(57)【要約】  抽出音の音源位置を検知することができる音源位置検知装置は、少なくとも２つのマイクロホンと、２つのマイクロホンに各々入力される雑音を含む混合音を周波数分析し、周波数信号を出力する分析部（１０３）と、混合音に含まれる抽出音の音源候補位置を複数生成し、音源候補位置ごとに、当該音源候補位置から２つのマイクロホンに到達する混合音の時間差がなくなるように２つのマイクロホンに対応する周波数信号の時間軸を調整し、時間軸調整後の２つのマイクロホンに対応する周波数信号のうち２つのマイクロホン間での周波数信号の異なり度合を示す差分距離がしきい値以下となる周波数信号を求め、求められた周波数信号のうち２つのマイクロホンに対応する周波数信号同士の一致度合により、音源候補位置の中から抽出音の音源位置を抽出する抽出部（１０５）とを備える。
2008056649.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
雑音を含む混合音から、抽出の対象とする抽出音の音源方向または音源位置を検知する音源位置検知装置であって、
離間して配置された複数のマイクロホンから、各々入力される雑音を含む混合音を周波数分析し、周波数信号を出力する分析手段と、
前記混合音に含まれる抽出音の複数の音源方向または音源位置の候補の各々について、（ａ）当該音源方向または音源位置の候補から前記複数のマイクロホンに到達する前記混合音の時間差がなくなるように前記複数のマイクロホンに対応する周波数信号の時間軸を調整し、（ｂ）時間軸調整後の前記複数のマイクロホンに対応する周波数信号のうち前記複数のマイクロホン間での前記周波数信号の異なり度合を示す差分距離がしきい値以下となる周波数信号を求め、（ｃ）求められた周波数信号のうち前記複数のマイクロホンに対応する周波数信号同士の一致度合により、音源方向または音源位置の候補の中から前記抽出音の音源方向または音源位置を抽出する抽出手段とを備え、
前記しきい値は、前記複数のマイクロホンに前記抽出音が入力された場合に、当該抽出音を周波数分析した周波数信号の前記複数のマイクロホン間での前記差分距離が前記しきい値以下になるように定められ、
かつ、前記しきい値は、当該複数のマイクロホンに除去の対象とする所定の雑音が入力された場合に、当該所定の雑音を周波数分析した周波数信号の前記複数のマイクロホン間での前記差分距離が前記しきい値よりも大きくなるように定められている
ことを特徴とする音源位置検知装置。
【請求項２】
前記各々のマイクロホンは、前記雑音の音源位置と前記各々のマイクロホンとの距離について距離が大きいものを距離が小さいもので割ったときの比率が、前記抽出音の音源位置と前記各々のマイクロホンとの距離について距離が大きいものを距離が小さいもので割ったときの比率と比較して大きくなる位置に配置されている
ことを特徴とする請求項１に記載の音源位置検知装置。
【請求項３】
前記雑音が各々のマイクロホンに伝播する媒質の一部にマイクロホン間で異なる伝達特性をもつ物質が用いられている
ことを特徴とする請求項１に記載の音源位置検知装置。
【請求項４】
前記差分距離は、各マイクロホン間での前記周波数信号のパワースペクトルの異なり度合である
ことを特徴とする請求項１に記載の音源位置検知装置。
【請求項５】
前記差分距離は、所定の時間幅を有する時間区間ごとに求められる
ことを特徴とする請求項１に記載の音源位置検知装置。
【請求項６】
前記差分距離は、前記複数のマイクロホンの前記周波数信号のパワースペクトルの平均値で正規化された前記周波数信号の異なり度合である
ことを特徴とする請求項１に記載の音源位置検知装置。
【請求項７】
自車両が発生する雑音を含む混合音から、自車両の周辺に存在する車両音の音源方向または音源位置を検知する音源位置検知装置であって、  自車両に離間して配置された複数のマイクロホンから、各々入力される雑音を含む混合音を周波数分析して、周波数信号を出力する分析手段と、
前記混合音に含まれる自車両の周辺に存在する車両音の複数の音源方向または音源位置の候補の各々について、（ａ）当該音源方向または音源位置の候補から前記複数のマイクロホンに到達する前記混合音の時間差がなくなるように前記複数のマイクロホンに対応する周波数信号の時間軸を調整し、（ｂ）時間軸調整後の前記複数のマイクロホンに対応する周波数信号のうち前記複数のマイクロホン間での前記周波数信号の異なり度合を示す差分距離がしきい値以下となる周波数信号を求め、（ｃ）求められた周波数信号のうち前記複数のマイクロホンに対応する周波数信号同士の一致度合により、前記複数の音源方向または音源位置の候補の中から前記車両音の音源方向または音源位置を抽出する抽出手段とを備え、
前記しきい値は、前記複数のマイクロホンに前記車両音が入力された場合に、当該車両音を周波数分析した周波数信号の前記複数のマイクロホン間での前記差分距離が前記しきい値以下となるように定められ、
かつ、前記しきい値は、前記複数のマイクロホンに自車両が発生する雑音が入力された場合に、当該雑音を周波数分析した周波数信号の前記複数のマイクロホン間での前記差分距離が前記しきい値より大きくなるように定められている
ことを特徴とする車載用の音源位置検知装置。
【請求項８】
雑音を含む混合音から、抽出の対象とする抽出音の音源方向または音源位置を検知する音源位置検知方法であって、
離間して配置された複数のマイクロホンから、各々入力される雑音を含む混合音を周波数分析し、周波数信号を出力する分析ステップと、
前記混合音に含まれる抽出音の複数の音源方向または音源位置の候補の各々について、（ａ）当該音源方向または音源位置の候補から前記複数のマイクロホンに到達する前記混合音の時間差がなくなるように前記複数のマイクロホンに対応する周波数信号の時間軸を調整し、（ｂ）時間軸調整後の前記複数のマイクロホンに対応する周波数信号のうち前記複数のマイクロホン間での前記周波数信号の異なり度合を示す差分距離がしきい値以下となる周波数信号を求め、（ｃ）求められた周波数信号のうち前記複数のマイクロホンに対応する周波数信号同士の一致度合により、音源方向または音源位置の候補の中から前記抽出音の音源方向または音源位置を抽出する抽出ステップとを含み、
前記しきい値は、前記複数のマイクロホンに前記抽出音が入力された場合に、当該抽出音を周波数分析した周波数信号の前記複数のマイクロホン間での前記差分距離が前記しきい値以下になるように定められ、
かつ、前記しきい値は、当該複数のマイクロホンに除去の対象とする所定の雑音が入力された場合に、当該所定の雑音を周波数分析した周波数信号の前記複数のマイクロホン間での前記差分距離が前記しきい値よりも大きくなるように定められている
ことを特徴とする音源位置検知方法。
【請求項９】
雑音を含む混合音から、抽出の対象とする抽出音の音源方向または音源位置を検知するプログラムであって、
離間して配置された複数のマイクロホンから、各々入力される雑音を含む混合音を周波数分析し、周波数信号を出力する分析ステップと、
前記混合音に含まれる抽出音の複数の音源方向または音源位置の候補の各々について、（ａ）当該音源方向または音源位置の候補から前記複数のマイクロホンに到達する前記混合音の時間差がなくなるように前記複数のマイクロホンに対応する周波数信号の時間軸を調整し、（ｂ）時間軸調整後の前記複数のマイクロホンに対応する周波数信号のうち前記複数のマイクロホン間での前記周波数信号の異なり度合を示す差分距離がしきい値以下となる周波数信号を求め、（ｃ）求められた周波数信号のうち前記複数のマイクロホンに対応する周波数信号同士の一致度合により、音源方向または音源位置の候補の中から前記抽出音の音源方向または音源位置を抽出する抽出ステップとをコンピュータに実行させ、
前記しきい値は、前記複数のマイクロホンに前記抽出音が入力された場合に、当該抽出音を周波数分析した周波数信号の前記複数のマイクロホン間での前記差分距離が前記しきい値以下になるように定められ、
かつ、前記しきい値は、当該複数のマイクロホンに除去の対象とする所定の雑音が入力された場合に、当該所定の雑音を周波数分析した周波数信号の前記複数のマイクロホン間での前記差分距離が前記しきい値よりも大きくなるように定められている
ことを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定の雑音の影響を除去して上記雑音以外の音の音源方向または音源位置を検知する音源位置検知装置、音源位置検知方法、及び、プログラムに関する。特に、自車両のエンジン音の影響を除去して自車両の周辺に存在する他車両の音源方向または音源位置を検知する車載用の音源位置検知装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
音源位置を検知する第１の従来技術として、複数のマイクロホンに入力された音響信号を相互に遅延させて畳み込み、二乗誤差を求めて、二乗誤差の値が最小になる時の遅延量から上記音源信号の音源方向を特定するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。【０００３】
雑音を含む混合音から抽出の対象とする抽出音の音源位置を検知する第２の従来技術として、自車両のエンジン回転数を検知して、エンジン回転数の基本波成分および高調波成分を除去することにより、自車両のエンジン音の影響を軽減するものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。【０００４】
図１は、第２の従来技術による自車両のエンジン音を除去する方法を説明するための図である。【０００５】
第２の従来技術では、はじめに、自車両のエンジン回転数を検知するセンサを用いてエンジン音の基本波成分ｆｋＨｚを決定する。次に、基本波成分ｆｋＨｚを用いてエンジン音の高調波成分を２ｆｋＨｚ、３ｆｋＨｚ、…を求める。図１（ａ）には、音響マイクロホンにより採集された音の波形の周波数信号が示されている。横軸は周波数を示しており縦軸は信号レベルを示している。ここで、先ほど求めた基本波成分ｆｋＨｚおよび高調波成分２ｆｋＨｚ、３ｆｋＨｚ、…の周波数帯域の信号（図１（ｂ）参照）を図１（ａ）に示した周波数信号から除去する。その結果、図１（ｃ）に示されるように、エンジン音の基本波成分ｆｋＨｚと高調波成分２ｆｋＨｚ、３ｆｋＨｚ、…の周波数帯域の信号が除去された周波数信号が得られる。この除去後の周波数信号を用いて自車両周辺の車両の音源位置が求められる。
【特許文献１】特開平６−８３３７１号公報（請求項２）
【特許文献２】特開平５−８５２８８号公報（請求項２、図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、第１の従来技術では、雑音を含む混合音の中から抽出の対象とする抽出音を区別する手段がないため、混合音から抽出音の音源位置を検知することが困難であった。【０００７】
また、第２の従来技術では、エンジンの回転数から求めたエンジン音の基本波成分および高調波成分の周波数領域の信号を単純に除去しているだけである。このため、自車両のエンジン音の影響を完全に除去することはできない。その具体例について、以下に説明する。【０００８】
図２は、車載用のマイクロホンが入力した自車両のエンジン音（アイドリング音）を、スペクトログラムにより表示したものである。このスペクトログラムは、縦軸が周波数、横軸が時間を示している。また、このスペクトログラムでは、色の薄い点ほど音圧レベル（信号レベル）が大きく、色の濃い点ほど音圧レベルが小さい。【０００９】
図２に示すスペクトログラムによると、エンジン音の基本波成分および高調波成分だけが単純に現れるのではなく、その他の周波数帯域にも信号成分が複雑に現れていることがわかる。この原因の一つとして、エンジンルームからマイクロホンにエンジン音が伝達するときに、ボンネットなどの影響で波形が歪んだとも考えられる。このため、エンジン音の基本波成分および高調波成分を単純に除去するだけでは自車両のエンジン音の影響を完全に除去することはできない。なお、スペクトログラムを把握しやすくするために、図２に示したスペクトログラムの濃淡値を二値化したものを図３に示す。【００１０】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、所定の雑音の影響を除去して上記雑音以外の音の音源方向または音源位置を検知することができる音源位置検知装置等を提供することを目的とする。【００１１】
