Бул изилдөө, титиреген беттин үч өлчөмдүү ылдамдык жана орун которуу талаасыnı бир гана оптикалык көрүү багытынан ölçmek үчүн yeni bir сенсорлорду бириктирүү ыкмасы теоремаktedir. Yöntem, aynı optik eksene yerleştirмененn bir жогорку ылдамдыктагы камера менен бир октуу лазердик сканерлөөчү виброметрдин толуктоочу өлчөөлөрүн bir araya getirmektedir. Yüksek ылдам камера сүрөттөрүne uygulanan оптикалык агым алгоритми, сүрөт тегиздиги үчүнdeki iki термелүү bмененşenini; lazer vibrometre болсо камера огуne paralel тегиздиктен тышкаркы термелүү bмененşenini өлчөйт. Ayrı координата торлоруnda bulunan маалыматlerin тегизделиши жана интерполяциясы sonucunda бет үстүндөгү үч компоненттүү титирөө ылдамдыгы elde edilmektedir.

Yer değiştirmelerin hesaplanması үчүн ölçülen үч өлчөмдүү ылдамдык alanı üzerinde бөлүкчө адвекциясы uygulanmıştır. Böylece sabit uzaysal жайгашууlardaki ылдамдыкların gösterildiği Euler ыкмасынан, бетle бирге hareket eden виртуалдык бөлүкчөлөрдүн траекторияларini gösteren Lagrange ыкмасына geçilmiştir. Bu dönüşüm өзгөчөlikle үн бүктөмдөрү gibi büжүк biçim değişiklikleri gösteren жумшак беттердин hareketini текшерүүk açısından маанилүүdir.

Yöntem, аба агымы менен өзүнөн-өзү термелген силикон негиздүү синтетикалык үн бүктөмдөрүндө doğrulanmıştır. Monoskobik өлчөө натыйжалары, yaklaşık 40 derecelik açıyla yerleştirilmiş iki жогорку ылдамдыктагы камераdan жана 12 бет маркеринин үч өлчөмдүү көзөмөлүнөн oluşan стереоскопиялык эталон ыкмаle салыштырылган. On iki noktadaki toplam үч өлчөмдүү жылышуу büжүкlüğü үчүн орточо айырма %5,2 катары bulunmuştur. Faz farkları сүрөт тегиздиги bмененşenlerinde орточо %1,1, тегиздиктен тышкаркы bмененşende болсо %1,5 деңгээлindedir.

Görüntü düzlemindeki жылышууler жалпы катары daha yakın натыйжа жанаrmiştir. Ortalama сүрөт тегиздиги farkı %5,4 iken, тегиздиктен тышкаркы bмененşenin орточо айырмаı %10,0’dır. Bazı noktalarda тегиздиктен тышкаркы fark %21,7’ye ulaşmıştır. Bu durum ыкмасыn бардык koordinatlarda eşit doğruluğa sahip olmadığını көрсөтөт. Buna karşılık негизги титирөө жыштыгы жана алгачкы гармоникалардагы фаза байланыштары iki ыкма arasında жалпы катары iyi uyuşmuştur.

Doğrulama sonrasında ыкма, оптикалык жеткиликтүүлүктү sınırlayan 200 mm uzunluğunda bir үн жолу eklenmiş синтетикалык ses kıvrımı системанынe uygulanmıştır. Bu экспериментde бет, toplam 4.320 виртуалдык бөлүкчө менен temsil edilmiş; үн бүктөмдөрүnın açılma, kapanma жана бет boyunca biçim değiştirme hareketleri үч өлчөмдүү катары yeniden oluşturulmuştur. Yerel термелүү ылдамдыкları yaklaşık 3 m/s’ye ulaşmış жана негизги жыштыкın 30 katına kadar uzanan гармоникалык компоненттер өлчөнгөн.

Temel титирөө моду салмакlı катары үн бүктөмдөрү arasındaki ачыкlığın açılıp kapanmasını sторlayan сүрөт тегиздиги hareketinden oluşmuştur. İkinci жана üçüncü harmonik modlarda болсо камера огу багытыndeki тегиздиктен тышкаркы hareket baskın hâle gelmiş; ikinci modda бетin merkezinde bir титирөө түйүнү görülmüştür. Bu натыйжалар tek bir өлчөө чекитиnın tüm бетin karmaşık термелүү davranışını temsil edemeyebмененceğini көрсөтөт.

Yöntemin en маанилүү avantajı, бетin iki же üç ар башка yönden görülmesini gerektirmemesidir. Ошентсе да tek optik doğrultu, tek cihaz anlamına gelmemektedir: системаde bir жогорку ылдамдыктагы камера жана bir lazer taramalı vibrometre бирге колдонулат. Изилдөөnın mevcut uygulamasında камера kaydı менен lazer taraması eş zamanlı değil, aynı referans sinyaline göre иреттүү жана фазага кулпуланган катары ишке ашырылган.

Түркия жагынан баалоо: Изилдөө Түркияда, чыныгы insan үн бүктөмдөрүnda же клиникалык koşullarda түзүмlmamıştır. Ошентсе да ыкма; Түркиядаki суюктукlar mekaniği, биомедициналык mühendisliği, akustik, foniyatri жана optik өлчөө лабораторияlarında, оптикалык жеткиликтүүлүктүn tek yönle sınırlı болгону синтетикалык fonasyon düzeneklerinin araştırılması үчүн баалуулукlendirмененbilir. Klinik колдонууdan önce insan текстурасыndaki бет өзгөчөlikleri, бейтап hareketi, endoskopik boyutlandırma, lazer коопсузği, чыныгы убакыттагы өлчөө ihtiyacı жана tıbbi referans ыкмаларle текшерүү өзүнчөca incelenmelidir. Изилдөө ses бейтапlıklarının teşhisini, tedavi seçimini же insan fonasyonunun клиникалык koşullarda ölçülebмененceğini далилдебейт.

Кеңири түшүндүрмө

Изилдөөнүн негизги зондlemi эмне?

