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統計的独立性と種々の数理的構造に基づく音源分離理論とその拡張

研究課題

研究課題/領域番号 17H06572
研究種目

研究活動スタート支援

配分区分補助金
研究分野 知覚情報処理
研究機関香川高等専門学校 (2018)
東京大学 (2017)

研究代表者

北村 大地  香川高等専門学校, 電気情報工学科, 助教 (40804745)

研究期間 (年度) 2017-08-25 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2018年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2017年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワード音響信号処理 / 統計的信号処理 / 音源分離 / 深層学習 / 最適化
研究成果の概要

本研究課題は,音源分離技術に関する数理的・実用的拡張を目的としている.音源分離とは,複数の音源が混合した観測信号のみから混合前の個々の音源信号を推定する逆問題であり,スマートスピーカー,音声認識,補聴器デバイス,音響VR・AR等,多くの応用が期待されている.
本課題では特に,従来より申請者が提案している独立低ランク行列分析(ILRMA)の確率的生成モデルの一般化について,当初の計画通り取り組み,より高精度な音源分離結果が得られることを実験的に示した.また,低ランク性以外の性質や,音源にとって適切な性質を学習データと深層学習によって獲得する「独立深層学習行列分析(IDLMA)」を新たに提案した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

音源分離技術の精度が向上すれば,補聴器等の人支援デバイスへと直接的に応用できる他,音楽の新しい楽しみ方やVR技術への援用など,これまでの芸術・文化の振興につながることが期待されている.また,近年は音声認識やスマートスピーカ等が身近な技術となったが,これらのデバイスが雑音の多い環境下でも頑健に動作するためにも,音源分離技術の応用が必須となる.
このように,音源分離技術はあらゆる音響機器のフロントエンドとして必要な最も基本的な信号処理である.また,「混合信号から潜在的な因子を推定する」という観点では,音響信号のみならず,画像や電波などあらゆるメディアへの活用も期待される.

報告書

(3件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (43件)

すべて 2019 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (36件) (うち国際学会 13件、 招待講演 2件) 備考 (4件)

  • [雑誌論文] Independent Low-Rank Matrix Analysis Based on Generalized Kullback-Leibler Divergence2019

    • 著者名/発表者名
      MOGAMI Shinichi、MITSUI Yoshiki、TAKAMUNE Norihiro、KITAMURA Daichi、SARUWATARI Hiroshi、TAKAHASHI Yu、KONDO Kazunobu、NAKAJIMA Hiroaki、KAMEOKA Hirokazu
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences

      巻: E102.A 号: 2 ページ: 458-463

    • DOI

      10.1587/transfun.E102.A.458

    • NAID

      130007585927

    • ISSN
      0916-8508, 1745-1337
    • 年月日
      2019-02-01
    • 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
  • [雑誌論文] Bilevel Optimization Using Stationary Point of Lower-level Objective Function for Discriminative Basis Learning in Nonnegative Matrix Factorization2019

    • 著者名/発表者名
      Nakajima Hiroaki、Kitamura Daichi、Takamune Norihiro、Saruwatari Hiroshi、Ono Nobutaka
    • 雑誌名

      IEEE Signal Processing Letters

      巻: 印刷中 号: 6 ページ: 818-822

    • DOI

      10.1109/lsp.2019.2909079

    • 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
  • [雑誌論文] Generalized independent low-rank matrix analysis using heavy-tailed distributions for blind source separation2018

    • 著者名/発表者名
      Daichi Kitamura, Shinichi Mogami, Yoshiki Mitsui, Norihiro Takamune, Hiroshi Saruwatari, Nobutaka Ono, Yu Takahashi, and Kazunobu Kondo
    • 雑誌名

      EURASIP Journal on Advances in Signal Processing

      巻: - 号: 1 ページ: 1-28

    • DOI

      10.1186/s13634-018-0549-5

    • 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
  • [学会発表] Generalized-Gaussian-distribution-based independent deeply learned matrix analysis for multichannel audio source separation2019

