JP4913666B2 - Cough detection device and cough detection program - Google Patents

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  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)

Description

この発明は、音声と咳とを峻別して、咳を高精度で検出することの可能な咳検出装置及び咳検出用プログラムに関するものである。   The present invention relates to a cough detection device and a cough detection program capable of distinguishing speech and cough and detecting cough with high accuracy.

一般的に、呼吸器疾患に関しては咳が一つのパラメータとされることが多く、この咳を如何に簡単にしかも高精度で検出できるかが問題となっている。特に、患者や被験者が睡眠中においてどの程度の頻度で咳をしているかについて、患者や被験者に問うて見ても本人は認識していなかったり、または誤った頻度の認識を行ったりしている場合が多い。   In general, cough is often a parameter for respiratory diseases, and how to detect cough easily and with high accuracy is a problem. In particular, the frequency of how often the patient or subject coughs during sleep may not be recognized by the patient or subject, or may be recognized at an incorrect frequency. There are many cases.

このような事情に鑑みて、例えば特許文献１には、音圧曲線を作成し、音圧曲線における所定以上の音圧が所定時間以上継続した領域を咳嗽音候補とし、この咳嗽音候補毎に立ち上がり勾配、尖度などにより咳嗽音であるかを検出する装置が示されている。   In view of such circumstances, for example, in Patent Document 1, a sound pressure curve is created, and a region in which a sound pressure higher than or equal to a predetermined value in the sound pressure curve continues for a predetermined time or more is defined as a cough sound candidate. An apparatus for detecting whether a coughing sound is detected based on rising slope, kurtosis, and the like is shown.

この装置によれば、良好な咳嗽音検出がなされるとされているものの、咳嗽の８０〜８５％程度の検出精度であり、必ずしも十分と言えるものではない。
特開２００３−３８４６０号公報 According to this apparatus, although it is said that a good cough sound is detected, the detection accuracy is about 80 to 85% of cough, which is not necessarily sufficient.
JP 2003-38460 A

本発明は上記のような従来の咳検出装置における現状に鑑みてなされたもので、その目的は、より高精度で咳検出を行うことが可能な咳検出装置及び咳検出用プログラムを提供することである。   The present invention has been made in view of the current state of the conventional cough detection apparatus as described above, and an object thereof is to provide a cough detection apparatus and a cough detection program capable of performing cough detection with higher accuracy. It is.

本発明に係る咳検出装置は、被験者の音声を取り込む音声取込手段と、音声取込手段により取り込まれた音声をディジタル化するＡ／Ｄ変換器と、このＡ／Ｄ変換器により変換されたディジタル値を用いて包絡線を求めることによりパルスの検出を行うパルス検出手段と、検出されたパルスに対してフーリェ変換を行うフーリェ変換手段と、フーリェ変換結果を用いてケプストラムを生成するケプストラム生成手段と、ケプストラム生成手段により生成されたケプストラムについて所定閾値と比較を行い、前記所定閾値より小さい場合に咳と判定する判定手段とを具備することを特徴とする。   The cough detection device according to the present invention includes a voice capturing unit that captures a subject's voice, an A / D converter that digitizes the voice captured by the voice capturing unit, and a signal converted by the A / D converter. Pulse detection means for detecting a pulse by obtaining an envelope using a digital value, Fourier transform means for performing Fourier transform on the detected pulse, and cepstrum generation means for generating a cepstrum using the Fourier transform result And a determination unit that compares the cepstrum generated by the cepstrum generation unit with a predetermined threshold value and determines that the cepstrum is cough when the cepstrum is smaller than the predetermined threshold value.

本発明に係る咳検出装置では、パルス検出手段は、振幅とパルス幅が所定の以上のパルスを選択するパルス選択手段を備えることを特徴とする。   In the cough detection apparatus according to the present invention, the pulse detection means includes a pulse selection means for selecting a pulse having an amplitude and a pulse width that are greater than or equal to a predetermined value.