特に、自車両のエンジン音の影響を除去して自車両の周辺に存在する他車両の音源方向または音源位置を検知することができる車載用の音源位置検知装置等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】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明に係る音源位置検知装置は、雑音を含む混合音から、抽出の対象とする抽出音の音源方向または音源位置を検知する音源位置検知装置であって、離間して配置された複数のマイクロホンから、各々入力される雑音を含む混合音を周波数分析し、周波数信号を出力する分析手段と、前記混合音に含まれる抽出音の複数の音源方向または音源位置の候補の各々について、（ａ）当該音源方向または音源位置の候補から前記複数のマイクロホンに到達する前記混合音の時間差がなくなるように前記複数のマイクロホンに対応する周波数信号の時間軸を調整し、（ｂ）時間軸調整後の前記複数のマイクロホンに対応する周波数信号のうち前記複数のマイクロホン間での前記周波数信号の異なり度合を示す差分距離がしきい値以下となる周波数信号を求め、（ｃ）求められた周波数信号のうち前記複数のマイクロホンに対応する周波数信号同士の一致度合により、音源方向または音源位置の候補の中から前記抽出音の音源方向または音源位置を抽出する抽出手段とを備え、前記しきい値は、前記複数のマイクロホンに前記抽出音が入力された場合に、当該抽出音を周波数分析した周波数信号の前記複数のマイクロホン間での前記差分距離が前記しきい値以下になるように定められ、かつ、前記しきい値は、当該複数のマイクロホンに除去の対象とする所定の雑音が入力された場合に、当該所定の雑音を周波数分析した周波数信号の前記複数のマイクロホン間での前記差分距離が前記しきい値よりも大きくなるように定められていることを特徴とする。【００１３】
これによって、しきい値処理により差分距離の大小を比較することで、除去の対象とする雑音と抽出の対象とする抽出音とを区別できるため、上記雑音に対応する周波数信号の部分をマイクロホンが入力した混合音の周波数信号に基づいて選択的に除去することで、上記雑音の影響を除去して上記抽出音の音源方向または音源位置を検知することができる。【００１４】
図４Ａに、雑音（自車両のエンジン音）の各々のマイクロホンにおけるスペクトログラムの一例を示す。図４Ｂに雑音の各々のマイクロホンにおける周波数信号（パワースペクトル）の一例を示す。また、図５Ａに、抽出音（自車両の周辺に存在するバイク音）の各々のマイクロホンにおけるスペクトログラムを示す。図５Ｂ及び図５Ｃの各々に、抽出音の各々のマイクロホンにおける周波数信号（パワースペクトル）の一例を示す。各々のマイクロホンは、自車両の前方バンパーの左側と右側に備え付けられている。【００１５】
図４Ａと図５Ａは、スペクトログラムを表しており、縦軸が周波数を横軸が時間を示している。このスペクトログラムでは、色の薄い点ほど音圧レベル（信号レベル）が大きく、色の濃い点ほど音圧レベルが小さい。図４Ｂ、図５Ｂ、図５Ｃは、パワースペクトルを表しており、縦軸がパワースペクトルを横軸は周波数を示している。図中の２本の実線は各々のマイクロホンでのパワースペクトルを示している。【００１６】
図４Ｂは、図４Ａの時刻Ａにおけるパワースペクトルを表しており、雑音（自車両のエンジン音）が存在する周波数である、周波数Ａ１と周波数Ａ２におけるパワースペクトルの各々のマイクロホンにおける値が大きく異なっていることがわかる。また、図５Ｂは、図５Ａの時刻Ｂ（バイク位置は自車両から距離が４０ｍ離れた地点）におけるパワースペクトルを表しており、抽出音（自車両の周辺に存在するバイク音）が存在する周波数である、周波数Ｂ１と周波数Ｂ２におけるパワースペクトルの各々のマイクロホンにおける値がほぼ同一になっていることがわかる。また、図５Ｃは、図５Ａの時刻Ｃ（バイク位置は自車両から距離が１０ｍ離れた地点）におけるパワースペクトルを表しており、抽出音（自車両の周辺に存在するバイク音）が存在する周波数である、周波数Ｃ１と周波数Ｃ２におけるパワースペクトルの各々のマイクロホンにおける値がほぼ同一になっていることがわかる。このことから、しきい値処理により差分距離の大小を比較することで雑音と抽出音とを区別できることがわかる。この例では、雑音は自車両のエンジン音であり、自車両に搭載された各々のマイクロホンには、ボンネットの影響や伝播距離の違いなどにより異なる周波数信号の雑音が入力される。このため差分距離が大きくなっている。一方、抽出音は各々のマイクロホンから離れた位置に存在するバイク音でありバイク位置と各々のマイクロホンまでの距離が同一と近似できるため、距離減衰による音圧レベルの差が小さく、さらに空気中を伝播するため伝達歪みが少なく、各々のマイクロホンには類似した周波数信号のバイク音が入力される。このため差分距離が小さくなっている。【００１７】
なお、図５Ｂと図５Ｃの破線で囲まれた暗騒音部分のスペクトルパワーを見ると、各々のマイクロホンにおける値が大きく異なっていることがわかる。このことから、暗騒音の部分も雑音として除去することが可能であることがわかる。【００１８】
好ましくは、前記各々のマイクロホンは、前記雑音の音源位置と前記各々のマイクロホンとの距離について距離が大きいものを距離が小さいもので割ったときの比率が、前記抽出音の音源位置と前記各々のマイクロホンとの距離について距離が大きいものを距離が小さいもので割ったときの比率と比較して大きくなる位置に配置されていることを特徴とする。【００１９】
これによって、雑音が各々のマイクロホンに到達したときの周波数信号（パワースペクトル）の異なり度合を、抽出音が各々のマイクロホンに到達したときの周波数信号（パワースペクトル）の異なり度合（遠方の音源の場合は近似的にゼロとみなせる）よりも大きくすることができる。このことは、音圧レベルは距離（又は距離の二乗）に反比例して減衰するという技術的知見に基づいている。雑音の近傍に異なる距離で配置されたマイクロホン（雑音と各々のマイクロホンとの距離の比率は１よりも大きい）で遠方の抽出音を検知する場合は、遠方の抽出音と各々のマイクロホンとの距離の比率は近似的に１とみなせるためこの条件に当てはまる。【００２０】
好ましくは、前記雑音が各々のマイクロホンに伝播する媒質の一部にマイクロホン間で異なる伝達特性をもつ物質が用いられていることを特徴とする。【００２１】
これによって、雑音が各々のマイクロホンに到達したときの周波数信号（パワースペクトルや位相スペクトル）の異なり度合を大きくすることができるため、しきい値の設定が容易になる。例えば、雑音と各々のマイクロホンとの間に音圧レベルの減衰率の異なる物質を挟んだ場合、雑音が各々のマイクロホンに到達したときの周波数信号（パワースペクトル）の異なり度合を大きくすることができる。例えば、密度の異なる金属とプラスチックを雑音源と各々のマイクロホンの間に挟むことで実現することができる。また、雑音と各々のマイクロホンとの間に位相特性の異なる物質を挟んだ場合、雑音が各々のマイクロホンに到達したときの周波数信号（位相スペクトル）の異なり度合を大きくすることも可能である。【００２２】
好ましくは、前記差分距離は、各マイクロホン間での前記周波数信号のパワースペクトルの異なり度合であることを特徴とする。【００２３】
これによって、雑音の近傍に異なる距離で配置されたマイクロホンで遠方の抽出音を検知する場合に、音圧レベルは距離（又は距離の二乗）に反比例して減衰するという技術的知見に基づいた音圧レベルの異なり度合を直接判断することができる。また、雑音と各々のマイクロホンとの間に音圧レベルの減衰率の異なる物質を挟んだ場合にも、音圧レベルの異なり度合を直接判断することができる。【００２４】
好ましくは、前記差分距離は、所定の時間幅を有する時間区間ごとに求められることを特徴とする。【００２５】
これによって、マイクロホン間での周波数信号が、たまたま短時間だけ一致した部分を除去することができる。図６には、２つのマイクロホンの８００Ｈｚにおける周波数信号（複素スペクトル）が示されている。点線はマイクロホンＡにおける周波数信号を示しており、実線はマイクロホンＢにおける周波数信号を示している。ここでは周波数信号は複素スペクトルであるため実部と虚部とを別々のグラフで表している。この例では、音源方向の候補を＋３０度とした場合の結果が示されている。図６の破線で囲まれた部分６０２は、時刻ごとでの複素空間での差分距離が小さい部分の周波数信号である。図６より、時刻ごとに差分距離を求めた場合には、マイクロホン間での周波数信号が、たまたま短時間だけ一致した部分を除去することができないことがわかる。しかし、時間区間ごとに差分距離を求めた場合には、たまたま短時間だけ一致した部分を除去することができる。【００２６】
好ましくは、前記差分距離は、前記複数のマイクロホンの前記周波数信号のパワースペクトルの平均値で正規化された前記周波数信号の異なり度合であることを特徴とする。【００２７】
これによって、差分距離は音圧レベルに依存しないため、しきい値の設定が容易になる。例えば、音圧レベルの大きい抽出音と音圧レベルの小さい抽出音に対しても、しきい値の設定を容易に行うことができる。【００２８】
また、上記目的を達成するために、本発明に係る車載用の音源位置検知装置は、自車両が発生する雑音を含む混合音から、自車両の周辺に存在する車両音の音源方向または音源位置を検知する音源位置検知装置であって、自車両に離間して配置された複数のマイクロホンから、各々入力される雑音を含む混合音を周波数分析して、周波数信号を出力する分析手段と、前記混合音に含まれる自車両の周辺に存在する車両音の複数の音源方向または音源位置の候補の各々について、（ａ）当該音源方向または音源位置の候補から前記複数のマイクロホンに到達する前記混合音の時間差がなくなるように前記複数のマイクロホンに対応する周波数信号の時間軸を調整し、（ｂ）時間軸調整後の前記複数のマイクロホンに対応する周波数信号のうち前記複数のマイクロホン間での前記周波数信号の異なり度合を示す差分距離がしきい値以下となる周波数信号を求め、（ｃ）求められた周波数信号のうち前記複数のマイクロホンに対応する周波数信号同士の一致度合により、前記複数の音源方向または音源位置の候補の中から前記車両音の音源方向または音源位置を抽出する抽出手段とを備え、前記しきい値は、前記複数のマイクロホンに前記車両音が入力された場合に、当該車両音を周波数分析した周波数信号の前記複数のマイクロホン間での前記差分距離が前記しきい値以下となるように定められ、かつ、前記しきい値は、前記複数のマイクロホンに自車両が発生する雑音が入力された場合に、当該雑音を周波数分析した周波数信号の前記複数のマイクロホン間での前記差分距離が前記しきい値より大きくなるように定められていることを特徴とする。【００２９】
これによって、しきい値処理により差分距離の大小を比較することで、自車両が発生する雑音と自車両の周辺に存在する車両音とを区別できるため、上記雑音に対応する周波数信号の部分をマイクロホンが入力した混合音の周波数信号に基づいて選択的に除去することで、自車両が発生する雑音（自車両のエンジン音など）の影響を除去して自車両の周辺に存在する車両音の音源方向または音源位置を検知することができる。例えば、ボンネットの材質としてエンジン位置と各々のマイクロホンまでの間に異なる密度をもつ物質や異なる形状をもつ物質を用いることにより、各マイクロホン間でのエンジン音の周波数信号の差分距離を大きくすることができる。また、各々のマイクロホンをバンパーなどに埋め込んだ場合、マイクロホンとバンパーとの接合部分（マイクロホンが自車両の外に出ている部分以外の全体部分）にマイクロホン間で異なる伝達特性をもつ物質を用いることでも、各マイクロホン間でのエンジン音の周波数信号の差分距離を大きくすることができる。そしてしきい値を容易に設定することができる。【００３０】
なお、本発明は、このような特徴的な手段を備える音源位置検知装置として実現することができるだけでなく、音源位置検知装置に含まれる特徴的な手段をステップとする音源位置検知方法として実現したり、音源位置検知方法に含まれる特徴的なステップをコンピュータに実行させるプログラムとして実現したりすることもできる。そして、そのようなプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc-Read Only Memory）等の記録媒体やインターネット等の通信ネットワークを介して流通させることができるのは言うまでもない。
