本發(fā)明屬于聲音還原技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種采用高速攝像恢復聲音的裝置法。
背景技術(shù)：
聲音是由物體振動產(chǎn)生的，我們之所以能夠聽到聲音，是因為我們的耳膜振動而使我們聽到了這些聲音。但是為什么我們聽到的聲音和聲源發(fā)出的聲音是一樣的呢？是因為聲源的振動頻率與受到聲音激勵的物體的振動頻率是近似相同的。人在說話時，聲波與其周圍的物體發(fā)生碰撞，受到聲音振動激勵的物體會發(fā)生極其微小的振動。因此需要開發(fā)一種通過采集受到聲音產(chǎn)生振動來恢復聲音的裝置。本發(fā)明就是在該背景下應(yīng)運而生的。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種通過采集受聲音產(chǎn)生的振動來恢復聲音的裝置。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：
采用高速攝像恢復聲音的裝置，包括：
高速攝像機，用于捕捉微小振動信息并記錄；
受迫振膜，緊繃固定于一載體上，且該受迫振膜處于高速攝像機的視線范圍內(nèi)；
其中高速攝像機捕捉受迫振膜的振動信息通過電腦或處理器恢復聲音。
還包括固定受迫振膜的殼體，殼體包括上殼體和下殼體，上下殼體之間卡接或固定連接。
在殼體上預留有可直視受迫振膜的圖像采集窗口。
在殼體內(nèi)安裝有提供光源的燈具，該燈具與電源電連接。
所述的燈具為led燈，所述的電源為電池或市電電源。
所述的受迫振膜采用橡膠膜。
對于振動來說，其本質(zhì)就是在一定數(shù)值范圍內(nèi)進行循環(huán)往復的運動。所以在其二維圖像iw，h中存在大量的信息冗余，但是其核心內(nèi)容不過是簡單的位移量關(guān)系px，y。所以信息量(iw，h)≈信息量(px，y)，而從i{w,h}到p{x,y}的本質(zhì)是一個數(shù)據(jù)降維的過程，數(shù)據(jù)降維是一種重要的研究方向，并且已經(jīng)得到了廣泛的研究，其中svd奇異值分解技術(shù)便是其中的一種。
svd分解理論是一種重要的矩陣分解方法，它在信號處理與統(tǒng)計學等領(lǐng)域，其便是機器視覺的一種。本發(fā)明提出了基于svd分解的位移提取算法，通過將svd分解應(yīng)用于視頻分析，實現(xiàn)了振動位移信息的挖掘和提取。與常規(guī)圖像處理手段不同，基于svd的位移提取算法不需要任何的圖像處理操作，避免了復雜繁瑣的參數(shù)調(diào)整、閾值設(shè)置過程，算法更加智能、自動化。
高速攝像機捕捉的高速視頻通過usb3.0接口傳到計算機進行分析和提取聲音信號，通過降維算法進行聲音信號的提取，通過對視頻前幾幀圖像組合而成的矩陣進行svd分解，可以得到一組正交圖像基，該組圖像基揭示了視頻中物體運動的本征結(jié)構(gòu)，位移進而可以通過將后續(xù)幀向正交圖像基投影的方法快速得到，最終得到頻率信號。進而實現(xiàn)聲音的還原。
本發(fā)明的有益效果：該裝置采取了非接觸式測量的方法，具有高精度、高靈敏度、遠距離遙測和使檢測物體無損傷等優(yōu)點。在測量方式中屬于被動式測量，相對于主動式測量的激光式恢復聲音來說對光源的依賴少，在實際應(yīng)用中具有隱蔽性。該裝置構(gòu)思巧妙，抓住了受到聲源激勵的物體的振動頻率與聲源的頻率相同這一特性，在實際應(yīng)用中無需直接對準聲源，只需要捕捉分析受到聲音激勵的物體的振動情況即可恢復聲音。該裝置創(chuàng)新實現(xiàn)了一種運用高速高速攝像技術(shù)和svd分解的位移提取算法對聲音進行恢復，實現(xiàn)了在保持高效率的同時又能保證高質(zhì)量的聲音恢復。這是一種將人類兩大接收信息方式(視覺和聽覺)結(jié)合在一起的新方法，即通過所捕捉到的無聲高速視頻，運用svd分解的位移提取算法對信號進行提取還原的方法，操作簡單，創(chuàng)新性強。
在應(yīng)用方面，該裝置提供了一種聲音恢復的新方式，拓展了視覺測量的應(yīng)用視野，有利于聲音學習的更深探究；有利于遠距離了解犯罪現(xiàn)場的談話內(nèi)容，有助于刑事案件的快速偵破。隨著高速高速攝像技術(shù)的快速發(fā)展，該項目的成本會越來越低廉，應(yīng)用前景將會更加廣闊。
附圖說明
圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進一步說明。
實施例
如圖1所示的采用高速攝像恢復聲音的裝置，包括：用于捕捉微小振動信息并記錄的高速攝像機1和受迫振膜2，所述的受迫振膜緊繃固定于殼體3上，殼體包括上下殼體，上下殼體之間卡接或通過緊固件固定連接，且該受迫振膜處于高速攝像機的視線范圍內(nèi)；在殼體上預留有可直視受迫振膜的圖像采集窗口4。在受迫振膜上設(shè)有與受迫振膜顏色有差異的色標21，色標的設(shè)置方便高速攝像機對振動頻率的捕捉，在殼體內(nèi)安裝有提供光源的燈具5，該燈具與電源電連接。所述的燈具為led燈，所述的電源為電池或市電電源。所述的受迫振膜采用橡膠膜。高速攝像機錄制的視頻振動信息通過電腦處理提取振動頻率，然后通過電腦播放振動頻率即可恢復聲音。
其中高速攝像機捕捉受迫振膜的振動信息通過電腦軟件處理實現(xiàn)恢復聲音。該軟件為matlab軟件(該軟件進行視頻處理為現(xiàn)有的技術(shù)，在此不做詳細闡述了)，matlab是美國mathworks公司出品的商業(yè)數(shù)學軟件，用于算法開發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計算的高級技術(shù)計算語言和交互式環(huán)境，主要包括matlab和simulink兩大部分。matlab的基本數(shù)據(jù)單位是矩陣，它的指令表達式與數(shù)學、工程中常用的形式十分相似，故用matlab來解算問題要比用c，fortran等語言完成相同的事情簡捷得多，并且matlab也吸收了像maple等軟件的優(yōu)點，使matlab成為一個強大的數(shù)學軟件?；趍atlab軟件，有助于我們后期對于采集數(shù)據(jù)的整理。
以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本領(lǐng)域內(nèi)普通的技術(shù)人員的簡單更改和替換都是本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。