Bu tədqiqat, titrəyən səthin üçölçülü sürət və yerdəyişmə sahəsinı yalnız bir optik baxış istiqamətindən ölçmek üçün yeni bir sensor birləşdirmə üsulu təklifktedir. Yöntem, aynı optik eksene yerleştirilən bir yüksəksürətli kamera ilə təkoxlu lazer skan edən vibrometrin tamamlayıcı ölçmələrini bir araya getirmektedir. Yüksek sürətli kamera görüntülərine uygulanan optik axın alqoritmi, görüntü müstəvisi üçündeki iki vibrasiya biləşenini; lazer vibrometre isə kamera oxune paralel müstəvidənkənar vibrasiya biləşenini ölçür. Ayrı koordinat torlarında bulunan vərilərin uyğunlaşdırılması və interpolyasiyası sonucunda səth üzərindəki üçkomponentli titrəmə sürəti elde edilmektedir.

Yer değiştirmelerin hesaplanması üçün ölçülen üçölçülü sürət alanı üzerinde hissəcik advəksiyası uygulanmıştır. Böylece sabit uzaysal mövqelardaki sürətların gösterildiği Euler yanaşmasından, səthle birlikdə hareket eden virtual hissəciklərin trayektoriyalarini gösteren Lagrange yanaşmasına geçilmiştir. Bu dönüşüm xüsusilikle səs qırışları gibi büyük biçim değişiklikleri gösteren yumşaq səthlərin hareketini yoxlamak açısından əhəmiyyətlidir.

Yöntem, hava axını ilə öz-özünə rəqs edən silikon əsaslı sintetika səs qırışlarında doğrulanmıştır. Monoskobik ölçmə nəticələri, yaklaşık 40 derecelik açıyla yerleştirilmiş iki yüksəksürətli kameradan və 12 səth markerinin üçölçülü izlənməsindən oluşan stereoskopik istinad üsulule müqayisə edilmişdir. On iki noktadaki toplam üçölçülü yerdəyişmə büyüklüğü üçün orta fərq %5,2 olaraq bulunmuştur. Faz farkları görüntü müstəvisi biləşenlerinde orta %1,1, müstəvidənkənar biləşende isə %1,5 səviyyəindedir.

Görüntü düzlemindeki yerdəyişməler ümumi olaraq daha yakın nəticə vərmiştir. Ortalama görüntü müstəvisi farkı %5,4 iken, müstəvidənkənar biləşenin orta fərqı %10,0’dır. Bazı noktalarda müstəvidənkənar fark %21,7’ye ulaşmıştır. Bu durum üsulun bütün koordinatlarda eşit doğruluğa sahip olmadığını göstərir. Buna karşılık əsas titrəmə tezliyi və ilk harmoniklərdəki faz əlaqələri iki üsul arasında ümumi olaraq iyi uyuşmuştur.

Doğrulama sonrasında üsul, optik çıxışı sınırlayan 200 mm uzunluğunda bir səs yolu eklenmiş sintetika ses kıvrımı sistemine uygulanmıştır. Bu təcrübəde səth, toplam 4.320 virtual hissəciklə temsil edilmiş; səs qırışlarının açılma, kapanma və səth boyunca biçim değiştirme hareketleri üçölçülü olaraq yeniden oluşturulmuştur. Yerel vibrasiya sürətları yaklaşık 3 m/s’ye ulaşmış və əsas tezlikın 30 katına kadar uzanan harmonik komponentlər ölçülmüşdür.

Temel titrəmə modu çəkilı olaraq səs qırışları arasındaki açıqlığın açılıp kapanmasını storlayan görüntü müstəvisi hareketinden oluşmuştur. İkinci və üçüncü harmonik modlarda isə kamera oxu istiqamətindeki müstəvidənkənar hareket baskın hâle gelmiş; ikinci modda səthin merkezinde bir titrəmə düyünü görülmüştür. Bu nəticələr tek bir ölçmə nöqtəsinın tüm səthin karmaşık vibrasiya davranışını temsil edemeyebiləceğini göstərir.

Yöntemin en əhəmiyyətli avantajı, səthin iki və ya üç fərqli yönden görülmesini gerektirmemesidir. Bununla belə tek optik doğrultu, tek cihaz anlamına gelmemektedir: sistemde bir yüksəksürətli kamera və bir lazer taramalı vibrometre birlikdə istifadə olunur. Tədqiqatnın mevcut uygulamasında kamera kaydı ilə lazer taraması eş zamanlı değil, aynı referans sinyaline göre ardıcıl və faz kilidli olaraq həyata keçirilmişdir.

Türkiyə baxımından qiymətləndirmə: Tədqiqat Türkiyədə, real insan səs qırışlarında və ya klinik koşullarda strukturlmamıştır. Bununla belə üsul; Türkiyədəki mayəlar mekaniği, biotibbi mühendisliği, akustik, foniyatri və optik ölçmə laboratoriyalarında, optik çıxışın tek yönle sınırlı olduğu sintetika fonasyon düzeneklerinin araştırılması üçün dəyərlendiriləbilir. Klinik istifadədan önce insan teksturasındaki səth xüsusilikleri, xəstə hareketi, endoskopik boyutlandırma, lazer təhlükəsizği, real vaxtlı ölçmə ihtiyacı və tıbbi referans üsullarle doğrulama ayrıca incelenmelidir. Tədqiqat ses xəstəlıklarının teşhisini, tedavi seçimini və ya insan fonasyonunun klinik koşullarda ölçülebiləceğini sübut etmir.

Ətraflı açıqlama

Tədqiqatın əsas zondlemi nədir?

Temassız üçölçülü vibrasiya ölçmələrinde səth hareketinin birbirinden btorımsız üç uzaysal biləşeni belirlenmelidir. Geleneksel üçölçülü lazer taramalı vibrometri sistemleri, titreşen səthe fərqli açılardan yöneltilən üç lazer vibrometre kullanabilir. Görüntü tabanlı üçölçülü üsullar isə çoğunlukla fərqli açılara yerleştirilmiş iki yüksəksürətli kameraya və stereoskopik üçgenlemeye dayanır.

