マイクロホンアレーによる移動話者追尾システムの開発

利用麦克风阵列开发移动说话人跟踪系统

• 批准号: 17760316
• 负责人: 陶山 健仁
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Tokyo Denki University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17760316/
• 关键词: マイクロホンアレー; フィルタ; 音源定位; 最適化; 固有値; スペクトル推定; 音声処理

平成18年度は,マイクロホンアレーを用いた移動話者追尾アルゴリズムの開発として,信号部分空間の逐次推定により話者方向を高精度に推定する手法を提案し,その性能について検証した。提案法では,音源方向椎定法としてMUSICを用いた。MUSICでは,マイクロホンアレーの受信音の作る信号空間を,音源信号に起因する信号部分空間と雑音信号に起因する雑音部分空間に分解し,互いの空間の直交性に基づいて推定を行う。直交性の判断にはMUSICスペクトラムと呼ばれる評価関数を用いて,そのピークから音源方向を推定する。MUSICは高精度な推定が可能であるが,信号部分空間の分解にアレーの受信音の相関行列の固有値分解が必要であるため,本研究で想定しているような話者が移動する状況においては,話者方向が変化するたびに固有値分解が必要であり,計算コストの増大をまねくという問題がある。そこで,提案法では信号部分空間の逐次推定法であるPASTを用いて信号部今空間を推定し,MUSICスペクトルにより移動音源方向を推定した。PASTを用いることにより,固有値分解をすることなく逐次的に信号部分空間の推定が可能であるとともに,計算コストの低減が可能となった。実環境実験により.提案法によって移動話者方向の逐次推定が可能であることを明らかにした。また,無音区間において騒音源方向を推定するという本手法固有の問題点を指摘するとともに,その解決法についても検討し,ヒルベルト変換器を用いて求めた複素信号の瞬時振幅のばらつきにより無音区間を判別し,無音区間における更新を停止することにより過渡状態における推定結果の不安定性の解決を行なった。

2006年，作为使用麦克风阵列的移动说话人跟踪算法开发的一部分，我们提出了一种通过顺序估计信号子空间来高精度估计说话人方向的方法，并验证了其性能。在所提出的方法中，使用MUSIC作为声源方向确定方法。在MUSIC中，麦克风阵列接收到的声音所产生的信号空间被分解为由声源信号引起的信号子空间和由噪声信号引起的噪声子空间，并基于两个空间的正交性进行估计。使用称为音乐频谱的评估函数来确定正交性，并根据声源的峰值来估计声源的方向。虽然MUSIC能够进行高精度估计，但它需要对阵列接收声音的相关矩阵进行特征值分解来分解信号子空间，因此它不适合说话者移动的情况，例如本研究中假设的情况存在每次说话人方向改变都需要进行特征值分解，导致计算成本增加的问题。因此，在所提出的方法中，使用PAST（信号子空间的顺序估计方法）来估计信号子空间，并使用MUSIC频谱来估计移动声源方向。通过使用PAST，可以在不进行特征值分解的情况下顺序估计信号子空间，并且还可以降低计算成本。通过现实世界的实验，我们证明了所提出的方法可以成功地估计移动扬声器的方向。此外，我们指出了这种在无声部分估计噪声源方向的方法固有的问题，并考虑了解决方案。通过确定差值和，解决了瞬态估计结果的不稳定性。在静默部分停止更新。

项目成果

信号空間の固有値に基づく線形フィルタによる目的音抽出

基于信号空间特征值使用线性滤波器提取目标声音

• 发表时间: 2005
• 期刊: Journal of Signal Processing 9・3
• 作者: 陶山健仁;高橋弘太
• 通讯作者: 高橋弘太

DESIGN METHODS OF FIR FILTERS WITH SIGNED POWER OF TWO COEFFICIENTS USING A NEW LINEAR PROGRAMMING RELAXATION WITH TRIANGLE INEQUALITIES

• 发表时间: 2006
• 作者: R. Ito;T. Fujie;K. Suyama;R. Hirabayashi