[发明专利]用于表示来自目标场景的声学特征的系统和方法

说明书

声学成像系统可以包括声学感测阵列、电磁成像工具、显示器和音频设备。处理器可以从声学传感器阵列和电磁成像工具接收数据，以生成组合了声学图像数据和电磁图像数据的显示图像。系统可以包括从处理器接收音频输出并且向用户输出音频反馈信号的音频设备。音频反馈信号可以表示来自声学场景的声信号。系统可以向用户提供包括声学图像数据的显示图像，并且用户可以选择向音频设备提供对应音频输出的声信号。音频输出和显示图像可以响应于声学感测阵列的指向变化而动态变化，诸如通过改变立体声音频输出进行。

相关事项

本申请主张于2018年7月24日提交的美国专利申请号62/702,716的优先权，其整个内容通过引用并入到本文中。

背景技术

当前可用的声学成像设备包括由于各种各样的因素而具有各种频率灵敏度限制的声学传感器阵列配置。例如，一些声学成像设备被设计成对近似20 Hz与近似20 kHz之间的声频率范围做出响应。其他设备（例如，超声设备）被设计成对近似38 kHz与近似45 kHz之间的声频率范围做出响应。

然而，通常被设计为在20 Hz至20 kHz频率范围内运行的声学成像设备无法有效地检测更高的频率或对更高的频率进行成像，该更高的频率例如是高达或超过近似50kHz。同样地，被设计为在20 kHz至50 kHz频率范围内运行的声学或超声设备无法有效地检测较低的频率和/或对较低的频率进行成像，该较低的频率例如是20 kHz处或低于20 kHz。这可能出于各种各样的原因。例如，针对较低（例如，可听见的）频率进行了优化的传感器阵列通常包含比针对较高（例如，超声波）频率进行了优化的传感器阵列相距更远的个体传感器。

除了硬件考虑之外或作为其替代，声学成像的不同计算算法和方法往往更适合于具有不同频率和/或不同的到目标的距离的声信号，从而使得难以确定如何最好地对场景进行声学成像，特别是在没有缺乏经验的用户的情况下。

在对不同声频率范围进行成像时的这样的差异部分地是由于不同频率和波长的声波通过空气传播背后的物理现象所致。某些阵列取向、阵列大小和计算方法通常可以更好地适合于具有不同频率特性（例如，可听见的频率、超声频率等）的声信号。

类似地，不同的阵列属性和/或计算方法可以更好地适合于到目标的不同距离处的声学场景。例如，针对非常近距离处的目标的近场声全息术、针对更远距离处的目标的各种声学波束形成方法。

因此，使用声学阵列（例如，用于声学成像）的声学检查可能需要范围广泛的装备，例如，用于分析具有不同频率范围的声信号，以及在了解不同的硬件和计算技术何时适用于实行声学分析方面的专业能力。这可能会使声学检查变得既费时又费钱，并且可能需要专家来实行这样的检查。

例如，用户可能被迫手动选择用于实行声学分析的各种硬件和/或软件。然而，缺乏经验的分析人员可能无法知道针对给定声学分析和/或声学场景的硬件和软件的优选组合。附加地，从场景内部隔离关注的声音可能会提供其自身的挑战，特别是在混乱的场景中，并且可能会使缺乏经验的用户感到乏味且令人沮丧。例如，给定的声学场景（尤其是在嘈杂的环境中）可以包括声信号，该声信号包括任何数量的频率、强度或可能使关注的声信号模糊的其他特性。

传统系统往往要求用户在检查之前手动识别各种关注的声学参数，以便分析关注的声音。然而，缺乏经验的用户可能不知道如何最好地隔离和/或识别各种关注的声音。

附加地，当在检查同一对象或场景的同时串联使用多种成像技术（例如，可见光、红外线、紫外线、声学或其他成像技术）时，被用来实行不同成像技术的工具的物理布局和/或其他设置（例如，焦点方位）可能会影响分析。例如，每个成像设备的不同位置和/或聚焦方位可能导致视差误差，其中，所得图像可能是未对准的。这可能导致无法正确定位场景内的关注区域和/或问题区域、文档错误以及问题的错误诊断。例如，相对于声学图像数据，如果声学图像数据相对于来自其他成像技术（例如，可见光和/或红外线图像数据）的图像数据是未对准的，则可能难以识别关注的声信号的位置或源。