Bu düzeneklerin ortak sorunu, titreşen səthin birden fazla yönden görülebilmesini gerektirmeleridir. Bir səth dar bir kanalın sonunda, başka parçaların arasında və ya uzun bir boru biçimindeki struktur üçünde bulunuyorsa ikinci və üçüncü görüş doğrultularını oluşturmak mümkün olmayabilir.

İnsan fonasyonu tədqiqatlarında kullanılan sintetika səs qırışları bu sorunun belirgin bir örneğidir. Ses kıvrımları, gırtlak və səs yolu geometrisinin derininde bulunur. Tədqiqatda kullanılan yapay ses yolları 200 mm’den başlayıp bazı tədqiqat düzeneklerinde 1 metreye kadar uzayabilmektedir. Bu durumda səthi fərqli açılardan gören stereoskopik kameraların yerleştirilmesi fiziki olaraq mümkün olmayabilir və ya kamera açıları derinlik doğruluğunu ciddi biçimde sınırlayacak kadar küçülebilir.

Tədqiqatnın önerdiği çözüm nədir?

Tədqiqatçılar aynı optik eksen üzerinde çalışan iki fərqli ölçmə ilkesini birleştirmiştir:

• Yüksek sürətli kamera: Görüntü düzlemi üçündeki iki hareket biləşenini ölçür.
• Tek eksenli lazer taramalı vibrometre: optik eksene paralel olan müstəvidənkənar sürət biləşenini ölçür.

Yüksek sürətli kamera səth görüntülərini kaydeder. Ardışık kareler arasındaki görünür hareket, sıx optik axın üsuluyle piksel səviyyəinde hesaplanır. Görüntü böyütməsi və kare sürətı bilindiğinde piksel hareketleri fiziki sürət birimlerine dönüştürülür.

Lazer taramalı vibrometre isə səthe gönderdiği lazer ışığının geri saçılan biləşenindeki Doppler sürüşməsinı ölçer. Doppler sürüşməsi, səthin lazer doğrultusundaki titrəmə sürətiyla ilişkilidir. Galvanik aynalar kullanılarak lazer şüası səth üzerinde önceden diaqnozmlanan noktalara yönlendirilir.

Tədqiqatnın 9. sayfasındaki Şekil 1, yüksəksürətli kamera ilə lazer vibrometrenin aynı görüş ekseninden səthe baktığını göstərir. Kamera kaydı önce, lazer taraması daha sonra strukturlmaktadır. İki ölçmə ortak bir periodik referans sinyaline göre faz kilitlenerek birleştirilmektedir.

Neden yalnızca yüksəksürətli kamera kullanılmamıştır?

Tek kamera görüntü müstəvisindeki hareketi ölçebilir; ancaq derinlik istiqamətindeki hareketi birbaşa belirleyemez. Monoküler derinlik kestirimi, dərin öyrənmə və ya perspektif değişimi gibi üsullarle strukturlabilse de dəqiqlik; təlim məlumatıne, geometriye, səth teksturasına və görüntüdeki derinlik ipuclarına btorlıdır.

Tədqiqatda müstəvidənkənar hareket görüntülərden tahmin edilmemiş, birbaşa lazer Doppler vibrometriyle ölçülmüşdür. Böylece kameranın güclü olduğu düzlem içi ölçmə ilə vibrometrenin güclü olduğu müstəvidənkənar ölçmə aynı sistemde tamamlanmıştır.

Neden yalnızca lazer vibrometre kullanılmamıştır?

Tek eksenli lazer vibrometre yalnızca lazer şüasının doğrultusundaki sürət biləşenini ölçür. Geleneksel üçölçülü vibrometride fərqli yönlerden üç cihaz gerekir. Bu durum hem donanım xərcini hem de səth çmərhələsinde gerekli optik alanı artırır.

Önerilən üsulde görüntü müstəvisindeki iki biləşen kamera tarafından storlandığı üçün lazer vibrometrenin yalnızca üçüncü biləşeni ölçmesi yeterli olmaktadır. Sistem yine iki ölçmə cihazına ihtiyaç duymakta, ancaq her iki cihaz səthe aynı yönden bakmaktadır.

optik axın necə istifadə edilmişdir?

Yüksek sürətli kamera görüntülərinin işlenmesinde OpenCV üçündeki Farnebäck yoğun optik axın alqoritmi istifadə edilmişdir. optik axın, ardıcıl görüntülərdeki sıxlıq naxışlerinin görünür hareketini piksel səviyyəinde hesablamaktadır.

Kamera sabit olduğu üçün ölçülen görünür hareketin səth hareketinden mənbəlandığı fərz edilmişdir. Güvənilir optik axın elde ediləbilmesi üçün səthin yüksək karşıtlıklı, rastgele və izlenebilir bir teksturaya sahip olması gerekir. Sentetika səs qırışlarının üzerine çok ince kömür tozu eklenerek dtorınık bir səth naxışi oluşturulmuştur.

optik axın sonucundaki piksel yerdəyişməleri kamera böyütmə kalibrasiyau və kare sürətı kullanılarak fiziki düzlem içi sürətlara dönüştürülmüştür.

Düzlem dışı hareket görüntü müstəvisi ölçməünü etkiləyebilir mi?

Bir obyekt kameraya yaklaşır və ya kameradan uzaklaşırsa görüntüdeki böyütmə değişebilir. Bu değişim, obyekt yatay və ya düşey yönde hareket etmese bilə optik axın alqoritminda görünür düzlem içi hareket oluşturabilir.

Tədqiqatda bu etkiyi azaltmak üçün 180 mm fokus məsafəsina sahip lens və yaklaşık 500 mm iş məsafəsi istifadə edilmişdir. Stereoskopik doğrulama ölçmələrinde müstəvidənkənar toplam hareketin 5 mm və ya daha az olduğu görülmüştür. Tədqiqatnın kullandığı yaklaşık ilişki şöyledir:

\[ \varepsilon_{\mathrm{böyütmə}} \approx \frac{\Delta z}{Z} \]

Burada Δz müstəvidənkənar yerdəyişmə, Z isə kamera ilə səth arasındaki məsafədir. Kullanılan dəyərlərle böyütmə mənbəlı hata üst sınırı yaklaşık olaraq:

\[ \frac{5\ \mathrm{mm}}{500\ \mathrm{mm}} = 0{,}01 = \%1 \]

şeklinde tahmin edilmiştir. Bu dəyər bütün optik axın hatalarının toplamı değildir; yalnızca perspektif böyütmə değişiminden beklenen yaklaşık katkıdır.