    • 著者名/発表者名
      Naoki Makishima, Norihiro Takamune, Daichi Kitamura, Hiroshi Saruwatari, Yu Takahashi, Kazunobu Kondo, and Hiroaki Nakajima
    • 学会等名
      Proceedings of International Congress and Exhibition on Noise Control Engineering (INTERNOISE 2019)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Column-wise update algorithm for independent deeply learned matrix analysis2019

    • 著者名/発表者名
      Naoki Makishima, Norihiro Takamune, Daichi Kitamura, Hiroshi Saruwatari, Yu Takahashi, and Kazunobu Kondo,
    • 学会等名
      Proceedings of International Congress on Acoustics (ICA 2019)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Time-frequency-masking-based determined BSS with application to sparse IVA2019

    • 著者名/発表者名
      Kohei Yatabe and Daichi Kitamura
    • 学会等名
      Proceedings of IEEE International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing (ICASSP 2019)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 収束保証型独立半正定値テンソル分析に基づくブラインド音源分離2019

    • 著者名/発表者名
      福重敢太, 高宗典玄, 北村大地, 猿渡洋, 池下林太郎, 中谷智広
    • 学会等名
      IEICE Technical Report, EA2018-127
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] ブラインド音源分離における多変量複素Student's t分布に基づくランク制約付き空間共分散モデルの推定2019

    • 著者名/発表者名
      久保優騎, 高宗典玄, 北村大地, 猿渡洋
    • 学会等名
      IEICE Technical Report, EA2018-128
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 時変複素一般化ガウス分布に基づく独立深層学習行列分析2019

    • 著者名/発表者名
      牧島直輝, 高宗典玄, 北村大地, 猿渡洋, 高橋祐, 近藤多伸, 中嶋広明
    • 学会等名
      日本音響学会 2019年春季研究発表会講演論文集
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 乗算型更新式に基づくランク制約付き空間共分散モデルの推定2019

    • 著者名/発表者名
      久保優騎, 高宗典玄, 北村大地, 猿渡洋
    • 学会等名
      日本音響学会 2019年春季研究発表会講演論文集
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 独立低ランク行列分析におけるmajorization-equalizationアルゴリズムを用いた空間パラメータの高速更新2019

    • 著者名/発表者名
      最上伸一, 高宗典玄, 北村大地, 猿渡洋, 高橋祐, 近藤多伸, 中嶋広明
    • 学会等名
      日本音響学会 2019年春季研究発表会講演論文集
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 白色化の影響を考慮したスパース独立ベクトル分析2019

    • 著者名/発表者名
      矢田部浩平, 北村大地
    • 学会等名
      日本音響学会 2019年春季研究発表会講演論文集
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 教師あり及び半教師あり条件下における独立深層学習行列分析の実験的評価2019

    • 著者名/発表者名
      牧島直輝, 最上伸一, 高宗典玄, 高道慎之介, 北村大地, 猿渡洋, 高橋祐, 近藤多伸, 中嶋広明
    • 学会等名
      日本音響学会 2019年春季研究発表会講演論文集
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Independent low-rank matrix analysis based on time-variant sub-Gaussian source model2018

    • 著者名/発表者名
      Shinichi Mogami, Norihiro Takamune, Daichi Kitamura, Hiroshi Saruwatari, Yu Takahashi, Kazunobu Kondo, Hiroaki Nakajima, and Nobutaka Ono
    • 学会等名
      Proceedings of Asia-Pacific Signal and Information Processing Association Annual Summit and Conference (APSIPA ASC 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Generative approach using the noise generation models for DNN-based speech synthesis trained from noisy speech2018

    • 著者名/発表者名
      Masakazu Une, Yuki Saito, Shinnosuke Takamichi, Daichi Kitamura, Ryoichi Miyazaki, and Hiroshi Saruwatari
    • 学会等名
      Proceedings of Asia-Pacific Signal and Information Processing Association Annual Summit and Conference (APSIPA ASC 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Phase reconstruction from amplitude spectrograms based on von-Mises-distribution deep neural network2018

