分散ステレオマイクロフォンアレイに基づく音空間認識とその実世界応用
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19J20420
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 61010:Perceptual information processing-related
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan University |
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Principal Investigator |
山岡 洸瑛 東京都立大学, システムデザイン研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2019-04-25 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥3,100,000 (Direct Cost: ¥3,100,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
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| Keywords | 分散マイクロフォンアレイ / 音響信号処理 / アレイ信号処理 / 時間差推定 / サンプリング周波数ミスマッチ推定 / 音源強調 / 補助関数法 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、複数のステレオマイクを分散配置して連携させる「分散ステレオマイクアレイ理論」を提案し、同理論に基づく音空間認識技術の確立を目指す。そこで、具体的には次の項目について研究を行う。１）多数のステレオマイクを連携させた目的音源強調を最適化問題として定式化、新たなビームフォーミング技術の開発、２）音の波形情報ではなく、到来方向情報の推定値のみを用いたステレオマイクと音源座標の同時推定理論の確立。以上により、広い空間においても目的の音のみを強調し、かつ、その位置情報も推定することで、空間上における統一的な音情報の利用を実現する枠組み、音空間認識技術を検討する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では，複数のマイクロフォンを空間上に分散配置した，分散マイクロフォンアレイ（分散アレイ）を用いた音空間認識技術の構築を目的としている．また，要素技術として，空間上に存在する目的音源信号の強調と音源位置情報の推定を統一的に行う技術の確立を目指している．これらの技術は，移動検知に基づく高齢者の見守りシステムや，ライフログの収集など，様々なサービスの実現に寄与することが期待される．
昨年度までに，少ないマイクロフォンを用いて高性能な音源強調を達成する手法として，time-frequency-bin-wise linear combination beamformerを提案してきた．本手法は，目的音源を劣化させることなく強調可能な手法であり，工学的有用性が高い．最終年度では，本手法で使用するビームフォーマの数など，複数のパラメータを変えた場合の性能及び動作を実験的に調査した．本研究をまとめた論文は，音響信号処理分野のトップジャーナルである IEEE/ACM Transactions on Audio, Speech, and Language Processing に掲載された．
また，音源位置情報を推定するための技術として，3つ以上のマイクロフォンで観測された音の到来時間差を，高精度かつ同時に推定する手法も提案してきた．本手法は複数の時間差推定値が無矛盾となるような制約を導入することで高い推定精度を達成している．最大16個のマイクロフォンからなる分散アレイを模したシミュレーション実験では，より多くのマイクロフォンを用いることでより高精度かつ無矛盾な時間差推定値が得られることを確認した．また，本手法をオンライン処理へと拡張した手法も提案している．本研究をまとめた論文は，IEEE Transactions on Signal Processing に投稿中である．
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(3 results)
Research Products
(13 results)
