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2021 年度 実施状況報告書

音声想起脳波からの言語表象抽出と音素識別の実証研究

研究課題

研究課題/領域番号 20K11910
研究機関豊橋技術科学大学

研究代表者

新田 恒雄  豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), シニア研究員 (70314101)

研究分担者 入部 百合絵  愛知県立大学, 情報科学部, 准教授 (40397500)
田口 亮  名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (70508415)
桂田 浩一  東京理科大学, 理工学部情報科学科, 教授 (80324490)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
キーワード脳波 / 音声想起 / 線形予測分析 / 音節ラベリング / 音節ラベリングツール / 分節情報抽出 / 超分節情報抽出
研究実績の概要

音声想起(speech imagery) 多電極脳波(EEG)データに対して,以下の研究開発を行った.
(1) 単音節・単語・文の分節想起脳波データ(21電極)を3名~5名収集した.また,アクセント(高低) を変えた単語についても想起データを収集した.(2) 音声想起に対する分析モデルとして,線形予測分析(Linear Predictive Analysis; LPA) をベースに線スペクトルパラメータを抽出し,21電極からの音節ラベリングデータベースを作成した.(3) (2) の脳波データに対して目視による音節ラベリングを実施すると共に,ラベリングを半自動で行うラベリングツールを試作した.(4) 目視ラベリングにより切り出した,単音節(連鎖)を用いて,C-V (C=子音,V=母音) 区間から,主成分分析(PCA) を中心に母音固有空間 (φ(V, m); V=5母音,m=軸数)を求めると同時に,CNN (Convolutional Neural-network) ベースの母音分類を行った.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

3 年の全研究開発期間には,(1) 音声想起脳波(EEG信号)の収集とデータベース化,(2) 脳波に対する前処理方式(電極間調整,ノイズ低減等)の開発,(3) 脳波分析方式の開発,(4) 脳波に対する音節目視ラベリングと半自動ラベリングツールの開発,(5) 母音・子音に対する固有空間導出と21電極からの特徴抽出方式開発,(6) 想起した音節・単語・文に関する認識方式の開発までを予定している.このうち,(1)~(4),および(5) のうちの母音高精度識別(被検者5名について75%) までを終えることができた.

今後の研究の推進方策

3 年目の研究期間では,母音に続いて子音に関する固有空間抽出と21電極からの特徴抽出,高精度識別達成,および文認識システムの試作を行いたい.また脳波(EEG)に対する音節自動ラベリングツール開発すると共に,分析・認識機能の全モジュールをツール上に搭載したい.

次年度使用額が生じた理由

新型コロナの蔓延から国際会議等の海外出張が無くなり,令和3年度の研究費を消化できなくなった.令和4年度には,国際会議に参加・発表を行いたい.

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2022

すべて 学会発表 (6件)

  • [学会発表] 単音節音声想起時脳波からの不特定被検者母音認識2022

    • 著者名/発表者名
      山尾 元陽,入部 百合絵,桂田 浩一,田口 亮,新田 恒雄
    • 学会等名
      日本音響学会2022年春季研究発表会
  • [学会発表] 脳波(EEG)信号を言語空間へ写像する- ロゼッタストーンを読み解く2022

    • 著者名/発表者名
      新田 恒雄,桂田 浩一,入部 百合絵,田口 亮,篠原 修二,河合 剛
    • 学会等名
      人工知能学会第36回全国大会
  • [学会発表] 脳波データ用音節ラベリングツールの改良2022

    • 著者名/発表者名
      田口 亮,新田 恒雄
    • 学会等名
      人工知能学会第36回全国大会
  • [学会発表] 音声想起時脳波(EEG)の音素認識に関する検討2022

    • 著者名/発表者名
      山尾 元陽,入部 百合絵,田口 亮,桂田 浩一,新田 恒雄
    • 学会等名
      人工知能学会第36回全国大会
  • [学会発表] 脳波(EEG)における音声想起区間と無想起区間の分類2022

    • 著者名/発表者名
      鈴木 大祐,山尾 元陽,入部 百合絵,田口 亮,桂田 浩一,新田 恒雄
    • 学会等名
      人工知能学会第36回全国大会
  • [学会発表] 音節列想起時EEGを用いた音節の高低アクセント識別2022

    • 著者名/発表者名
      福田 拓朗,澤田 隼,木村 英史,桂田 浩一,山尾 元陽,入部 百合絵,田口 亮,新田 恒雄
    • 学会等名
      人工知能学会第36回全国大会

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公開日: 2023-12-25  

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