JP5660362B2 - 音源定位装置及びコンピュータプログラム - Google Patents
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- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
本実施の形態では、ロボットの頭部付近にマイクロホンアレイを配置し、これらマイクロホンアレイから得られた信号からリアルタイムで複数個の音源を定位し、それらのトラッキングを行なう。そのために、以下に説明する実施の形態の音源定位装置は、音源数を固定したMUSICアルゴリズムによりMUSIC空間スペクトルを算出し、得られたMUSIC空間スペクトルを直接に用いて音源数とその位置とを動的に推定する仕組みを採用する。
図1に、マイクロホンアレイをロボット30の胸部にフィットさせた状態を示す。具体的には、ロボット30の首の周囲にマイクロホンをフィットさせるためのマイクロホン台32を作成し、複数のマイクロホンMC1等をこのマイクロホン台32に固定した後にマイクロホン台32をロボット30の首の周りに固定してある。
上記した音源定位処理部50は、実際にはコンピュータハードウェアと、当該コンピュータハードウェアにより実行されるコンピュータプログラムとにより、ハードウェアとソフトウェアとの協働により実現される。以下、音源定位処理部50の中でも、本実施の形態の特徴となる音源推定部64の機能を実現するためのコンピュータプログラムの制御構造について説明する。
上記実施の形態に係る音源定位処理部50は以下のように動作する。マイクロホンアレイが図1及び図2に示すようにマイクロホン台32を用いてロボット30に装着されるものとする。
[コンピュータによる実現]
この実施の形態に係る音源定位処理部50は、コンピュータハードウェアと、そのコンピュータハードウェアにより実行されるプログラムと、コンピュータハードウェアに格納されるデータとにより実現することができる。図11はこのコンピュータシステム330の内部構成を示す。
M個のマイク入力のフーリエ変換Xm(k、t)は、式(1)のようにモデル化される。
32 マイクロホン台
50 音源定位処理部
52 マイクロホンアレイ
60 固有ベクトル算出部
62 MUSIC処理部
64 音源推定部
86 相関行列算出部
88 固有値分解部
104 MUSIC空間スペクトル算出部
106 MUSIC応答算出部
110 平滑化フィルタ部
112 MUSICΔスペクトログラム算出部
114 オンセット・オフセット検出部
118 トラッキング部
Claims (5)
- マイクロホンアレイの出力から得られる複数チャンネルの音源信号の各々と、前記マイクロホンアレイに含まれる各マイクロホンの間の位置関係とに基づいて、前記マイクロホンアレイの位置に関連して定められる点を中心とする3次元空間内で定義されたメッシュの複数の枠にそれぞれ対応する複数の方位の各々について、MUSICアルゴリズムにより、所定時間ごとにMUSICパワーを算出するためのMUSIC応答算出手段と、
前記複数の方位の各々について、前記MUSIC応答算出手段により時系列として得られたMUSICパワーの値の強度及びその変化量に基づいて、音源の発生から消滅までの音源の方位の変化を検出するための音源推定手段とを含む音源定位装置であって、
前記音源推定手段は、
前記複数の方位の各々に対して、前記複数の方位の内で、処理対象となっている方位に対応する枠に隣接する枠に対応する方位の各々に関して直前に前記MUSIC応答算出手段により算出されたMUSICパワーの値と、当該処理対象となっている方位に関して得られた最新のMUSICパワーの値との差を算出し、その差のうちで最小の値を当該方位についてのMUSICΔパワーとして出力するためのMUSICΔパワー算出手段と、
前記複数の方位のうち、音源の方位ではないものの各々に対して、前記MUSICΔパワー算出手段により算出されたMUSICΔパワーの値が第1のオンセット用しきい値より大きく、かつ前記MUSIC応答算出手段により算出されたMUSICパワーの値が第2のオンセット用しきい値より大きいか否かを判定するための第1の判定手段と、
前記第1の判定手段による判定結果がいずれも肯定であることに応答して、処理中の方位に音源が発生したと判定し、音源発生を示す情報とその方位を示す情報とを出力するための第2の判定手段と、
前記第2の判定手段により音源の発生が検出されたことに応答して、前記第2の判定手段により発生が検出された音源の方位を、前記MUSIC応答算出手段により当該音源の方位に対応する枠に隣接する枠に対応する方位の各々について算出されたMUSICパワーの値と、当該音源の方位に対応する枠に隣接する枠に対応する方位の各々について前記MUSICΔパワー算出手段により出力されたMUSICΔパワーとに基づいて、当該音源の消滅までトラッキングするためのトラッキング手段とを含み、
前記トラッキング手段は、
前記第2の判定手段により音源の発生が検出されたことに応答して、当該検出以後、前記所定時間ごとに前記MUSIC応答算出手段により出力されるMUSIC応答のうちで、音源の方位に対応する枠に隣接する枠の各々に対応する方位について算出されるMUSICパワーの値の最大値を辿ることにより、発生が検出された音源の移動をトラッキングするための手段と、
前記トラッキングするための手段によりトラッキングされた音源の方位について算出されたMUSICΔパワーが第1のオフセット用しきい値より小か否かを判定するための第1のオフセット判定手段と、
当該方位について算出されたMUSICパワーが当該音源の発生時のMUSICパワーよりある正の定数だけ大きな第2のオフセット用定数より小か否かを判定するための第2のオフセット判定手段と、
前記第1及び第2のオフセット判定手段の判定結果のいずれかが肯定であるという結果が、前記MUSIC応答算出手段により所定時間ごとに算出されたMUSIC応答について所定回数だけ連続して得られたときに、前記トラッキングするための手段によりトラッキングされている音源が消滅したと判定し、トラッキングを中止させるための手段とを含む、音源定位装置。 - さらに、前記MUSIC応答算出手段により出力されたMUSICパワーの移動平均を前記複数の方位の各々に対して算出して平滑化するための平滑化手段を含み、
前記MUSICΔパワー算出手段と、前記トラッキング手段はいずれも前記平滑化手段により平滑化されたMUSICパワーを入力として受ける、請求項1に記載の音源定位装置。 - 前記第2の判定手段は、
前記第1の判定手段による判定結果が肯定であった方位のうち、当該方位について算出されているMUSICパワーの上位から限定された一定個数のみを、検出された音源として特定するための音源限定手段を含む、請求項1又は請求項2に記載の音源定位装置。 - 前記所定回数は複数回である、請求項1−請求項3のいずれかに記載の音源定位装置。
- コンピュータにより実行されると、当該コンピュータを、請求項1−請求項4のいずれかに記載の各手段として機能させる、コンピュータプログラム。
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