【発明の効果】
【００３１】
以上のように、差分距離の大小を比較することで除去の対象とする雑音と抽出の対象とする抽出音とを区別できる。このため、上記雑音に対応する周波数信号の部分をマイクロホンが入力した混合音の周波数信号に基づいて選択的に除去することで、上記雑音の影響を除去して上記抽出音の音源方向または音源位置を検知することができる。特に、車載用のマイクロホンを用いたときに問題となる自車両が発生するエンジン音の影響を除去できるため、その効果は極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図１は、従来技術におけるエンジン音の除去方法を説明するための図である。
【図２】図２は、自車両のエンジン音のスペクトログラムの一例を示した図である。
【図３】図３は、図２に示したスペクトログラムの濃淡値を二値化した図である。
【図４Ａ】図４Ａは、雑音のスペクトログラムの一例を示した図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、雑音の周波数信号（パワースペクトル）の一例を示した図である。
【図５Ａ】図５Ａは、抽出音のスペクトログラムの一例を示した図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、抽出音の周波数信号（パワースペクトル）の一例を示した図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、抽出音の周波数信号（パワースペクトル）の一例を示した図である。
【図６】図６は、混合音の周波数信号の一例を示した図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態における音源位置検知装置の全体構成を示すブロック図である。
【図８】図８は、マイクロホンの配置の仕方を説明する図である。
【図９】図９は、自車両のマイクロホン間で、異なる伝達特性をもつ物質を用いる構成の例を示す図である。
【図１０】図１０は、ラジエータを備える自車両の構成を示す図である。
【図１１Ａ】図１１Ａは、自車両のエンジン音のスペクトログラムを示した図である。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、自車両のエンジン音のスペクトログラムを示した図である。
【図１２Ａ】図１２Ａは、図１１Ａに示したスペクトログラムの濃淡値を二値化した図である。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、図１１Ｂに示したスペクトログラムの濃淡値を二値化した図である。
【図１３】図１３は、音源方向を説明するための図である。
【図１４】図１４は、音源位置検知装置の動作手順を示すフローチャートである。
【図１５Ａ】図１５Ａは、自車両のエンジン音の音源方向を分析した結果の一例を示す図である。
【図１５Ｂ】図１５Ｂは、自車両のエンジン音の音源方向を分析した結果の一例を示す図である。
【図１６Ａ】図１６Ａは、図１５Ａに示したグラフの濃淡値を二値化した図である。
【図１６Ｂ】図１６Ｂは、図１５Ｂに示したグラフの濃淡値を二値化した図である。
【図１７Ａ】図１７Ａは、自車両のエンジン音の音源方向を分析した結果の一例を示す図である。
【図１７Ｂ】図１７Ｂは、自車両のエンジン音の音源方向を分析した結果の一例を示す図である。
【図１８Ａ】図１８Ａは、図１７Ａに示したグラフの濃淡値を二値化した図である。
【図１８Ｂ】図１８Ｂは、図１７Ｂに示したグラフの濃淡値を二値化した図である。
【図１９Ａ】図１９Ａは、自車両のエンジン音の音源方向を分析した結果の一例を示す図である。
【図１９Ｂ】図１９Ｂは、自車両のエンジン音の音源方向を分析した結果の一例を示す図である。
【図２０Ａ】図２０Ａは、図１９Ａに示したグラフの濃淡値を二値化した図である。
【図２０Ｂ】図２０Ｂは、図１９Ｂに示したグラフの濃淡値を二値化した図である。
【図２１】図２１は、混合音の周波数信号の一例を示した図である。
【図２２】図２２は、混合音の周波数信号の一例を示した図である。
【図２３Ａ】図２３Ａは、混合音を用いて音源方向を抽出した結果の一例を示す図である。
【図２３Ｂ】図２３Ｂは、混合音を用いて音源方向を抽出した結果の一例を示す図である。
【図２４Ａ】図２４Ａは、図２３Ａに示したグラフの濃淡値を二値化した図である。
【図２４Ｂ】図２４Ｂは、図２３Ｂに示したグラフの濃淡値を二値化した図である。
【図２５Ａ】図２５Ａは、混合音を用いて音源方向を抽出した結果の一例を示す図である。
【図２５Ｂ】図２５Ｂは、混合音を用いて音源方向を抽出した結果の一例を示す図である。
【図２６Ａ】図２６Ａは、図２５Ａに示したグラフの濃淡値を二値化した図である。
【図２６Ｂ】図２６Ｂは、図２５Ｂに示したグラフの濃淡値を二値化した図である。
【図２７Ａ】図２７Ａは、混合音を用いて音源方向を抽出した結果の一例を示す図である。
【図２７Ｂ】図２７Ｂは、混合音を用いて音源方向を抽出した結果の一例を示す図である。
【図２８Ａ】図２８Ａは、図２７Ａに示したグラフの濃淡値を二値化した図である。
【図２８Ｂ】図２８Ｂは、図２７Ｂに示したグラフの濃淡値を二値化した図である。
【図２９】図２９は、バイクのエンジン音の音源位置を示した図である。
【符号の説明】
【００３３】
１００  音源位置検知装置
１０１ａ  自車両のエンジン音
１０１ｂ  バイクのエンジン音
１０２ａ〜１０２ｎ  マイクロホン
１０３  分析部
１０４  しきい値
１０５  抽出部
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。【００３５】
図７は、本発明の実施の形態における音源位置検知装置の構成を示すブロック図である。ここでは、本発明に係る音源位置検知装置を車載用途で用いる場合を例にして説明する。【００３６】
音源位置検知装置１００は、自車両の周辺に存在する他車両の音源方向または音源位置を検知する装置であり、２以上のマイクロホン１０２ａ〜１０２ｎと、分析部１０３と、抽出部１０５とを備える。ここでいうマイクロホンとは、媒質（気体、固体、液体）を伝播してくる音響信号を電気信号に変換するものである。【００３７】
マイクロホン１０２ａ〜１０２ｎは、マイクロホン１０２ａ〜１０２ｎの各々に到達する時間差がゼロになるように時間軸が調整された自車両のエンジン音１０１ａ（除去の対象とする音）を周波数分析した周波数信号において、時間軸が調整された周波数信号のマイクロホン間での差分距離がしきい値１０４（しきい値）より大きくなるように配置されている。「差分距離」の求め方については、後で詳細に説明する。【００３８】
図８は、自車両の前方部のバンパーに４つのマイクロホンを配置した一例を示す図である。この例では、マイクロホンＡとＢとの間隔およびマイクロホンＣとＤとの間隔を１７．５ｃｍとして、マイクロホンＢとＣとの間隔を約１ｍとしている。【００３９】
音圧レベルは、距離が２倍になると６ｄＢずつ減衰する。また、自車両のエンジンとマイクロホンとの距離は近い。このことより、音源と各マイクロホンとの距離の比が大きくなり、４つのマイクロホンＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄに入力される自車両のエンジン音の音圧レベルは異なることになる。【００４０】
これに対して、マイクロホンとの間の距離が遠いバイクのエンジン音は、音源と各マイクロホンとの距離の比がほぼ１となり、４つのマイクロホンでの音圧レベルはほぼ等しくなる。【００４１】
また、自車両のエンジン音はボンネットの影響などでも４つのマイクロホンに入力される波形に歪みが生じると考えられる。さらに意図的に４つのマイクロホンと自車両との接続部分に音の伝達特性が異なる物質を用いることでも４つのマイクロホンに入力される波形に歪みを生じさせることができる。【００４２】
エンジン位置から各マイクロホンまでのエンジン音の伝達経路において、ボンネットを通過する経路とボンネットを通過しない経路とがある場合やボンネットを通過する距離が違う場合、各マイクロホンの受信する周波数信号が異なる。なぜなら、ボンネットを通過する経路は密度が高く、ボンネットを通過しない経路（例えば、空気を伝搬する）では密度が低いなどの伝搬経路に存在する物質の密度の違いによって、エンジン音の減衰率が異なるためである。【００４３】
したがって、エンジン位置から各マイクロホンまでのエンジン音の伝達経路の距離がほぼ等しい距離であっても、エンジン位置と各々のマイクロホンまでの間に異なる密度をもつ物質や異なる形状をもつ物質を用いる構成にすることで、各マイクロホンが受信する波形に歪みを生じさせることができ、差分距離を大きくすることができる。【００４４】
また、各々のマイクロホンをバンパーなどに埋め込んだ場合、マイクロホンとバンパーとの接合部分（マイクロホンが自車両の外に出ている部分以外の全体部分）にマイクロホン間で異なる伝達特性をもつ物質を用いる構成にする。ここで、「異なる伝達特性」とは、音響インピーダンス（媒質の密度×媒質中を伝搬する音波の速度）の異なることをいう。音波は異なる音響インピーダンスを有する物質間を伝搬する際に、その境界で反射する。この反射の度合は、伝搬する物質間の音響インピーダンスの差が大きいほど大きく、音響インピーダンスの差によって変わる。したがって、エンジン位置と各マイクロホンとの間で、異なる伝達特性を有する物質を用いることによって、各マイクロホンが受信する波形に歪みを生じさせることができ、差分距離を大きくすることができる。【００４５】
図９には、自車両のマイクロホン間で、異なる伝達特性をもつ物質を用いる構成の例を示す。自車両はエンジンと、そのエンジンから発生するエンジン音を受信するマイクロホンＡ及びマイクロホンＢとを備えている。また、エンジンとマイクロホンＡとの間には金属、エンジンとマイクロホンＢとの間にはプラスチックを備えている。エンジンからマイクロホンＡ、又はマイクロホンＢまでエンジン音（波線）が伝搬しているとする。
エンジン音は金属に伝搬する時とプラスチックに伝搬する時とで、その反射の度合が異なるため、マイクロホンＡとマイクロホンＢとが受信する波形間で歪みを生じさせることができ、差分距離を大きくできる。ここでは、金属とプラスチックとしたが、異なる伝達特性を有する物質であれば、差分距離を大きくできる効果を有する。ここでは、一方に金属、他方にプラスチックを備えた例を記載したが、一方のみに金属やプラスチック等を備えたり、一方に金属とプラスチック、他方にプラスチックを備えても同様の効果を有する。【００４６】
図１０には、図９にと同様に、エンジンと、マイクロホンＡと、マイクロホンＢとを備えている。図１０では、エンジンとマイクロホンＡとの間にラジエータを備え、エンジンとマイクロホンＢとの間には意図的には何も備えていない。エンジンからマイクロホンＡに伝搬するエンジン音は、ラジエータの存在により、その一部が反射する。これは、ラジエータ内の液体と、エンジン音が伝搬してきた空気中との間の音響インピーダンスの差が大きいことにより、エンジン音がラジエータにより反射されるからである。この反射によって、マイクロホンＡとマイクロホンＢとが受信する波形間で歪みを生じさせることができ、差分距離を大きくできる。したがって、一方のマイクロホンとエンジンの間には空気と音響インピーダンスの差が大きい物質を備え、他方のマイクロホンとエンジンの間には空気以外は何も物質を挟まないか、空気とほぼ音響インピーダンスが変わらない物質しか挟まないことで、差分距離を大きくすることができる。【００４７】
図１１Ａ及び図１１Ｂには、自車両のエンジン音１０１ａ（アイドリング音）におけるマイクロホンＡとマイクロホンＤとの間での差分距離がしきい値１０４より大きくなるように配置した場合の実験結果の一例が示されている。図１１Ａは、マイクロホンＡに入力された自車両のエンジン音１０１ａのスペクトログラムを示しており、図１１Ｂは、マイクロホンＤに入力された自車両のエンジン音１０１ａのスペクトログラムを示している。各スペクトログラムの横軸は時間軸を示しており、縦軸は周波数軸を示している。また、スペクトログラムの各点は、色が薄いほど音圧レベル（信号レベル）が大きく、色が濃いほど音圧レベルが小さい。【００４８】
