(57)【要約】【課題】脱着可能な複数のセンサを備えるシステムにおいてセンサの配置を変更した場合であっても適切に信号処理の内容を校正することを可能にする。【解決手段】センサユニット２が備えるセンサ部品、ステレオカメラユニット３が備える装着型ビデオカメラは、いずれも個別に脱着可能な部品として構成されている。また、センサ部品の構成情報を取得する配置情報取得手段３１と、取得した構成情報に応じて信号処理の内容を変更する信号処理制御手段３２と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
個別に脱着可能な部品として構成された複数のセンサ部品と、
前記センサ部品の構成情報を取得する構成情報取得手段と、
取得した構成情報に応じて信号処理の内容を変更する信号処理制御手段と、
を有することを特徴とする、アレイ型センサの校正システム。
【請求項２】
前記センサ部品を２つ以上取り付けることが可能な台座部品を有し、
前記構成情報取得手段は、前記センサ部品の各々が前記台座部品に対してどのように配置されているかという情報に係る配置情報を、前記構成情報として取得することを特徴とする、請求項１記載のアレイ型センサの校正システム。
【請求項３】
前記台座部品は、前記センサ部品を取り付け可能な位置に、前記センサ部品の装着の有無を判断する手段を有し、
前記配置情報は、前記センサ部品の装着の有無を判断する手段による判断に基づいて決定することを特徴とする、請求項２記載のアレイ型センサの校正システム。
【請求項４】
前記配置情報は、予め定義しておく基準点と座標系における、前記複数のセンサ部品の座標値を含むことを特徴とする、請求項２又は３記載のアレイ型センサの校正システム。
【請求項５】
前記センサ部品がマイクであり、前記信号処理制御手段が内容を変更する前記信号処理が音源信号処理であることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項記載のアレイ型センサの校正システム。
【請求項６】
前記音源信号処理が音源方向検出信号処理又は目的音声強調処理であることを特徴とする、請求項５記載のアレイ型センサの校正システム。
【請求項７】
前記センサ部品がビデオカメラであり、前記信号処理制御手段が内容を変更する前記信号処理がステレオ画像処理であることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項記載のアレイ型センサの校正システム。
【請求項８】
個別に脱着可能な部品として構成された複数のセンサ部品を有するアレイ型センサの校正方法であって、
前記センサ部品の構成情報を取得する構成情報取得工程と、
取得した構成情報に応じて信号処理の内容を変更する信号処理制御工程と、
を含むことを特徴とする、アレイ型センサの校正方法。
【請求項９】
個別に脱着可能な部品として構成された複数のセンサ部品を有するアレイ型センサシステムを、
前記センサ部品の構成情報を取得する構成情報取得手段と、
取得した構成情報に応じて信号処理の内容を変更する信号処理制御手段として機能させることを特徴とする、校正プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アレイ型センサの校正システム、方法及びプログラムに関し、特に、マイクロフォンアレイやステレオカメラなど複数のセンシング情報を統合して処理するシステムあるいはこれを搭載するロボットにおける、センサ情報入力部の校正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数のマイクロフォンを用いて、音の指向性を制御することで音質を向上する技術（ビームフォーム）や、音源の位置や方向を推定する技術がある。マイクロフォンアレイは、所望の音声信号に重畳されている妨害信号を消去する技術の一つである。マイクロフォンアレイでは、まず所望信号（目的信号）の到来信号に感度の高い方向（ビーム）を形成する。同時に、妨害信号の到来信号に応じて感度の低い方向（ヌル）を適応的に形成し、方向に依存するこれらの感度差によって、マイク入力信号に含まれる妨害信号を抑圧する。
【０００３】
マイクロフォンアレイについては、例えば特許文献１にその詳細が開示されている。音源検出は、所望の音声発生源から複数のマイクの各々までの距離に応じて異なるマイクへの到達時間差を利用して、三角測量の原理に基づき音声発生源の位置や方向を推定する技術である。
【０００４】
複数のマイクロフォンの校正方法としては、複数のマイクロフォン間の感度を均一に調整する方法として、調整対象となる複数のマイクロフォンに感度調整用の同じ校正信号を入力し、マイクロフォンの出力信号を比較することで調整する方法が特許文献２に開示されている。
【０００５】
これらの技術では、アレイを構成するマイクの個数および配置は事前に設計することを前提としており、設計情報から得られる位置関係の情報を用いて、音の指向性を制御するための処理や音質を向上するための処理、あるいは音源の位置や方向を推定する処理などの音声信号処理が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−０７７７３１号公報
【特許文献２】特開２００７−１２９３７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前記のように事前にマイクロフォンの個数および配置などのハードウェア仕様を決定する方式では、製造者しかマイクロフォンアレイ装置を製造することが出来ないため、次のような課題がある。