Kamera və vibrometre ızgaraları necə birleştirilmiştir?

Kamera vəriləri görüntü pikselleri üzerinde, lazer vibrometre vəriləri isə cihazın kendi tarama koordinatları üzerinde bulunmaktadır. İki vəri dəstinin birbaşa birleştiriləbilmesi üçün ortak fiziki koordinat sistemine dönüştürülmeleri lazımdır.

Tədqiqatda fiziki mövqeu bilinen və hem kamera görüntüsünde hem de lazer tarama ızgarasında diaqnozmlanabilən referans noktaları istifadə edilmişdir. Örnek uygulamada kamera görüntüsünün dört köşesi, lazer tarama ızgarasındaki dört dış noktayla eşleştirilmiştir.

Tədqiqatnın 11. sayfasındaki Şekil 2 şu işləmə sırasını göstərir:

1. Ham yüksəksürətli kamera görüntülərinin alınması,
2. optik axınla düzlem içi sürətların hesaplanması,
3. Lazer tarama noktalarında müstəvidənkənar sürətların ölçülmesi,
4. Kamera və vibrometre ızgaralarının uyğunlaşdırılması,
5. Üç sürət biləşeninin ortak noktalara enterpole edilmesi,
6. Üç boyutlu sürət vəktörleri boyunca hissəcik advəksiyası.

Yüzey hareketi niyəiyle bazı lazer noktalarının belirli zamanlarda ses kıvrımının dışına çıkması mümkündür. Bu noktalar kamera görüntüsündeki səth maskesi yardımıyla vəri dəstinden çıkarılmıştır.

Enterpolasyon necə strukturlmıştır?

Kamera və vibrometre ölçmələri aynı uzaysal noktalarda bulunmadığından iki vəri dəsti ortak sanal parçacık mövqelarına enterpole edilmiştir. Tədqiqatda radyal tabanlı fonksion, yani RBF interpolyasiyası və nazik lövhə spline çekirdeği istifadə edilmişdir.

Bu işləmə sonucunda her seçilən səth noktasında:

\[ \mathbf{v} = \begin{bmatrix} v_x \\ v_y \\ v_z \end{bmatrix} \]

biçiminde üçölçülü bir titrəmə sürəti vəktörü elde edilmektedir. Enterpolasyon noktalarının mövqeu, kamera görüntüsüyle lazer tarama bölgesinin ortak sınırları üçünde serbestçe seçiləbilmektedir.

Euler yaklaşmaı ilə Lagrange yaklaşmaı arasındaki fark nədir?

Euler yaklaşmaında sürətlar uzayda sabit nöqtəlarda diaqnozmlanır. Yüzey bu noktaların altından geçerken her noktadaki anlık sürət ölçülür. Lazer taramalı vibrometri və görüntü əsaslı yoğun sürət alanları çoğunlukla bu tür bir gösterim üretmektedir.

Lagrange yaklaşmaında isə sanal bir parçacık səthle birlikdə hareket eder. Parçacığın zaman üçündeki mövqeu takip edilərek real hareket trayektoriyası və yerdəyişmə elde edilir.

Küçük vibrasiyalerde sabit nöqtəlardaki sürət alanı yeterli ola bilər. Ses kıvrımları gibi büyük biçim değişikliklerinde isə səth üzərindəki aynı material bölgesinin zaman üçünde nereye hareket ettiğini göstermek daha açıqlayıcıdır.

Parçacık advəksionu necə hesablanmışdır?

Tədqiqatda sürət alanından parçacık mövqelarını hesablamak üçün stabilize edilmiş trapesiya inteqrasiyası şeması istifadə edilmişdir:

\[ \mathbf{d}^{\,n+1}_i-\mathbf{d}^{\,0}_i = \alfa\left(\mathbf{d}^{\,n}_i-\mathbf{d}^{\,0}_i\right) + \frac{\Delta t}{2} \left(\mathbf{v}^{\,n+1}_i-\mathbf{v}^{\,n}_i\right) \]

Burada:

• i, sanal parçacığın indeksidir.
• n, zaman adımını göstərir.
• d = [d_x, d_y, d_z]^T, üçölçülü yerdəyişmə vəktörüdür.
• v = [v_x, v_y, v_z]^T, üçölçülü sürət vəktörüdür.
• Δt, zaman adımıdır.
• α, integrasyon sürüklenmesini sınırlayan sabitlik əmsalıdır.

Tədqiqatçılar kendi vəriləri üçün α = 0,999 dəyərini kullanmıştır. Daha küçük α dəyərləri sayısal sürüklenmeyi daha güclü bastırabilir, ancaq real salınımlı biləşenlerde daha fazla integrasyon hatası oluşturabilir.

Tədqiqatnın 12. sayfasındaki Şekil 3; parçacıkların ilk mövqelarının seçilmesini, sürətların bu mövqelara enterpole edilmesini, integrasyon adımını və sonraki zaman adımında yeni parçacık mövqelarının kullanılmasını göstərir.

Başlangıçtaki derinlik mövqeu niyə bilinmemektedir?

Tek kamera ilə görüntü müstəvisindeki ilk x və y koordinatları seçiləbilmektedir. Buna karşılık səth noktalarının kamera oxundeki başlangıç z koordinatları ham monoskobik ölçməden belirlerütubətemektedir.

Bu niyəle monoskobik üsul, müstəvidənkənar salınımın zamanla değişen bölümünü ölçebilse de səthin başlangıçtaki mutlak üçölçülü şeklini tek başına belirleyememektedir. Her parçacık üçün zamandan btorımsız fakat uzayda değişebilən bir derinlik ofseti bulunabilir:

\[ d_{z,\mathrm{ofset},i} = d^0_{z,i}-d^0_{z,\mathrm{real},i} \]

Tədqiqatnın 19. sayfasındaki Şekil 7’de stereoskopik və monoskobik trayektoriyalar benzer salınım biçimleri gösterirken orta derinlik mövqeları arasında fark görülmesinin niyəi budur. Karşılaştırmada orta dəyərlər çıkarılarak yalnızca salınımlı biləşenler qiymətləndirilmişdir.

