[发明专利]一种三维声场可视化系统和方法

权利要求书

1.一种三维声场可视化系统，其特征在于，包括声压传感器(1)、深度相机(6)、数据采集仪(5)和计算机(4)，所述的声压传感器(1)设置多个，通过阵列支架排列形成声阵列面(2)，所述的多个声压传感器(1)与数据采集仪(5)的多通道连接，每个声压传感器(1)对应数据采集仪(5)的一个通道，所述的计算机(4)分别与深度相机(6)和数据采集仪(5)连接；

所述的数据采集仪(5)获取各通道声压传感器(1)采集的声压信号，并发送至计算机(4)，所述的计算机(4)利用数据采集仪(5)发送的声压信号，通过数据处理得到声源数据图片，并通过深度相机(6)获取声源三维图片，最后将声源三维图片作为背景图片，与声源数据图片融合，进行可视化展示。

2.根据权利要求1所述的一种三维声场可视化系统，其特征在于，所述的阵列支架为手持式环形支架，所述的声压传感器(1)为全向性声压传感器，且按环形排布，所述的声阵列面(2)为圆形阵列面，所述的深度相机(6)设置于圆形阵列面的中心。

3.根据权利要求1所述的一种三维声场可视化系统，其特征在于，所述的计算机(4)分别执行传感器标定程序、数据采集程序、数据处理程序和可视化定位程序，所述的传感器标定程序用于实现对声压传感器(1)的标定，所述的数据采集程序用于实现数据采集仪(5)多通道信号的同步数据采集，所述的数据处理程序用于将数据采集仪(5)采集的声压信号进行处理，所述的可视化定位程序用于将生成的声源数据图片和获取的声源三维图片进行融合，进行可视化定位展示。

4.根据权利要求3所述的一种三维声场可视化系统，其特征在于，所述的传感器标定程序首先输入标准器的分贝值和频率，再选择所要标定的声压传感器(1)所对应的通道序号和物理通道名称，然后把标准器对所要标定的声压传感器(1)进行标定；标定完成后，每个声压传感器(1)均包含对应的通道名称、检测频率和灵敏度。

5.根据权利要求3所述的一种三维声场可视化系统，其特征在于，所述的数据采集程序包括虚拟通道创建函数、采样定时函数、任务开始函数、数据读取函数和任务清除函数，所述的虚拟通道创建函数用于创建连接声压传感器(1)的通道，所述的采样定时函数用于配置采样频率、采样点数和采样模式，所述的任务开始函数用于执行数据采集程序，所述的数据读取函数用于通过创建的通道获取声压传感器(1)采集的真实声压值，所述的任务清除函数用于在数据采集结束后对硬件资源进行释放。

6.根据权利要求5所述的一种三维声场可视化系统，其特征在于，所述的虚拟通道创建函数通过输入声压传感器(1)的灵敏度，来创建声压传感器(1)的虚拟通道。

7.根据权利要求3所述的一种三维声场可视化系统，其特征在于，所述的数据处理程序首先获取数据采集仪(5)采集的多个声压信号，然后通过对连续采集的多个声压信号进行傅里叶变换，获取复声压的幅值与相位，得到复声压信号，最后发送至可视化定位程序。

8.根据权利要求7所述的一种三维声场可视化系统，其特征在于，所述的可视化定位程序通过深度照相机(6)采集声源三维图片并获取声源的三维数据，得到背景图片，然后利用复声压信号通过声成像算法获取声源数据图片，最后将声源数据图片和背景图片进行合成并显示在显示控件中，所述的声成像算法采用近场声全息算法或波束形成算法，根据距离自动切换，具体为，当近场时使用近场声全息算法，远场时使用波束形成算法。

9.根据权利要求8所述的一种三维声场可视化系统，其特征在于，所述的可视化定位程序还包括设置背景图片与声源数据图片之间的透明度，将声源数据图片和背景图片按照预设透明度进行合成并显示在显示控件中。

10.一种如权利要求1-9任一项所述的三维声场可视化系统的声源可视化定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：多个声压传感器(1)采集声源(3)的多个声压信号；

S2：数据采集仪(5)通过多通道获取声压传感器(1)采集的多个声压信号，并发送至计算机(4)；

S3：计算机(4)获取多个声压信号，并通过傅里叶变换得到复声压信号；

S4：计算机(4)控制深度相机(6)采集声源三维图片，作为背景图片；

S5：计算机(4)利用复声压信号和声源三维图片进行声场重构，得到声场图像，作为声源数据图片；

S6：计算机(4)将背景图片和声源数据图片根据预设透明度进行融合拼接，并在显示控件中进行可视化展示。