本発明に係る咳検出装置では、ケプストラム生成手段は、フーリェ変換結果について対数演算を行う対数演算手段と、対数演算手段の出力を逆フーリェ変換する逆フーリェ変換手段とを備えていることを特徴とする。   In the cough detection device according to the present invention, the cepstrum generation means includes logarithm calculation means for performing a logarithmic operation on the Fourier transform result, and an inverse Fourier transform means for performing an inverse Fourier transform on the output of the logarithmic operation means. To do.

本発明に係る咳検出装置では、判定手段が用いる所定閾値を求める所定閾値生成手段を備えることを特徴とする。   The cough detection device according to the present invention is characterized by comprising a predetermined threshold generation means for obtaining a predetermined threshold used by the determination means.

本発明に係る咳検出用プログラムは、被験者の音声を取り込み、取り込まれた音声をディジタル化した音声データを処理するコンピュータを、Ａ／Ｄ変換されたディジタル値を用いて包絡線を求めることによりパルスの検出を行うパルス検出手段と、検出されたパルスに対してフーリェ変換を行うフーリェ変換手段と、フーリェ変換結果を用いてケプストラムを生成するケプストラム生成手段と、ケプストラム生成手段により生成されたケプストラムについて所定閾値と比較を行い、前記所定閾値より小さい場合に咳と判定する判定手段として機能させることを特徴とする。   The cough detection program according to the present invention captures a subject's voice, processes a voice data obtained by digitizing the captured voice, and obtains an envelope by obtaining an envelope using an A / D converted digital value. A pulse detection means for detecting the current, a Fourier transform means for performing a Fourier transform on the detected pulse, a cepstrum generation means for generating a cepstrum using the Fourier transform result, and a cepstrum generated by the cepstrum generation means. It is compared with a threshold value, and when it is smaller than the predetermined threshold value, it functions as a determination means for determining cough.

本発明に係る咳検出用プログラムでは、パルス検出手段は、振幅とパルス幅が所定の以上のパルスを選択するパルス選択手段を備えることを特徴とする。   In the cough detection program according to the present invention, the pulse detection means includes pulse selection means for selecting a pulse whose amplitude and pulse width are greater than or equal to a predetermined value.

本発明に係る咳検出用プログラムでは、ケプストラム生成手段は、フーリェ変換結果について対数演算を行う対数演算手段と、対数演算手段の出力を逆フーリェ変換する逆フーリェ変換手段とを備えていることを特徴とする。   In the cough detection program according to the present invention, the cepstrum generation means includes logarithm calculation means for performing a logarithmic operation on the Fourier transform result and an inverse Fourier transform means for performing an inverse Fourier transform on the output of the logarithmic operation means. And

本発明に係る咳検出用プログラムでは、判定手段が用いる所定閾値を求める所定閾値生成手段を備えることを特徴とする。   The cough detection program according to the present invention is characterized by comprising a predetermined threshold generation means for obtaining a predetermined threshold used by the determination means.

本発明によれば、フーリェ変換結果を用いて有声音と無声音との峻別に力を発揮するケプストラムを生成し、生成されたケプストラムについて所定閾値と比較を行い、上記所定閾値より小さい場合に咳と判定するので、咳は無声音であり適切に判定することができ、咳の検出精度を向上させることができる。   According to the present invention, using the Fourier transform result, a cepstrum that demonstrates the distinctive power of voiced sound and unvoiced sound is generated, and the generated cepstrum is compared with a predetermined threshold value. Since it is determined, the cough is an unvoiced sound and can be determined appropriately, and the detection accuracy of the cough can be improved.

本発明にでは、振幅とパルス幅が所定の以上のパルスを選択するので、雑音や不要波成分を適切に除去して高精度な咳検出を確保する。   In the present invention, since a pulse having an amplitude and a pulse width exceeding a predetermined value is selected, noise and unnecessary wave components are appropriately removed to ensure highly accurate cough detection.