Sentetika ses kıvrımı düzeneği necə çalışmıştır?

Deneylerde silikon kaucuktan strukturlmış iki sintetika ses kıvrımı istifadə edilmişdir. Ses kıvrımları, aştorı axıntaki səs yolu ilə yukarı axıntaki subglottal kanal arasına yerleştirilmiştir. Sisteme vərilən hava axını, yumuşak kıvrımlar ilə hava arasındaki mayə-struktur qarşılıqlı təsiri sonucunda kendi kendine salınım yaratmışdır.

Tədqiqatnın 14. sayfasındaki Şekil 4, susturucu, subglottal kanal, sintetika səs qırışları və səs yolunun ikiölçülü kesitini göstərir. Aynı şəkilde ses kıvrımı geometrisi və kullanılan x, y, z koordinat sistemi de vərilmiştir.

Sentetika kıvrımlar yaklaşık 20 mm ölçeğindeyken səs yolu 200 mm və ya daha uzun olabilmektedir. Bu geometri, səthi fərqli açılardan gören iki kameranın yerleştirilmesini zorlaştırmaktadır.

Monoskobik ölçməde hansı cihazlar istifadə edilmişdir?

Stereoskopik doğrulama necə strukturlmıştır?

Doğrulama üçün yaklaşık 40 derecelik açıyla yerleştirilmiş iki Photron Fastcam Nova R5-4K yüksəksürətli kamera istifadə edilmişdir. Kameralar 4.000 kare/saniye sürətında və 2048 × 1472 piksel çözünürlükte qeyd yapmıştır.

Ses kıvrımlarından birinin üst səthine 12 koyu işaretleyici eklenmiştir. İşaretleyicilərin görüntülərdeki yaklaşık mövqeları eşikleme ilə belirlenmiş, ardından her işaretleyicinin gri səviyyə dtorılımına ikiölçülü Gauss fonksionu peykrularak alt piksel mövqeu hesablanmışdır.

İki kameradaki eşleşen işaretleyicilər, kalibre edilmiş kamera geometrisi və birbaşa xətti çevirmə kullanılarak üçölçülü uzayda triangulyasiya edilmişdir.

Tədqiqatnın 16. sayfasındaki Şekil 5, aynı səthe bakan iki fərqli düzeni göstərir:

• Düzen 1: Ortak optik eksendeki yüksəksürətli kamera və lazer vibrometre.
• Düzen 2: Yaklaşık 40 derecelik stereoskopik açıya sahip iki yüksəksürətli kamera.

Stereoskopik doğrulamanın strukturlabilmesi üçün səs yolu çıkarılmıştır. Bu niyəle doğrulama koşulu, üsulun asıl avantaj storladığı dar optik erişim koşuluyla aynı değildir.

Neden iki üsul eş zamanlı ölçülməmişdir?

Stereoskopik işaretleyici takibi üçün işaretleyicilərin çmərhələsindeki səthin yaklaşık tekdüze parlaklıkta olması tercih edilmiştir. Monoskobik optik axın üçün isə səth üzerinde rastgele və yüksək karşıtlıklı bir tekstura zəruridir.

Bu iki görüntüləmə koşulu birbirine karşıt olduğu üçün önce stereoskopik ölçmə strukturlmış, daha sonra səthe ince kömür tozu eklenerek monoskobik ölçmə həyata keçirilmişdir. İki təcrübəin senkronizasyonunda subglottal basıncı ölçen Kulite XCQ-093 təzyiq sensoru referans olaraq istifadə edilmişdir.

Ölçümlerin eş zamanlı olmaması, iki təcrübə arasında səs qırışlarının salınım genliğinin küçük ölçüde değişebilmesine niyə ola bilər. Tədqiqatçılar monoskobik amplitudalerin çoğu noktada biraz daha aştorı olmasını kısmen bu tekrar üretiləbilirlik sorunuyla ilişkiləndirmektedir.

Doğrulama təcrübəinin tədqiqat koşulu nədir?

Doğrulama təcrübəinde həcmli hava sərfi:

\[ \dot{V}=130\ \mathrm{L\,dakika^{-1}} \]

olaraq ayarlanmıştır. Bu koşul, iki sintetika ses kıvrımının birbirine temas etmediği bir salınım yaratmışdır. Temassız koşulun seçilme niyəi, büyük səth deformasyonları sırasında işaretleyicilərin açılı kamera görüntülərinden birinde kaybolmasını önlemektir.

Doğrulama koşulundaki əsas ses kıvrımı tezlikı yaklaşık:

\[ f_o=140\ \mathrm{Hz} \]

olaraq vərilmiştir.

Yer değiştirme büyüklükleri ne kadar uyuşmuştur?

Monoskobik və stereoskopik ölçmələr arasındaki btorıl RMS fark şu eşitlikle hesablanmışdır:

\[ \varepsilon = \frac{d_{\mathrm{rms,m}}-d_{\mathrm{rms,s}}} {d_{\mathrm{rms,s}}} \times 100 \]

Burada d_rms,m monoskobik, d_rms,s isə stereoskopik üsulun RMS yerdəyişməsidir.

Tədqiqatdaki 12 nokdiaqnozn nəticələri şöyledir:

Düzlem dışı biləşendeki noktasal farkların daha yüksək olmasına rtormen üçölçülü toplam yerdəyişmə büyüklüğünün orta fərqı %5,2’de kalmıştır. Bunun əsas niyəi, birçok noktada baskın hareket biləşeninin görüntü müstəvisindeki y hareketi olmasıdır.

Faz farkı necə hesablanmışdır?

Temel vibrasiya tezlikındaki ilk dövrsel tepe noktaları arasındaki zaman farkı, vibrasiya periyoduna bölünmüştür:

\[ \Delta\phi = \frac{\Delta t}{T}\times100 \]

Burada Δt, iki üsuldeki tepe noktaları arasındaki zaman farkı, T isə vibrasiya periyodudur. Sonuc derece cinsinden faz açısı olaraq değil, dövr süresinin yüzdesi olaraq raporlanmıştır.

