本發(fā)明涉及偵聽技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于視覺麥克風(fēng)技術(shù)的偵聽系統(tǒng)及方法。

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背景技術(shù)：
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語言是信息傳遞最直接、最有效、最可信的方式，在現(xiàn)代社會(huì)，電子通信技術(shù)的發(fā)展仍不能完全取代語言在信息傳遞中的獨(dú)特作用。對(duì)被關(guān)注對(duì)象的談話監(jiān)聽一直是特種兵、國家安全部門、刑偵緝毒部門非常關(guān)注的話題，是一種重要的情報(bào)信息來源。在某些特定的環(huán)境下，例如禁止記錄和電子傳遞的場(chǎng)合，偵聽或監(jiān)聽將成為唯一的情報(bào)信息來源。按其工作原理，偵聽技術(shù)大略分為聲音偵聽、激光偵聽、微波偵聽、納米偵聽、軟件無線電偵聽和光纜偵聽等。其中，聲音偵聽、激光偵聽和微波偵聽多用于對(duì)話偵聽，納米偵聽、軟件無線電偵聽和光纜偵聽大多用于軍事武器引導(dǎo)和通信偵聽。

偵聽方式主要的方案有如下幾種：

參考文獻(xiàn)1：(劉玉華等.偵聽技術(shù)綜述[J].電子科技,2012,25(10):138-139.)，介紹了聲音監(jiān)聽技術(shù)，電話偵聽可以分為兩類：一類是有線電話偵聽，即固定電話偵聽；另一類是手機(jī)偵聽。固定電話偵聽只需在偵聽對(duì)象的電話線路上搭接線路就能夠?qū)崿F(xiàn)。手機(jī)偵聽則可以通過相關(guān)軟件等方式實(shí)現(xiàn)。此種方法易于實(shí)現(xiàn)，但容易被偵聽對(duì)象發(fā)現(xiàn)，引來不必要的糾紛。

參考文獻(xiàn)2：(心愉.基于散斑圖像的激光偵聽技術(shù)[J].中國安防,2015(11):89-95.)介紹了激光偵聽技術(shù)，利用激光作為載體，把對(duì)方談話的聲音提取出來的技術(shù)。把激光透射到敏感地帶的某一薄壁器物上，引起器物振動(dòng)的聲波會(huì)對(duì)投射激光進(jìn)行調(diào)制，通過接收激光的反射波并進(jìn)行解調(diào)可還原聲音信號(hào)。然而激光的發(fā)射點(diǎn)、接收點(diǎn)和被竊聽點(diǎn)的位置關(guān)系要求很嚴(yán)格，很小的誤差就不能接收到發(fā)射信號(hào)，因此對(duì)竊聽目標(biāo)的理想位置確定比較困難。另外，該技術(shù)易受外界干擾，也存在一定缺陷。

參考文獻(xiàn)3：(柏晨.微波非接觸振動(dòng)測(cè)量的信號(hào)處理研究[D].南京理工大學(xué),2012.)介紹了微波偵聽技術(shù)，采用微波作為傳感器，和激光偵聽相似，將微波信號(hào)對(duì)聲源振動(dòng)體進(jìn)行照射，振動(dòng)體會(huì)使發(fā)射波的傳播方向及特征發(fā)生變化，即對(duì)微波進(jìn)行了調(diào)制，此過程被稱之為散射效應(yīng)。用檢波器將在離振動(dòng)體一定的距離內(nèi)接收到的散射波解調(diào)，再依次經(jīng)過選頻器和低通放大器就能把音頻信號(hào)還原。然而，微波偵聽還是依賴于電磁波的傳遞，容易受到電磁波干擾的影響，易于被預(yù)防。

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技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
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本發(fā)明旨在提出一種基于視覺麥克風(fēng)技術(shù)的偵聽系統(tǒng)及方法；本發(fā)明的目的由以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種基于視覺麥克風(fēng)技術(shù)的偵聽系統(tǒng)，其特征在于，包括：

被偵聽聲源，產(chǎn)生在空間中傳輸?shù)穆暡ㄐ盘?hào)；

被測(cè)物體，位于聲波信號(hào)所產(chǎn)生氣壓波動(dòng)的影響范圍內(nèi)，同時(shí)位于高速成像系統(tǒng)的感測(cè)范圍內(nèi)；