【０００８】
・組み立て型ロボットキットの場合、ロボットの形状は自由に変更できるにも関わらず、複数のマイクロフォンの配置を変更出来ないため、組み立て型ロボットの形状変更の自由度を狭めてしまう。
【０００９】
・前記音声信号処理はアレイを構成するマイクロフォンの数を増やすと性能向上につなげることが可能になるが、アレイの構成を変更できないため、これが行えない。
【００１０】
上記の２つはいずれもマイクロフォンの配置を柔軟に変更できないことが共通的な課題であり、特に製品出荷後に変更できないことが大きな課題である。
【００１１】
・その他にも、ロボットの種類毎に異なるマイクロフォンアレイ部品およびそれに対応するように信号処理アルゴリズムを仕向けた上で提供する必要があり、大量生産に向かず製造原価が高くなってしまうという問題がある。
【００１２】
上記は組み立てロボットを想定した場合であるが、この場合以外にも部屋や施設などの環境に複数のマイクロフォンを設置して音声信号処理を行う場合にも同様の問題がある。また、複数のマイクロフォンを用いた音声信号処理と同様に、複数のカメラの配置情報を用いて、撮像された画像内の物体などへの距離情報を算出するなどの処理を行うステレオカメラなどにおいても同様の課題がある。
【００１３】
そこで本発明は、上記実情に鑑みて、脱着可能な複数のセンサを備えるシステムにおいてセンサの配置を変更した場合であっても適切に信号処理の内容を校正することを可能にしたアレイ型センサの校正システム、方法及びプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために本発明は、下記の特徴を備えるアレイ型センサの校正システム、方法及びプログラムを提供する。
【００１５】
本発明に係るアレイ型センサの校正システムは、個別に脱着可能な部品として構成された複数のセンサ部品と、前記センサ部品の構成情報を取得する構成情報取得手段と、取得した構成情報に応じて信号処理の内容を変更する信号処理制御手段と、を有することを特徴とする。
【００１６】
本発明に係るアレイ型センサの校正方法は、個別に脱着可能な部品として構成された複数のセンサ部品を有するアレイ型センサの校正方法であって、前記センサ部品の構成情報を取得する構成情報取得工程と、取得した構成情報に応じて信号処理の内容を変更する信号処理制御工程と、を含むことを特徴とする。
【００１７】
本発明に係る校正プログラムは、個別に脱着可能な部品として構成された複数のセンサ部品を有するアレイ型センサシステムを、前記センサ部品の構成情報を取得する構成情報取得手段と、取得した構成情報に応じて信号処理の内容を変更する信号処理制御手段として機能させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、脱着可能な複数のセンサを備えるシステムにおいてセンサの配置を変更した場合であっても適切に信号処理の内容を校正することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施形態の構成例を示すシステム図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態のセンサユニットの外観構成図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態の機能ブロック図である。
【図４】センサユニットの１例としてマイクロフォンをセンサとした場合の外観構成図である。
【図５】センサユニットの１例としてビデオカメラをセンサとした場合の外観構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２１】
図１を参照すると、本発明の第１の実施の形態は、組み立て型のロボットであって、頭部上ユニット１Ａと、頭部下ユニット１Ｂと、頭部上ユニット１Ａと頭部下ユニット１Ｂとの間に挟み込む形で接続されたセンサユニット２と、頭部上ユニット１Ａの球面側の表面に接続されたステレオカメラユニット３と、頭部接続用支柱ユニット４と、首ユニット５と、胴体ユニット６と、胴体ユニット６の右側面に接続された車輪右ユニット７Ａと、胴体ユニット６の左側面に接続された車輪左ユニット７Ｂと、胴体ユニット６の背面に接続されたキャスターユニット８とを含む。
【００２２】
図２は本発明の第１の実施の形態のセンサユニットの外観構成図である。図示の構成は、本発明におけるセンサユニット２の代表的な構成例の一つである。図２に示すように、センサユニット２は、センサ装着用台座２１と、装着型センサ部品２２Ａと、装着型センサ部品２２Ｂと、装着型センサ部品２２Ｃとを備えている。センサ装着用台座２１は、多数の装着型センサ部品を取り付けるための装着部を備えている。なお、図２では、センサ装着用台座２１には３つの装着型センサ部品が台座の最も外側にのみしか取り付けられていないが、４つ以上の装着型センサ部品を取り付けることが可能であるとともに、台座の最も外側部以外の部分にも取り付けることが可能である。
【００２３】
図３は、本発明の第１の実施の形態の機能ブロック図であり、センサアレイと、センサアレイの構成に対応するための処理部と、センサアレイを構成する複数センサ情報を統合する信号処理部とを含むブロック図である。
【００２４】
