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2017 Fiscal Year Research-status Report

野鳥の歌声解析を対象とした屋外音環境理解

Research Project

Project/Area Number 16K00294
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

中臺 一博  東京工業大学, 工学院, 特任教授 (70436715)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 鈴木 麗璽  名古屋大学, 情報学研究科, 准教授 (20362296)
小島 諒介  京都大学, 医学研究科, 特定助教 (70807651)
Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Keywords鳥の歌の解析 / 音環境理解 / ロボット聴覚 / マイクロホンアレイ処理 / 音源識別 / 深層学習
Outline of Annual Research Achievements

平成28年度に構築した手法をさらに発展させる形で平成29年度の研究を進めた.
具体的には,低次情報の抽出に関しては,これまで構築してきた複数マイクロホンアレイによる二次元音源位置同定手法を改良して,オンライン処理ができるようにした.結果として,20秒程度のブロックに区切って処理を行えばオフライン処理と同等の性能が出ることを確認した.また,A/Dの揺れを補正する手法についてベイズモデルを用いた手法を提案した.
音響理解の枠組み構築については,前年度構築した深層学習手法CNNを用いた野鳥の声分類を組込み向けGPUボード上に実装し,リアルタイムで処理ができるように改良した.また,音源分離処理等で信号がダメージを受ける場合にこれを修復する手法を深層学習の一手法であるLSTMを改良することによって実装し,その有効性を示した.また,音環境理解のフレームワークとして,HARKBirdをインタラクティブに定位・識別・アノテーション処理ができるよう改良した.野鳥同士の関係性を推定については,HARKBirdを用いることによってウグイスを対象として,L型(縄張り主張型)およびH型(近隣個体威嚇型)の行動分析に利用できることを示した.
使いやすいシステムの構築については,マイクロホンアレイを改良し,高性能クロック・IMU・コンパスを搭載し,精度の対価データを簡単に収録できるようにした.
データ収集と評価については,前年度収録したデータのアノテーション作業を進めることにフォーカスした.アノテーションしたデータを用いた結果,単純なCNNで80%を超える識別性能を得ることができた.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

提案時に計画していた低次情報の抽出,音響理解の枠組み構築,使いやすいシステムの構築,データ収集と評価といった項目について,上述のような成果が得られ、ほぼ提案通りに進んでいるため.

Strategy for Future Research Activity

今後の研究については,最終目標である音響理解の枠組み構築をより洗練されたものにすべく手法の統合やインタフェースの改善を目指す。また,構築したシステムを実データで評価し,有効性を示すことが課題である.また本提案では想定できなかった課題を抽出して次の研究につなげていくことも評価の一環としてしっかりと実施する予定である.

  • Research Products

    (26 results)

All 2018 2017 Other

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (19 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 2 results) Remarks (3 results)

  • [Journal Article] マイクロホンアレイを用いた音源定位・分離ソフトウェア入門2018

    • Author(s)
      中臺 一博
    • Journal Title

      システム制御情報学会誌

      Volume: 62 Pages: 42-49

  • [Journal Article] Design of UAV-Embedded Microphone Array System for Sound Source Localization in Outdoor Environments2017

    • Author(s)
      Hoshiba Kotaro、Washizaki Kai、Wakabayashi Mizuho、Ishiki Takahiro、Kumon Makoto、Bando Yoshiaki、Gabriel Daniel、Nakadai Kazuhiro、Okuno Hiroshi
    • Journal Title

      Sensors

      Volume: 17 Pages: 2535~2535

    • DOI

      10.3390/s17112535

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] A spatiotemporal analysis of acoustic interactions between great reed warblers (Acrocephalus arundinaceus) using microphone arrays and robot audition software HARK2017

    • Author(s)
      Suzuki Reiji、Matsubayashi Shiho、Saito Fumiyuki、Murate Tatsuyoshi、Masuda Tomohisa、Yamamoto Koichi、Kojima Ryosuke、Nakadai Kazuhiro、Okuno Hiroshi G.
    • Journal Title

      Ecology and Evolution

      Volume: 8 Pages: 812~825

    • DOI

      10.1002/ece3.3645

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] オープンソースコミュニティに貢献するということ2017

    • Author(s)
      中臺 一博
    • Journal Title

      映像情報メディア学会誌

      Volume: 71 Pages: 647-653

  • [Presentation] Quad-directional LSTMを用いた音楽音響信号修復とその評価2018

    • Author(s)
      谷口 亮輔, 干場 功太郎, 中臺 一博
    • Organizer
      第80回情報処理学会全国大会
  • [Presentation] 可聴音を用いた周波数自動選択に基づく距離推定法の検討2018

    • Author(s)
      高尾 麻衣子, 干場 功太郎, 中臺 一博
    • Organizer
      第80回情報処理学会全国大会
  • [Presentation] Evaluation of 2D bird localization algorithm using microphone arrays2018

    • Author(s)
      Daniel Gabriel, Ryosuke Kojima, Kotaro Hoshiba, Kazuhiro Nakadai
    • Organizer
      第80回情報処理学会全国大会
  • [Presentation] 確率的生成モデルに基づく複数 A/D コンバータのチャネル間同期2018