Ortalama faz farkının düzlem içi biləşenlerde %1,1 və müstəvidənkənar biləşende %1,5 olması, vibrasiya modlarının zamanlamasının iki üsulde yakın olduğunu göstərir.

Zaman alanı qrafleri nə göstərir?

Tədqiqatnın 20. sayfasındaki Şekil 8, p1, p5, p6 və p10 noktalarındaki d_x, d_y və d_z yerdəyişməlerini müqayisəktadır. Monoskobik və stereoskopik eğrilər faz bakımından büyük ölçüde üst üste gelmektedir.

Genlik farkları bazı noktalarda daha belirgindir. Özellikle p5 noktasındaki müstəvidənkənar d_z biləşeni monoskobik üsulde daha aştorı ölçülmüşdür. Ek Şekil A.13, aynı müqayisəyı 12 nokdiaqnozn tamamı üçün göstərir.

Frekans alanı qrafleri nə göstərir?

Tədqiqatnın 21. sayfasındaki Şekil 9’da tezliklar əsas tezlika bölünerek f/f_o biçiminde gösterilmiştir. Yaklaşık ilk üç harmonik boyunca iki üsulun tepe mövqeları və büyüklükleri ümumi olaraq benzerdir.

Daha yüksək tezliklarda stereoskopik ölçməün gürültü tabanı harmonik amplitudalere yaklaşmaktadır. Gürültü xüsusilikle stereoskopik üsulun müstəvidənkənar biləşeninde daha yüksəktir. Tədqiqatçılar bunu stereoskopik üçgenlemede derinlik istiqamətinin çoğunlukla en yüksək belirsizliğe sahip olmasıyla ilişkiləndirmektedir.

Monoskobik üsulde müstəvidənkənar biləşen lazer vibrometre tarafından ölçüldüğü üçün bu biləşenin gürültü tabanı daha aştorıtür. Buna karşılık düzlem içi biləşenler kameraya və optik axın işləməine btorlıdır.

Stereoskopik üsul əsas real kabul ediləbilir mi?

Hayır. Tədqiqat stereoskopik işaretleyici takibini doğrulama üçün kullanılan yerleşik bir müqayisə üsulu olaraq qiymətləndirməktedir; ancaq hatasız bir əsas real olaraq təqdim etmir.

Stereoskopik sistemdeki başlıca qeyri-müəyyənlikler şunlardır:

• İşaretleyici parlaklıklarının ideal Gauss dtorılımından yawsı,
• Yüzey açısı değiştikçe işaretleyicilərin görüntü biçiminin bozulması,
• Kamera kalibrasiyau və yeniden izdüşüm hataları,
• Üçgenlemede derinlik biləşeninin daha yüksək belirsizliği,
• İki ölçməün eş zamanlı strukturlmaması.

Ses kıvrımları çok yumuşak olduğu üçün səthe ivmeölçer və ya başka bir temas sensoru eklenmesi, kıvrımın kütlesini və mexaniki xüsusiliklerini değiştirebilir. Bu niyəle tədqiqatda daha kesin və müdahalesiz bir əsas real oluşturulamamıştır.

Ses yolu eklenmiş təcrübə niyə əhəmiyyətlidir?

Doğrulama ölçmələrinde stereoskopik kameralara yer açmak üçün səs yolu çıkarılmıştır. Yöntemin real istifadə amacını göstermek üçün ikinci təcrübəde 200 mm uzunluğundaki səs yolu yeniden sisteme eklenmiştir.

Bu koşulda yalnızca səs yolunun üçünden geçen tek bir optik doğrultu kullanılabilmektedir. Buna görə stereoskopik ölçmə mümkün değildir və önerilən ortak eksenli kamera-vibrometre sistemi asıl avantajını göstərir.

Ses yolu eklenmiş təcrübəin koşulları nelerdir?

Bu təcrübəde səs qırışları birbirine temas etmektedir. Açılıp kapanan glottal boşluğa yakın parçacıkların səth maskesinin dışına sürüklenmesini azaltmak üçün başlangıç parçacıkları y = 8–10 mm aralığına yerleştirilmemiştir. Bu niyəle görselleştirilən səthler real təcrübəde temas olsa bilə tamamen birleşmiş görünmemektedir.

Tüm səth hareketi ne göstərmişdir?

Tədqiqatnın 26. sayfasındaki Şekil 10, bir vibrasiya dörütubəti boyunca altı zaman anındaki sintetika ses kıvrımı səthini göstərir. Yüzeyler yerel sürət büyüklüğüne göre renklendirilmiştir.

Kapalı mərhələde subqlottal təzyiq birikmiş və üst səthler hava axını istiqamətine doğru kabarmıştır. Ses kıvrımları açıldıktan sonra alt və üst kanallar arasındaki təzyiq fərqi azalmış, səth daha küçük müstəvidənkənar mövqelara geri dönmüştür.

Şekil yalnızca açıqlığın genişleyip daralmasını değil, tüm üst səth boyunca yerel deformasyon və sürət dtorılımını göstərir. Bu, tek noktalı vibrometre ölçməüne göre daha kapsamlı bir səth bilgisi storlamaktadır.

Harmonik struktur necə değişmiştir?

Tədqiqatnın 27. sayfasındaki Şekil 11, 4.320 parçacığın tamamı üzerinden ortalanan yerdəyişmə və sürət spektrlarını göstərir. Temel tezlik və çok sayıda üst harmonik belirgin biçimde görülmektedir.

Harmonik tepe noktaları qrafiğin üst sınırı olan yaklaşık 30f_o dəyərine kadar seçiləbilmektedir. Tepe amplitudaleri tezlik yükseldikçe logaritmik qrafte yaklaşık doğrusal azalmış və güç yasasına benzer bir eğilim göstərmişdir.

f/f_o > 12 bölgesinde kamera tabanlı x və y biləşenlerinin gürültü seviyesi, vibrometre tabanlı z biləşeninden ayrılmaya başlamıştır. Bu nəticə fərqli koordinat biləşenlerinin fərqli sensorlarla ölçülmesinin gürültü xüsusiliklerini de fərqlilaştırdığını göstərir.

