JP6729577B2 - 信号検知装置、信号検知方法およびプログラム - Google Patents
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Description
複数のセンサにより取得した信号を入力する信号入力手段と、
前記信号に基づいて、所定サンプル数ごとに相互相関関数を算出する相互相関関数算出手段と、
前記相互相関関数に基づいて、背景雑音モデルを導出する背景雑音モデル導出手段と、
前記相互相関関数による値と前記背景雑音モデルとの比較に基づいて、前記信号の変化を検知する検知手段と、
を備える。
複数のセンサにより取得した信号を入力し、
前記信号に基づいて、所定サンプル数ごとに相互相関関数を算出し、
前記相互相関関数に基づいて、背景雑音モデルを導出し、
前記相互相関関数による値と前記背景雑音モデルとの比較に基づいて、前記信号の変化を検知する。
複数のセンサにより取得した信号を入力する信号入力ステップと、
前記信号に基づいて、所定サンプル数ごとに相互相関関数を算出する相互相関関数算出ステップと、
前記相互相関関数に基づいて、背景雑音モデルを導出する背景雑音モデル導出ステップと、
前記相互相関関数による値と前記背景雑音モデルとの比較に基づいて、前記信号の変化を検知する検知ステップと、
をコンピュータに実行させる信号検知プログラムを格納する。
本発明の第1実施形態としての信号検知装置100について、図1を用いて説明する。信号検知装置100は、複数のセンサで取得した信号に基づいて、信号の変化を検知する装置である。図1に示すように、信号検知装置100は、信号入力部101と、相互相関関数算出部102と、背景雑音モデル導出部103と、検知部104とを含む。
次に本発明の第2実施形態に係る信号検知装置200について、図2〜図6を用いて説明する。
まず、本実施形態の前提技術について説明する。マイクロホンアレイの入力信号から、音場に異常が生じたか否かを判定する方法として、例えば、特許文献1に記載の音響監視システムにおいては、音源方向を各時間で推定した後、音源方向の音量のヒストグラムの時間変化を算出する。そして、当該音響監視システムは、ヒストグラムの時間変化が大きい音源方向が検知された場合に、その音源方向に音場の異常があったと判定する。
図2は、本実施形態に係る信号検知装置200の動作の概要を説明するための図である。信号検知装置200は、音源の方向単位で音の変化を検知するのではなく、相互相関関数の全体的な変化に基づいて、音の変化を検知する。例えば、信号検知装置200は、既存の音源から生じる相互相関関数の変動を背景雑音モデルとして表している。そして、この背景雑音モデルに一致しない相互相関関数の変化があれば、小さな変化であっても適切に検知することができる。例えば、室内230などの音が反響したり、残響が生じたりする環境においては、センサ220で取得した音などの信号について、直接音の到来方向の相関値と反射音の到来方向の相関値との間に相関がある。この相関に変化がなければ、つまり、相関が維持されていれば、背景雑音モデルの範囲内に収まるので、相互相関関数に変化は生じていないと判断できる。しかしながら、どちらか一方の相関値が高くなって、相関が崩れれば、個別的に見て変動の範囲内であったとしても、新たな音源が出現したものと判断できる。したがって、新たに発生した音源による小さな音場の変化を精度よく検知できる。
次に本発明の第3実施形態に係る信号検知装置700について、図7および図8を用いて説明する。図7は、本実施形態に係る信号検知装置700の機能構成を説明するためのブロック図である。本実施形態に係る信号検知装置700は、上記第2実施形態と比べると、雑音減算部、重み算出部、重み付き相互相関関数算出部および方向推定部を有する点で異なる。その他の構成および動作は、第2実施形態と同様であるため、同じ構成および動作については同じ符号を付してその詳しい説明を省略する。
次に本発明の第4実施形態に係る信号検知装置900について、図9および図10を用いて説明する。図9は、本実施形態に係る信号検知装置900の機能構成を説明するためのブロック図である。本実施形態に係る信号検知装置900は、上記第3実施形態と比べると、重み算出部702に代えて重み算出部902を備える点で異なる。その他の構成および動作は、第3実施形態と同様であるため、同じ構成および動作については同じ符号を付してその詳しい説明を省略する。
以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。また、それぞれの実施形態に含まれる別々の特徴を如何様に組み合わせたシステムまたは装置も、本発明の範疇に含まれる。
上記の実施形態の一部または全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
(付記1)
複数のセンサにより取得した信号を入力する信号入力手段と、