Temassız үч өлчөмдүү термелүү өлчөөлөрinde бет hareketinin birbirinden bторımsız üç uzaysal bмененşeni belirlenmelidir. Geleneksel үч өлчөмдүү lazer taramalı vibrometri системаleri, titreşen бетe ар башка açılardan yöneltмененn üç lazer vibrometre kullanabilir. Görüntü tabanlı үч өлчөмдүү ыкмалар болсо çoğunlukla ар башка açılara yerleştirilmiş iki жогорку ылдамдыктагы камераya жана stereoskopik üçgenlemeye dayanır.

Bu düzeneklerin ortak sorunu, titreşen бетin birden fazla yönden görülebilmesini gerektirmeleridir. Bir бет dar bir каналın sonunda, başka parçaların arasında же uzun bir boru biçimindeki түзүм үчүнde bulunuyorsa ikinci жана üçüncü görüş doğrultularını oluşturmak mümkün olmayabilir.

İnsan fonasyonu изилдөөlarında kullanılan синтетикалык үн бүктөмдөрү bu sorunun belirgin bir örneğidir. Ses kıvrımları, gırtlak жана үн жолу geometrisinin derininde bulunur. Изилдөөda kullanılan yapay ses yolları 200 mm’den başlayıp bazı изилдөө düzeneklerinde 1 metreye kadar uzayabilmektedir. Bu durumda бетi ар башка açılardan gören stereoskopik камераларın yerleştirilmesi физикалык катары mümkün olmayabilir же камера açıları derinlik doğruluğunu ciddi biçimde sınırlayacak kadar küçülebilir.

Изилдөөnın önerdiği çözüm эмне?

Изилдөөчүлөр aynı optik eksen üzerinde çalışan iki ар башка өлчөө ilkesini birleştirmiştir:

• Yüksek ылдам камера: Görüntü düzlemi үчүнdeki iki hareket bмененşenini өлчөйт.
• Tek eksenli lazer taramalı vibrometre: оптикалык eksene paralel olan тегиздиктен тышкаркы ылдамдык bмененşenini өлчөйт.

Yüksek ылдам камера бет сүрөттөрүni kaydeder. Ardışık kareler arasındaki görünür hareket, тыгыз оптикалык агым ыкмасыyle piksel деңгээлinde hesaplanır. Görüntü чоңойтууsi жана kare ылдамдыкı bilindiğinde piksel hareketleri физикалык ылдамдык birimlerine dönüştürülür.

Lazer taramalı vibrometre болсо бетe gönderdiği lazer ışığının geri saçılan bмененşenindeki Doppler жылышыnı ölçer. Doppler жылышы, бетin lazer doğrultuсууndaki титирөө ылдамдыгыyla ilişkilidir. Galvanik aynalar kullanılarak лазер нуру бет üzerinde önceden диагнозmlanan noktalara yönlendirilir.

Изилдөөnın 9. sayfasındaki Şekil 1, жогорку ылдамдыктагы камера менен lazer vibrometrenin aynı görüş ekseninden бетe baktığını көрсөтөт. Kamera kaydı önce, lazer taraması daha sonra түзүмlmaktadır. İki өлчөө ortak bir периоддук referans sinyaline göre faz kilitlenerek birleştirilmektedir.

Neden yalnızca жогорку ылдамдыктагы камера kullanılmamıştır?

Tek камера сүрөт тегиздигиndeki hareketi ölçebilir; бирок derinlik багытыndeki hareketi түздөн-түз belirleyemez. Monoküler derinlik kestirimi, терең үйрөнүү же perspektif değişimi gibi ыкмаларle түзүмlabilse de тактык; окутуу маалыматыne, geometriye, беттик текстураna жана сүрөтdeki derinlik ipучlarına bторlıdır.

Изилдөөda тегиздиктен тышкаркы hareket сүрөттөрden tahmin edilmemiş, түздөн-түз lazer Doppler vibrometriyle өлчөнгөн. Böylece камераnın күчтүү болгону düzlem içi өлчөө менен vibrometrenin күчтүү болгону тегиздиктен тышкаркы өлчөө aynı системаde tamamlanmıştır.

Neden yalnızca lazer vibrometre kullanılmamıştır?

Tek eksenli lazer vibrometre yalnızca лазер нуруnın doğrultuсууndaki ылдамдык bмененşenini өлчөйт. Geleneksel үч өлчөмдүү vibrometride ар башка yönlerden üç cihaz gerekir. Bu durum hem donanım чыгымini hem de бет çстадияsinde gerekli optik alanı artırır.

Önerмененn ыкмаde сүрөт тегиздигиndeki iki bмененşen камера tarafından sторlandığı үчүн lazer vibrometrenin yalnızca üçüncü bмененşeni ölçmesi yeterli olmaktadır. Sistem yine iki өлчөө cihazına ihtiyaç duymakta, бирок her iki cihaz бетe aynı yönden bakmaktadır.

оптикалык агым кантип колдонулган?

Yüksek ылдам камера сүрөттөрүnin işlenmesinde OpenCV үчүнdeki Farnebäck yoğun оптикалык агым алгоритми колдонулган. оптикалык агым, иреттүү сүрөттөрdeki тыгыздык оюмlerinin görünür hareketini piksel деңгээлinde эсептөөktadır.

Kamera sabit болгону үчүн ölçülen görünür hareketin бет hareketinden булакlandığı божомолдонгон. Güжанаnilir optik агым elde edмененbilmesi үчүн бетin жогорку karşıtlıklı, rastgele жана izlenebilir bir текстураya sahip olması gerekir. Sentэтика үн бүктөмдөрүnın üzerine çok ince kömür tozu eklenerek dторınık bir бет оюмi oluşturulmuştur.

оптикалык агым sonucundaki piksel жылышууleri камера чоңойтуу калибрлөөu жана kare ылдамдыкı kullanılarak физикалык düzlem içi ылдамдыкlara dönüştürülmüştür.

Düzlem dışı hareket сүрөт тегиздиги өлчөөünü etkмененyebilir mi?

Bir объект камераya yaklaşır же камераdan uzaklaşırsa сүрөтdeki чоңойтуу değişebilir. Bu değişim, объект yatay же düşey yönde hareket etmese bменен оптикалык агым алгоритмиnda görünür düzlem içi hareket oluşturabilir.

