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骨導音と気導音のハイブリッド活用による音声信号の騒音抑制を目指したベイズフィルタ

研究課題

研究課題/領域番号 15K06116
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 計測工学
研究機関県立広島大学

研究代表者

生田 顯  県立広島大学, 経営情報学部, 名誉教授 (30145164)

研究分担者 肖 業貴  県立広島大学, 経営情報学部, 教授 (50252325)
折本 寿子 (益池寿子)  県立広島大学, 経営情報学部, 准教授 (80533207)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2017年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2016年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2015年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
キーワード音声信号 / 雑音抑制 / 骨導音 / 気導音 / ベイズフィルタ / 騒音抑制
研究成果の概要

実環境下での音声認識を可能にするため,骨導音および気導音の同時計測に基づき,音声信号を精密に抽出するための信号処理法を導出した。音声信号と気導音の関係は音圧の加法性により線形モデルで捉え,音声信号と骨導音との関係は,未知パラメータを含む線形モデルで捉えた。次に,音声信号・骨導音・気導音との間の各種相関情報を展開係数に反映した級数展開型のベイズ表現を用いることにより,周囲騒音の影響を抑制し高精度で音声信号を抽出するためのアルゴリズムを開発した。導出した音声信号推定法を,無響室で測定した音声信号に適用し,気導音のみの観測に基づく推定手法と比較することにより,本手法の有効性を実験的に確認した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では,音声信号と骨導音の相関情報を活用したベイズフィルタにより音声信号を抽出した。ベイズ推定では,得られる情報(データ)の増加に従い推定精度が向上することから,骨導音と気導音の同時データを測定・活用することにより,それぞれの欠損情報を補うことができる。
音声認識システムは機器点検作業現場や魚・農産物のセリ市場などに導入され,業務効率化に貢献している。また,音声認証により開錠できる生体認証システムも実用化されており,新しいセキュリティとして注目されている。これらの技術で障害となるのは,周囲環境における騒音の存在である。本研究を活用した音声抽出技術の開発により,応用分野の拡大が期待できる。

報告書

(5件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 2015 実施状況報告書
  • 研究成果

    (25件)

すべて 2018 2017 2016 2015

すべて 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 8件、 査読あり 8件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (17件) (うち国際学会 7件)

  • [雑誌論文] A Bayesian Filter for Sound Environment System with Quantized Observation2018

    • 著者名/発表者名
      H. Orimoto, A. Ikuta
    • 雑誌名

      Intelligent Information Management

      巻: 10

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Noise Suppression Method by Jointly Using Bone- and Air-Conducted Speech Signal2018

    • 著者名/発表者名
      A. Ikuta, H. Orimoto, G.. Gallagher
    • 雑誌名

      Noise Control Engineering Journal

      巻: 66 ページ: 472-488

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] State Estimation for Fuzzy Sound Environment System with Finite Amplitude Fluctuation2017

    • 著者名/発表者名
      Akira Ikuta, Hisako Orimoto, Gerard Gallagher
    • 雑誌名

      Journal of Software Engineering and Applications

      巻: 10 号: 07 ページ: 625-638

    • DOI

      10.4236/jsea.2017.107034

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Method for Evaluating the Statistical Relationship between Sound Pressure Level and Noise Annoyance Based on a Nonlinear Regression Model and an Experiment2016

    • 著者名/発表者名
      Hisako Orimoto, Akira Ikuta and Yegui Xiao
    • 雑誌名

      International Journal of Acoustics and Vibration

      巻: 21 ページ: 145-151

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 有限レベル変動域を考慮したファジィ・ベイズフィルタに基づく音環境の一状態推定法2016

    • 著者名/発表者名
      生田 顕,折本寿子
    • 雑誌名

      計測自動制御学会論文集

      巻: 52 ページ: 385-392

    • NAID

      130005265931

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書 2015 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Static and Dynamic Methods for Fuzzy Signal Processing of Sound and Electromagnetic Environment Based on Fuzzy Observations2016

    • 著者名/発表者名
      Akira Ikuta, Hisako Orimoto
    • 雑誌名

      "Lecture Notes" in the series " Studies in Computational Intelligence" (SCI) published by Springer-Verlag

      巻: 620 ページ: 171-187

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Method for Evaluating the Statistical Relationship between Sound Pressure Level and Noise Annoyance Based on a Nonlinear Regression Model and an Experiment2016

    • 著者名/発表者名
      isako. Orimoto, Akira Ikuta and Yegui Xiao
    • 雑誌名

      Method for Evaluating the Statistical Relationship between Sound Pressure Level and Noise Annoyance Based on a Nonlinear Regression Model and an Experiment

      巻: 21

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Statistical Evaluation of Complex Sound Environment with Background Noise2015

    • 著者名/発表者名
      Akira Ikuta, Hisako Orimoto, Nazmul Siddique and Liam Maguire
    • 雑誌名