図１１Ａに示すスペクトログラムと図１１Ｂに示すスペクトログラムとを比較すると、２つのスペクトログラムは全体的に異なっている。特に、破線で囲まれた領域では、２つのスペクトログラム間で自車両のエンジン音１０１ａの周波数信号が歪んで異なっていることが肉眼でも分かる。なお、スペクトログラムを把握しやすくするために、図１１Ａ及び図１１Ｂに示したスペクトログラムの濃淡値を二値化したものを図１２Ａ及び図１２Ｂにそれぞれ示す。【００４９】
分析部１０３は、マイクロホン１０２ａ〜１０２ｎが入力した自車両のエンジン音１０１ａ（除去の対象とする音）とバイクのエンジン音１０１ｂ（抽出の対象とする音）とを含む混合音を周波数分析して各マイクロホンに対応した周波数信号を作成する。【００５０】
抽出部１０５は、バイクのエンジン音１０１ｂ（抽出の対象とする音）の音源方向の候補からマイクロホン１０２ａ〜１０２ｎの各々に到達する時間差がゼロになるように分析部１０３が分析した周波数信号の時間軸を調整する。時間軸の調整は、言い換えると、バイクからのバイク音が各々のマイクロホン１０２a〜１０２ｎに到達すると仮定したときの到達時間差がなくなるように、各々のマイクロホン１０２a〜１０２ｎに対応する周波数信号の時間軸を調整することである。【００５１】
また、抽出部１０５は、時間軸を調整した周波数信号のマイクロホン間での差分距離がしきい値１０４より大きくなる部分の周波数信号を除去し、残りの部分の周波数信号を用いて音源方向を抽出する。【００５２】
ここで、音源方向は、−９０度から９０度までの方向（角度）で示されるものとする。図１３は、音源方向を説明するための図である。音源方向は、自車両の直進方向および後進方向を０度としたときに、直進方向に対して直交する軸のうち、右手方向を９０度とし、左手方向を−９０度とする。【００５３】
また、しきい値１０４は、バイクのエンジン音１０１ｂ（抽出の対象とする音）に対応する差分距離がしきい値１０４以下になるように設定されている。他の見方をすれば、バイクのエンジン音１０１ｂ（抽出の対象とする音）に対応する差分距離が、設定されたしきい値１０４以下になるようにマイクロホン１０２ａ〜１０２ｎが配置されている。この例では、マイクロホンの配置と、その配置における自車両のエンジン音１０１ａに対応する差分距離と、バイクのエンジン音１０１ｂに対応する差分距離とを比較して、バイクのエンジン音１０１ｂの音源方向が検知できるようにしきい値１０４の値を実験的に求めている。【００５４】
このように、音源位置検知装置１００を用いることで、自車両のエンジン音の影響を除去して、接近するバイク等の音源方向を抽出して運転者に知らせることが可能になる。このため、音源位置検知装置１００は、安全運転支援の一機能として極めて有用である。【００５５】
次に、以上のように構成された音源位置検知装置１００の動作について説明する。【００５６】
図１４は、音源位置検知装置１００の動作手順を示すフローチャートである。【００５７】
この例では、図８に示すように、自車両の前方部のバンパーに４つのマイクロホンＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄが配置されている。また、図８に示したマイクロホンの配置に対して、自車両のエンジン音１０１ａに対応する差分距離とバイクのエンジン音１０１ｂに対応する差分距離とからしきい値１０４を実験的に求める（ステップＳ９０１）。この例ではしきい値１０４を３０％とする。【００５８】
図１５Ａ及び図１５Ｂに、図８に示すマイクロホンＡとマイクロホンＤとを用いて、しきい値処理を用いずに従来の方法で自車両のエンジン音１０１ａの音源方向を分析した結果の一例を示す。【００５９】
図１５Ａおよび図１５Ｂに示すグラフは、横軸が時間、縦軸が音源方向（−９０度〜９０度）を示している。また、このグラフでは、色の濃い点ほどその点で示される音源方向に音源が存在する確率が高く、色の薄い点ほどその点で示される音源方向に音源が存在する確率が低いことを示している。【００６０】
図１５Ａには、自車両のエンジン音１０１ａに対応する差分距離がしきい値１０４より大きくなる部分と小さくなる部分との両方の部分の周波数信号を用いて（しきい値処理を用いずに）、マイクロホンＡとマイクロホンＤとの間の自車両のエンジン音１０１ａの到達時間差により音源方向を分析した結果が示されている。図１５Ａより、−９０度〜９０度の幅広い方向に自車両のエンジン音１０１ａが現れることがわかる。【００６１】
図１５Ｂには、自車両のエンジン音１０１ａに対応する差分距離がしきい値１０４より大きくなる部分を除去した残りの部分の周波数信号を用いて（本発明のしきい値処理を用いて）、マイクロホンＡとマイクロホンＤとの間の自車両のエンジン音１０１ａの到達時間差により音源方向を分析した結果が示されている。図１５Ａと図１５Ｂを比較すると、自車両のエンジン音１０１ａに対応する差分距離がしきい値１０４より大きくなる部分を除去することで、自車両のエンジン音１０１ａの影響を大幅に除去できることがわかる。なお、グラフを把握しやすくするために、図１５Ａ及び図１５Ｂに示したグラフの濃淡値を二値化したものを図１６Ａ及び図１６Ｂにそれぞれ示す。【００６２】
図１７Ａ及び図１７Ｂに、図８に示すマイクロホンＡとマイクロホンＢを用いて、自車両のエンジン音１０１ａの音源方向を分析した結果の一例を示す。図１７Ａおよび図１７Ｂに示すグラフの意味は、図１５Ａ及び図１５Ｂで説明したものと同様である。【００６３】
図１７Ａには、自車両のエンジン音１０１ａに対応する差分距離がしきい値１０４より大きくなる部分と小さくなる部分との両方の部分の周波数信号を用いて（しきい値処理を用いずに）、マイクロホンＡとマイクロホンＢとの間の自車両のエンジン音１０１ａの到達時間差により音源方向を分析した結果が示されている。図１７Ｂには、自車両のエンジン音１０１ａに対応する差分距離がしきい値１０４より大きくなる部分を除去した残りの部分の周波数信号を用いて（本発明のしきい値処理を用いて）、マイクロホンＡとマイクロホンＢとの間の自車両のエンジン音１０１ａの到達時間差により音源方向を分析した結果が示されている。図１７Ａと図１７Ｂとを比較すると、自車両のエンジン音１０１ａに対応する差分距離がしきい値１０４より大きくなる部分を除去することで、自車両のエンジン音１０１ａの影響を大幅に除去できることがわかる。なお、グラフを把握しやすくするために、図１７Ａ及び図１７Ｂに示したグラフの濃淡値を二値化したものを図１８Ａ及び図１８Ｂにそれぞれ示す。【００６４】
図１９Ａ及び図１９Ｂに、図８に示すマイクロホンＣとマイクロホンＤを用いて、自車両のエンジン音１０１ａの音源方向を分析した結果の一例を示す。図１９Ａおよび図１９Ｂに示すグラフの意味は、図１５Ａ及び図１５Ｂで説明したものと同様である。【００６５】
図１９Ａには、自車両のエンジン音１０１ａに対応する差分距離がしきい値１０４より大きくなる部分と小さくなる部分との両方の部分の周波数信号を用いて（しきい値処理を用いずに）、マイクロホンＣとマイクロホンＤとの間の自車両のエンジン音１０１ａの到達時間差により音源方向を分析した結果が示されている。図１９Ｂには、自車両のエンジン音１０１ａに対応する差分距離がしきい値１０４より大きくなる部分を除去した残りの部分の周波数信号を用いて（しきい値処理を用いて）、マイクロホンＣとマイクロホンＤとの間の自車両のエンジン音１０１ａの到達時間差により音源方向を分析した結果が示されている。図１９Ａと図１９Ｂとを比較すると、自車両のエンジン音１０１ａに対応する差分距離がしきい値１０４より大きくなる部分を除去することで、自車両のエンジン音１０１ａの影響を大幅に除去できることがわかる。なお、グラフを把握しやすくするために、図１９Ａ及び図１９Ｂに示したグラフの濃淡値を二値化したものを図２０Ａ及び図２０Ｂにそれぞれ示す。【００６６】
このことから、図８に示したマイクロホンの配置は、自車両のエンジン音１０１ａに対応する差分距離がしきい値１０４より大きくなる配置であったことがわかる。ただし、図１５Ｂ、図１７Ｂ、図１９Ｂからわかるように、この例では、自車両のエンジン音１０１ａの影響を完全には除去できていないため、除去できた自車両のエンジン音１０１ａの部分をこの例では除去の対象とする所定の雑音としている。そして、ここでは、バイクのエンジン音の音源方向が除去されないようにしきい値を設定している。【００６７】
なお、自車両のエンジンと各々のマイクロホンとの距離の比率（距離が大きいものを距離が小さいもので割ったときの比率）が大きくなるように、片方のマイクロホンをエンジンに近い位置に、片方のマイクロホンをエンジンから遠い位置に配置することで、自車両のエンジン音に対する差分距離を大きくしてしきい値の設定を容易にすることができる。また、ボンネットの材質としてエンジン位置と各々のマイクロホンまでの間に異なる密度をもつ物質や異なる形状をもつ物質を用いる構成することでも自車両のエンジン音に対する差分距離を大きくでき、しきい値の設定を容易にすることができる。【００６８】
次に、マイクロホン１０２ａ〜１０２ｎは、自車両のエンジン音１０１ａ（除去の対象とする音）とバイクのエンジン音１０１ｂ（抽出の対象とする音）とを含む混合音を入力する（ステップＳ９０２）。【００６９】
次に、分析部１０３は、マイクロホン１０２ａ〜１０２ｎが入力した混合音を周波数分析して各マイクロホンに対応した周波数信号を作成する（ステップＳ９０３）。ここでは、サンプリング周波数４４．１ｋＨｚの混合音を、離散フーリエ変換の窓長を１２８ポイントとして、２０Ｈｚ間隔で０〜２０００Ｈｚの周波数帯域において各マイクロホンに対して周波数信号を作成する。【００７０】
次に、抽出部１０５は、バイクのエンジン音１０１ｂ（抽出の対象とする音）の音源方向の候補からマイクロホン１０２ａ〜１０２ｎの各々に到達する時間差がゼロになるように分析部１０３が分析した周波数信号の時間軸を調整する。さらに、抽出部１０５は、時間軸を調整した周波数信号のマイクロホン間での差分距離がしきい値１０４より大きくなる部分の周波数信号を除去した残りの部分の周波数信号を用いて音源方向を抽出する（ステップＳ９０４）。【００７１】
図２１には、マイクロホンＡとマイクロホンＢとが入力した混合音に対して、８００Ｈｚの周波数帯域における周波数信号を、音源方向の候補（＋５０度）からマイクロホンの各々に到達する時間差がゼロになるように時間軸を調整した周波数信号が示されている。【００７２】
点線はマイクロホンＡにおける周波数信号を示しており、実線はマイクロホンＢにおける周波数信号を示している。横軸は時間軸を示しており、縦軸は振幅を示している。ここでは周波数信号は複素信号であるため、実部と虚部とを別々のグラフで示している。【００７３】
ここで差分距離の求め方の一例について説明する。この例では、図２１に示した時間区間（所定の時間幅をもつ時間区間）において、各時刻での周波数信号の差分値が所定の値より大きい時刻の部分３００が時間区間全体に占める割合を「差分距離」とする。ここでの所定の値は実験的に求めたものを用いる。また、ここでの差分値は振幅の大きさで正規化された値である。例えば、振幅値の歪み度合は、振幅値が大きいほど、歪む振幅値の絶対量は大きくなると考えられる。例えば、音圧レベルが半分に減衰した場合には、減衰前の振幅値が１０の場合には、減衰後の振幅値は５となり差分は５である。また、減衰前の振幅値が２の場合には、減衰後の振幅値は１であり差分は１である。よって、振幅値が大きいほど、歪む振幅値の絶対量は大きい。これによって、周波数信号の大きさで正規化された差分値を用いることで、振幅の大きさによる影響を除去できると考えられる。この例では、「差分値」を以下の式で求める。これによって、差分距離は音圧レベルに依存しないため、例えば、音圧レベルの大きい抽出音と音圧レベルの小さい抽出音に対しても、しきい値の設定を容易に行うことができる。【００７４】
【数１】
2008056649.tif 000003
【００７５】