Изилдөөda bu etkiyi azaltmak үчүн 180 mm фокус аралыгыna sahip lens жана yaklaşık 500 mm иш аралык колдонулган. Stereoskopik текшерүү өлчөөлөрinde тегиздиктен тышкаркы toplam hareketin 5 mm же daha az болгону görülmüştür. Изилдөөnın kullandığı yaklaşık ilişki şöyledir:

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

Burada Δz тегиздиктен тышкаркы жылышуу, Z болсо камера менен бет arasındaki аралыкdir. Kullanılan маанилерle чоңойтуу булакlı hata üst sınırı yaklaşık катары:

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

şeklinde tahmin edilmiştir. Bu баалуулук бардык optik агым hatalarının toplamı değildir; yalnızca perspektif чоңойтуу değişiminden beklenen yaklaşık katkıdır.

Kamera жана vibrometre ızgaraları кантип birleştirilmiştir?

Kamera маалыматleri сүрөт pikselleri üzerinde, lazer vibrometre маалыматleri болсо cihazın kendi tarama koordinatları üzerinde bulunmaktadır. İki маалымат топтомуnin түздөн-түз birleştirмененbilmesi үчүн ortak физикалык координат системасыne dönüştürülmeleri керек.

Изилдөөda физикалык жайгашууu bilinen жана hem камера сүрөтsünde hem de lazer tarama ızgarasında диагнозmlanabмененn referans noktaları колдонулган. Örnek uygulamada камера сүрөтsünün dört köşesi, lazer tarama ızgarasındaki dört dış noktayla eşleştirilmiştir.

Изилдөөnın 11. sayfasındaki Şekil 2 şu иштетүү sırasını көрсөтөт:

1. Ham жогорку ылдамдыктагы камера сүрөттөрүnin alınması,
2. оптикалык агымla düzlem içi ылдамдыкların hesaplanması,
3. Lazer tarama noktalarında тегиздиктен тышкаркы ылдамдыкların ölçülmesi,
4. Kamera жана vibrometre ızgaralarının тегизделиши,
5. Üç ылдамдык bмененşeninin ortak noktalara enterpole edilmesi,
6. Üç boyutlu ылдамдык жанаktörleri boyunca бөлүкчө адвекциясы.

Yüzey hareketi эмне үчүнiyle bazı lazer noktalarının belirli zamanlarda ses kıvrımının dışına çıkması mümkündür. Bu noktalar камера сүрөтsündeki бет maskesi yardımıyla маалымат топтомуnden çıkarılmıştır.

Enterpolasyon кантип түзүмlmıştır?

Kamera жана vibrometre өлчөөлөрi aynı uzaysal noktalarda bulunmadığından iki маалымат топтому ortak sanal parçacık жайгашууlarına enterpole edilmiştir. Изилдөөda radyal tabanlı fonksион, yani RBF интерполяциясы жана жука табак spline çekirdeği колдонулган.

Bu иштетүү sonucunda her seçмененn бет noktasında:

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

biçiminde үч өлчөмдүү bir титирөө ылдамдыгы жанаktörü elde edilmektedir. Enterpolasyon noktalarının жайгашууu, камера сүрөтsüyle lazer tarama bölgesinin ortak sınırları үчүнde serbestçe seçмененbilmektedir.

Euler yaklашып кетүүı менен Lagrange yaklашып кетүүı arasındaki fark эмне?

Euler yaklашып кетүүında ылдамдыкlar uzayda туруктуу чекитlarda диагнозmlanır. Yüzey bu noktaların altından geçerken her noktadaki anlık ылдамдык ölçülür. Lazer taramalı vibrometri жана сүрөткө негизделген yoğun ылдамдык alanları çoğunlukla bu tür bir gösterim üretmektedir.

Lagrange yaklашып кетүүında болсо sanal bir parçacık бетle бирге hareket eder. Parçacığın zaman үчүнdeki жайгашууu takip edмененrek чыныгы hareket траекториясы жана жылышуу elde edilir.

Küçük термелүүlerde туруктуу чекитlardaki ылдамдык alanı yeterli болушу мүмкүн. Ses kıvrımları gibi büжүк biçim değişikliklerinde болсо бет үстүндөгү aynı материал bölgesinin zaman үчүнde nereye hareket ettiğini göstermek daha ачыкlayıcıdır.

Parçacık adжанаksионu кантип эсептелген?

Изилдөөda ылдамдык alanından parçacık жайгашууlarını эсептөөk үчүн stabilize edilmiş трапециялык интеграция şeması колдонулган:

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

Burada:

• i, sanal parçacığın indeksidir.
• n, zaman adımını көрсөтөт.
• d = [d_x, d_y, d_z]^T, үч өлчөмдүү жылышуу жанаktörüdür.
• v = [v_x, v_y, v_z]^T, үч өлчөмдүү ылдамдык жанаktörüdür.
• Δt, zaman adımıdır.
• α, integrasyon sürüklenmesini sınırlayan туруктуулук коэффициентиdır.

Изилдөөчүлөр kendi маалыматleri үчүн α = 0,999 баалуулукini kullanmıştır. Daha küçük α маанилерi сандык sürüklenmeyi daha күчтүү bastırabilir, бирок чыныгы salınımlı bмененşenlerde daha fazla integrasyon hatası oluşturabilir.

Изилдөөnın 12. sayfasındaki Şekil 3; parçacıkların ilk жайгашууlarının seçilmesini, ылдамдыкların bu жайгашууlara enterpole edilmesini, integrasyon adımını жана sonraki zaman adımında yeni parçacık жайгашууlarının kullanılmasını көрсөтөт.

Başlangıçtaki derinlik жайгашууu эмне үчүн bilinmemektedir?

Tek камера менен сүрөт тегиздигиndeki ilk x жана y koordinatları seçмененbilmektedir. Buna karşılık бет noktalarının камера огуndeki başlangıç z koordinatları ham monoskobik өлчөөden belirleнымemektedir.

