声场可视化系统中声像阵列空间关系标定研究-仪器仪表学报.PDFVIP

第３８卷　第６期 仪 器 仪 表 学 报 Ｖｏｌ３８Ｎｏ６ ２０１７年６月 ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔ Ｊｕｎ．２０１７ 声场可视化系统中声像阵列空间关系标定研究 温俊杰，杨殿阁，苗　丰，张　凯，连小珉 （清华大学 汽车安全与节能国家重点实验室 智能新能源汽车协同创新中心　北京　１０００８４） 摘　要：在声场可视化系统中，摄像机与传声器阵列的空间位置及角度的关系不准确将导致声源定位出现误差。而目前对于声 场可视化系统中的声像阵列空间关系的研究较少，缺少对声像阵列空间关系的简单有效的标定方法。因此，提出了一种可计算 任意位置与姿态的摄像机与传声器阵列之间空间关系的标定方法，可有效消除由传声器阵列与相机的空间关系不匹配导致的 声源定位误差。通过对已知声源在多个空间位置的声源定位误差进行最小化处理，利用分步迭代计算的方法，分别计算出摄像 机与传声器阵列的空间位置与角度，最终得到声像阵列之间真实的空间位置与角度关系。仿真与实际实验均表明本方法可对 任意位置与姿态的摄像机与传声器阵列的空间关系进行准确标定，能有效提高声场可视化系统的声源定位精度。提出的声像 阵列空间关系标定方法可应用于各种声场可视化系统中，对提高声场可视化系统的声源定位准确度有着积极的意义。 关键词：声源定位；声全息；空间关系标定 中图分类号：ＴＨ８９　　　文献标识码：Ａ　　国家标准学科分类代码：４６０．４０９９ Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｓｐａｔｉａｌｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｉｑｕｅｆｏｒｍｉｃｒｏｐｈｏｎｅａｒｒａｙ ａｎｄｃａｍｅｒａｉｎｓｏｕｎｄｆｉｅｌｄｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ ＷｅｎＪｕｎｊｉｅ，ＹａｎｇＤｉａｎｇｅ，ＭｉａｏＦｅｎｇ，ＺｈａｎｇＫａｉ，ＬｉａｎＸｉａｏｍｉｎ （ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅＳａｆｅｔｙａｎｄＥｎｅｒｇｙ，ＣｏｌｌａｂｏｒａｔｉｖｅＩｎｎｏｖａｔｉｏｎＣｅｎｔｅｒｏｆ ＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔＮｅｗＥｎｅｒｇｙＶｅｈｉｃｌｅ，ＴｓｉｎｇｈｕａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８４，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｓｏｕｎｄｆｉｅｌｄｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｓ，ｉｍｐｒｅｃｉｓｅｓｐａｔｉａｌｐｏｓｉｔｉｏｎａｎｄａｎｇｌｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｍｉｃｒｏｐｈｏｎｅａｒｒａｙａｎｄ ｃａｍｅｒａｃｏｕｌｄｌｅａｄｔｏｔｈｅｅｒｒｏｒｏｆｔｈｅｓｏｕｎｄｓｏｕｒｃｅｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｆｅｗｏｆｔｈｅｐｒｅｖｉｏｕｓｓｔｕｄｉｅｓｈａｖｅｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄｔｈｅｓｐａｔｉａｌ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｃａｍｅｒａａｎｄｍｉｃｒｏｐｈｏｎｅａｒｒａｙｉｎｓｏｕｎｄｆｉｅｌｄｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｓ．Ｓｏｔｈｅｒｅｌａｃｋｓａｓｉｍｐｌｅａｎｄｅｆｆｅｃｔｉｖｅｓｐａｔｉａｌ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｆｏｒｔｈｅｓｐａｔｉａｌｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｃａｍｅｒａａｎｄｍｉｃｒｏｐｈｏｎｅａｒｒａｙ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｔｈｅｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｆｏｒｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇａｎｙｓｐａｔｉａｌｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎａｎｄｐｏｓｉｔｉｏｎｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｍｉｃｒｏｐｈｏｎｅａｒｒａｙａｎｄｃａｍｅｒａｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ，ｗｈｉｃｈｃａｎ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｅｌｉｍｉｎａｔｅｔｈｅｓｏｕｎｄｓｏｕｒｃｅｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎｅｒｒｏｒｃａｕｓｅｄｂｙｔｈｅｍｉｓｍａｔｃｈｅｄｓｐａｔｉａｌｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｍｉｃｒｏｐｈｏｎｅａｒｒａｙａｎｄ ｃａｍｅｒａ，ａｎｄｔｈｅｎｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｐｒｅｃｉｓｉｏｎｏｆｔｈｅｓｏｕｎｄｓｏｕｒｃｅｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎｆｏｒｓｏｕｎｄｆｉｅｌｄｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎｓｙｓｔ