2021 Fiscal Year Research-status Report
体内伝導音と音声信号の高次相関情報活用による騒音下でのベイズ推定に基づく信号抽出
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19K04428
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| Research Institution | Prefectural University of Hiroshima |
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Principal Investigator |
生田 顯 県立広島大学, 経営情報学部, 名誉教授 (30145164)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
折本 寿子 (益池寿子) 県立広島大学, 経営情報学部, 准教授 (80533207)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 音声信号検出 / ベイズ推定 / 気導音 / 周囲環境騒音 / 体内伝導音 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度までに研究開発した音声信号抽出法に改良を加え、より精度のよい抽出法を研究開発した。具体的には、これまでは音圧の加法性に基づき、気導音観測値を音声信号と周囲環境騒音に関する単純な加法モデルで表現していたが、本年度は音声信号と気導音観測値の関係、および音声信号と体内伝導音の関係を、それぞれ各変量の線形相関のみならず高次の非線形相関まで反映した条件付き確率分布で表現した。その際、両者の相関情報を階層的に捉え得るよう直交展開型の確率分布表現を採用した。これにより、周囲環境騒音に対する３次以上の高次の統計量を推定アルゴリズムに反映することが可能となった。
次に、確率のベイズ定理の展開表現に対し上記の条件付き確率分布を組み入れることにより、周囲環境騒音が混入した気導音観測を基に、各変量の高次統計量および各変量間の高次相関情報を考慮した音声信号抽出アルゴリズムを理論的に提案した。その際、骨導音の測定値に基づく統計量をもつ確率分布を事前分布に採用することにより、音声信号に対する時間推移式（システム方程式）を必要としない新たなアルゴリズムを研究開発した。
さらに、提案した手法の推定精度を数値的に評価するために、騒音が存在しない状況下での音声信号を別途に測定し、騒音と無響室で合成することにより騒音が混入した状況での音声信号を作成した後、提案した手法を適用し推定誤差を計算することによりその有効性について評価する大規模な実験も計画していたが、新型コロナ感染予防の観点から実施できなかった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本年度の目標は、１）前年度までに研究開発した音声信号抽出法に改良を加え、より精度のよい抽出法を研究開発すること、および２）提案した手法の推定精度を数値的に評価するために、無響室での大規模な実験を実施することであった。
１）については、新たな音声信号抽出アルゴリズムを研究開発し、過去に測定したデータを用いて、その原則的有効性について確認した。
２）については、新型コロナ感染予防の観点から実施できなかったため、次年度に実施するべく計画している。
また、昨年度までに電子情報通信学会応用音響研究会および日本音響学会研究発表会で公表した研究成果をまとめ論文投稿を行い、これまでに２件の学術論文が採択された。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度は音声信号を精密に抽出するためのアルゴリズムを、これまで研究開発した手法に改良を施すことにより理論的に導出した。また、導出したアルゴリズムを実データに適用することにより、その原則的な正当性を実験的に確認した。しかし本年度は、新型コロナ感染防止の観点から、実験補助員や実験設備の確保が困難で、音声信号抽出精度に関する詳細な検討を実施することができなかった。したがって、本格的な実験を実行するために必要な経費より低額となった。また、多くの国内・国際会議が中止やオンラインとなり、学会発表に伴う出張が中止になった。
次年度は、本年度に研究開発した音声信号抽出法の推定精度を数値的に評価するため、新たに大規模な実験を実施する。具体的には、１）騒音が存在しない状況下での音声信号を測定し、騒音と無響室で合成することにより騒音が混入した状況での音声信号を作成する。さらに、提案した手法を適用し推定誤差を計算することによりその有効性について評価する。２）騒音環境下での実測音声信号に本手法を適用した推定値に対し、音声認識ソフトを用い実際に音声認識を行うことにより、提案した手法の有効性を実験的に確認する。
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| Causes of Carryover |
本年度は、新型コロナ感染防止の観点から、実験補助員や実験設備の確保が困難で、音声信号抽出精度に関する詳細な検討を実施することができなかった。したがって、本格的な実験を実行するために必要な経費より低額となった。また、多くの国内・国際会議が中止やオンラインとなり、学会発表に伴う出張が中止になった。
次年度は、本年度に研究開発した音声信号抽出法の推定精度を数値的に評価するため、新たに大規模な実験を予定している。そのための計測器や実験施設使用料や実験補助員に対する謝金等が必要となる。また、専門の学会で研究発表を行う予定である。以上の実験結果を踏まえ、複数の音声信号が存在する状況で、対象とする音声信号のみを抽出する手法への拡張について検討を行う。
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