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2019 年度 実績報告書

実環境の音声信号に適した統計モデリングおよび最適化アルゴリズムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 18J14238
研究機関明治大学

研究代表者

丹治 寛樹  明治大学, 明治大学大学院理工学研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2018-04-25 – 2020-03-31
キーワード信号分離 / 非負値行列因子分解 / 音源強調 / 複素ベッセル分布
研究実績の概要

本年度の計画は,(1)複素ラプラス分布に基づく非負値行列因子分解(NMF)および(2)ベイズモデルに基づく正弦波の統計モデルに関する研究に取り組むことであった.(1)に関し,複素ラプラス分布に基づくNMF(Laplace-NMF)の昨年度の研究成果は信号処理分野のトップ国際会議に採択され,9月にポスター発表をした.
Laplace-NMFは時間周波数領域上でラプラス分布に従う雑音の除去で性能がわずかに改善することを示したが,ブラインド信号分離(BSS)における性能や他のNMFの統計モデルとの関連が明らかではなかった.そこで,本年度は複素ラプラス分布の一般化である複素ベッセル分布を用いてNMFを定式化した.さらに,この分布を用いて多チャンネルNMFを定式化し,BSSに適用した.この研究成果はAPSIPA ASCに採択され,11月に口頭発表を行った.NMFの統計モデルの一般化は,どんな分布が信号分離や音源強調に適しているかを知るために非常に重要である.これまで,ベッセル関数により定義されるラプラス分布に基づくNMFの一般化は明らかではなかった.この研究では,複素ベッセル分布と呼ばれる複素ラプラス分布および複素正規分布を含む一般化を用いてNMFの定式化を行った.さらに,BSSにおける性能評価を通じて,提案法のハイパーパラメータの設定により分離性能がどのように変化するか検証した.
(2)については,正弦波の周波数が周期変数として取り扱えることに着目し,周期変数に対する事前分布の導出を試みた.しかし,この問題における周期変数を扱うには,周期変数の取る値に応じて多数の場合分けを要し,事前分布の連続性や尤度関数との共役性を担保できなかった.そのため,最適化アルゴリズムの導出には至っていない.しかし,本年度は(1)において十分に大きな成果を得られたため,本研究課題の意義は損なわれないと考える.

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2019

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] A Nonparametric Bayesian Model for System Identification Based on a Super-Gaussian Distribution2019

    • 著者名/発表者名
      Tanji Hiroki、Murakami Takahiro、Kamata Hiroyuki
    • 雑誌名

      IEEJ Transactions on Electronics, Information and Systems

      巻: 139 ページ: 380~387

    • DOI

      10.1541/ieejeiss.139.380

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A nonparametric Bayesian model for system identification based on a super‐Gaussian distribution2019

    • 著者名/発表者名
      Tanji Hiroki、Murakami Takahiro、Kamata Hiroyuki
    • 雑誌名

      Electronics and Communications in Japan

      巻: 102 ページ: 32~40

    • DOI

      10.1002/ecj.12182

    • 査読あり
  • [学会発表] A Generalization of Laplace Nonnegative Matrix Factorization and Its Multichannel Extension2019

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Tanji, Takahiro Murakami, Hiroyuki Kamata
    • 学会等名
      Asia-Pacific Signal and Information Processing Association Annual Summit and Conference 2019
    • 国際学会
  • [学会発表] Laplace nonnegative matrix factorization with application to semi-supervised audio denoising2019

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Tanji, Takahiro Murakami, Hiroyuki Kamata
    • 学会等名
      Proc. 27th European Signal Processing Conference (EUSIPCO)
    • 国際学会
  • [学会発表] 時間周波数再帰型ニューラルネットワークを用いたスペクトログラムの低ランク近似のための基礎検討2019

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Tanji, Hiroyuki Kamata
    • 学会等名
      情報処理学会音楽情報科学研究会第124回研究会

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公開日: 2021-01-27  

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