壳体，壳体包括上壳体和下壳体，上下壳体之间卡接或固定连接。3.根据权利要求2所述的采用高...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘明远，
申请(专利权)人：潘明远，
类型：发明
国别省市：安徽,34