İlk üç titrəmə modu necədır?

Tədqiqatnın 28. sayfasındaki Şekil 12, əsas tezlik, ikinci harmonik və üçüncü harmonikteki üçölçülü səth modlarını göstərir:

• Birinci mod, f_o: Baskın hareket y istiqamətindedir və glottal açıqlığın açılıp kapanmasını temsil etmektedir.
• İkinci mod, 2f_o: Düzlem dışı z hareketi daha baskındır. Yüzey merkezinde bir titrəmə düyünü görülmektedir.
• Üçüncü mod, 3f_o: Düzlem dışı hareket yine baskındır; en yüksək hareket bölgeleri merkezden dış kənarlara doğru simetrik biçimde kaymıştır.

İkinci və üçüncü modların maksimumlarının səth merkezinde bulunmaması, tek bir ölçmə nöqtəsindaki spektrun tüm ses kıvrımı səthindeki enerji dtorılımını temsil etmeyebiləceğini göstərir.

Tədqiqatın güclü tərəfləri nələrdir?

• Üç boyutlu tam alan vibrasiya ölçməünü tek bir optik erişim doğrultusuna indirmiştir.
• Kamera və lazer vibrometre gibi iki tamamlayıcı ölçmə ilkesini açıq bir sensor birləşdirmə çərçivəsinde kullanmıştır.
• Düzlem içi və müstəvidənkənar biləşenleri görüntüden ortak biçimde tahmin etmek yerine müstəvidənkənar biləşeni birbaşa ölçmüştür.
• Ham görüntüden üçölçülü səth trayektoriyasıne kadar işləmə zincirini açıqlamıştır.
• optik axın, ızgara hizalama, enterpolasyon və hissəcik advəksiyası adımlarını ayrı ayrı diaqnozmlamıştır.
• Sonucları stereoskopik və alt piksel işaretleyici takibine dayalı bir üsulle karşılaştırmıştır.
• Karşılaştırmayı 12 səth noktasında zaman alanı, tezlik sahəsi, RMS genliği və faz açısından yapmıştır.
• Yöntemi doğrulama sonrasında realten sınırlı optik erişime sahip səs yolu düzeninde uygulamıştır.
• Tek nokta yerine tüm səthdeki harmonik modları göstərmişdir.
• Monoskobik və stereoskopik üsullarin qeyri-müəyyənliklerini ayrı ayrı tartışmıştır.

Tədqiqatnın əsas məhdudiyyətləri nelerdir?

• Tədqiqat rəyçi qiymətləndirməsindən keçməmiş bir preprinttir.
• Deneyler real insan səs qırışlarında değil, silikon esaslı sintetika modellerde strukturlmıştır.
• İnsan iştirakçı, xəstə və ya klinik endoskopi təcrübəi yoxdur.
• Monoskobik və stereoskopik doğrulama ölçmələri eş zamanlı strukturlmamıştır.
• Ölçümler arasında səthe kömür tozu eklenmiş və təcrübə koşulu yeniden kurulmuştur.
• Stereoskopik üsul hatasız əsas real değildir.
• Başlangıçtaki mutlak müstəvidənkənar mövqe monoskobik vəriden belirlerütubətemektedir.
• Lagrange gösteriminde uzaysal olaraq değişebilən sabit bir derinlik ofseti bulunabilir.
• Doğrulama təcrübəi yalnızca temas etmeyen və 130 L/dakika debideki bir salınım koşulunda strukturlmıştır.
• Ses yolu uygulaması tek bir 200 mm səs yolu və 135 L/dakika debi koşuluyla sınırlıdır.
• Farklı sintetika tekstura sertlikleri, geometrilər və səs yolu rezonansları sistematik olaraq karşılaştırılmamıştır.
• optik axın üçün səthin yapay bir karşıtlık naxışiyle hazırlanması gerekmiştir.
• HSC və LSV ölçmələri ardıcıl realleştirilmiş, eş zamanlı tek düzen kurulmamıştır.
• Lazer vibrometre səthi nokta nokta taradığı üçün geçici və tekrarlanmayan olaylar mevcut düzende ölçülemez.
• RBF interpolyasiyası və ölçmə ızgarası yoğunluğunun kapsamlı həssaslıq analizi vərilməmişdir.
• α = 0,999 dəyəri təcrübəsel olaraq seçilmiş; fərqli hareket koşulları üçün ümumilənebilirliği sınanmamıştır.
• Hata dəyərləri yalnızca 12 seçilmiş işaretleyici noktasındaki müqayisəya dayanmaktadır.
• Tüm səth üçün uzaysal hata haritası və ya etibar intervalı təqdim edilməmişdir.
• Btorımsız tekrar sayıları və təcrübəler arası varyasyon istatistiksel olaraq raporlanmamıştır.
• Verilər açıq depoda yayımlanmamış, yalnızca talep üzerine storlanactorı qeyd edilmişdir.
• Finansman və ayrı maraqlar toqquşması beyanı ana metinde vərilməmişdir.

Tədqiqat nəyi dəstəkləyir?

Tədqiqat, periodik və tekrar üretiləbilir bir titreşen səthde yüksəksürətli kamera ilə tek eksenli lazer taramalı vibrometre vərilərinin aynı optik doğrultudan birleştirilərek üçkomponentli sürət alanı oluşturabiləceğini dəstəkləyir.

Tədqiqat ayrıca stabilize edilmiş hissəcik advəksiyası yardımıyla bu sürət alanının salınımlı üçölçülü yerdəyişmə trayektoriyalarine dönüştürülebiləceğini göstərir.

Sentetika ses kıvrımı doğrulamasında toplam yerdəyişmə büyüklüğünün orta %5,2 fark və aştorı faz fərqləriyla yeniden oluşturulması, üsulun incelenen koşulda vibrasiya genliği və mod zamanlamasını ümumi olaraq koruduğunu dəstəkləyir.

