音響空間情報を用いた環境依存性の低い雑音除去法に関する研究

利用声学空间信息的低环境依赖性噪声去除方法研究

• 批准号: 17760338
• 负责人: 水町 光徳
• 金额: $ 2.3万
• 依托单位: Kyushu Institute of Technology
• 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 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17760338/
• 关键词: 雑音除去; 方向推定; マイクロホンアレー; 空間情報; パーティクルフィルタ; 非線形フィルタ

本研究の目的は、音源が有する空間情報を積極的に利用し、環境に依存することなく、高精度に雑音を除去することである。本年度は、(1)音源の空間的特徴である音源方向を高精度かつ安定して推定する手法を確立し、(2)雑音除去のための効率的なマイクロホン配置について検討した。まず、(1)音源方向推定に関しては、音源の時間的動き及び環境雑音の周波数的特徴を動的及び静的にモデリングすることにより、音源方向推定の耐雑音性向上を試みた。具体的には、両モデルを用いて、音源方向を与える空間確率分布の非線形フィルタリングを行い、雑音に頑健な空間特徴量の抽出を行う。本研究の特徴は、パーティクルフィルタを用いて、非ガウシアンである空間確率分布を効率的に表現することである。性能評価実験の結果、提案法は、信号対雑音比(SNR)が0dB以下の劣悪な雑音環境においても音源方向を安定して推定できることがわかった。一方、(2)マイクロホン配置に関しては、信号帯域の広い音声信号を対象とするため、等間隔配置ではなく、周波数に応じて異なるマイクロホン間隔のマイクロホンアレーを利用するが、その配置を入れ子構造とすることにより、マイクロホン配置の最適化を行った。この結果、SNRやスペクトル歪み(SD)の客観的歪み評価尺度により、提案配置の有効性を確認した。但し、主観評価実験の結果、提案配置では特定周波数で雑音除去能力が低下することがわかったため、今後は主観評価と客観的評価尺度の併用による効率的な配置最適化手法について検討する予定である。これらの要素研究を統合することにより、環境依存性の低い雑音除去法の確立が期待できる。

本研究的目的是主动利用声源所拥有的空间信息，在不依赖于环境的情况下高精度地去除噪声。今年，我们（1）建立了一种准确稳定地估计声源方向（声源的空间特征）的方法，以及（2）研究了用于消除噪声的有效麦克风放置。首先，关于（1）声源方向估计，我们尝试通过对声源的时间运动和环境噪声的频率特性进行动态和静态建模来提高声源方向估计的抗噪声能力。具体来说，这两个模型都用于对给出声源方向的空间概率分布进行非线性滤波，并提取对噪声具有鲁棒性的空间特征。这项研究的特点是使用粒子滤波器有效地表示非高斯空间概率分布。性能评估实验表明，即使在信噪比（SNR）小于0 dB的恶劣噪声环境下，该方法也能稳定地估计声源方向。另一方面，关于(2)麦克风放置，为了针对具有宽信号频带的音频信号，使用根据频率具有不同麦克风间距的麦克风阵列而不是等距放置，但放置是嵌套结构结果，麦克风的放置得到了优化。因此，我们使用 SNR 和频谱失真 (SD) 等客观失真评估措施确认了所提议安排的有效性。然而，主观评价实验的结果发现，所提出的布置的噪声去除能力在特定频率下恶化，因此未来我们计划研究结合主观评价和客观评价尺度的有效布置优化方法。通过整合这些基本研究，我们可以期望建立一种较少依赖于环境的噪声消除方法。

项目成果

Passive hybrid subtractive beamformer for near-field sound sources

用于近场声源的无源混合减法波束形成器

• 发表时间: 2005
• 期刊: Acoustical Science and Technology 26・6
• 作者: Mitsunori Mizumachi;Satoshi Nakamura
• 通讯作者: Satoshi Nakamura

Synergic integration of noise reduction and DOA estimation with stochastic target sound source and deterministic noise models

降噪和 DOA 估计与随机目标声源和确定性噪声模型的协同集成

• 发表时间: 2007
• 作者: M. Mizumachi;S. Yoshikuni;and K. Niyada;M. Mizumachi and K. Niyada
• 通讯作者: M. Mizumachi and K. Niyada

DOA estimation with hybrid modeling of stochastic dynamics of target sound source and deterministic environmental characteristics for mobile applications

通过目标声源的随机动力学和移动应用的确定性环境特征的混合建模进行 DOA 估计

• 发表时间: 2007
• 作者: M. Mizumachi;S. Yoshikuni;and K. Niyada;M. Mizumachi and K. Niyada;M. Mizumachi
• 通讯作者: M. Mizumachi

Design of non-equally spaced linear microphone arrangement for speechenhancement

用于语音增强的非等距线性麦克风布置设计

• 发表时间: 2008
• 作者: M. Mizumachi;S. Yoshikuni;and K. Niyada
• 通讯作者: and K. Niyada

DOA Estimation Based on Cross-Correlation With Frequency Selectivity

基于频率选择性互相关的 DOA 估计

• 发表时间: 2007
• 期刊: Journal of Signal Processing 11・1
• 作者: Mitsunori Mizumachi;Katsuyuki Niyada
• 通讯作者: Katsuyuki Niyada