    • Author(s)
      糸山 克寿, 中臺 一博
    • Organizer
      日本音響学会2018年春季研究発表会
  • [Presentation] Development of Microphone-Array-Embedded UAV for Search and Rescue Task2017

    • Author(s)
      Kazuhiro Nakadai, Makoto Kumon, Hiroshi G. Okuno, Kotaro Hoshiba, Mizuho Wakabayashi, Kai Washizaki, Takahiro Ishiki, Daniel Gabriel, Yoshiaki Bando, Takayuki Morito, Ryosuke Kojima, Osamu Sugiyama
    • Organizer
      IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Musical audio signal restoration using Bi-directional LSTM2017

    • Author(s)
      Ryosuke Taniguchi, Kotaro Hoshiba, Kazuhiro Nakadai
    • Organizer
      IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Noise robust 2D sound source localization using multiple microphone arrays in bird song scene analysis2017

    • Author(s)
      Daniel Gabriel, Ryosuke Kojima, Kotaro Hoshiba, Kazuhiro Nakadai
    • Organizer
      IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] A Spatial-Cue-Based Probabilistic Model for Bird Song Scene Analysis2017

    • Author(s)
      Ryosuke Kojima, Osamu Sugiyama, Kotaro Hoshiba, Reiji Suzuki, Kazuhiro Nakadai
    • Organizer
      The 4th IEEE International Conference on Data Science and Advanced Analytics
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Bi-directional LSTM を用いた音楽音響信号修復法の提案2017

    • Author(s)
      谷口 亮輔, 干場 功太郎, 中臺 一博
    • Organizer
      ロボット学会学術講演会
  • [Presentation] ロボット聴覚の鳥の歌解析への適用2017

    • Author(s)
      中臺 一博
    • Organizer
      日本鳥学会 2017年度大会自由集会
    • Invited
  • [Presentation] マイクロフォンアレイを用いた野鳥観測:ソウシチョウの歌行動をめぐる予備的調査報告2017

    • Author(s)
      松林 志保, 斎藤 史之, 鈴木 麗璽, 中臺 一博, 奥乃 博
    • Organizer
      日本鳥学会 2017年度大会
  • [Presentation] マイクロホンアレイを利用したウグイスの歌行動の時空間分析2017

    • Author(s)
      炭谷 晋司, 鈴木 麗璽, 有田 隆也, 松林 志保, 中臺 一博, 奥乃 博
    • Organizer
      日本鳥学会 2017年度大会
  • [Presentation] ロボット聴覚技術を活用した野鳥の歌行動観測・分析ツールHARKBirdの機能強化2017

    • Author(s)
      千葉 尚彬, 炭谷 晋司, 松林 志保, 鈴木 麗璽, 有田 隆也, 中臺 一博, 奥乃 博
    • Organizer
      ロボット学会学術講演会
  • [Presentation] 可聴音を用いた周波数選択に基づく距離推定法の検討2017

    • Author(s)
      高尾 麻衣子, 干場 功太郎, 中臺 一博
    • Organizer
      ロボット学会学術講演会
  • [Presentation] Quad-directional LSTMを用いた音楽音響信号修復法の提案2017

    • Author(s)
      谷口 亮輔, 干場 功太郎, 中臺 一博
    • Organizer
      第49回人工知能学会 AI チャレンジ研究会
  • [Presentation] 可聴音を用いた周波数選択に基づく距離推定法の実環境利用に向けた評価2017

    • Author(s)
      高尾 麻衣子, 干場 功太郎, 中臺 一博
    • Organizer
      第49回人工知能学会 AI チャレンジ研究会
  • [Presentation] 外来種ソウシチョウが在来種の歌行動へ与える影響を探る:マイクロフォンアレイを用いた森林性鳥類の観測実例2017

    • Author(s)
      松林 志保, 斉藤 史之, 鈴木 麗璽, 千葉 尚彬, 中臺 一博, 奥乃 博
    • Organizer
      第49回人工知能学会 AI チャレンジ研究会
  • [Presentation] ロボット聴覚オープンソースソフトウェアHARK の技術紹介とその展開2017

    • Author(s)
      中臺 一博
    • Organizer
      自動車技術会 エレクトロニクス部門
    • Invited
  • [Presentation] ロボット聴覚技術を用いた鳥類の歌行動分析の試み - 複数のマイクロホンアレイを用いた二次元リアルタイム歌定位 -2017

    • Author(s)
      鈴木 麗璽, 炭谷 晋司, 中臺 一博, 奥乃 博
    • Organizer
      第18回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会
  • [Remarks] ロボット聴覚のオープンソースソフトウェア HARK

    • URL

      https://www.hark.jp/

  • [Remarks] HARKBird システム

    • URL

      https://sites.google.com/view/alcore-suzuki/home/harkbird

  • [Remarks] 中臺研究室の動物行動学研究

    • URL

      http://www.ra.sc.e.titech.ac.jp/research/ethology/

URL: 

Published: 2018-12-17  

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