    • 著者名/発表者名
      Shinnosuke Takamichi, Yuki Saito, Norihiro Takamune, Daichi Kitamura, and Hiroshi Saruwatari
    • 学会等名
      Proceedings of International Workshop on Acoustic Signal Enhancement (IWAENC 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Independent deeply learned matrix analysis for multichannel audio source separation2018

    • 著者名/発表者名
      Shinichi Mogami, Hayato Sumino, Daichi Kitamura, Norihiro Takamune, Shinnosuke Takamichi, Hiroshi Saruwatari, and Nobutaka Ono
    • 学会等名
      Proceedings of European Signal Processing Conference (EUSIPCO 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Determined blind source separation via proximal splitting algorithm2018

    • 著者名/発表者名
      Kohei Yatabe and Daichi Kitamura
    • 学会等名
      Proceedings of IEEE International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing (ICASSP 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Vectorwise coordinate descent algorithm for spatially regularized independent low-rank matrix analysis2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshiki Mitsui, Norihiro Takamune, Daichi Kitamura, Hiroshi Saruwatari, Yu Takahashi, and Kazunobu Kondo
    • 学会等名
      Proceedings of IEEE International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing (ICASSP 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ヘビーテイル生成モデルに基づく独立深層学習行列分析による多チャネル音源分離2018

    • 著者名/発表者名
      牧島直輝, 最上伸一, 高宗典玄, 北村大地, 猿渡洋, 高橋祐, 近藤多伸, 中嶋広明
    • 学会等名
      Proceedings of 33th Signal Processing Symposium (SIP Symposium)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 方向統計DNNに基づく振幅スペクトログラムからの位相復元2018

    • 著者名/発表者名
      高道慎之介, 齋藤佑樹, 高宗典玄, 北村大地, 猿渡洋
    • 学会等名
      日本音響学会 2018年秋季研究発表会講演論文集
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 一般化反復射影法に基づく時変劣ガウス独立低ランク行列分析2018

    • 著者名/発表者名
      最上伸一, 高宗典玄, 北村大地, 猿渡洋, 高橋祐, 近藤多伸, 中嶋広明, 小野順貴
    • 学会等名
      日本音響学会 2018年秋季研究発表会講演論文集
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 独立低ランク行列分析を用いたフルランク空間共分散モデルに基づくブラインド音源分離2018

    • 著者名/発表者名
      久保優騎, 高宗典玄, 北村大地, 猿渡洋
    • 学会等名
      日本音響学会 2018年秋季研究発表会講演論文集
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 半教師あり独立深層学習行列分析におけるデータ拡張に基づく音源モデルの適応2018

    • 著者名/発表者名
      牧島直輝, 高宗典玄, 高道慎之介, 北村大地, 猿渡洋, 高橋祐, 近藤多伸, 中嶋広明
    • 学会等名
      日本音響学会 2018年秋季研究発表会講演論文集
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 一般の時間周波数マスキングに基づく独立ベクトル分析2018

    • 著者名/発表者名
      矢田部浩平, 北村大地
    • 学会等名
      日本音響学会 2018年秋季研究発表会講演論文集
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 雑音下異常検知における前処理としてのNMF音源抽出手法の検討2018

    • 著者名/発表者名
      相場亮人, 吉田実, 後藤理, 北村大地, 高道慎之介, 猿渡洋
    • 学会等名
      Proceedings of 119th IPSJ Special Interest Group on Music and Computer (IPSJ-SIGMUS)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] von Mises分布DNNに基づく振幅スペクトログラムからの位相復元2018

    • 著者名/発表者名
      高道慎之介, 齋藤佑樹, 高宗典玄, 北村大地, 猿渡洋
    • 学会等名
      Proceedings of 119th IPSJ Special Interest Group on Music and Computer (IPSJ-SIGMUS)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Determined blind source separation via proximal splitting algorithm2018