前記信号に基づいて、所定サンプル数ごとに相互相関関数を算出する相互相関関数算出手段と、
前記相互相関関数に基づいて、背景雑音モデルを導出する背景雑音モデル導出手段と、
前記相互相関関数による値と前記背景雑音モデルとの比較に基づいて、前記信号の変化を検知する検知手段と、
を備える信号検知装置。
(付記2)
前記検知手段で前記信号の変化を検出した場合に、前記背景雑音モデルに基づいて特定される背景雑音を前記相互相関関数から減算した、背景雑音減算相互相関関数を算出する背景雑音減算手段と、
前記背景雑音減算相互相関関数から算出される信号対雑音比に基づいて、前記所定サンプル数ごとの重みを算出する重み算出手段と、
前記背景雑音減算相互相関関数に前記重みを乗じて重み付き相互相関関数を算出する重み付き相互相関関数算出手段と、
前記重み付き相互相関関数に基づいて、前記信号の方向を推定する方向推定手段と、
をさらに備える付記1に記載の信号検知装置。
(付記3)
前記検知手段で前記信号の変化を検出した場合に、前記背景雑音モデルに基づいて特定される背景雑音を前記相互相関関数から減算した、背景雑音減算相互相関関数を算出する背景雑音減算手段と、
前記背景雑音減算相互相関関数と前記背景雑音モデルとの距離に基づいて、前記所定サンプル数ごとの重みを算出する重み算出手段と、
前記背景雑音減算相互相関関数に前記重みを乗じて重み付き相互相関関数を算出する重み付き相互相関関数算出手段と、
前記重み付き相互相関関数に基づいて、前記信号の方向を推定する方向推定手段と、
をさらに備える付記1に記載の信号検知装置。
(付記4)
前記距離は、前記背景雑音モデルと前記相互相関関数との間のマハラノビス距離である付記3に記載の信号検知装置。
(付記5)
前記検知手段は、前記マハラノビス距離が所定の閾値を超えるフレームが一定時間以上継続した場合に信号の変化を検知する付記4に記載の信号検知装置。
(付記6)
前記方向推定手段は、信号の変化が検知された場合、前記重み付き相互相関関数が最大になるラグサンプル数に基づいて、信号の方向を推定する付記2乃至5のいずれか1項に記載の信号検知装置。
(付記7)
前記方向推定手段は、信号の変化が検知された場合、前記相互相関関数が最大になるラグサンプル数に基づいて、信号の方向を推定する請求項2乃至5のいずれか1項に記載の信号検知装置。
(付記8)
前記重み算出手段は、前記背景雑音減算相互相関関数の最大値の二乗を信号パワーとし、前記背景雑音減算相互相関関数の二乗和を信号雑音パワーとした場合に、前記信号パワーを前記信号雑音パワーで除して得られる信号対雑音比基づいて、前記所定のサンプル数ごとの重みを算出する、付記2または6に記載の信号検知装置。
(付記9)
前記重み算出手段は、前記信号対雑音比が所定の閾値以上の場合に重みを1とし、所定の閾値未満の場合に重みを0とする、付記2または6に記載の信号検知装置。
(付記10)
前記背景雑音モデル導出手段は、前記背景雑音モデルに基づいて、平均および分散共分散行列を算出する付記1乃至9のいずれか1項に記載の信号検知装置。
(付記11)
複数のセンサにより取得した信号を入力する信号入力ステップと、
前記信号に基づいて、所定サンプル数ごとに相互相関関数を算出する相互相関関数算出ステップと、
前記相互相関関数に基づいて、背景雑音モデルを導出する背景雑音モデル導出ステップと、
前記相互相関関数による値と前記背景雑音モデルとの比較に基づいて、前記信号の変化を検知する検知ステップと、
を含む信号検知方法。
(付記12)
複数のセンサにより取得した信号を入力する信号入力ステップと、
前記信号に基づいて、所定サンプル数ごとに相互相関関数を算出する相互相関関数算出ステップと、
前記相互相関関数に基づいて、背景雑音モデルを導出する背景雑音モデル導出ステップと、
前記相互相関関数による値と前記背景雑音モデルとの比較に基づいて、前記信号の変化を検知する検知ステップと、
をコンピュータに実行させる信号検知プログラム。
Claims (10)
- 複数のセンサにより取得した信号を入力する信号入力手段と、
前記信号に基づいて、所定サンプル数ごとに相互相関関数を算出する相互相関関数算出手段と、
前記相互相関関数に基づいて、背景雑音モデルを導出する背景雑音モデル導出手段と、
前記相互相関関数による値と前記背景雑音モデルとの比較に基づいて、前記信号の変化を検知する検知手段と、
を備える信号検知装置であって、
前記検知手段で前記信号の変化を検出した場合に、前記背景雑音モデルに基づいて特定される背景雑音を前記相互相関関数から減算した、背景雑音減算相互相関関数を算出する背景雑音減算手段と、
前記背景雑音減算相互相関関数から算出される信号対雑音比に基づいて、前記所定サンプル数ごとの重みを算出する重み算出手段と、
前記背景雑音減算相互相関関数に前記重みを乗じて重み付き相互相関関数を算出する重み付き相互相関関数算出手段と、
前記重み付き相互相関関数に基づいて、前記信号の方向を推定する方向推定手段と、