差分値は、マイクロホンＡとマイクロホンＢの周波数信号のパワースペクトルの平均値で正規化されているため、分析する周波数による音圧レベルの大小に依存せずにしきい値を設定することができる。ここで、ｘAとｙAとは、マイクロホンＡにおける周波数信号のある時刻の実部と虚部との値をそれぞれ表しており、ｘBとｙBとはマイクロホンＢにおける周波数信号の対応する時刻の実部と虚部との値をそれぞれ表している。また、この例での所定の値は０．５であり、しきい値１０４は３０％であった。差分値はパワースペクトルの大きさで正規化してあるため、周波数帯域に対するパワースペクトルの大小は考慮する必要がない。このため、所定の値は全ての周波数帯域で同じ値とした。図２１の破線で囲まれた部分３００は、差分値が所定の値より大きい部分の周波数信号である。図２１より、＋５０度の方向に音源位置が存在すると仮定して周波数信号の時間軸を合わせた場合は、破線で囲まれた部分３００が時間区間全体に占める割合が大きいことがわかる。この差分距離である割合が、しきい値１０４である３０％より大きい場合はこの時間区間全体の周波数信号を除去して音源の方向を求めることになる。このとき、８００Ｈｚの周波数帯域に対して＋５０度の方向には抽出の対象とする音源が存在しないと解釈される。【００７６】
図２２には、マイクロホンＡとマイクロホンＢとが入力した混合音に対して、８００Ｈｚの周波数帯域における周波数信号を、他の音源方向の候補（−３０度）からマイクロホンの各々に到達する時間差がゼロになるように時間軸を調整した周波数信号が示されている。【００７７】
点線はマイクロホンＡにおける周波数信号を示しており、実線はマイクロホンＢにおける周波数信号を示している。横軸は時間軸を示しており、縦軸は振幅を示している。ここでは周波数信号は複素信号であるため、実部と虚部とを別々のグラフで表している。【００７８】
ここでも、図２１に示した時間区間と同じ時間区間（所定の時間幅をもつ時間区間）において、同様の定義を用いて差分距離を求める。破線で囲まれた部分３０２は、差分値が所定の値より大きい部分の周波数信号である。図２２より、−３０度の方向に音源位置が存在すると仮定して周波数信号の時間軸を合わせた場合は、破線で囲まれた部分３０２が時間区間全体に占める割合が小さいことがわかる。この差分距離である割合がしきい値１０４である３０％より小さい場合はこの時間区間全体の周波数信号を除去せずに音源の方向を求めることになる。この例では、音源方向を求めるときに、この時間区間における各時刻における差分値が所定の値以下である部分のマイクロホン間での相関値（一致度合）が、除去されずに残った全ての音源方向（角度）での相互相関値の中で最も大きい値をもつ場合に、８００Ｈｚの周波数帯域に対して−３０度の方向に抽出の対象とする音源が存在すると判定する。例えば、８００Ｈｚの周波数帯域に対して、−３０度、−４０度、−５０度の候補が音源方向の候補が残ったとものとすると、各候補における相互相関値のうち、最大のものに対応する音源方向の候補を、抽出音の音源方向と特定する。なお、相関値が第２の所定のしきい値を超えたものに対応する音源方向の候補を抽出音の音源方向と特定しても良い。この場合は、複数の音源の方向を求めるのに対応できる。また、音源方向の軸に対して相関値が極大値をとるものに対応する音源方向の候補を抽出音の音源方向と特定しても良い。また、別の一致度合として差分距離がしきい値以下の全ての方向を音源方向としても良い。また、差分距離が最小値または極小値をとる方向を音源方向としても良い。【００７９】
図２３Ａ、図２３Ｂ、図２５Ａ、図２５Ｂ、図２７Ａ及び図２７Ｂに、従来の方法と本発明による方法とで求めた音源の方向を０〜２０００Ｈｚに含まれる１００個の周波数帯域に対してヒストグラムをとったものを示す。図２３Ａ及び図２３Ｂでは、マイクロホンＡとマイクロホンＤを用いた結果を、図２５Ａ及び図２５Ｂでは、マイクロホンＡとマイクロホンＢを用いた結果を、図２７Ａ及び図２７Ｂでは、マイクロホンＣとマイクロホンＤを用いた結果を示す。【００８０】
横軸は時間軸を示しており、縦軸は音源方向を示す。色の濃さは度数の大きさを表しており、色の濃い部分ほど度数が大きい部分である。図２３Ａ、図２５Ａ、図２７Ａは、しきい値より大きい部分と小さい部分の両方を用いて（しきい値処理を用いず）音源方向を抽出した従来技術での結果である。また、図２３Ｂ、図２５Ｂ、図２７Ｂは、しきい値より大きい部分を除去した周波数信号を用いて（しきい値処理を用いて）音源方向を抽出した本発明での結果である。なお、グラフを把握しやすくするために、図２３Ａ、図２３Ｂ、図２５Ａ、図２５Ｂ、図２７Ａ及び図２７Ｂに示したグラフの濃淡値を二値化したものを図２４Ａ、図２４Ｂ、図２６Ａ、図２６Ｂ、図２８Ａ及び図２８Ｂにそれぞれ示す。【００８１】
図２９に、時刻に対応するバイクのエンジン音１０１ｂの音源位置を模式的に示す。時刻３秒あたりでマイクロホンＡとマイクロホンＢからみた音源方向は約０度の方向であり（マイクロホンＣとマイクロホンＤからみた音源方向は約＋３０度の方向）、時刻５秒あたりでマイクロホンＡとマイクロホンＢからみた音源方向は約＋９０度の方向であり、その後に０度の方向に向かう。【００８２】
図１５Ａ、図１７Ａ、図１９Ａには、自車両のエンジン音１０１ａ（アイドリング音）の音源方向が示されており、図２３Ｂ、図２５Ｂ、図２７Ｂの結果をみると、本発明のポイントとなるしきい値の処理を行うことにより自車両のエンジン音１０１ａの音源方向が除去されて、バイクのエンジン音１０１ｂの音源方向が抽出できることがわかる。また、図１９Ａと図２７Ｂとをみると、自車両のエンジン音１０１ａの音源方向とバイクのエンジン音１０１ｂの音源方向が重なっているにも係わらず、自車両のエンジン音１０１ａの影響を除去できていることもわかる。【００８３】
以上のように、差分距離の大小を比較してしきい値処理することで除去の対象とする雑音と抽出の対象とする抽出音とを区別できることがわかる。このため、雑音に対応する周波数信号の部分をマイクロホンが入力した混合音の周波数信号に基づいて選択的に除去することにより、雑音の影響を除去して抽出音の音源方向を正確に検知することができる。特に、車載用のマイクロホンを用いたときに問題となる自車両が発生するエンジン音の影響を除去できるため、その効果は極めて大きい。【００８４】
この例では、差分距離を、所定の時間幅をもつ時間区間において、各時刻での周波数信号の振幅値の差分値が所定の値より大きい時刻の部分の時間区間全体に占める割合としたが、別の差分距離として、所定の時間幅をもつ時間区間において、時間的に連続する振幅形状をベクトル表現して、ベクトル間の差分値を差分距離として定義することもできる。この場合も、差分距離を所定の時間幅をもつ時間区間で求めている。このため、マイクロホン間での周波数信号の振幅値が、周波数信号の振幅変動によりたまたま短時間だけ一致した部分を除去することができる。また、この例では、複素スペクトル空間での差分距離を用いたが、パワースペクトルや位相スペクトルの差分距離を用いることもできる。【００８５】
以上のように、時間幅をもつ時間区間ごとに差分距離を算出することで、マイクロホン間での周波数信号の振幅値が、周波数信号の振幅変動によりたまたま短時間だけ一致した部分を除去することができる。また、複数の音の混合による振幅値の歪みの影響を除去することができる。【００８６】
また、バイクは移動するため、自車両から遠方では音圧レベルが小さく、自車両に近づいた時は音圧レベルが大きくなるため、各マイクロホン間での周波数信号のパワースペクトルの平均値で正規化された差分距離を用いることは有効であると考えられる。【００８７】
なお、マイクロホンＡとマイクロホンＢからの抽出結果と、マイクロホンＣとマイクロホンＤからの抽出結果とから三角測量により音源位置を求めることができる。また、音源位置の候補から各マイクロホンへの到達時間差を調整して一致度合を比較することで、直接、音源位置を求めることもできる。【００８８】
以上説明したように、差分距離の大小を比較してしきい値処理することで除去の対象とする雑音と抽出の対象とする抽出音とを区別できるため、雑音に対応する周波数信号の部分をマイクロホンが入力した混合音の周波数信号に基づいて選択的に除去することで、雑音の影響を除去して抽出音の音源方向を検知することができる。特に、車載用のマイクロホンを用いたときに問題となる自車両が発生するエンジン音の影響を除去できるため、その効果は極めて大きい。【００８９】
なお、抽出部１０５の結果（例えば、自車両のエンジン音１０１ａの音源方向の除去の度合や、バイクのエンジン音１０１ｂの音源方向の抽出結果）から判断して、しきい値１０４の値をさらに調節してもよい。【００９０】
なお、暗騒音や風雑音も各々のマイクロホンで周波数信号が異なると考えられるため、これらの音も雑音として除去できると考えられる。また、各マイクロホン間で異なる音が入力された場合も、各々のマイクロホンで周波数信号が異なるため、この場合の音も雑音として除去でき誤った音源方向または音源位置を出力することを防ぐことができる。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
本発明に係る音源位置検知装置は、（例えば、自車両のエンジン音の影響を除去して）接近車両を音で検知する安全運転支援装置、（例えば、カメラのモータ音の影響を除去して）物音の音源位置に自動的にカメラを向けるセキュリティカメラ、（テレビ会議での相手側の発話の影響を除去して）発話者の方向に指向性を向けて収音できるテレビ会議装置など幅広い製品に展開でき実用的価値は極めて高い。
【図１】
2008056649.tif 000004
【図２】
2008056649.tif 000005
【図３】
2008056649.tif 000006
【図４Ａ】
2008056649.tif 000007
【図４Ｂ】
2008056649.tif 000008
【図５Ａ】
2008056649.tif 000009
【図５Ｂ】
2008056649.tif 000010
【図５Ｃ】
2008056649.tif 000011
【図６】
2008056649.tif 000012
【図７】
2008056649.tif 000013
【図８】
2008056649.tif 000014
【図９】
2008056649.tif 000015
【図１０】
2008056649.tif 000016
【図１１Ａ】
2008056649.tif 000017
【図１１Ｂ】
2008056649.tif 000018
【図１２Ａ】
2008056649.tif 000019
【図１２Ｂ】
2008056649.tif 000020
【図１３】
2008056649.tif 000021
【図１４】
2008056649.tif 000022
【図１５Ａ】
2008056649.tif 000023
【図１５Ｂ】
2008056649.tif 000024
【図１６Ａ】
2008056649.tif 000025
【図１６Ｂ】
2008056649.tif 000026
【図１７Ａ】
2008056649.tif 000027
【図１７Ｂ】
2008056649.tif 000028
【図１８Ａ】
2008056649.tif 000029
【図１８Ｂ】
2008056649.tif 000030
【図１９Ａ】
2008056649.tif 000031
【図１９Ｂ】
2008056649.tif 000032
【図２０Ａ】
2008056649.tif 000033
【図２０Ｂ】
2008056649.tif 000034
【図２１】
2008056649.tif 000035
【図２２】
2008056649.tif 000036
【図２３Ａ】
2008056649.tif 000037
【図２３Ｂ】
2008056649.tif 000038
【図２４Ａ】
2008056649.tif 000039
【図２４Ｂ】
2008056649.tif 000040
【図２５Ａ】
2008056649.tif 000041
【図２５Ｂ】
2008056649.tif 000042
【図２６Ａ】
2008056649.tif 000043
【図２６Ｂ】
2008056649.tif 000044
【図２７Ａ】
2008056649.tif 000045
【図２７Ｂ】
2008056649.tif 000046
【図２８Ａ】
2008056649.tif 000047
【図２８Ｂ】
2008056649.tif 000048
【図２９】