本発明では、ケプストラム生成においては、フーリェ変換結果について対数演算を行い、対数演算の出力を逆フーリェ変換するので、対数演算において気道成分との乗算によりなる音声信号を和算形式とした後に逆フーリェ変換することができ、これらの成分を分離して高精度な咳検出が可能となる。   In the present invention, in the cepstrum generation, the logarithmic operation is performed on the result of the Fourier transform, and the output of the logarithmic operation is inversely Fourier transformed. These components can be separated and cough detection can be performed with high accuracy.

本発明では、判定手段が用いる所定閾値を求める所定閾値生成手段を備えるので、所定閾値を生成して適切な咳検出を可能としてゆくことができ、高精度な咳検出へとつなげてゆくことができる。   In the present invention, since the predetermined threshold value generation means for obtaining the predetermined threshold value used by the determination means is provided, the predetermined threshold value can be generated to enable appropriate cough detection, which can lead to highly accurate cough detection. it can.

以下添付図面を参照して、本発明に係る咳検出装置及び咳検出用プログラムの実施例を説明する。各図において、同一の構成要素には同一の符号を付して重複する説明を省略する。人の発生する音声は、有声音と無声音とがある。有声音は、図１に示すように、声帯Ｓの振動による信号が、声道Ｐというフィルタを通って口Ｍから音声信号として出力されるものである。   Embodiments of a cough detection device and a cough detection program according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In each figure, the same components are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. There are voiced sounds and unvoiced sounds. As shown in FIG. 1, the voiced sound is a signal produced by vibration of the vocal cord S that is output as an audio signal from the mouth M through a filter called a vocal tract P.

上記に対して、無声音は、図２に示されるように、喉奥などで発生した気息雑音Ｎが、声道Ｐというフィルタを通って口Ｍから音声信号として出力されるものである。一般的に日本語の場合、人が会話などにおいて用いる音声は、有声音による音または無声音に有声音が続く音である。これに対し、咳は無声音のみから構成されるものである。   On the other hand, as shown in FIG. 2, the unvoiced sound is a breath noise N generated in the back of the throat or the like, which is output as an audio signal from the mouth M through a filter called a vocal tract P. In general, in the case of Japanese, a voice used by a person in conversation or the like is a voiced sound or a voiced sound followed by a voiced sound. In contrast, a cough is composed only of unvoiced sounds.

上記に鑑み、会話などにより用いられる音声は、有声音を含むものであるから強いスペクトルを有するのに対し、咳は無声音のみから構成されており、スペクトルを有していない。この差を検出することにより、咳検出を行う。   In view of the above, the voice used for conversation or the like includes a voiced sound and thus has a strong spectrum, whereas the cough is composed only of an unvoiced sound and does not have a spectrum. By detecting this difference, cough detection is performed.

図３に、咳検出装置の実施例に係る構成図を示す。この実施例に係る咳検出装置は、音声取込手段を構成するマイクロホン１１と、アンプ１２と、Ａ／Ｄ変換器１３と、コンピュータ１４とにより構成される。マイクロホン１１は被験者の音声を取り込んで音声信号に変換して出力する。アンプ１２は、マイクロホン１１の出力を信号処理可能なレベルまで増幅してＡ／Ｄ変換器１３へ送出する。   In FIG. 3, the block diagram which concerns on the Example of a cough detection apparatus is shown. The cough detection apparatus according to this embodiment includes a microphone 11, an amplifier 12, an A / D converter 13, and a computer 14 that constitute a voice capturing unit. The microphone 11 takes the subject's voice, converts it into a voice signal, and outputs it. The amplifier 12 amplifies the output of the microphone 11 to a level at which signal processing is possible and sends it to the A / D converter 13.