Ses yolu eklenmiş təcrübə, fərqli görüş açılarına erişiləmeyen bir geometride tüm səthin üçölçülü vibrasiya modlarının elde ediləbildiğini göstərir.

Tədqiqat nəyi sübut etmir?

Tədqiqat üsulun bütün titreşen səthlerde %5,2 dəqiqlikla çalışactorını sübut etmir. Bu dəyər 12 noktadaki toplam yerdəyişmə büyüklüğünün orta fərqıdır; müstəvidənkənar fark bazı noktalarda %20’yi aşmıştır.

Tədqiqat tek baxın buctorının tek cihaz, aştorı xərc və ya kolay kurulum anlamına geldiğini göstermemektedir. Yüksek sürətli kamera, yüksək hassasiyetli lazer vibrometre, senkron referans sensoru və kapsamlı vəri işləməsi lazımdır.

Yöntemin geçici, periodik olmayan və ya təcrübəler arasında tekrarlanmayan vibrasiyaleri mevcut ardıcıl tarama düzeniyle ölçebiləceği gösterilmemiştir.

Tədqiqat real insan səs qırışlarının, xəstəların və ya konuşma bozukluklarının üçölçülü ölçməünü doğrulamamaktadır.

Ölçülen vibrasiya modlarının belirli bir ses xəstəlığına, ses kalitesine və ya tedavi sonucuna karşılık geldiği gösterilmemiştir.

Tədqiqat monoskobik üsulun stereoskopik üsulden ümumi olaraq daha doğru olduğunu sübut etmir. İki üsul fərqli hata mənbəlarına sahiptir və stereoskopik müqayisə da əsas real değildir.

Geçmiş, bugün və gelecek açısından örütubəti nədir?

Geçmiş açısından: Üç boyutlu vibrasiya ölçmələri çoğunlukla birden fazla kamera və ya fərqli açılardaki üç lazer vibrometreyle həyata keçirilmişdir. Tek kamera çözümleri isə derinlik kestirimi, belirli geometriləre özgü fərziyyəlar və ya öğrenme tabanlı modeller gerektirmiştir.

Bugünkü katkı: Tədqiqat, iki yerleşik ölçmə ilkesini ortak eksende birleştirerek derinlik biləşenini birbaşa lazerle, diğer iki biləşeni isə görüntü işləməyle ölçür. Böylece donanımı tek sensore indirmek yerine optik erişim gereksinimini tek doğrultuya indirmektedir.

Gelecek açısından: Tədqiqatçılar yüksəksürətli kamera və vibrometreyi yarı geçirgen aynayla aynı anda çalışan tek düzeneğe dönüştürmeyi təklifktedir. Sürekli taramalı və ya çok ışınlı vibrometreler ölçmə süresini azaltabilir. Donanımın yeterince küçültülmesi və təhlükəsiz hâle gəlirliklmesi durumunda endoskopik təcrübəlere yönelik tədqiqatlar strukturlabilir. Ancaq klinik və canlı insan uygulaması bu tədqiqatın birbaşa sonucu değildir.

Tədqiqatın metodu və nəticələri

Tədqiqat dizaynının texniki xülasəsi

Deneylerin ayrı koşulları

Ana doğrulama nəticələri

Ses yolu uygulamasının əsas bulguları

Şekillerin bilimsel olaraq taşıdığı bilgi

• Sayfa 9, Şekil 1: Yüksek sürətli kamera və lazer vibrometrenin aynı optik eksendeki ardıcıl ölçmə düzenini göstərir.
• Sayfa 11, Şekil 2: Ham görüntüden optik axına, LSV ızgarasına, hizalamaya və hissəcik advəksiyasına uzanan işləmə zincirini göstərir.
• Sayfa 12, Şekil 3: Hızların parçacık mövqelarına interpolyasiyası və mövqeların zaman üçünde integrasyonunu açıqlamaktadır.
• Sayfa 14, Şekil 4: Sentetika gırtlak düzeneğini, səs yolu mövqeunu və ses kıvrımı geometrisini göstərir.
• Sayfa 16, Şekil 5: Monoskobik ortak eksenli düzen ilə iki kameralı stereoskopik doğrulama düzenini müqayisəktadır.
• Sayfa 17, Şekil 6: On iki doğrulama işaretleyicisinin ses kıvrımı üzerindeki mövqelarını göstərir.
• Sayfa 19, Şekil 7: İki üsulun üçölçülü trayektoriyalarinin biçim olaraq yakın, orta z mövqeunda isə ofsetli olduğunu göstərir.
• Sayfa 20, Şekil 8: Seçilən dört noktadaki zaman alanı amplituda və faz müqayisəsını göstərir.
• Sayfa 21, Şekil 9: Temel tezlik və ilk harmoniklərdəki spektral uyumu, yüksək tezliktaki gürültü farklarını göstərir.
• Sayfa 26, Şekil 10: Ses yolu eklenmiş durumda bir dövr boyunca tüm ses kıvrımı səthinin açılma, kapanma və sürət dtorılımını göstərir.
• Sayfa 27, Şekil 11: Tüm səth üzerinden ortalanmış yerdəyişmə və sürət spektrlarını göstərir.
• Sayfa 28, Şekil 12: f_o, 2f_o və 3f_o vibrasiya modlarının üçölçülü səth strukturlarını göstərir.
• Sayfa 39–40, Ek Şekiller A.13–A.14: On iki nokdiaqnozn tamamı üçün zaman və tezlik sahəsi müqayisəlarını sunmaktadır.

Tekrar üretiləbilirlik açısından eksik bilgilər

Tədqiqat cihazları, nümunələmə sürətlarını, görüntü çözünürlüklerini, ölçmə nöqtəsi sayısını, optik axın alqoritminı, enterpolasyon çekirdeğini və integrasyon katsayısını açıqlamaktadır. Bununla belə aştorıdaki bilgilər tam olaraq raporlanmamıştır:

• Her təcrübə koşulunda kaç btorımsız təcrübə tekrarının strukturldığı,
• Deneyler arası standart yaw və ya etibar intervalı,
• optik axın parametrelerinin tam OpenCV ayarları,
• RBF ölçek və düzenliləştirme parametreleri,
• Lazer tarama ızgarasının tüm fiziki koordinatları,
• Ham görüntü və vibrometre vərilərine açıq erişim,
• Tüm işləmə kodunun açıq depo btorlantısı.