2008056649.tif 000049
【手続補正書】
【提出日】平成20年1月24日(2008.1.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
雑音を含む混合音から、抽出の対象とする抽出音の音源方向または音源位置を検知する音源位置検知装置であって、
離間して配置された複数のマイクロホンから、各々入力される雑音を含む混合音を周波数分析し、周波数信号を出力する分析手段と、
前記混合音に含まれる抽出音の複数の音源方向または音源位置の候補の各々について、（ａ）当該音源方向または音源位置の候補から前記複数のマイクロホンに到達する前記混合音の時間差がなくなるように前記複数のマイクロホンに対応する周波数信号の時間軸を調整し、（ｂ）時間軸調整後の前記複数のマイクロホンに対応する周波数信号のうち前記複数のマイクロホン間での前記周波数信号の異なり度合を示す差分距離がしきい値以下となる周波数信号を求め、（ｃ）求められた周波数信号のうち前記複数のマイクロホンに対応する周波数信号同士の一致度合により、音源方向または音源位置の候補の中から前記抽出音の音源方向または音源位置を抽出する抽出手段とを備え、
前記しきい値は、前記複数のマイクロホンに前記抽出音が入力された場合に、当該抽出音を周波数分析した周波数信号の前記複数のマイクロホン間での前記差分距離が前記しきい値以下になるように定められ、
かつ、前記しきい値は、当該複数のマイクロホンに除去の対象とする所定の雑音が入力された場合に、当該所定の雑音を周波数分析した周波数信号の前記複数のマイクロホン間での前記差分距離が前記しきい値よりも大きくなるように定められている
ことを特徴とする音源位置検知装置。
【請求項２】
前記各々のマイクロホンは、前記雑音の音源位置と前記各々のマイクロホンとの距離について距離が大きいものを距離が小さいもので割ったときの比率が、前記抽出音の音源位置と前記各々のマイクロホンとの距離について距離が大きいものを距離が小さいもので割ったときの比率と比較して大きくなる位置に配置されている
ことを特徴とする請求項１に記載の音源位置検知装置。
【請求項３】
前記雑音が各々のマイクロホンに伝播する媒質の一部にマイクロホン間で異なる伝達特性をもつ物質が用いられている
ことを特徴とする請求項１に記載の音源位置検知装置。
【請求項４】
前記差分距離は、各マイクロホン間での前記周波数信号のパワースペクトルの異なり度合である
ことを特徴とする請求項１に記載の音源位置検知装置。
【請求項５】
前記差分距離は、所定の時間幅を有する時間区間ごとに求められる
ことを特徴とする請求項１に記載の音源位置検知装置。
【請求項６】
前記差分距離は、前記複数のマイクロホンの前記周波数信号のパワースペクトルの平均値で正規化された前記周波数信号の異なり度合である
ことを特徴とする請求項１に記載の音源位置検知装置。
【請求項７】
自車両が発生する雑音を含む混合音から、自車両の周辺に存在する車両音の音源方向または音源位置を検知する音源位置検知装置であって、自車両に離間して配置された複数のマイクロホンから、各々入力される雑音を含む混合音を周波数分析して、周波数信号を出力する分析手段と、
前記混合音に含まれる自車両の周辺に存在する車両音の複数の音源方向または音源位置の候補の各々について、（ａ）当該音源方向または音源位置の候補から前記複数のマイクロホンに到達する前記混合音の時間差がなくなるように前記複数のマイクロホンに対応する周波数信号の時間軸を調整し、（ｂ）時間軸調整後の前記複数のマイクロホンに対応する周波数信号のうち前記複数のマイクロホン間での前記周波数信号の異なり度合を示す差分距離がしきい値以下となる周波数信号を求め、（ｃ）求められた周波数信号のうち前記複数のマイクロホンに対応する周波数信号同士の一致度合により、前記複数の音源方向または音源位置の候補の中から前記車両音の音源方向または音源位置を抽出する抽出手段とを備え、
前記しきい値は、前記複数のマイクロホンに前記車両音が入力された場合に、当該車両音を周波数分析した周波数信号の前記複数のマイクロホン間での前記差分距離が前記しきい値以下となるように定められ、
かつ、前記しきい値は、前記複数のマイクロホンに自車両が発生する雑音が入力された場合に、当該雑音を周波数分析した周波数信号の前記複数のマイクロホン間での前記差分距離が前記しきい値より大きくなるように定められている
ことを特徴とする車載用の音源位置検知装置。
【請求項８】
雑音を含む混合音から、抽出の対象とする抽出音の音源方向または音源位置を検知する音源位置検知方法であって、
離間して配置された複数のマイクロホンから、各々入力される雑音を含む混合音を周波数分析し、周波数信号を出力する分析ステップと、
前記混合音に含まれる抽出音の複数の音源方向または音源位置の候補の各々について、（ａ）当該音源方向または音源位置の候補から前記複数のマイクロホンに到達する前記混合音の時間差がなくなるように前記複数のマイクロホンに対応する周波数信号の時間軸を調整し、（ｂ）時間軸調整後の前記複数のマイクロホンに対応する周波数信号のうち前記複数のマイクロホン間での前記周波数信号の異なり度合を示す差分距離がしきい値以下となる周波数信号を求め、（ｃ）求められた周波数信号のうち前記複数のマイクロホンに対応する周波数信号同士の一致度合により、音源方向または音源位置の候補の中から前記抽出音の音源方向または音源位置を抽出する抽出ステップとを含み、
前記しきい値は、前記複数のマイクロホンに前記抽出音が入力された場合に、当該抽出音を周波数分析した周波数信号の前記複数のマイクロホン間での前記差分距離が前記しきい値以下になるように定められ、
かつ、前記しきい値は、当該複数のマイクロホンに除去の対象とする所定の雑音が入力された場合に、当該所定の雑音を周波数分析した周波数信号の前記複数のマイクロホン間での前記差分距離が前記しきい値よりも大きくなるように定められている
ことを特徴とする音源位置検知方法。
【請求項９】
雑音を含む混合音から、抽出の対象とする抽出音の音源方向または音源位置を検知するプログラムであって、
離間して配置された複数のマイクロホンから、各々入力される雑音を含む混合音を周波数分析し、周波数信号を出力する分析ステップと、
前記混合音に含まれる抽出音の複数の音源方向または音源位置の候補の各々について、（ａ）当該音源方向または音源位置の候補から前記複数のマイクロホンに到達する前記混合音の時間差がなくなるように前記複数のマイクロホンに対応する周波数信号の時間軸を調整し、（ｂ）時間軸調整後の前記複数のマイクロホンに対応する周波数信号のうち前記複数のマイクロホン間での前記周波数信号の異なり度合を示す差分距離がしきい値以下となる周波数信号を求め、（ｃ）求められた周波数信号のうち前記複数のマイクロホンに対応する周波数信号同士の一致度合により、音源方向または音源位置の候補の中から前記抽出音の音源方向または音源位置を抽出する抽出ステップとをコンピュータに実行させ、
前記しきい値は、前記複数のマイクロホンに前記抽出音が入力された場合に、当該抽出音を周波数分析した周波数信号の前記複数のマイクロホン間での前記差分距離が前記しきい値以下になるように定められ、
かつ、前記しきい値は、当該複数のマイクロホンに除去の対象とする所定の雑音が入力された場合に、当該所定の雑音を周波数分析した周波数信号の前記複数のマイクロホン間での前記差分距離が前記しきい値よりも大きくなるように定められている
ことを特徴とするプログラム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定の雑音の影響を除去して上記雑音以外の音の音源方向または音源位置を検知する音源位置検知装置、音源位置検知方法、及び、プログラムに関する。特に、自車両のエンジン音の影響を除去して自車両の周辺に存在する他車両の音源方向または音源位置を検知する車載用の音源位置検知装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
音源位置を検知する第１の従来技術として、複数のマイクロホンに入力された音響信号を相互に遅延させて畳み込み、二乗誤差を求めて、二乗誤差の値が最小になる時の遅延量から上記音源信号の音源方向を特定するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
雑音を含む混合音から抽出の対象とする抽出音の音源位置を検知する第２の従来技術として、自車両のエンジン回転数を検知して、エンジン回転数の基本波成分および高調波成分を除去することにより、自車両のエンジン音の影響を軽減するものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
図１は、第２の従来技術による自車両のエンジン音を除去する方法を説明するための図である。
【０００５】
第２の従来技術では、はじめに、自車両のエンジン回転数を検知するセンサを用いてエンジン音の基本波成分ｆｋＨｚを決定する。次に、基本波成分ｆｋＨｚを用いてエンジン音の高調波成分２ｆｋＨｚ、３ｆｋＨｚ、…を求める。図１（ａ）には、音響マイクロホンにより採集された音の波形の周波数信号が示されている。横軸は周波数を示しており縦軸は信号レベルを示している。ここで、先ほど求めた基本波成分ｆｋＨｚおよび高調波成分２ｆｋＨｚ、３ｆｋＨｚ、…の周波数帯域の信号（図１（ｂ）参照）を図１（ａ）に示した周波数信号から除去する。その結果、図１（ｃ）に示されるように、エンジン音の基本波成分ｆｋＨｚと高調波成分２ｆｋＨｚ、３ｆｋＨｚ、…の周波数帯域の信号が除去された周波数信号が得られる。この除去後の周波数信号を用いて自車両周辺の車両の音源位置が求められる。
【特許文献１】特開平６−８３３７１号公報（請求項２）
【特許文献２】特開平５−８５２８８号公報（請求項２、図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、第１の従来技術では、雑音を含む混合音の中から抽出の対象とする抽出音を区別する手段がないため、混合音から抽出音の音源位置を検知することが困難であった。
【０００７】
また、第２の従来技術では、エンジンの回転数から求めたエンジン音の基本波成分および高調波成分の周波数領域の信号を単純に除去しているだけである。このため、自車両のエンジン音の影響を完全に除去することはできない。その具体例について、以下に説明する。
【０００８】
図２は、車載用のマイクロホンが入力した自車両のエンジン音（アイドリング音）を、スペクトログラムにより表示したものである。このスペクトログラムは、縦軸が周波数、横軸が時間を示している。また、このスペクトログラムでは、色の薄い点ほど音圧レベル（信号レベル）が大きく、色の濃い点ほど音圧レベルが小さい。
【０００９】
図２に示すスペクトログラムによると、エンジン音の基本波成分および高調波成分だけが単純に現れるのではなく、その他の周波数帯域にも信号成分が複雑に現れていることがわかる。この原因の一つとして、エンジンルームからマイクロホンにエンジン音が伝達するときに、ボンネットなどの影響で波形が歪んだとも考えられる。このため、エンジン音の基本波成分および高調波成分を単純に除去するだけでは自車両のエンジン音の影響を完全に除去することはできない。なお、スペクトログラムを把握しやすくするために、図２に示したスペクトログラムの濃淡値を二値化したものを図３に示す。
【００１０】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、所定の雑音の影響を除去して上記雑音以外の音の音源方向または音源位置を検知することができる音源位置検知装置等を提供することを目的とする。
【００１１】