Ａ／Ｄ変換器１３は、例えば８ＫＨｚにより音声信号のディジタル化を行い、コンピュータ１４は上記ディジタル値を例えば０．５秒毎に取り込み、これを処理する。コンピュータ１４は、例えば図４に示すように、ＣＰＵ２０を中心として構成され、これに表示部２１、キーボードやマウスなどの入力部２２、記憶部２３、更にＡ／Ｄ変換器１３と接続されるポート２４を備えている。   The A / D converter 13 digitizes the audio signal at, for example, 8 KHz, and the computer 14 captures the digital value every 0.5 seconds, for example, and processes it. For example, as shown in FIG. 4, the computer 14 is configured around a CPU 20, and further includes a display unit 21, an input unit 22 such as a keyboard and a mouse, a storage unit 23, and a port connected to the A / D converter 13. 24.

ＣＰＵ２０は、咳検出用プログラムを実行して図５に示す手段を実現することにより咳検出処理を行う。即ち、パルス検出手段３０、フーリェ変換手段４０、ケプストラム生成手段５０、判定手段６０及び所定閾値生成手段７０を備える。   The CPU 20 performs the cough detection process by executing the cough detection program and realizing the means shown in FIG. That is, a pulse detection unit 30, a Fourier transform unit 40, a cepstrum generation unit 50, a determination unit 60, and a predetermined threshold generation unit 70 are provided.

パルス検出手段３０は、前述のＡ／Ｄ変換器１３により変換されたディジタル値を用いて包絡線を求めることによりパルスの検出を行うものである。具体的にはパルス検出手段３０は、包絡線作成手段３１、音声パルス検出手段３２、パルス選択手段３３を備える。包絡線作成手段３１は、Ａ／Ｄ変換されたディジタル値対応の線分を時系列に並べてその頂点を結ぶように包絡線を作成する。音声パルス検出手段３２は包絡線作成手段３１により作成された包絡線がパルス状に上に凸となっている部分をパルスとして検出する。パルス選択手段３３は、音声パルス検出手段３２が検出したパルスについて振幅とパルス幅が所定以上のものをパルスとして選択して出力する。   The pulse detection means 30 detects a pulse by obtaining an envelope using the digital value converted by the A / D converter 13 described above. Specifically, the pulse detection unit 30 includes an envelope creation unit 31, an audio pulse detection unit 32, and a pulse selection unit 33. The envelope creation means 31 creates an envelope so that line segments corresponding to digital values subjected to A / D conversion are arranged in time series and the vertices are connected. The sound pulse detecting means 32 detects, as a pulse, a part where the envelope created by the envelope creating means 31 is convex upward. The pulse selection means 33 selects and outputs a pulse whose amplitude and pulse width are greater than or equal to a predetermined value for the pulse detected by the audio pulse detection means 32.

フーリェ変換手段４０は、パルス検出手段３０により検出されたパルスに対してフーリェ変換を行うものである。このフーリェ変換手段４０によるフーリェ変換の結果、パルス検出手段３０により検出されたパルスのスペクトラムが得られることになる。   The Fourier transform means 40 performs Fourier transform on the pulses detected by the pulse detection means 30. As a result of the Fourier transform by the Fourier transform means 40, the spectrum of the pulses detected by the pulse detection means 30 is obtained.

ケプストラム生成手段５０は、フーリェ変換結果を用いてケプストラムを生成するもので、フーリェ変換結果について対数演算を行う対数演算手段５１と、対数演算手段５１の出力を逆フーリェ変換する逆フーリェ変換手段５２とを備えている。ここで、音成分をＡ（ω）、気道による伝達関数をＨ（ω）とすれば、出力される音声（有声音も無声音も含む）はＡ（ω）Ｈ（ω）となっており、フーリェ変換されたスペクトラムについても乗算の形であるが、対数演算によりlogＡ（ω）+logＨ（ω） のように和算の形式となり、これを逆フーリェ変換してケプストラムを得ることにより、成分分離し易く、低周波数のＨ（ω）を除去する。   The cepstrum generation unit 50 generates a cepstrum using the Fourier transform result, and includes a logarithmic operation unit 51 that performs logarithmic operation on the Fourier transform result, an inverse Fourier transform unit 52 that performs inverse Fourier transform on the output of the logarithmic operation unit 51, and It has. Here, if the sound component is A (ω) and the transfer function by the airway is H (ω), the output sound (including voiced and unvoiced sound) is A (ω) H (ω). The Fourier-transformed spectrum is also in the form of multiplication, but by logarithmic calculation it becomes a summation form like logA (ω) + logH (ω), and this is inverse Fourier transform to obtain the cepstrum, thereby separating the components It is easy to remove, and low frequency H (ω) is removed.