高速成像系統(tǒng)，感測(cè)被測(cè)物體全部或局部受聲波信號(hào)所產(chǎn)生氣壓波動(dòng)影響而移動(dòng)或振動(dòng)的光學(xué)信號(hào)，并將變化的光學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)換為變化的電子信號(hào)；

信號(hào)處理系統(tǒng)，對(duì)高速成像系統(tǒng)獲取的變化的電子信號(hào)進(jìn)行處理，獲得被偵聽聲源的聲音信息。

作為具體的技術(shù)方案，所述高速成像系統(tǒng)包括鏡頭和鏡頭后設(shè)置的光敏器件，光敏器件的響應(yīng)速度大于等于300Hz。

作為具體的技術(shù)方案，所述光敏器件為高速成像陣列，所述信號(hào)處理系統(tǒng)為運(yùn)行有位移檢測(cè)算法的DSP或CPU系統(tǒng)；被測(cè)物體的全部或局部經(jīng)過鏡頭后投影到高速成像陣列上，高速成像陣列將所述投影轉(zhuǎn)換為電子視頻信號(hào)，信號(hào)處理系統(tǒng)對(duì)高速成像陣列輸出的電子視頻信號(hào)進(jìn)行放大、濾波、采樣、模式識(shí)別處理，得到所述聲音信號(hào)。

作為具體的技術(shù)方案，所述光敏器件為PSD，所述信號(hào)處理系統(tǒng)包括放大和濾波電路；被測(cè)物體的全部或局部經(jīng)過鏡頭后投影到PSD上，被測(cè)物體移動(dòng)時(shí)PSD捕獲的投影相對(duì)于PSD光敏面的位置跟著移動(dòng)，PSD的輸出電子信號(hào)也對(duì)應(yīng)變化，信號(hào)處理系統(tǒng)對(duì)PSD輸出的電子信號(hào)進(jìn)行放大、濾波處理，得到聲音信號(hào)。

作為具體的技術(shù)方案，所述放大電路包括固定增益低噪聲的前置放大電路、自動(dòng)增益控制的中放電路以及驅(qū)動(dòng)喇叭的功率放大電路。

作為具體的技術(shù)方案，所述濾波電路采用有源帶通濾波，濾掉低于10Hz以及高于20KHz的信號(hào)。

一種基于視覺麥克風(fēng)技術(shù)的偵聽方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1：將被測(cè)物體置于被偵聽聲源聲波信號(hào)所產(chǎn)生氣壓波動(dòng)的影響范圍內(nèi)，同時(shí)位于高速成像系統(tǒng)的觀察范圍內(nèi)；

步驟2：被偵聽聲源發(fā)出在空間中傳輸?shù)穆暡ㄐ盘?hào)；

步驟3：感測(cè)被測(cè)物體全部或局部受聲波信號(hào)所產(chǎn)生氣壓波動(dòng)影響而移動(dòng)或振動(dòng)的光學(xué)信號(hào)，并將變化的光學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)換為變化的電子信號(hào)；

步驟4：對(duì)變化的電子信號(hào)進(jìn)行處理，獲得被偵聽聲源的聲音信息。

作為具體的技術(shù)方案，所述步驟3是通過鏡頭將被測(cè)物體的全部或局部成像到光敏器件上，當(dāng)被測(cè)物體受所述氣壓波動(dòng)影響產(chǎn)生移動(dòng)或振動(dòng)時(shí)，光敏器件輸出的電子信號(hào)跟著變化；所述光敏器件的響應(yīng)速度大于等于300Hz。

作為具體的技術(shù)方案，所述步驟3具體為：被測(cè)物體的全部或局部經(jīng)過鏡頭后投影到高速成像陣列上，高速成像陣列將所述投影轉(zhuǎn)換為電子視頻信號(hào)；所述步驟4具體為：由運(yùn)行有位移檢測(cè)算法的DSP或CPU系統(tǒng)對(duì)高速成像陣列輸出的電子視頻信號(hào)進(jìn)行放大、濾波、采樣、模式識(shí)別處理，得到所述聲音信號(hào)。