特に、自車両のエンジン音の影響を除去して自車両の周辺に存在する他車両の音源方向または音源位置を検知することができる車載用の音源位置検知装置等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】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明に係る音源位置検知装置は、雑音を含む混合音から、抽出の対象とする抽出音の音源方向または音源位置を検知する音源位置検知装置であって、離間して配置された複数のマイクロホンから、各々入力される雑音を含む混合音を周波数分析し、周波数信号を出力する分析手段と、前記混合音に含まれる抽出音の複数の音源方向または音源位置の候補の各々について、（ａ）当該音源方向または音源位置の候補から前記複数のマイクロホンに到達する前記混合音の時間差がなくなるように前記複数のマイクロホンに対応する周波数信号の時間軸を調整し、（ｂ）時間軸調整後の前記複数のマイクロホンに対応する周波数信号のうち前記複数のマイクロホン間での前記周波数信号の異なり度合を示す差分距離がしきい値以下となる周波数信号を求め、（ｃ）求められた周波数信号のうち前記複数のマイクロホンに対応する周波数信号同士の一致度合により、音源方向または音源位置の候補の中から前記抽出音の音源方向または音源位置を抽出する抽出手段とを備え、前記しきい値は、前記複数のマイクロホンに前記抽出音が入力された場合に、当該抽出音を周波数分析した周波数信号の前記複数のマイクロホン間での前記差分距離が前記しきい値以下になるように定められ、かつ、前記しきい値は、当該複数のマイクロホンに除去の対象とする所定の雑音が入力された場合に、当該所定の雑音を周波数分析した周波数信号の前記複数のマイクロホン間での前記差分距離が前記しきい値よりも大きくなるように定められていることを特徴とする。
【００１３】
これによって、しきい値処理により差分距離の大小を比較することで、除去の対象とする雑音と抽出の対象とする抽出音とを区別できるため、上記雑音に対応する周波数信号の部分をマイクロホンが入力した混合音の周波数信号に基づいて選択的に除去することで、上記雑音の影響を除去して上記抽出音の音源方向または音源位置を検知することができる。
【００１４】
図４Ａに、雑音（自車両のエンジン音）の各々のマイクロホンにおけるスペクトログラムの一例を示す。図４Ｂに雑音の各々のマイクロホンにおける周波数信号（パワースペクトル）の一例を示す。また、図５Ａに、抽出音（自車両の周辺に存在するバイク音）の各々のマイクロホンにおけるスペクトログラムを示す。図５Ｂ及び図５Ｃの各々に、抽出音の各々のマイクロホンにおける周波数信号（パワースペクトル）の一例を示す。各々のマイクロホンは、自車両の前方バンパーの左側と右側に備え付けられている。
【００１５】
図４Ａと図５Ａは、スペクトログラムを表しており、縦軸が周波数を横軸が時間を示している。このスペクトログラムでは、色の薄い点ほど音圧レベル（信号レベル）が大きく、色の濃い点ほど音圧レベルが小さい。図４Ｂ、図５Ｂ、図５Ｃは、パワースペクトルを表しており、縦軸がパワースペクトルを横軸は周波数を示している。図中の２本の実線は各々のマイクロホンでのパワースペクトルを示している。
【００１６】
図４Ｂは、図４Ａの時刻Ａにおけるパワースペクトルを表しており、雑音（自車両のエンジン音）が存在する周波数である、周波数Ａ１と周波数Ａ２におけるパワースペクトルの各々のマイクロホンにおける値が大きく異なっていることがわかる。また、図５Ｂは、図５Ａの時刻Ｂ（バイク位置は自車両から距離が４０ｍ離れた地点）におけるパワースペクトルを表しており、抽出音（自車両の周辺に存在するバイク音）が存在する周波数である、周波数Ｂ１と周波数Ｂ２におけるパワースペクトルの各々のマイクロホンにおける値がほぼ同一になっていることがわかる。また、図５Ｃは、図５Ａの時刻Ｃ（バイク位置は自車両から距離が１０ｍ離れた地点）におけるパワースペクトルを表しており、抽出音（自車両の周辺に存在するバイク音）が存在する周波数である、周波数Ｃ１と周波数Ｃ２におけるパワースペクトルの各々のマイクロホンにおける値がほぼ同一になっていることがわかる。このことから、しきい値処理により差分距離の大小を比較することで雑音と抽出音とを区別できることがわかる。この例では、雑音は自車両のエンジン音であり、自車両に搭載された各々のマイクロホンには、ボンネットの影響や伝播距離の違いなどにより異なる周波数信号の雑音が入力される。このため差分距離が大きくなっている。一方、抽出音は各々のマイクロホンから離れた位置に存在するバイク音でありバイク位置と各々のマイクロホンまでの距離が同一と近似できるため、距離減衰による音圧レベルの差が小さく、さらに空気中を伝播するため伝達歪みが少なく、各々のマイクロホンには類似した周波数信号のバイク音が入力される。このため差分距離が小さくなっている。
【００１７】
なお、図５Ｂと図５Ｃの破線で囲まれた暗騒音部分のスペクトルパワーを見ると、各々のマイクロホンにおける値が大きく異なっていることがわかる。このことから、暗騒音の部分も雑音として除去することが可能であることがわかる。
【００１８】
好ましくは、前記各々のマイクロホンは、前記雑音の音源位置と前記各々のマイクロホンとの距離について距離が大きいものを距離が小さいもので割ったときの比率が、前記抽出音の音源位置と前記各々のマイクロホンとの距離について距離が大きいものを距離が小さいもので割ったときの比率と比較して大きくなる位置に配置されていることを特徴とする。
【００１９】
これによって、雑音が各々のマイクロホンに到達したときの周波数信号（パワースペクトル）の異なり度合を、抽出音が各々のマイクロホンに到達したときの周波数信号（パワースペクトル）の異なり度合（遠方の音源の場合は近似的にゼロとみなせる）よりも大きくすることができる。このことは、音圧レベルは距離（又は距離の二乗）に反比例して減衰するという技術的知見に基づいている。雑音の近傍に異なる距離で配置されたマイクロホン（雑音と各々のマイクロホンとの距離の比率は１よりも大きい）で遠方の抽出音を検知する場合は、遠方の抽出音と各々のマイクロホンとの距離の比率は近似的に１とみなせるためこの条件に当てはまる。
【００２０】
好ましくは、前記雑音が各々のマイクロホンに伝播する媒質の一部にマイクロホン間で異なる伝達特性をもつ物質が用いられていることを特徴とする。
【００２１】
これによって、雑音が各々のマイクロホンに到達したときの周波数信号（パワースペクトルや位相スペクトル）の異なり度合を大きくすることができるため、しきい値の設定が容易になる。例えば、雑音と各々のマイクロホンとの間に音圧レベルの減衰率の異なる物質を挟んだ場合、雑音が各々のマイクロホンに到達したときの周波数信号（パワースペクトル）の異なり度合を大きくすることができる。例えば、密度の異なる金属とプラスチックを雑音源と各々のマイクロホンの間に挟むことで実現することができる。また、雑音と各々のマイクロホンとの間に位相特性の異なる物質を挟んだ場合、雑音が各々のマイクロホンに到達したときの周波数信号（位相スペクトル）の異なり度合を大きくすることも可能である。
【００２２】
好ましくは、前記差分距離は、各マイクロホン間での前記周波数信号のパワースペクトルの異なり度合であることを特徴とする。
【００２３】
これによって、雑音の近傍に異なる距離で配置されたマイクロホンで遠方の抽出音を検知する場合に、音圧レベルは距離（又は距離の二乗）に反比例して減衰するという技術的知見に基づいた音圧レベルの異なり度合を直接判断することができる。また、雑音と各々のマイクロホンとの間に音圧レベルの減衰率の異なる物質を挟んだ場合にも、音圧レベルの異なり度合を直接判断することができる。
【００２４】
好ましくは、前記差分距離は、所定の時間幅を有する時間区間ごとに求められることを特徴とする。
【００２５】
これによって、マイクロホン間での周波数信号が、たまたま短時間だけ一致した部分を除去することができる。図６には、２つのマイクロホンの８００Ｈｚにおける周波数信号（複素スペクトル）が示されている。点線はマイクロホンＡにおける周波数信号を示しており、実線はマイクロホンＢにおける周波数信号を示している。ここでは周波数信号は複素スペクトルであるため実部と虚部とを別々のグラフで表している。この例では、音源方向の候補を＋３０度とした場合の結果が示されている。図６の破線で囲まれた部分６０２は、時刻ごとでの複素空間での差分距離が小さい部分の周波数信号である。図６より、時刻ごとに差分距離を求めた場合には、マイクロホン間での周波数信号が、たまたま短時間だけ一致した部分を除去することができないことがわかる。しかし、時間区間ごとに差分距離を求めた場合には、たまたま短時間だけ一致した部分を除去することができる。
【００２６】
好ましくは、前記差分距離は、前記複数のマイクロホンの前記周波数信号のパワースペクトルの平均値で正規化された前記周波数信号の異なり度合であることを特徴とする。
【００２７】
これによって、差分距離は音圧レベルに依存しないため、しきい値の設定が容易になる。例えば、音圧レベルの大きい抽出音と音圧レベルの小さい抽出音に対しても、しきい値の設定を容易に行うことができる。
【００２８】
また、上記目的を達成するために、本発明に係る車載用の音源位置検知装置は、自車両が発生する雑音を含む混合音から、自車両の周辺に存在する車両音の音源方向または音源位置を検知する音源位置検知装置であって、自車両に離間して配置された複数のマイクロホンから、各々入力される雑音を含む混合音を周波数分析して、周波数信号を出力する分析手段と、前記混合音に含まれる自車両の周辺に存在する車両音の複数の音源方向または音源位置の候補の各々について、（ａ）当該音源方向または音源位置の候補から前記複数のマイクロホンに到達する前記混合音の時間差がなくなるように前記複数のマイクロホンに対応する周波数信号の時間軸を調整し、（ｂ）時間軸調整後の前記複数のマイクロホンに対応する周波数信号のうち前記複数のマイクロホン間での前記周波数信号の異なり度合を示す差分距離がしきい値以下となる周波数信号を求め、（ｃ）求められた周波数信号のうち前記複数のマイクロホンに対応する周波数信号同士の一致度合により、前記複数の音源方向または音源位置の候補の中から前記車両音の音源方向または音源位置を抽出する抽出手段とを備え、前記しきい値は、前記複数のマイクロホンに前記車両音が入力された場合に、当該車両音を周波数分析した周波数信号の前記複数のマイクロホン間での前記差分距離が前記しきい値以下となるように定められ、かつ、前記しきい値は、前記複数のマイクロホンに自車両が発生する雑音が入力された場合に、当該雑音を周波数分析した周波数信号の前記複数のマイクロホン間での前記差分距離が前記しきい値より大きくなるように定められていることを特徴とする。
【００２９】
これによって、しきい値処理により差分距離の大小を比較することで、自車両が発生する雑音と自車両の周辺に存在する車両音とを区別できるため、上記雑音に対応する周波数信号の部分をマイクロホンが入力した混合音の周波数信号に基づいて選択的に除去することで、自車両が発生する雑音（自車両のエンジン音など）の影響を除去して自車両の周辺に存在する車両音の音源方向または音源位置を検知することができる。例えば、ボンネットの材質としてエンジン位置と各々のマイクロホンまでの間に異なる密度をもつ物質や異なる形状をもつ物質を用いることにより、各マイクロホン間でのエンジン音の周波数信号の差分距離を大きくすることができる。また、各々のマイクロホンをバンパーなどに埋め込んだ場合、マイクロホンとバンパーとの接合部分（マイクロホンが自車両の外に出ている部分以外の全体部分）にマイクロホン間で異なる伝達特性をもつ物質を用いることでも、各マイクロホン間でのエンジン音の周波数信号の差分距離を大きくすることができる。そしてしきい値を容易に設定することができる。
【００３０】
なお、本発明は、このような特徴的な手段を備える音源位置検知装置として実現することができるだけでなく、音源位置検知装置に含まれる特徴的な手段をステップとする音源位置検知方法として実現したり、音源位置検知方法に含まれる特徴的なステップをコンピュータに実行させるプログラムとして実現したりすることもできる。そして、そのようなプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc-Read Only Memory）等の記録媒体やインターネット等の通信ネットワークを介して流通させることができるのは言うまでもない。
【発明の効果】
【００３１】
以上のように、差分距離の大小を比較することで除去の対象とする雑音と抽出の対象とする抽出音とを区別できる。このため、上記雑音に対応する周波数信号の部分をマイクロホンが入力した混合音の周波数信号に基づいて選択的に除去することで、上記雑音の影響を除去して上記抽出音の音源方向または音源位置を検知することができる。特に、車載用のマイクロホンを用いたときに問題となる自車両が発生するエンジン音の影響を除去できるため、その効果は極めて大きい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００３３】