Bu эмне үчүнle monoskobik ыкма, тегиздиктен тышкаркы salınımın zamanla değişen bölümünü ölçebilse de бетin başlangıçtaki mutlak үч өлчөмдүү şeklini tek başına belirleyememektedir. Her parçacık үчүн zamandan bторımsız fakat uzayda değişebмененn bir derinlik ofseti bulunabilir:

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

Изилдөөnın 19. sayfasındaki Şekil 7’de stereoskopik жана monoskobik траекториялар benzer salınım biçimleri gösterirken орточо derinlik жайгашууları arasında fark görülmesinin эмне үчүнi budur. Karşılaştırmada орточо маанилер çıkarılarak yalnızca salınımlı bмененşenler бааланган.

Sentэтика ses kıvrımı düzeneği кантип çalışmıştır?

Deneylerde silikon каучукtan түзүмlmış iki синтетикалык ses kıvrımı колдонулган. Ses kıvrımları, aşторı агымtaki үн жолу менен yukarı агымtaki сууbglottal канал arasına yerleştirilmiştir. Sisteme маалыматlen аба агымы, yumuşak kıvrımlar менен аба arasındaki суюктук-түзүм өз ара аракеттенүүi sonucunda kendi kendine salınım түзгөн.

Изилдөөnın 14. sayfasındaki Şekil 4, сууsturucu, сууbglottal канал, синтетикалык үн бүктөмдөрү жана үн жолуnun эки өлчөмдүү kesitini көрсөтөт. Aynı сүрөтde ses kıvrımı geometrisi жана kullanılan x, y, z координат системасы de маалыматlmiştir.

Sentэтика kıvrımlar yaklaşık 20 mm ölçeğindeyken үн жолу 200 mm же daha uzun olabilmektedir. Bu geometri, бетi ар башка açılardan gören iki камераnın yerleştirilmesini zorlaştırmaktadır.

Monoskobik өлчөөde кайсы cihazlar колдонулган?

Stereoskopik текшерүү кантип түзүмlmıştır?

Doğrulama үчүн yaklaşık 40 derecelik açıyla yerleştirilmiş iki Photron Fastcam Nova R5-4K жогорку ылдамдыктагы камера колдонулган. Kameralar 4.000 kare/saniye ылдамдыкında жана 2048 × 1472 piksel çözünürlükte жазуу yapmıştır.

Ses kıvrımlarından birinin üst бетine 12 koyu işaretleyici eklenmiştir. İşaretleyicмененrin сүрөттөрdeki yaklaşık жайгашууları eşikleme менен belirlenmiş, ardından her işaretleyicinin gri деңгээл dторılımına эки өлчөмдүү Gauss fonksионu спутникrularak alt piksel жайгашууu эсептелген.

İki камераdaki eşleşen işaretleyicмененr, kalibre edilmiş камера geometrisi жана түз сызыктуу өзгөртүү kullanılarak үч өлчөмдүү uzayda триангуляцияланган.

Изилдөөnın 16. sayfasındaki Şekil 5, aynı бетe bakan iki ар башка düzeni көрсөтөт:

• Düzen 1: Ortak optik eksendeki жогорку ылдамдыктагы камера жана lazer vibrometre.
• Düzen 2: Yaklaşık 40 derecelik stereoskopik açıya sahip iki жогорку ылдамдыктагы камера.

Stereoskopik текшерүүnın түзүмlabilmesi үчүн үн жолу çıkarılmıştır. Bu эмне үчүнle текшерүү koşulu, ыкмасыn asıl avantaj sторladığı dar optik erişim koşuluyla aynı değildir.

Neden iki ыкма eş zamanlı өлчөнгөн эмес?

Stereoskopik işaretleyici takibi үчүн işaretleyicмененrin çстадияsindeki бетin yaklaşık tekdüze parlaklıkta olması tercih edilmiştir. Monoskobik optik агым үчүн болсо бет üzerinde rastgele жана жогорку karşıtlıklı bir текстура зарыл.

Bu iki сүрөттөө koşulu birbirine karşıt болгону үчүн önce stereoskopik өлчөө түзүмlmış, daha sonra бетe ince kömür tozu eklenerek monoskobik өлчөө ишке ашырылган. İki экспериментin senkronizasyonunda сууbglottal basıncı ölçen Kulite XCQ-093 басым сенсору referans катары колдонулган.

Ölçümlerin eş zamanlı olmaması, iki эксперимент arasında үн бүктөмдөрүnın salınım genliğinin küçük ölçüde değişebilmesine эмне үчүн болушу мүмкүн. Изилдөөчүлөр monoskobik амплитудаlerin çoğu noktada biraz daha төмөн olmasını kısmen bu tekrar üretмененbilirlik sorunuyla ilişkмененndirmektedir.

Doğrulama экспериментinin изилдөө koşulu эмне?

Doğrulama экспериментinde көлөмдүк аба агымы:

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

катары ayarlanmıştır. Bu koşul, iki синтетикалык ses kıvrımının birbirine temas etmediği bir salınım түзгөн. Temassız koşulun seçilme эмне үчүнi, büжүк бет deformasyonları sırasında işaretleyicмененrin açılı камера сүрөттөрүnden birinde kaybolmasını önlemektir.

Doğrulama koşulundaki негизги ses kıvrımı жыштыкı yaklaşık:

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

катары маалыматlmiştir.

Yer değiştirme büжүкlükleri ne kadar uyuşmuştur?

Monoskobik жана stereoskopik өлчөөлөр arasındaki bторıl RMS fark şu eşitlikle эсептелген:

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

Burada d_rms,m monoskobik, d_rms,s болсо stereoskopik ыкмасыn RMS жылышууsidir.

Изилдөөdaki 12 nokдиагнозn натыйжалары şöyledir:

Düzlem dışı bмененşendeki noktasal farkların daha жогорку olmasına rторmen үч өлчөмдүү toplam жылышуу büжүкlüğünün орточо айырмаı %5,2’de kalmıştır. Bunun негизги эмне үчүнi, birçok noktada baskın hareket bмененşeninin сүрөт тегиздигиndeki y hareketi olmasıdır.

Faz farkı кантип эсептелген?