Mənbə və metod qeydi

Tədqiqatnın tam özgün adı: A Monoscopic, Three-Dimensional Vibration Measurement Method and its Application to Human Phonation Research

Müəlliflər, doğru sıralamayla: Christoph Heigl; Anja Böttger; Stevəntilyator Kniesburges; Stevəntilyator Becker.

Eş birinci müəllif və ya eş katkı: Metinde eş birinci müəlliflık və ya eş katkı bildirimi yoxdur.

Sorumlu müəllif: Christoph Heigl — christoph.heigl@fau.de.

Kurumsal btorlantılar:

• Christoph Heigl, Anja Böttger və Stevəntilyator Becker: Institute of Fluid Mechanics, Friedrich-Alexander-Univərsität Erlangen-Nürnberg, Cauerstraße 4, 91058 Erlangen, Bavyera, Almanya.
• Stevəntilyator Kniesburges: Division of Phoniatrics and Pediatric Audiology, Department of Otorhinolaryngology, Head & Neck Surgery, Univərsity Hospital Erlangen, Medical School, Friedrich-Alexander-Univərsität Erlangen-Nürnberg, Waldstraße 1, 91054 Erlangen, Bavyera, Almanya.

DOI:10.2139/ssrn.7201217

SSRN qeyd numarası: 7201217.

Dergi: Hakemli bir dergi adı və ya kabul edilmiş nihai dergi sürümü doğrulanamamıştır.

Özgün dergi yayınevi: Bu sürüm üçün doğrulanmış bir hakemli dergi yayınevi yoxdur.

Yayın platformu: SSRN.

Yayın yılı: 2026.

ResearchGate tam metin yükləmə tarihi: 30 Temmuz 2026.

Sayfa sayısı: 40 sayfalık dosya; öne çıkan maddeler, ana tədqiqat, mənbəça və ek müqayisə qraflerini içermektedir.

Kaynak türü: Özgün təcrübəsel ölçmə üsulu geliştirme, doğrulama və uygulama tədqiqatsı; preprint.

Hakemlik durumu: Tədqiqatnın sayfalarında “This preprint research paper has not been peer reviewed” və “Preprint not peer reviewed” ifadeleri bulunmaktadır. Tədqiqat hakemli dergi makalesi olaraq sunulmamalıdır.

Resmî tədqiqat btorlantısı:SSRN tədqiqat kaydı

Veri erişimi: Müəlliflər vərilərin talep üzerine storlanactorını belirtmiştir. Açık vəri deposu və ya xam məlumat indirme btorlantısı vərilməmişdir.

Finansman: Ana metinde maliyyələşdirmə kuruluşu və ya proje numarası bildirilmemiştir.

Çıkar çatışması: Ana metinde ayrı bir maraqlar toqquşması beyanı yoxdur. Bu durum maraqlar toqquşmasının kesin olaraq bulunmadığı anlamına gelmez; yalnızca bildirimin metinde yer almadığını gösterir.

Etik durum: Tədqiqatda insan və ya hayvan iştirakçı kullanılmamıştır. Deneyler silikon esaslı sintetika ses kıvrımı modellerinde həyata keçirilmişdir. Ayrı etika komitə razılıqı bildirilmemiştir.

Yazar katkıları:

• Christoph Heigl: Kavramsallaştırma, üsul, yazılım, təcrübə, görselleştirme, ilk taslak, yoxlama və düzenleme.
• Anja Böttger: Deney, yazılım, yoxlama və düzenleme.
• Stevəntilyator Kniesburges: Kavramsallaştırma, ilk taslak, yoxlama və düzenleme.
• Stevəntilyator Becker: Denetim, mənbəlar, yoxlama və düzenleme.

Bu türk dili açıqlama tədqiqatın ana metni, denklemleri, təcrübə düzenekleri, üsul şemaları, üçölçülü orbit qrafleri, zaman və tezlik sahəsi müqayisəları, ses kıvrımı səth görselleştirmeleri, titrəmə modu analizleri, ek şəkilleri və nəticələri esas alınarak hazırlanmışdır. Tədqiqatda bulunmayan klinik diaqnoz, tedavi, insan storlığı və ya ticari cihaz performansı nəticələri eklenmemiştir.

Dış mənbəlar yalnızca DOI, SSRN kaydı, yükləmə tarihi və korporativ btorlantıların bibliyoqraf doğrulanması üçün istifadə edilmişdir. Bilimsel üsul, sayısal nəticələr və məhdudiyyətlar tədqiqatın kendisine dayanmaktadır.

Tədqiqatnın en əhəmiyyətli yorum sınırı, “tek baxın buctorı” ifadesinin tek sensor anlamına gelmemesidir. Yöntem bir yüksəksürətli kamera ilə bir lazer taramalı vibrometrenin ortaq optik oxdeki vəri birleştirmesine dayanmaktadır.

İkinci əhəmiyyətli sınır, orta %5,2 farkın bütün koordinatlar və bütün noktalar üçün geçerli tek bir dəqiqlik dəyəri olmamasıdır. Bu dəyər üçölçülü yerdəyişmə büyüklüğünün 12 nokta ortasıdır. Düzlem dışı biləşenin orta fərqı %10,0, en büyük noktasal farkı isə %21,7’dir.

Üçüncü əhəmiyyətli sınır, mutlak başlangıç derinliğinin ölçülememesidir. Yöntem salınımlı müstəvidənkənar hareketi belirleyebilmekte, ancaq başlangıç səthinin tam üçölçülü şeklini ek bir geometri ölçməü olmadan storlayamamaktadır.

Yöntemin real insan fonasyonu, klinik endoskopi və ya xəstə qiymətləndirməsi üçün kullanılabiləceği bu tədqiqatyla təsdiqlənməmişdir. Bu uygulamalar üçün canlı tekstura, təhlükəsizlik, hareket artefaktı, səth teksturası, cihaz minyatürleştirmesi və klinik referans üsullarle müstəqil validasiya zəruridir.