上記のようにして得られたケプストラムについて、判定手段６０が所定閾値と比較を行い、上記所定閾値より小さい場合に咳と判定する。所定閾値は所定閾値生成手段７０により作成されて与えられる。   About the cepstrum obtained as mentioned above, the determination means 60 compares with a predetermined threshold value, and when it is smaller than the said predetermined threshold value, it determines with a cough. The predetermined threshold value is created and given by the predetermined threshold value generation means 70.

以上のように構成された咳検出装置の動作を、図６に示されるフローチャートに基づき説明する。咳検出用プログラムの処理が開始されると、ＣＰＵ２０はＡ／Ｄ変換結果に係るディジタル値の取り込みを行い、このディジタル値対応の振幅を有する包絡線を作成して、この包絡線形状によりパルスを検出し、所定の大きさ（振幅、パルス幅）以上のパルスを選択する（Ｓ１１）。   The operation of the cough detection apparatus configured as described above will be described based on the flowchart shown in FIG. When the processing of the cough detection program is started, the CPU 20 takes in a digital value related to the A / D conversion result, creates an envelope having an amplitude corresponding to the digital value, and generates a pulse by this envelope shape. A pulse having a predetermined size (amplitude and pulse width) or more is selected (S11).

次に、ステップＳ１１において選択されたパルスに対してフーリェ変換を行い、スペクトラムを得る（Ｓ１２）。例えば、「あ」の発生により図７（ａ）に示すアナログ波形が得られ、これに対応するスペクトラムは図８（ｂ）のようになる。一方、咳をマクロホンで取り込んだ場合に図８（ａ）に示すアナログ波形が得られ、これに対応するスペクトラムは図８（ｂ）のようになる。   Next, a Fourier transform is performed on the pulse selected in step S11 to obtain a spectrum (S12). For example, an analog waveform shown in FIG. 7A is obtained by the occurrence of “A”, and the spectrum corresponding to this is shown in FIG. 8B. On the other hand, when a cough is captured with a macrophone, the analog waveform shown in FIG. 8A is obtained, and the spectrum corresponding to this is as shown in FIG. 8B.

スペルクトラムが得られると、このスペルクトラムに対数演算を施して、和算の形式として、これを逆フーリェ変換してケプストラムを得る（Ｓ１３）。図７（ｃ）には、「あ」に対応するケプストラムが示され、図８（ｃ）には、咳に対応するケプストラムが示されている。図７（ｃ）と図８（ｃ）との比較から明らかな通り、「あ」に対応するケプストラムには振幅の大きなスパイクが現れるが、咳に対応するケプストラムには全くスパイクが現れない。   When the spell spectrum is obtained, a logarithmic operation is performed on the spell spectrum, and a cepstrum is obtained by performing inverse Fourier transform as a summation format (S13). FIG. 7C shows a cepstrum corresponding to “A”, and FIG. 8C shows a cepstrum corresponding to cough. As is clear from the comparison between FIG. 7C and FIG. 8C, a spike having a large amplitude appears in the cepstrum corresponding to “A”, but no spike appears in the cepstrum corresponding to cough.

上記のようなケプストラムについて、所定閾値と比較を行い、所定閾値より小さい場合に咳と判定して、例えば咳回数カウント値を１増加させて（Ｓ１４）、終了の指示が出されているかを検出し（Ｓ１５）、終了の指示が出されていなければ、ステップＳ１１へ戻って処理を続ける。   The cepstrum as described above is compared with a predetermined threshold value. If the cepstrum is smaller than the predetermined threshold value, it is determined as cough. For example, the cough frequency count value is increased by 1 (S14), and it is detected whether an end instruction is issued. If the end instruction is not issued, the process returns to step S11 to continue the process.