Temel термелүү жыштыкındaki ilk циклsel tepe noktaları arasındaki zaman farkı, термелүү periyoduna bölünmüştür:

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

Burada Δt, iki ыкмаdeki tepe noktaları arasındaki zaman farkı, T болсо термелүү periyodudur. Sonуч derece cinsinden faz açısı катары değil, цикл süresinin yüzdesi катары raporlanmıştır.

Ortalama faz farkının düzlem içi bмененşenlerde %1,1 жана тегиздиктен тышкаркы bмененşende %1,5 olması, термелүү modlarının убакыттооsının iki ыкмаde yakın болгонуnu көрсөтөт.

Zaman alanı графleri эмнени көрсөтөт?

Изилдөөnın 20. sayfasındaki Şekil 8, p1, p5, p6 жана p10 noktalarındaki d_x, d_y жана d_z жылышууlerini салыштырууktadır. Monoskobik жана stereoskopik eğrмененr faz bakımından büжүк ölçüde üst üste gelmektedir.

Genlik farkları bazı noktalarda daha belirgindir. Özellikle p5 noktasındaki тегиздиктен тышкаркы d_z bмененşeni monoskobik ыкмаde daha төмөн өлчөнгөн. Ek Şekil A.13, aynı салыштырууyı 12 nokдиагнозn tamamı үчүн көрсөтөт.

Frekans alanı графleri эмнени көрсөтөт?

Изилдөөnın 21. sayfasındaki Şekil 9’da жыштыкlar негизги жыштыкa bölünerek f/f_o biçiminde gösterilmiştir. Yaklaşık ilk üç harmonik boyunca iki ыкмасыn tepe жайгашууları жана büжүкlükleri жалпы катары benzerdir.

Daha жогорку жыштыкlarda stereoskopik өлчөөün gürültü tabanı harmonik амплитудаlere yaklaşmaktadır. Gürültü өзгөчөlikle stereoskopik ыкмасыn тегиздиктен тышкаркы bмененşeninde daha жогоркуtir. Изилдөөчүлөр bunu stereoskopik üçgenlemede derinlik багытынn çoğunlukla en жогорку belirsizliğe sahip olmasıyla ilişkмененndirmektedir.

Monoskobik ыкмаde тегиздиктен тышкаркы bмененşen lazer vibrometre tarafından ölçüldüğü үчүн bu bмененşenin gürültü tabanı daha төмөнtür. Buna karşılık düzlem içi bмененşenler камераya жана optik агым иштетүүine bторlıdır.

Stereoskopik ыкма негизги чыныгы kabul edмененbilir mi?

Hayır. Изилдөө stereoskopik işaretleyici takibini текшерүү үчүн kullanılan yerleşik bir салыштыруу ыкмасы катары баалооktedir; бирок hatasız bir негизги чыныгы катары сунбайт.

Stereoskopik системаdeki başlıca белгисиздикler şunlardır:

• İşaretleyici parlaklıklarının ideal Gauss dторılımından yawsı,
• Yüzey açısı değiştikçe işaretleyicмененrin сүрөт biçiminin bozulması,
• Kamera калибрлөөu жана yeniden izdüşüm hataları,
• Üçgenlemede derinlik bмененşeninin daha жогорку belirsizliği,
• İki өлчөөün eş zamanlı түзүмlmaması.

Ses kıvrımları çok yumuşak болгону үчүн бетe ivmeölçer же başka bir temas сенсору eklenmesi, kıvrımın kütlesini жана механикалык өзгөчөliklerini değiştirebilir. Bu эмне үчүнle изилдөөдө daha kesin жана müdahalesiz bir негизги чыныгы oluşturulamamıştır.

Ses yolu eklenmiş эксперимент эмне үчүн маанилүүdir?

Doğrulama өлчөөлөрinde stereoskopik камераларa yer açmak үчүн үн жолу çıkarılmıştır. Yöntemin чыныгы колдонуу amacını göstermek үчүн ikinci экспериментde 200 mm uzunluğundaki үн жолу yeniden системаe eklenmiştir.

Bu koşulda yalnızca үн жолуnun үчүнden geçen tek bir optik doğrultu kullanılabilmektedir. Демек stereoskopik өлчөө mümkün değildir жана önerмененn ortak eksenli камера-vibrometre системаi asıl avantajını көрсөтөт.

Ses yolu eklenmiş экспериментin koşulları nelerdir?

Bu экспериментde үн бүктөмдөрү birbirine temas etmektedir. Açılıp kapanan glottal boşluğa yakın parçacıkların бет maskesinin dışına sürüklenmesini azaltmak үчүн başlangıç parçacıkları y = 8–10 mm aralığına yerleştirilmemiştir. Bu эмне үчүнle görselleştirмененn бетler чыныгы экспериментde temas olsa bменен tamamen birleşmiş görünmemektedir.

Tüm бет hareketi ne көрсөткөн?

Изилдөөnın 26. sayfasındaki Şekil 10, bir термелүү döнымi boyunca altı zaman anındaki синтетикалык ses kıvrımı бетini көрсөтөт. Yüzeyler yerel ылдамдык büжүкlüğüne göre renklendirilmiştir.

Kapalı стадияde субглотталдык басым birikmiş жана üst бетler аба агымы багытыne doğru kabarmıştır. Ses kıvrımları açıldıktan sonra alt жана üst каналlar arasındaki басым айырмасы azalmış, бет daha küçük тегиздиктен тышкаркы жайгашууlara geri dönmüştür.

Şekil yalnızca ачыкlığın genişleyip daralmasını değil, tüm üst бет boyunca yerel deformasyon жана ылдамдык dторılımını көрсөтөт. Bu, tek noktalı vibrometre өлчөөüne göre daha kapsamlı bir бет bilgisi sторlamaktadır.

Harmonik түзүм кантип değişmiştir?

Изилдөөnın 27. sayfasındaki Şekil 11, 4.320 parçacığın tamamı üzerinden ortalanan жылышуу жана ылдамдык спектрlarını көрсөтөт. Temel жыштык жана çok sayıda üst harmonik belirgin biçimde görülmektedir.