      International Journal of Acoustics and Vibration

      巻: 20 ページ: 41-46

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] A Countermeasure Method for Background Noise by Jointly Using Bone- and Air-Conducted Speech Signal2018

    • 著者名/発表者名
      G. Gallagher, A. Ikuta and H. Orimoto
    • 学会等名
      25th International Congress on Sound and Vibration
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Fuzzy Bayesian Filter for Sound Environment by Considering Additive Property of Energy Variable and Fuzzy Observation in Decibel Scale2018

    • 著者名/発表者名
      A. Ikuta and H. Orimoto
    • 学会等名
      Signal Processing on Algorithms, Architectures, Arrangements, and Applications
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Noise Cancellation Method for Speech Signal by Using an Extension Type UKF2018

    • 著者名/発表者名
      H. Orimoto and A. Ikuta
    • 学会等名
      Signal Processing on Algorithms, Architectures, Arrangements, and Applications
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Faults diagnosis method by using multinomial distribution based on correlation information between sound and vibration2017

    • 著者名/発表者名
      H. Orimoto and A. Ikuta
    • 学会等名
      日本音響学会 秋季研究発表会2017,愛媛大学(愛媛県松山市)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] State estimation method for sound environment based on an extension type UKF by considering non-Gaussian noise2017

    • 著者名/発表者名
      H. Orimoto and A. Ikuta
    • 学会等名
      24th International Congress on Sound and Vibration,ロンドン(イギリス)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Noise Suppression Method by Jointly Using Bone- and Air- Conducted Speech Signals2017

    • 著者名/発表者名
      Ikuta, Akira; Orimoto, Hisako
    • 学会等名
      46th international congress and exposition on noise control engineering,香港
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Fussy Bayesian Filter for Sound Environment by Considering Additive Property of Energy Variable and Fuzzy Observation in Decibel Scale2017

    • 著者名/発表者名
      Akira Ikuta and Hisako Orimoto
    • 学会等名
      IEICE, Engineering Acoustics,オークランド(ニュージーランド)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Noise cancellation method for speech signal by using an extension type UKF2017

    • 著者名/発表者名
      Hisako ORIMOTO, Akira IKUTA
    • 学会等名
      IEICE, Engineering Acoustics,オークランド(ニュージーランド)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] A Noise Suppression Method by Using Bayes' Theorem Based on the Observation of Bone- and Air- Conducted Speech Signals2017

    • 著者名/発表者名
      Gallagher Gerard,生田 顕,折本 寿子
    • 学会等名
      日本音響学会 秋季研究発表会2017,愛媛大学(愛媛県松山市)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 音環境における非ガウス雑音を考慮した拡張型UKFによる状態推定2017

    • 著者名/発表者名
      折本寿子,生田顕,Gerard Gallagher
    • 学会等名
      日本音響学会 春季研究発表会2017,明治大学生田キャンパス(神奈川県)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 量子化観測の音環境システムに対するベイズ論理に基づく状態推定2016

    • 著者名/発表者名
      生田 顕,折本寿子,Gerard Gallagher
    • 学会等名
      電子情報通信学会応用音響研究会
    • 発表場所
      大分
    • 年月日
      2016-11-17
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 非ガウス性雑音を考慮した拡張型UKFによる状態推定法と音環境への適用2016

    • 著者名/発表者名
      折本寿子,生田 顕
    • 学会等名
      電子情報通信学会応用音響研究会
    • 発表場所
      大分
    • 年月日
      2016-11-17
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] A Bayesian Filter for Sound Environment System with Quantized Observation2016

    • 著者名/発表者名
      Akira Ikuta
    • 学会等名
      INTER-NOISE 2016
    • 発表場所
      Hambrug
    • 年月日
      2016-08-21
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Bayesian Filter for Sound Environment System with Quantized Observation2016

    • 著者名/発表者名
      Akira Ikuta
    • 学会等名
      Inter-Noise 2016
    • 発表場所
      Hamburg
    • 年月日
      2016-08-21
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Statistical Faults Diagnosis Method by Using Higher-Order Correlation Information between Sound and Vibration of Rotational Machine2016

    • 著者名/発表者名
      Hisako Orimoto and Akira Ikuta
    • 学会等名
      23th International Congress on Sound and Vibration
    • 発表場所
      Athens
    • 年月日
      2016-07-10
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 骨導音と気導音の併用による音声信号に対する騒音抑制法2015

    • 著者名/発表者名
      下野智也,生田 顕,長谷川浩治
    • 学会等名
      第24回計測自動制御学会中国支部学術講演会論文集
    • 発表場所
      岡山理科大学
    • 年月日
      2015-11-28
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 音環境システムにおける非線形・非ガウス・非定常性を考慮した出力分布予測2015

    • 著者名/発表者名
      生田 顕,内藤真央,久保里奈,太田光雄
    • 学会等名
      電子情報通信学会応用音響研究会
    • 発表場所
      熊本大学
    • 年月日
      2015-11-12
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2020-03-30  

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