以上のような処理を行う咳検出装置及び咳検出用プログラムを用いて９人の被験者について、観測実験を行った。図９に実験結果を示す。横軸方向の区分は、各人の区分であり、ｎｏ．１からｎｏ．９までの９人の結果を示す。縦軸方向は、ケプストラムのピッチ成分の振幅値を相対値で示したものである。同図のように咳、母音、破裂音、摩擦音についてケプストラムのピッチ成分の最大振幅値をプロットしてある。この９人に対しては、所定閾値を「0.05」としてステップＳ１４の判定を行うことにより、「ｎｏ．３」の被験者を除き、正確に咳と音声とを判別可能であることが分かった。   An observation experiment was performed on nine subjects using the cough detection apparatus and the cough detection program that perform the above processing. FIG. 9 shows the experimental results. The division in the horizontal axis direction is the division of each person, and no. 1 to no. Nine results up to 9 are shown. The vertical axis direction represents the amplitude value of the pitch component of the cepstrum as a relative value. As shown in the figure, the maximum amplitude value of the pitch component of the cepstrum is plotted for cough, vowel, plosive and friction sound. For these nine people, it was found that by performing the determination in step S14 with the predetermined threshold value being “0.05”, it is possible to accurately discriminate between cough and voice except for the “no.

同様に上記咳検出装置及び咳検出用プログラムを用いて、９人（男７名、女２名）の被験者について、合計１３０回のデータ取り込みにより観測実験を行った結果を、図１０に示す。この実験結果によれば、咳を声と誤判定した回数は１回（ｎｏ．３の人）であり、声を咳と誤判定した回数は０回であり、全体として１３０回の判定について１２９回の正しい判定がなされ、席については、４５回中の４４回が正しい判定であった。   Similarly, FIG. 10 shows the results of observation experiments conducted on 130 subjects (7 males and 2 females) using a total of 130 data acquisitions using the cough detection device and the cough detection program. According to the results of this experiment, the number of times that cough was mistakenly determined as a voice was 1 (no. 3), the number of times that voice was incorrectly determined as cough was 0, and a total of 130 times was determined for 130 times. Judgment of correct times was made, and for seats, 44 out of 45 times were correct.

そして、「正確に判別されたデータの個数」を「全データ個数」で割った比率である全体の判別率は、９９．２％であり、「検出された咳の個数」を「真の咳の個数」で割った比率である検出率は、９７．８％となり、従来例に比べて大きく精度の向上が図られている。   The overall discrimination rate, which is a ratio of “the number of correctly discriminated data” divided by “the total number of data”, is 99.2%, and “the number of detected coughs” is set to “true cough”. The detection rate, which is the ratio divided by the “number of”, is 97.8%, which is a significant improvement in accuracy compared to the conventional example.

次に、所定閾値生成手段７０について説明を行う。所定閾値生成手段７０は、ケプストラム生成手段５０の出力を得ている。所定閾値生成手段７０は、例えば、個別の被験者或いは複数の被験者について、図９に示したように、複数の咳と複数の音声のケプストラムを得てそのピッチ成分の最大振幅を求めて、咳対応の最大振幅値の平均値と音声対応の最大振幅値の平均値と得る。所定閾値生成手段７０は、これら平均値の中間値を所定閾値として判定手段６０へ与える。または所定閾値生成手段７０は、咳対応の最大振幅値の中で最も大きい値と音声対応の最大振幅値の中で最も小さい値と得る。これら平均値の中間値（または、３：２に区分する点の値）を所定閾値生成手段７０が検出し、所定閾値として判定手段６０へ与える。   Next, the predetermined threshold generation means 70 will be described. The predetermined threshold generation means 70 obtains the output of the cepstrum generation means 50. For example, as shown in FIG. 9, the predetermined threshold value generation unit 70 obtains a plurality of coughs and a plurality of voice cepstrum and obtains the maximum amplitude of the pitch component for each subject or a plurality of subjects, and copes with coughing. And the average value of the maximum amplitude values corresponding to speech. The predetermined threshold generation means 70 gives an intermediate value of these average values to the determination means 60 as a predetermined threshold. Alternatively, the predetermined threshold generation means 70 obtains the largest value among the maximum amplitude values corresponding to cough and the smallest value among the maximum amplitude values corresponding to speech. An intermediate value of these average values (or the value of the point divided into 3: 2) is detected by the predetermined threshold value generation means 70 and given to the determination means 60 as the predetermined threshold value.