Harmonik tepe noktaları графiğin üst sınırı olan yaklaşık 30f_o баалуулукine kadar seçмененbilmektedir. Tepe амплитудаleri жыштык жүкseldikçe logaritmik графte yaklaşık doğrusal azalmış жана güç yasasına benzer bir eğilim көрсөткөн.

f/f_o > 12 bölgesinde камера tabanlı x жана y bмененşenlerinin gürültü seviyesi, vibrometre tabanlı z bмененşeninden өзүнчөlmaya başlamıştır. Bu натыйжа ар башка koordinat bмененşenlerinin ар башка сенсорлор менен ölçülmesinin gürültü өзгөчөliklerini de ар башкаlaştırdığını көрсөтөт.

İlk üç титирөө моду кантипdır?

Изилдөөnın 28. sayfasındaki Şekil 12, негизги жыштык, ikinci harmonik жана üçüncü harmonikteki үч өлчөмдүү бет modlarını көрсөтөт:

• Birinci mod, f_o: Baskın hareket y багытыndedir жана glottal ачыкlığın açılıp kapanmasını temsil etmektedir.
• İkinci mod, 2f_o: Düzlem dışı z hareketi daha baskındır. Yüzey merkezinde bir титирөө түйүнү görülmektedir.
• Üçüncü mod, 3f_o: Düzlem dışı hareket yine baskındır; en жогорку hareket bölgeleri merkezden dış кырlara doğru simetrik biçimde kaymıştır.

İkinci жана üçüncü modların maksimumlarının бет merkezinde bulunmaması, tek bir өлчөө чекитиndaki спектрun tüm ses kıvrımı бетindeki энергия dторılımını temsil etmeyebмененceğini көрсөтөт.

Изилдөөнүн күчтүү жактары кайсылар?

• Üç boyutlu tam alan термелүү өлчөөünü tek bir optik erişim doğrultuсууna indirmiştir.
• Kamera жана lazer vibrometre gibi iki tamamlayıcı өлчөө ilkesini ачык bir сенсорлорду бириктирүү алкакsinde kullanmıştır.
• Düzlem içi жана тегиздиктен тышкаркы bмененşenleri сүрөтden ortak biçimde tahmin etmek yerine тегиздиктен тышкаркы bмененşeni түздөн-түз ölçmüştür.
• Ham сүрөтden үч өлчөмдүү бет траекториясыne kadar иштетүү zincirini ачыкlamıştır.
• оптикалык агым, ızgara hizalama, enterpolasyon жана бөлүкчө адвекциясы adımlarını өзүнчө өзүнчө диагнозmlamıştır.
• Sonучları stereoskopik жана alt piksel işaretleyici takibine dayalı bir ыкмаle karşılaştırmıştır.
• Karşılaştırmayı 12 бет noktasında zaman alanı, жыштык аймагы, RMS genliği жана faz açısından yapmıştır.
• Yöntemi текшерүү sonrasında чыныгыten sınırlı optik erişime sahip үн жолу düzeninde uygulamıştır.
• Tek nokta yerine tüm бетdeki harmonik modları көрсөткөн.
• Monoskobik жана stereoskopik ыкмаларin белгисиздикlerini өзүнчө өзүнчө tartışmıştır.

Изилдөөnın негизги чектөөлөрү nelerdir?

• Изилдөө рецензиядан өтө элек bir preprinttir.
• Deneyler чыныгы insan үн бүктөмдөрүnda değil, silikon esaslı синтетикалык модельlerde түзүмlmıştır.
• İnsan катышуучу, бейтап же клиникалык endoskopi экспериментi жок.
• Monoskobik жана stereoskopik текшерүү өлчөөлөрi eş zamanlı түзүмlmamıştır.
• Ölçümler arasında бетe kömür tozu eklenmiş жана эксперимент koşulu yeniden kurulmuştur.
• Stereoskopik ыкма hatasız негизги чыныгы değildir.
• Başlangıçtaki mutlak тегиздиктен тышкаркы жайгашуу monoskobik маалыматden belirleнымemektedir.
• Lagrange gösteriminde uzaysal катары değişebмененn sabit bir derinlik ofseti bulunabilir.
• Doğrulama экспериментi yalnızca temas etmeyen жана 130 L/dakika debideki bir salınım koşulunda түзүмlmıştır.
• Ses yolu uygulaması tek bir 200 mm үн жолу жана 135 L/dakika debi koşuluyla sınırlıdır.
• Farklı синтетикалык текстура sertlikleri, geometrмененr жана үн жолу резонансları системаatik катары karşılaştırılmamıştır.
• оптикалык агым үчүн бетin yapay bir karşıtlık оюмiyle hazırlanması gerekmiştir.
• HSC жана LSV өлчөөлөрi иреттүү чыныгыleştirilmiş, eş zamanlı tek düzen kurulmamıştır.
• Lazer vibrometre бетi nokta nokta taradığı үчүн geçici жана tekrarlanmayan olaylar mevcut düzende ölçülemez.
• RBF интерполяциясы жана өлчөө ızgarası yoğunluğunun kapsamlı сезгичтик талдоосу берилген эмес.
• α = 0,999 баалуулукi экспериментsel катары seçilmiş; ар башка hareket koşulları үчүн жалпыlenebilirliği sınanmamıştır.
• Hata маанилерi yalnızca 12 seçilmiş işaretleyici noktasındaki салыштырууya dayanmaktadır.
• Tüm бет үчүн uzaysal hata haritası же ишеним аралыгы берилген эмес.
• Bторımsız tekrar sayıları жана экспериментler arası varyasyon istatistiksel катары raporlanmamıştır.
• Verмененr ачык depoda yayımlanmamış, yalnızca talep üzerine sторlanacторı белгиленген.
• Finansman жана өзүнчө кызыкчылыктар кагылышы beyanı ana metinde берилген эмес.

Изилдөө эмнени колдойт?

Изилдөө, периоддук жана tekrar üretмененbilir bir titreşen бетde жогорку ылдамдыктагы камера менен tek eksenli lazer taramalı vibrometre маалыматlerinin aynı optik doğrultudan birleştirмененrek үч компоненттүү ылдамдык alanı oluşturabмененceğini колдойт.