配置情報取得手段３１は、センサユニット２に装着されたそれぞれの装着型センサ部品の配置に応じて、その座標情報と装着されたセンサの合計数を算出する。センサユニット２のそれぞれのセンサ装着部に、例えばセンサ部品を装着型センサ部品を装着している状態では通電状態になり、装着型センサ部品を装着していない状態では非通電状態になる電気的スイッチを組込んでおき、通電状態の部品の位置に応じて、センサ装着用台座２１上で予め定義していた基準点と座標系における座標値に変換する。ここでの基準点と座標位置の定義方法については、任意に定義することが可能であり、例えばセンサ装着用台座が円形の場合は円の中心を原点とする極座標系としてもよいし、センサ装着用台座が長方形の場合は長方形の対角線の交点を原点とするｘｙ座標系としてもよい。
【００２５】
信号処理制御手段３２は、配置情報取得手段３１から装着されたセンサの合計数と、装着された全てのセンサの座標情報を受け取り、センサ信号処理の処理内容を装着されたセンサの合計数と装着された全てのセンサの座標とに応じた所望の処理内容に適合させるための信号処理制御情報を生成する。
【００２６】
センサ入力信号取得手段３３は、センサユニット２に装着した全てのセンサ部品からの信号を取得する。信号処理コア部３４は、センサ入力信号取得手段３３の出力である複数センサのディジタル信号と信号処理制御手段３２の出力である制御情報に基づき、信号処理内容を変更して、統合された信号処理結果を出力する。
【００２７】
統合された信号処理結果は、信号処理コア部３４の処理内容が例えば音源位置検出処理であれば音源までの距離と方向を出力することになり、また信号処理コア部３４の処理内容が例えばマイクロフォンアレイであれば目的信号を増幅するとともに、妨害信号を抑圧した信号を出力することになる。
【００２８】
図４は、センサユニットが図２の、装着型センサ部品２２Ａ〜２２Ｃを、装着型マイクロフォン４２Ａ〜４２Ｃに置き換えた場合の構成図である。図４に示す構成の場合、信号処理コア部３４の処理内容は、音源方向検出信号処理又は目的音声強調処理である（両方の処理でもよい）。
【００２９】
図５は、センサユニットが図２の、装着型センサ部品２２Ａ〜２２Ｃを、装着型ビデオカメラ５２Ａ〜５２Ｂに置き換えた場合の構成図である。図４に示す構成の場合、信号処理コア部３４の処理内容は、ステレオ画像処理である。
【００３０】
上記実施形態の概略構成及び当該構成が奏する効果について、以下に説明する。
【００３１】
上記実施形態では、複数のマイクロフォンやステレオカメラなど複数のセンシング情報を統合して処理するシステムあるいはこのシステムを搭載するロボットにおいて、個々のマイクやカメラをブロックなどの脱着可能な部品として構成している。そして、上記実施形態は、前記部品を組み上げた際に個数や配置情報を取得する構成情報取得手段として機能する配置情報取得手段３１と、取得した構成情報に応じて信号処理の内容を変更する信号処理制御手段３２と、各部品が出力する信号を取り込むセンサ信号入力手段とを具備する。
【００３２】
上述の構成によれば、複数のマイクロフォンやステレオカメラなどのセンサ部品の配置や個数を変更しても、変更後の位置情報や個数を時間差無しに自動的に取得することが可能になる。加えて、取得した情報に対応するように信号処理のパラメータなどを変更する仕組みを予め組み込んでおくことにより、センサ部品の配置や個数の変更に適応する信号処理を実現できるようになる。つまり、上述の構成によれば、脱着可能な部品を任意に組み合わせた場合でも、構成情報を手動で作成することなく配置から自動的に作成できる。
【００３３】
したがって、信号処理機能を構成する元の信号を取得する部品の個数や配置を柔軟に変更することが可能になり、組み立てロボットなどのデザインの自由度を確保できるようになる。また、所望の信号処理の性能に応じて部品の個数を追加・削減することや、所望の外観デザインを実現するために部品の配置を変更することが可能になる。また副次的な効果としては、同一の部品を使って、多様な信号処理性能を実現でき、またさまざまな大きさ、形状のアレイセンサシステムが構成できるようになることから、部品の共通化による量産効果により、製造原価を低減化することも期待できる。
【００３４】
なお、図３に示した各手段（配置情報取得手段３１、信号処理制御手段３２、センサ入力信号取得手段３３、信号処理コア部３４）は、図１に示したようなシステム若しくは組み立てロボットに内蔵させた図示しないマイコン等のハードウェアと、当該ハードウェアを利用するソフトウェアプログラムによって実現することができる。また、そのようなソフトウェアプログラムによっても上述した効果と同等の効果を奏することができる。また、そのようなソフトウェアプログラムは、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶させて可搬性を高めることができる。
【符号の説明】
【００３５】
１Ａ    頭部上ユニット
１Ｂ    頭部下ユニット
２    センサユニット
３    ステレオカメラユニット
４    頭部接続用支柱ユニット
５    首ユニット
６    胴体ユニット
７Ａ    車輪右ユニット
７Ｂ    車輪左ユニット
８    キャスターユニット
２１    センサ装着用台座
２２Ａ〜２２Ｃ    装着型センサ部品
３１    配置情報取得手段
３２    信号処理制御手段
３３    センサ入力信号取得手段
３４    信号処理コア部
４２Ａ〜４２Ｃ    装着型マイクロフォン部品
５２Ａ、５２Ｂ    装着型ビデオカメラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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