いずれにしても、複数の咳と複数の音声のケプストラムを得て、そのピッチ成分の最大振幅を求めて、図９に示すように分布させ、咳と音声のピッチ成分の最大振幅の分布を分離できる値（両方の値が存在しない値）を、所定閾値生成手段７０が求めれば良いことになる。   In any case, the cepstrum of a plurality of coughs and a plurality of voices is obtained, the maximum amplitude of the pitch components is obtained and distributed as shown in FIG. 9, and the distribution of the maximum amplitudes of the pitch components of the cough and the voices is separated. The predetermined threshold value generation means 70 may obtain a possible value (a value in which both values do not exist).

有声音発生の原理を示す図。The figure which shows the principle of voiced sound generation. 無声音発生の原理を示す図。The figure which shows the principle of unvoiced sound generation. 本発明の実施例の咳検出装置の概略構成図。The schematic block diagram of the cough detection apparatus of the Example of this invention. 本発明の実施例の咳検出装置の要部ブロック図。The principal part block diagram of the cough detection apparatus of the Example of this invention. 本発明の実施例の咳検出装置の機能ブロック図。The functional block diagram of the cough detection apparatus of the Example of this invention. 本発明の実施例の咳検出装置の動作を示すフローチャート。The flowchart which shows operation | movement of the cough detection apparatus of the Example of this invention. 有線音「あ」について本発明の実施例の咳検出装置により処理される経過を示す図。The figure which shows the process processed by the cough detection apparatus of the Example of this invention about wired sound "A". 咳について本発明の実施例の咳検出装置により処理される経過を示す図。The figure which shows the process processed by the cough detection apparatus of the Example of this invention about cough. 本発明の実施例の咳検出装置による咳と音声との判定に関する実験結果を示す図。The figure which shows the experimental result regarding the determination of a cough and an audio | voice by the cough detection apparatus of the Example of this invention. 本発明の実施例の咳検出装置による咳と音声との判定に関する実験結果を示す図。The figure which shows the experimental result regarding the determination of a cough and an audio | voice by the cough detection apparatus of the Example of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１１ マイクロホン
１２ アンプ
１３ 変換器
１４ コンピュータ
２１ 表示部
２２ 入力部
２３ 記憶部
２４ ポート
３０ パルス検出手段
３１ 包絡線作成手段
３２ 音声パルス検出手段
３３ パルス選択手段
４０ フーリェ変換手段
５０ ケプストラム生成手段
５１ 対数演算手段
５２ 逆フーリェ変換手段
６０ 判定手段
７０ 所定閾値生成手段 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Microphone 12 Amplifier 13 Converter 14 Computer 21 Display part 22 Input part 23 Memory | storage part 24 Port 30 Pulse detection means 31 Envelope creation means 32 Audio | voice pulse detection means 33 Pulse selection means 40 Fourier transform means 50 Cepstrum generation means 51 Logarithm calculation means 52 Inverse Fourier transform means 60 Determination means 70 Predetermined threshold generation means

Claims (8)