Изилдөө өзүнчөca stabilize edilmiş бөлүкчө адвекциясы yardımıyla bu ылдамдык alanının salınımlı үч өлчөмдүү жылышуу траекторияларine dönüştürülebмененceğini көрсөтөт.

Sentэтика ses kıvrımı текшерүүsında toplam жылышуу büжүкlüğünün орточо %5,2 fark жана төмөн фаза айырмаларыyla yeniden oluşturulması, ыкмасыn incelenen koşulda термелүү genliği жана mod убакыттооsını жалпы катары koruduğunu колдойт.

Ses yolu eklenmiş эксперимент, ар башка görüş açılarına erişмененmeyen bir geometride tüm бетin үч өлчөмдүү термелүү modlarının elde edмененbildiğini көрсөтөт.

Изилдөө эмнени далилдебейт?

Изилдөө ыкмасыn бардык titreşen бетlerde %5,2 тактыкla çalışacторını далилдебейт. Bu баалуулук 12 noktadaki toplam жылышуу büжүкlüğünün орточо айырмаıdır; тегиздиктен тышкаркы fark bazı noktalarda %20’yi aşmıştır.

Изилдөө tek bагым бурчуnın tek cihaz, төмөн чыгым же kolay kurulum anlamına geldiğini göstermemektedir. Yüksek ылдам камера, жогорку hassasiyetli lazer vibrometre, senkron referans сенсору жана kapsamlı маалымат иштетүүsi керек.

Yöntemin geçici, периоддук olmayan же экспериментler arasında tekrarlanmayan термелүүleri mevcut иреттүү tarama düzeniyle ölçebмененceği gösterilmemiştir.

Изилдөө чыныгы insan үн бүктөмдөрүnın, бейтапların же konuşma bozukluklarının үч өлчөмдүү өлчөөünü текшерүүmaktadır.

Ölçülen термелүү modlarının belirli bir ses бейтапlığına, ses kalitesine же tedavi sonucuna karşılık geldiği gösterilmemiştir.

Изилдөө monoskobik ыкмасыn stereoskopik ыкмаden жалпы катары daha doğru болгонуnu далилдебейт. İki ыкма ар башка hata булакlarına sahiptir жана stereoskopik салыштыруу da негизги чыныгы değildir.

Geçmiş, bugün жана gelecek açısından öнымi эмне?

Geçmiş açısından: Üç boyutlu термелүү өлчөөлөрi çoğunlukla birden fazla камера же ар башка açılardaki üç lazer vibrometreyle ишке ашырылган. Tek камера çözümleri болсо derinlik kestirimi, belirli geometrмененre özgü божомолlar же öğrenme tabanlı модельler gerektirmiştir.

Bugünkü katkı: Изилдөө, iki yerleşik өлчөө ilkesini ortak eksende birleştirerek derinlik bмененşenini түздөн-түз lazerle, diğer iki bмененşeni болсо сүрөт иштетүүyle өлчөйт. Böylece donanımı tek сенсорe indirmek yerine optik erişim gereksinimini tek doğrultuya indirmektedir.

Gelecek açısından: Изилдөөчүлөр жогорку ылдамдыктагы камера жана vibrometreyi yarı geçirgen aynayla aynı anda çalışan tek düzeneğe dönüştürmeyi теоремаktedir. Sürekli taramalı же çok ışınlı vibrometreler өлчөө süresini azaltabilir. Donanımın yeterince küçültülmesi жана коопсуз hâle кайтарымlmesi durumunda endoskopik экспериментlere yönelik изилдөөlar түзүмlabilir. Бирок клиникалык жана canlı insan uygulaması bu изилдөөнүн түздөн-түз sonucu değildir.

Изилдөөнүн ыкмасы жана жыйынтыктары

Изилдөө дизайнынын техникалык кыскача мазмуну

Deneylerin өзүнчө koşulları

Ana текшерүү натыйжалары

Ses yolu uygulamasının негизги bulguları

Şekillerin bilimsel катары taşıdığı bilgi

• Sayfa 9, Şekil 1: Yüksek ылдам камера жана lazer vibrometrenin aynı optik eksendeki иреттүү өлчөө düzenini көрсөтөт.
• Sayfa 11, Şekil 2: Ham сүрөтden optik агымa, LSV ızgarasına, hizalamaya жана бөлүкчө адвекциясыna uzanan иштетүү zincirini көрсөтөт.
• Sayfa 12, Şekil 3: Hızların parçacık жайгашууlarına интерполяциясы жана жайгашууların zaman үчүнde integrasyonunu ачыкlamaktadır.
• Sayfa 14, Şekil 4: Sentэтика gırtlak düzeneğini, үн жолу жайгашууunu жана ses kıvrımı geometrisini көрсөтөт.
• Sayfa 16, Şekil 5: Monoskobik ortak eksenli düzen менен iki камераlı stereoskopik текшерүү düzenini салыштырууktadır.
• Sayfa 17, Şekil 6: On iki текшерүү işaretleyicisinin ses kıvrımı üzerindeki жайгашууlarını көрсөтөт.
• Sayfa 19, Şekil 7: İki ыкмасыn үч өлчөмдүү траекторияларinin biçim катары yakın, орточо z жайгашууunda болсо ofsetli болгонуnu көрсөтөт.
• Sayfa 20, Şekil 8: Seçмененn dört noktadaki zaman alanı амплитуда жана faz салыштырууsını көрсөтөт.
• Sayfa 21, Şekil 9: Temel жыштык жана алгачкы гармоникалардагы spektral uyumu, жогорку жыштыкtaki gürültü farklarını көрсөтөт.
• Sayfa 26, Şekil 10: Ses yolu eklenmiş durumda bir цикл boyunca tüm ses kıvrımı бетinin açılma, kapanma жана ылдамдык dторılımını көрсөтөт.
• Sayfa 27, Şekil 11: Tüm бет üzerinden ortalanmış жылышуу жана ылдамдык спектрlarını көрсөтөт.
• Sayfa 28, Şekil 12: f_o, 2f_o жана 3f_o термелүү modlarının үч өлчөмдүү бет түзүмlarını көрсөтөт.
• Sayfa 39–40, Ek Şekiller A.13–A.14: On iki nokдиагнозn tamamı үчүн zaman жана жыштык аймагы салыштырууlarını сууnmaktadır.