をさらに備える信号検知装置。 - 複数のセンサにより取得した信号を入力する信号入力手段と、
前記信号に基づいて、所定サンプル数ごとに相互相関関数を算出する相互相関関数算出手段と、
前記相互相関関数に基づいて、背景雑音モデルを導出する背景雑音モデル導出手段と、
前記相互相関関数による値と前記背景雑音モデルとの比較に基づいて、前記信号の変化を検知する検知手段と、
を備える信号検知装置であって、
前記検知手段で前記信号の変化を検出した場合に、前記背景雑音モデルに基づいて特定される背景雑音を前記相互相関関数から減算した、背景雑音減算相互相関関数を算出する背景雑音減算手段と、
前記背景雑音減算相互相関関数と前記背景雑音モデルとの距離に基づいて、前記所定サンプル数ごとの重みを算出する重み算出手段と、
前記背景雑音減算相互相関関数に前記重みを乗じて重み付き相互相関関数を算出する重み付き相互相関関数算出手段と、
前記重み付き相互相関関数に基づいて、前記信号の方向を推定する方向推定手段と、
をさらに備える信号検知装置。 - 前記距離は、前記背景雑音モデルと前記相互相関関数との間のマハラノビス距離である請求項2に記載の信号検知装置。
- 前記検知手段は、前記マハラノビス距離が所定の閾値を超えるフレームが一定時間以上継続した場合に信号の変化を検知する請求項3に記載の信号検知装置。
- 前記方向推定手段は、信号の変化が検知された場合、前記重み付き相互相関関数が最大になるラグサンプル数に基づいて、信号の方向を推定する請求項1乃至4のいずれか1項に記載の信号検知装置。
- 前記重み算出手段は、前記背景雑音減算相互相関関数の最大値の二乗を信号パワーとし、前記背景雑音減算相互相関関数の二乗和を信号雑音パワーとした場合に、前記信号パワーを前記信号雑音パワーで除して得られる信号対雑音比に基づいて、前記所定サンプル数ごとの重みを算出する、請求項1に記載の信号検知装置。
- 前記背景雑音モデル導出手段は、前記背景雑音モデルに基づいて、平均および分散共分散行列を算出する請求項1乃至6のいずれか1項に記載の信号検知装置。
- 複数のセンサにより取得した信号を入力し、
前記信号に基づいて、所定サンプル数ごとに相互相関関数を算出し、
前記相互相関関数に基づいて、背景雑音モデルを導出し、
前記相互相関関数による値と前記背景雑音モデルとの比較に基づいて、前記信号の変化を検知する、
信号検知方法であって、
さらに、
前記信号の変化を検出した場合に、前記背景雑音モデルに基づいて特定される背景雑音を前記相互相関関数から減算した、背景雑音減算相互相関関数を算出し、
前記背景雑音減算相互相関関数から算出される信号対雑音比に基づいて、前記所定サンプル数ごとの重みを算出し、
前記背景雑音減算相互相関関数に前記重みを乗じて重み付き相互相関関数を算出し、
前記重み付き相互相関関数に基づいて、前記信号の方向を推定する、
信号検知方法。 - 複数のセンサにより取得した信号を入力し、
前記信号に基づいて、所定サンプル数ごとに相互相関関数を算出し、
前記相互相関関数に基づいて、背景雑音モデルを導出し、
前記相互相関関数による値と前記背景雑音モデルとの比較に基づいて、前記信号の変化を検知する、
信号検知方法であって、
さらに、
前記信号の変化を検出した場合に、前記背景雑音モデルに基づいて特定される背景雑音を前記相互相関関数から減算した、背景雑音減算相互相関関数を算出し、
前記背景雑音減算相互相関関数と前記背景雑音モデルとの距離に基づいて、前記所定サンプル数ごとの重みを算出し、
前記背景雑音減算相互相関関数に前記重みを乗じて重み付き相互相関関数を算出し、
前記重み付き相互相関関数に基づいて、前記信号の方向を推定する、
信号検知方法。 - 複数のセンサにより取得した信号を入力する信号入力ステップと、
前記信号に基づいて、所定サンプル数ごとに相互相関関数を算出する相互相関関数算出ステップと、
前記相互相関関数に基づいて、背景雑音モデルを導出する背景雑音モデル導出ステップと、
前記相互相関関数による値と前記背景雑音モデルとの比較に基づいて、前記信号の変化を検知する検知ステップと、
をコンピュータに実行させる信号検知プログラムであって、
さらに、
前記信号の変化を検出した場合に、前記背景雑音モデルに基づいて特定される背景雑音を前記相互相関関数から減算した、背景雑音減算相互相関関数を算出する背景雑音減算ステップと、
前記背景雑音減算相互相関関数から算出される信号対雑音比に基づいて、前記所定サンプル数ごとの重みを算出する重み算出ステップと、
前記背景雑音減算相互相関関数に前記重みを乗じて重み付き相互相関関数を算出する重み付き相互相関関数算出ステップと、
前記重み付き相互相関関数に基づいて、前記信号の方向を推定する方向推定ステップと、
を前記コンピュータに実行させる信号検知プログラム。
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