    • 著者名/発表者名
      Kohei Yatabe and Daichi Kitamura
    • 学会等名
      IEEE International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing (ICASSP 2018)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Vectorwise coordinate descent algorithm for spatially regularized independent low-rank matrix analysis2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshiki Mitsui, Norihiro Takamune, Daichi Kitamura, Hiroshi Saruwatari, Yu Takahashi, and Kazunobu Kondo
    • 学会等名
      IEEE International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing (ICASSP 2018)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Ego-noise reduction for hose-shaped rescue robot using basis-shared semi-supervised independent low-rank matrix analysis2018

    • 著者名/発表者名
      Moe Takakusaki, Daichi Kitamura, Nobutaka Ono, Shoji Makino, Takeshi Yamada, and Hiroshi Saruwatari
    • 学会等名
      RISP International Workshop on Nonlinear Circuits, Communications and Signal Processing (NCSP 2018)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 独立深層学習行列分析に基づく多チャネル音源分離の実験的評価2018

    • 著者名/発表者名
      北村大地, 角野隼斗, 高宗典玄, 高道慎之介, 猿渡洋, 猿渡洋, 小野順貴
    • 学会等名
      電子情報通信学会 応用音響研究会(EA)2018年3月
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ヘビーテイルな分布に基づく非負値行列因子分解を用いたスパース雑音除去2018

    • 著者名/発表者名
      北村大地, 高宗典玄, 最上伸一, 三井祥幹, 猿渡洋, 高橋祐, 近藤多伸
    • 学会等名
      日本音響学会 2018年春季研究発表会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 独立深層学習行列分析に基づく多チャネル音源分離2018

    • 著者名/発表者名
      角野隼斗, 北村大地, 高宗典玄, 高道慎之介, 猿渡洋, 小野順貴
    • 学会等名
      日本音響学会 2018年春季研究発表会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 空間モデル正則化を用いた独立低ランク行列分析に基づくブラインド音源分離2018

    • 著者名/発表者名
      三井祥幹, 高宗典玄, 北村大地, 猿渡洋, 高橋祐, 近藤多伸, 中嶋広明
    • 学会等名
      日本音響学会 2018年春季研究発表会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Iダイバージェンスに基づく独立低ランク行列分析の実験的評価2018

    • 著者名/発表者名
      最上伸一, 三井祥幹, 高宗典玄, 北村大地, 猿渡洋, 高橋祐, 近藤多伸, 中嶋広明, 亀岡弘和
    • 学会等名
      日本音響学会 2018年春季研究発表会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Independent low-rank matrix analysis based on parametric majorization-equalization algorithm2017

    • 著者名/発表者名
      Yoshiki Mitsui, Daichi Kitamura, Norihiro Takamune, Hiroshi Saruwatari, Yu Takahashi, and Kazunobu Kondo
    • 学会等名
      IEEE International Workshop on Computational Advances in Multi-Sensor Adaptive Processing (CAMSAP 2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 空間事前情報を用いた独立低ランク行列分析2017

    • 著者名/発表者名
      三井祥幹, 高宗典玄, 北村大地, 猿渡洋, 高橋祐, 近藤多伸
    • 学会等名
      第32回信号処理シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Iダイバージェンスを用いた独立低ランク行列分析2017

    • 著者名/発表者名
      最上伸一, 三井祥幹, 高宗典玄, 北村大地, 猿渡洋, 高橋祐, 近藤多伸
    • 学会等名
      第32回信号処理シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 独立低ランク行列分析に基づくブラインド音源分離2017

    • 著者名/発表者名
      北村大地, 小野順貴, 澤田宏, 亀岡弘和, 猿渡洋
    • 学会等名
      電子情報通信学会 応用音響研究会(EA)2017年10月
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [備考] 独立深層学習行列分析に基づく多チャネル音源分離

    • URL

      http://d-kitamura.net/demo_idlma.htm

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書
  • [備考] Audio Source Separation Based on IDLMA

    • URL

      http://d-kitamura.net/en/demo_idlma_en.htm

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] Audio Source Separation Based on IDLMA

    • URL

      http://d-kitamura.net/en/demo_idlma_em.htm

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] ILRMA

    • URL

      https://github.com/d-kitamura/ILRMA

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

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公開日: 2017-08-25   更新日: 2020-03-30  

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