Tekrar üretмененbilirlik açısından eksik bilgмененr

Изилдөө cihazları, үлгүлөө ылдамдыкlarını, сүрөт çözünürlüklerini, өлчөө чекити sayısını, оптикалык агым алгоритмиnı, enterpolasyon çekirdeğini жана integrasyon katsayısını ачыкlamaktadır. Ошентсе да aşторıdaki bilgмененr tam катары raporlanmamıştır:

• Her эксперимент koşulunda kaç bторımsız эксперимент tekrarının түзүмldığı,
• Deneyler arası стандарттык четтөө же ишеним аралыгы,
• оптикалык агым parametrelerinin tam OpenCV ayarları,
• RBF ölçek жана düzenlмененştirme parametreleri,
• Lazer tarama ızgarasının tüm физикалык koordinatları,
• Ham сүрөт жана vibrometre маалыматlerine ачык erişim,
• Tüm иштетүү kodunun ачык depo байланышsı.

Булак жана ыкма эскертүүсү

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

Авторлор, doğru sıralamayla: Christoph Heigl; Anja Böttger; Steжелдеткич Kniesburges; Steжелдеткич Becker.

Eş birinci автор же eş katkı: Metinde eş birinci авторlık же eş katkı bildirimi жок.

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

Kurumsal байланыштар:

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

DOI:10.2139/ssrn.7201217

SSRN жазуу numarası: 7201217.

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

Özgün dergi yayınevi: Bu sürüm үчүн doğrulanmış bir hakemli dergi yayınevi жок.

Yayın platformu: SSRN.

Yayın yılı: 2026.

ResearchGate tam metin жүктөө tarihi: 30 Temmuz 2026.

Sayfa sayısı: 40 sayfalık dosya; öne çıkan maddeler, ana изилдөө, булакça жана ek салыштыруу графlerini içermektedir.

Kaynak türü: Özgün экспериментsel өлчөө ыкмасы geliştirme, текшерүү жана uygulama изилдөөsı; preprint.

Hakemlik durumu: Изилдөөnın sayfalarında “This preprint research paper has not been peer reviewed” жана “Preprint not peer reviewed” ifadeleri bulunmaktadır. Изилдөө hakemli dergi makalesi катары сууnulmamalıdır.

Resmî изилдөө байланышsı:SSRN изилдөө kaydı

Veri erişimi: Авторлор маалыматlerin talep üzerine sторlanacторını belirtmiştir. Açık маалымат depoсуу же чийки маалымат indirme байланышsı берилген эмес.

Finansman: Ana metinde каржылоо kuruluşu же proje numarası bildirilmemiştir.

Çıkar çatışması: Ana metinde өзүнчө bir кызыкчылыктар кагылышы beyanı жок. Bu durum кызыкчылыктар кагылышыnın kesin катары bulunmadığı anlamına gelmez; yalnızca bildirimin metinde yer almadığını gösterir.

Etik durum: Изилдөөda insan же hayvan катышуучу kullanılmamıştır. Deneyler silikon esaslı синтетикалык ses kıvrımı модельlerinde ишке ашырылган. Ayrı этика комитети макулдукı bildirilmemiştir.

Yazar katkıları:

• Christoph Heigl: Kavramsallaştırma, ыкма, yazılım, эксперимент, görselleştirme, ilk taslak, текшерүү жана düzenleme.
• Anja Böttger: Deney, yazılım, текшерүү жана düzenleme.
• Steжелдеткич Kniesburges: Kavramsallaştırma, ilk taslak, текшерүү жана düzenleme.
• Steжелдеткич Becker: Denetim, булакlar, текшерүү жана düzenleme.

Bu түрк тили ачыкlama изилдөөнүн ana metni, denklemleri, эксперимент düzenekleri, ыкма şemaları, үч өлчөмдүү орбита графleri, zaman жана жыштык аймагы салыштырууları, ses kıvrımı бет görselleştirmeleri, титирөө моду талдооleri, ek сүрөтleri жана натыйжалары esas alınarak даярдалган. Изилдөөda bulunmayan клиникалык диагноз, tedavi, insan sторlığı же ticari cihaz performansı натыйжалары eklenmemiştir.

Dış булакlar yalnızca DOI, SSRN kaydı, жүктөө tarihi жана ишканалык байланыштарın bibliyoграф doğrulanması үчүн колдонулган. Bilimsel ыкма, сандык натыйжалар жана чектөөlar изилдөөнүн kendisine dayanmaktadır.

Изилдөөnın en маанилүү yorum sınırı, “tek bагым бурчу” ifadesinin tek сенсор anlamına gelmemesidir. Yöntem bir жогорку ылдамдыктагы камера менен bir lazer taramalı vibrometrenin жалпы оптикалык окdeki маалымат birleştirmesine dayanmaktadır.

İkinci маанилүү sınır, орточо %5,2 farkın бардык koordinatlar жана бардык noktalar үчүн geçerli tek bir тактык баалуулукi olmamasıdır. Bu баалуулук үч өлчөмдүү жылышуу büжүкlüğünün 12 nokta орточоsıdır. Düzlem dışı bмененşenin орточо айырмаı %10,0, en büжүк noktasal farkı болсо %21,7’dir.

Üçüncü маанилүү sınır, mutlak başlangıç derinliğinin ölçülememesidir. Yöntem salınımlı тегиздиктен тышкаркы hareketi belirleyebilmekte, бирок başlangıç бетinin tam үч өлчөмдүү şeklini ek bir geometri өлчөөü olmadan sторlayamamaktadır.

Yöntemin чыныгы insan fonasyonu, клиникалык endoskopi же бейтап баалооsi үчүн kullanılabмененceği bu изилдөөyla тастыкталган эмес. Bu uygulamalar үчүн canlı текстура, коопсуздук, hareket артефактı, беттик текстура, cihaz minyatürleştirmesi жана клиникалык referans ыкмаларle көз карандысыз валидация зарыл.