平成 24 年度電子情報通信学会東京支部学生会研究発表会 講演番号： 47 バイスペクトル解析による 3 次元音源位置推定 Estimation of 3D Position of A Sound Source by Bispectral Analysis A‐10 岩木佑太 Yuta IWAKI 平田克己 Katsumi HIRATA 小山工業高等専門学校電子制御工学科 Department of Electronic Control Engineering , Oyama National College of Technology 1. はじめに これら 2 つの情報𝐴 ,𝜃 は ( =1,2,3,4)で表される ため，連立して解けば音源と 4 つの検出器間の距離 が求まる．各検出器の幾何学的配置から，音源 の 3 次元座標が得られる． 音源の 3 次元位置推定を工学的に実現できれば， ロボットに用いる聴覚システム等，多方面への応用 が期待できる．本稿では，ガウス性ノイズに強いバ イスペクトル解析を用いた音源位置推定について原 理と実験結果を報告する． 2. 3 次元位置推定原理 3. 実験結果 実験条件 音源として直径 40[mm]の冷却用小型フ ァンの異常音をサンプリング周波数 44.1[kHz]で録 音したものを用いる．検出器の間隔が 0.5[m]となる ように配置し，音源位置 A(-0.10,-0.10,1.70)[m]， B(-0.05,-0.30,1.70)[m]の 2 通りで推定する．バイス ペクトルは FFT を用いてノンパラメトリックな方 法で推定することとし，1 回の推定に使う信号長は 12[ms]とした． Z 音源 P M4 M3 M2 X M1 Y 図 1 音源と検出器の幾何学的配置 図 1 に示すように原点に重心を持つ正四面体の各 頂点に検出器 ～ を配置する．この時，音源 か ら放射された不規則信号を各検出器で検出した信号 ～ は ( ) (a)音源位置 A で表せる．ここで は音源の放射信号， は音速， は音源 から検出器 までの距離， は検出器 の加法性ノイズである．本研究では は非ガウス 性， はガウス性と仮定する． ガウス性のバイスペクトルは 0 となることから， 信号 のバイスペクトルを とすれば，各 検出器で検出した信号 の自己および相互バイス ペクトルは次のように与えられる[1]． (b)音源位置 B 図 2 推定結果 実験結果 50 回分の推定結果を 3 次元座標にプロッ トしたものを図 2 に示す．○は音源位置，△は検出 器，点は推定位置を表している．音源位置 A に比べ， Y 軸方向に遠ざけた音源位置 B の方が推定精度が悪 くなっている． 自己および相互バイスペクトルの振幅比をとると | | 𝐴 | | 4. おわりに 今後の課題として推定精度の向上や推定時間の短 縮等が挙げられる． となる．また，相互バイスペクトルの位相は 𝜃 𝑎 𝑔[ π ] 参考文献 [1]森下巌，他：信号処理，計測自動制御学会(1982) [2]Chrysostoms L.Nikias，他：HIGHER-ORDER SPECTRA ANALYSIS A Nonlinear Signal Processing Framework，PTR Prentice Hall(1993) 5 となる． -47- Copyright © 2013 IEICE
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