被験者の音声を取り込む音声取込手段と、
音声取込手段により取り込まれた音声をディジタル化するＡ／Ｄ変換器と、
このＡ／Ｄ変換器により変換されたディジタル値を用いて包絡線を求めることによりパルスの検出を行うパルス検出手段と、
検出されたパルスに対してフーリェ変換を行うフーリェ変換手段と、
フーリェ変換結果を用いてケプストラムを生成するケプストラム生成手段と、
ケプストラム生成手段により生成されたケプストラムについて所定閾値と比較を行い、前記所定閾値より小さい場合に咳と判定する判定手段と
を具備することを特徴とする咳検出装置。 Voice capturing means for capturing the subject's voice;
An A / D converter for digitizing the voice captured by the voice capturing means;
Pulse detection means for detecting a pulse by obtaining an envelope using a digital value converted by the A / D converter;
Fourier transform means for performing Fourier transform on the detected pulse;
Cepstrum generation means for generating a cepstrum using the Fourier transform result;
A cough detection apparatus comprising: a determination unit that compares the cepstrum generated by the cepstrum generation unit with a predetermined threshold value and determines cough when the cepstrum is smaller than the predetermined threshold value. パルス検出手段は、振幅とパルス幅が所定の以上のパルスを選択するパルス選択手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の咳検出装置。 2. The cough detection device according to claim 1, wherein the pulse detection means includes pulse selection means for selecting a pulse having an amplitude and a pulse width that are greater than or equal to a predetermined value. ケプストラム生成手段は、フーリェ変換結果について対数演算を行う対数演算手段と、対数演算手段の出力を逆フーリェ変換する逆フーリェ変換手段とを備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の咳検出装置。 The cepstrum generation means includes logarithm calculation means for performing logarithmic operation on the Fourier transform result, and inverse Fourier transform means for performing inverse Fourier transform on the output of the logarithmic calculation means. Cough detection device. 判定手段が用いる所定閾値を求める所定閾値生成手段を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の咳検出装置。 The cough detection device according to claim 1, further comprising a predetermined threshold generation unit that calculates a predetermined threshold used by the determination unit. 被験者の音声を取り込み、取り込まれた音声をディジタル化した音声データを処理するコンピュータを、
Ａ／Ｄ変換されたディジタル値を用いて包絡線を求めることによりパルスの検出を行うパルス検出手段と、
検出されたパルスに対してフーリェ変換を行うフーリェ変換手段と、
フーリェ変換結果を用いてケプストラムを生成するケプストラム生成手段と、
ケプストラム生成手段により生成されたケプストラムについて所定閾値と比較を行い、前記所定閾値より小さい場合に咳と判定する判定手段と
して機能させることを特徴とする咳検出用プログラム。 A computer that captures the subject's voice and processes the voice data obtained by digitizing the captured voice.
Pulse detection means for detecting a pulse by obtaining an envelope using a digital value subjected to A / D conversion;
Fourier transform means for performing Fourier transform on the detected pulse;
Cepstrum generation means for generating a cepstrum using the Fourier transform result;
A cough detection program for comparing a cepstrum generated by a cepstrum generation unit with a predetermined threshold value and functioning as a determination unit for determining cough when the cepstrum is smaller than the predetermined threshold value. パルス検出手段は、振幅とパルス幅が所定の以上のパルスを選択するパルス選択手段を備えることを特徴とする請求項５に記載の咳検出用プログラム。 6. The cough detection program according to claim 5, wherein the pulse detection means includes pulse selection means for selecting a pulse having an amplitude and a pulse width that are greater than or equal to a predetermined value. ケプストラム生成手段は、フーリェ変換結果について対数演算を行う対数演算手段と、対数演算手段の出力を逆フーリェ変換する逆フーリェ変換手段とを備えていることを特徴とする請求項５または６に記載の咳検出用プログラム。 7. The cepstrum generating means comprises logarithmic arithmetic means for performing logarithmic computation on the Fourier transform result, and inverse Fourier transform means for performing inverse Fourier transform on the output of the logarithmic arithmetic means. Cough detection program. 判定手段が用いる所定閾値を求める所定閾値生成手段を備えることを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項に記載の咳検出用プログラム。 The cough detection program according to any one of claims 5 to 7, further comprising a predetermined threshold value generation unit that calculates a predetermined threshold value used by the determination unit.
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