作為具體的技術(shù)方案，所述步驟3具體為：被測(cè)物體的全部或局部經(jīng)過鏡頭后投影到PSD上，被測(cè)物體移動(dòng)時(shí)PSD捕獲的投影相對(duì)于PSD光敏面的位置跟著移動(dòng)，PSD的輸出電子信號(hào)也對(duì)應(yīng)變化；所述步驟4具體為：由放大和濾波電路對(duì)PSD輸出的電子信號(hào)進(jìn)行放大、濾波處理，得到聲音信號(hào)。

本發(fā)明采用視覺麥克風(fēng)的技術(shù)，聲音產(chǎn)生的氣壓波動(dòng)會(huì)導(dǎo)致被測(cè)物體上的移動(dòng)或振動(dòng)，利用高速成像系統(tǒng)連續(xù)拍攝物體的電子視頻信息，通過對(duì)采集的電子信號(hào)進(jìn)行放大、濾波、采樣、模式識(shí)別等處理，還原得到聲音信號(hào)；本發(fā)明采用被動(dòng)探測(cè)方式，不需要對(duì)被測(cè)振動(dòng)對(duì)象進(jìn)行主動(dòng)照射；本發(fā)明系統(tǒng)簡(jiǎn)單，只需高速成像系統(tǒng)作為視頻采集器而無需額外的傳感器或檢測(cè)模塊，降低了成本；本發(fā)明探測(cè)對(duì)象多樣，對(duì)被測(cè)物的振動(dòng)表面不要求其為反射鏡面，并且不對(duì)視頻采集的表面取向施加約束，使用范圍廣。

〖附圖說明〗

圖1為本發(fā)明提供的基于視覺麥克風(fēng)技術(shù)的偵聽系統(tǒng)的構(gòu)成框圖。

圖2本發(fā)明提供的基于視覺麥克風(fēng)技術(shù)的偵聽系統(tǒng)中高速成像系統(tǒng)及信號(hào)處理系統(tǒng)的一種實(shí)施方式。

圖3本發(fā)明提供的基于視覺麥克風(fēng)技術(shù)的偵聽系統(tǒng)中高速成像系統(tǒng)及信號(hào)處理系統(tǒng)的另一種實(shí)施方式。

〖具體實(shí)施方式〗

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明：

如圖1所示，本實(shí)施例提供的基于視覺麥克風(fēng)技術(shù)的偵聽系統(tǒng)包括被偵聽聲源、被測(cè)物體、高速成像系統(tǒng)、信號(hào)處理系統(tǒng)，高速成像系統(tǒng)包括鏡頭和光敏器件。其中，被偵聽聲源產(chǎn)生聲波信號(hào)；被測(cè)物體位于聲波信號(hào)所產(chǎn)生氣壓波動(dòng)影響范圍內(nèi)，同時(shí)其全部或局部位于高速成像系統(tǒng)的感測(cè)范圍內(nèi)；被測(cè)物體的全部或局部經(jīng)過鏡頭后投影到光敏器件上，光敏器件將投影轉(zhuǎn)換為電子信號(hào)；信號(hào)處理系統(tǒng)對(duì)光敏器件輸出的電子信號(hào)進(jìn)行處理，得到聲音信號(hào)。

光敏器件可以采用高成本的高速成像陣列來實(shí)現(xiàn)，也可以采用低成本的PSD器件來實(shí)現(xiàn)。

如圖2所示，光敏器件為高速成像陣列，對(duì)應(yīng)地，信號(hào)處理系統(tǒng)選用DSP或CPU系統(tǒng)。高速成像陣列輸出電子視頻數(shù)據(jù)，DSP或CPU系統(tǒng)上運(yùn)行位移檢測(cè)算法來處理視頻數(shù)據(jù)，估算各像素點(diǎn)上成像的微小飄移，并通過模式識(shí)別找出代表被偵聽聲源的那些漂移，最終轉(zhuǎn)換輸出聲音信號(hào)。

如圖3所示，光敏器件為PSD時(shí)，對(duì)應(yīng)地，信號(hào)處理系統(tǒng)選用放大和濾波電路。手工調(diào)整高速成像系統(tǒng),使得被測(cè)物體受被偵聽聲源影響而振幅較大的部分經(jīng)過鏡頭后投影到PSD上。被測(cè)物體移動(dòng)時(shí)，PSD捕獲的投影相對(duì)于PSD光敏面的位置會(huì)跟著移動(dòng)，PSD的輸出電信號(hào)也對(duì)應(yīng)變化。信號(hào)處理系統(tǒng)包括放大和濾波電路，對(duì)PSD輸出的電子信號(hào)進(jìn)行放大、濾波處理，得到聲音信號(hào)。更具體地，放大電路包括固定增益低噪聲的前置放大電路，自動(dòng)增益控制的中放電路，以及驅(qū)動(dòng)喇叭的功率放大電路。濾波電路采用有源帶通濾波，濾掉低于10Hz以及高于20KHz的信號(hào)。

基于上述偵聽系統(tǒng)，本實(shí)施例還提供一種基于視覺麥克風(fēng)技術(shù)的偵聽方法，其工作原理及過程如下：

被偵聽聲源發(fā)出聲源信號(hào)，輸出不同頻率的持續(xù)聲信號(hào)；聲信號(hào)的覆蓋范圍包含被測(cè)物體所處位置。

打開高速成像系統(tǒng)3，確保被測(cè)物體2位于高速成像系統(tǒng)3的攝像范圍內(nèi)，并進(jìn)行連續(xù)拍攝，以獲取被測(cè)物體2的特征光學(xué)信息(振動(dòng)、位移)，使用光敏器件將光學(xué)信息轉(zhuǎn)換為變化的電子信號(hào)；

其中，光敏器件為高速成像陣列時(shí)：被測(cè)物體的全部或局部經(jīng)過鏡頭后投影到高速成像陣列上，高速成像陣列將所述投影轉(zhuǎn)換為電子視頻信號(hào)；再由運(yùn)行有位移檢測(cè)算法的DSP或CPU系統(tǒng)對(duì)高速成像陣列輸出的電子視頻信號(hào)進(jìn)行放大、濾波、采樣、模式識(shí)別處理，得到所述聲音信號(hào)。

其中，光敏器件為位置敏感探測(cè)器(position sensitive device，PSD)時(shí)：被測(cè)物體的全部或局部經(jīng)過鏡頭后投影到PSD上，被測(cè)物體移動(dòng)時(shí)PSD捕獲的投影相對(duì)于PSD光敏面的位置跟著移動(dòng)，PSD的輸出電子信號(hào)也對(duì)應(yīng)變化；再由放大和濾波電路對(duì)PSD輸出的電子信號(hào)進(jìn)行放大、濾波處理，得到聲音信號(hào)。

位置敏感探測(cè)器(position sensitive device，PSD)，其輸出電信號(hào)與光點(diǎn)在光敏面上的位置有關(guān)。若采用二維PSD，會(huì)有兩對(duì)互相垂直的輸出電極，一對(duì)確定X軸方向，一對(duì)確定Y軸方向，輸出向會(huì)有四路電信號(hào)輸出，X1，X2，Y1，Y2分別表示各信號(hào)的輸出電流(光生電流)。當(dāng)被測(cè)物體的全部或局部成像到光電位置傳感器上，被測(cè)物體移動(dòng)時(shí)，成像跟著移動(dòng)，光電位置傳感器的輸出電信號(hào)也對(duì)應(yīng)變化。

最后，使用信號(hào)處理系統(tǒng)4，將光電位置傳感器提取的帶有被測(cè)物體位移信息的電子信號(hào)進(jìn)行獲取，獲取強(qiáng)度變化信息，如電子信號(hào)的幅值和變化頻率，分別對(duì)應(yīng)于光強(qiáng)的位移大小和變化頻率，處理得到聲音信號(hào)。

上述實(shí)施例是通過檢測(cè)物體上由聲音產(chǎn)生的極其微小的振動(dòng)，并將這些振動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換成音頻信號(hào)；現(xiàn)有的遠(yuǎn)程偵聽技術(shù)，如激光偵聽、微波偵聽，需要將光信號(hào)或者微波信號(hào)照射到振動(dòng)物體表面，是一種主動(dòng)探測(cè)的方式，這兩種技術(shù)容易受到諸多因素的干擾。然而，聲壓所造成的某些物體的振動(dòng)能夠產(chǎn)生足夠振幅的視覺信號(hào)，且通過該視覺信號(hào)能夠較好還原聲音信息。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，本說明書未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的揭露范圍之內(nèi)。