図７は、本発明の実施の形態における音源位置検知装置の構成を示すブロック図である。ここでは、本発明に係る音源位置検知装置を車載用途で用いる場合を例にして説明する。
【００３４】
音源位置検知装置１００は、自車両の周辺に存在する他車両の音源方向または音源位置を検知する装置であり、２以上のマイクロホン１０２ａ〜１０２ｎと、分析部１０３と、抽出部１０５とを備える。ここでいうマイクロホンとは、媒質（気体、固体、液体）を伝播してくる音響信号を電気信号に変換するものである。
【００３５】
マイクロホン１０２ａ〜１０２ｎは、マイクロホン１０２ａ〜１０２ｎの各々に到達する時間差がゼロになるように時間軸が調整された自車両のエンジン音１０１ａ（除去の対象とする音）を周波数分析した周波数信号において、時間軸が調整された周波数信号のマイクロホン間での差分距離がしきい値１０４（しきい値）より大きくなるように配置されている。「差分距離」の求め方については、後で詳細に説明する。
【００３６】
図８は、自車両の前方部のバンパーに４つのマイクロホンを配置した一例を示す図である。この例では、マイクロホンＡとＢとの間隔およびマイクロホンＣとＤとの間隔を１７．５ｃｍとして、マイクロホンＢとＣとの間隔を約１ｍとしている。
【００３７】
音圧レベルは、距離が２倍になると６ｄＢずつ減衰する。また、自車両のエンジンとマイクロホンとの距離は近い。このことより、音源と各マイクロホンとの距離の比が大きくなり、４つのマイクロホンＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄに入力される自車両のエンジン音の音圧レベルは異なることになる。
【００３８】
これに対して、マイクロホンとの間の距離が遠いバイクのエンジン音は、音源と各マイクロホンとの距離の比がほぼ１となり、４つのマイクロホンでの音圧レベルはほぼ等しくなる。
【００３９】
また、自車両のエンジン音はボンネットの影響などでも４つのマイクロホンに入力される波形に歪みが生じると考えられる。さらに意図的に４つのマイクロホンと自車両との接続部分に音の伝達特性が異なる物質を用いることでも４つのマイクロホンに入力される波形に歪みを生じさせることができる。
【００４０】
エンジン位置から各マイクロホンまでのエンジン音の伝達経路において、ボンネットを通過する経路とボンネットを通過しない経路とがある場合やボンネットを通過する距離が違う場合、各マイクロホンの受信する周波数信号が異なる。なぜなら、ボンネットを通過する経路は密度が高く、ボンネットを通過しない経路（例えば、空気を伝播する）では密度が低いなどの伝搬経路に存在する物質の密度の違いによって、エンジン音の減衰率が異なるためである。
【００４１】
したがって、エンジン位置から各マイクロホンまでのエンジン音の伝達経路の距離がほぼ等しい距離であっても、エンジン位置と各々のマイクロホンまでの間に異なる密度をもつ物質や異なる形状をもつ物質を用いる構成にすることで、各マイクロホンが受信する波形に歪みを生じさせることができ、差分距離を大きくすることができる。
【００４２】
また、各々のマイクロホンをバンパーなどに埋め込んだ場合、マイクロホンとバンパーとの接合部分（マイクロホンが自車両の外に出ている部分以外の全体部分）にマイクロホン間で異なる伝達特性をもつ物質を用いる構成にする。ここで、「異なる伝達特性」とは、音響インピーダンス（媒質の密度×媒質中を伝播する音波の速度）の異なることをいう。音波は異なる音響インピーダンスを有する物質間を伝播する際に、その境界で反射する。この反射の度合は、伝播する物質間の音響インピーダンスの差が大きいほど大きく、音響インピーダンスの差によって変わる。したがって、エンジン位置と各マイクロホンとの間で、異なる伝達特性を有する物質を用いることによって、各マイクロホンが受信する波形に歪みを生じさせることができ、差分距離を大きくすることができる。
【００４３】
図９には、自車両のマイクロホン間で、異なる伝達特性をもつ物質を用いる構成の例を示す。自車両はエンジンと、そのエンジンから発生するエンジン音を受信するマイクロホンＡ及びマイクロホンＢとを備えている。また、エンジンとマイクロホンＡとの間には金属、エンジンとマイクロホンＢとの間にはプラスチックを備えている。エンジンからマイクロホンＡ、又はマイクロホンＢまでエンジン音（波線）が伝播しているとする。
エンジン音は金属に伝播する時とプラスチックに伝播する時とで、その反射の度合が異なるため、マイクロホンＡとマイクロホンＢとが受信する波形間で歪みを生じさせることができ、差分距離を大きくできる。ここでは、金属とプラスチックとしたが、異なる伝達特性を有する物質であれば、差分距離を大きくできる効果を有する。ここでは、一方に金属、他方にプラスチックを備えた例を記載したが、一方のみに金属やプラスチック等を備えたり、一方に金属とプラスチック、他方にプラスチックを備えても同様の効果を有する。
【００４４】
図１０には、図９と同様に、エンジンと、マイクロホンＡと、マイクロホンＢとを備えている。図１０では、エンジンとマイクロホンＡとの間にラジエータを備え、エンジンとマイクロホンＢとの間には意図的には何も備えていない。エンジンからマイクロホンＡに伝播するエンジン音は、ラジエータの存在により、その一部が反射する。これは、ラジエータ内の液体と、エンジン音が伝播してきた空気中との間の音響インピーダンスの差が大きいことにより、エンジン音がラジエータにより反射されるからである。この反射によって、マイクロホンＡとマイクロホンＢとが受信する波形間で歪みを生じさせることができ、差分距離を大きくできる。したがって、一方のマイクロホンとエンジンの間には空気と音響インピーダンスの差が大きい物質を備え、他方のマイクロホンとエンジンの間には空気以外は何も物質を挟まないか、空気とほぼ音響インピーダンスが変わらない物質しか挟まないことで、差分距離を大きくすることができる。
【００４５】
図１１Ａ及び図１１Ｂには、自車両のエンジン音１０１ａ（アイドリング音）におけるマイクロホンＡとマイクロホンＤとの間での差分距離がしきい値１０４より大きくなるように配置した場合の実験結果の一例が示されている。図１１Ａは、マイクロホンＡに入力された自車両のエンジン音１０１ａのスペクトログラムを示しており、図１１Ｂは、マイクロホンＤに入力された自車両のエンジン音１０１ａのスペクトログラムを示している。各スペクトログラムの横軸は時間軸を示しており、縦軸は周波数軸を示している。また、スペクトログラムの各点は、色が薄いほど音圧レベル（信号レベル）が大きく、色が濃いほど音圧レベルが小さい。
【００４６】
図１１Ａに示すスペクトログラムと図１１Ｂに示すスペクトログラムとを比較すると、２つのスペクトログラムは全体的に異なっている。特に、破線で囲まれた領域では、２つのスペクトログラム間で自車両のエンジン音１０１ａの周波数信号が歪んで異なっていることが肉眼でも分かる。なお、スペクトログラムを把握しやすくするために、図１１Ａ及び図１１Ｂに示したスペクトログラムの濃淡値を二値化したものを図１２Ａ及び図１２Ｂにそれぞれ示す。
【００４７】
分析部１０３は、マイクロホン１０２ａ〜１０２ｎが入力した自車両のエンジン音１０１ａ（除去の対象とする音）とバイクのエンジン音１０１ｂ（抽出の対象とする音）とを含む混合音を周波数分析して各マイクロホンに対応した周波数信号を作成する。
【００４８】
抽出部１０５は、バイクのエンジン音１０１ｂ（抽出の対象とする音）の音源方向の候補からマイクロホン１０２ａ〜１０２ｎの各々に到達する時間差がゼロになるように分析部１０３が分析した周波数信号の時間軸を調整する。時間軸の調整は、言い換えると、バイクからのバイク音が各々のマイクロホン１０２ａ〜１０２ｎに到達すると仮定したときの到達時間差がなくなるように、各々のマイクロホン１０２ａ〜１０２ｎに対応する周波数信号の時間軸を調整することである。
【００４９】
また、抽出部１０５は、時間軸を調整した周波数信号のマイクロホン間での差分距離がしきい値１０４より大きくなる部分の周波数信号を除去し、残りの部分の周波数信号を用いて音源方向を抽出する。
【００５０】
ここで、音源方向は、−９０度から９０度までの方向（角度）で示されるものとする。図１３は、音源方向を説明するための図である。音源方向は、自車両の直進方向および後進方向を０度としたときに、直進方向に対して直交する軸のうち、右手方向を９０度とし、左手方向を−９０度とする。
【００５１】
また、しきい値１０４は、バイクのエンジン音１０１ｂ（抽出の対象とする音）に対応する差分距離がしきい値１０４以下になるように設定されている。他の見方をすれば、バイクのエンジン音１０１ｂ（抽出の対象とする音）に対応する差分距離が、設定されたしきい値１０４以下になるようにマイクロホン１０２ａ〜１０２ｎが配置されている。この例では、マイクロホンの配置と、その配置における自車両のエンジン音１０１ａに対応する差分距離と、バイクのエンジン音１０１ｂに対応する差分距離とを比較して、バイクのエンジン音１０１ｂの音源方向が検知できるようにしきい値１０４の値を実験的に求めている。
【００５２】
このように、音源位置検知装置１００を用いることで、自車両のエンジン音の影響を除去して、接近するバイク等の音源方向を抽出して運転者に知らせることが可能になる。このため、音源位置検知装置１００は、安全運転支援の一機能として極めて有用である。
【００５３】
次に、以上のように構成された音源位置検知装置１００の動作について説明する。
【００５４】
図１４は、音源位置検知装置１００の動作手順を示すフローチャートである。
【００５５】
この例では、図８に示すように、自車両の前方部のバンパーに４つのマイクロホンＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄが配置されている。また、図８に示したマイクロホンの配置に対して、自車両のエンジン音１０１ａに対応する差分距離とバイクのエンジン音１０１ｂに対応する差分距離とからしきい値１０４を実験的に求める（ステップＳ９０１）。この例ではしきい値１０４を３０％とする。
【００５６】
図１５Ａ及び図１５Ｂに、図８に示すマイクロホンＡとマイクロホンＤとを用いて、しきい値処理を用いずに従来の方法で自車両のエンジン音１０１ａの音源方向を分析した結果の一例を示す。
【００５７】
図１５Ａおよび図１５Ｂに示すグラフは、横軸が時間、縦軸が音源方向（−９０度〜９０度）を示している。また、このグラフでは、色の濃い点ほどその点で示される音源方向に音源が存在する確率が高く、色の薄い点ほどその点で示される音源方向に音源が存在する確率が低いことを示している。
【００５８】
図１５Ａには、自車両のエンジン音１０１ａに対応する差分距離がしきい値１０４より大きくなる部分と小さくなる部分との両方の部分の周波数信号を用いて（しきい値処理を用いずに）、マイクロホンＡとマイクロホンＤとの間の自車両のエンジン音１０１ａの到達時間差により音源方向を分析した結果が示されている。図１５Ａより、−９０度〜９０度の幅広い方向に自車両のエンジン音１０１ａが現れることがわかる。
【００５９】
図１５Ｂには、自車両のエンジン音１０１ａに対応する差分距離がしきい値１０４より大きくなる部分を除去した残りの部分の周波数信号を用いて（本発明のしきい値処理を用いて）、マイクロホンＡとマイクロホンＤとの間の自車両のエンジン音１０１ａの到達時間差により音源方向を分析した結果が示されている。図１５Ａと図１５Ｂを比較すると、自車両のエンジン音１０１ａに対応する差分距離がしきい値１０４より大きくなる部分を除去することで、自車両のエンジン音１０１ａの影響を大幅に除去できることがわかる。なお、グラフを把握しやすくするために、図１５Ａ及び図１５Ｂに示したグラフの濃淡値を二値化したものを図１６Ａ及び図１６Ｂにそれぞれ示す。
【００６０】
図１７Ａ及び図１７Ｂに、図８に示すマイクロホンＡとマイクロホンＢを用いて、自車両のエンジン音１０１ａの音源方向を分析した結果の一例を示す。図１７Ａおよび図１７Ｂに示すグラフの意味は、図１５Ａ及び図１５Ｂで説明したものと同様である。
【００６１】
図１７Ａには、自車両のエンジン音１０１ａに対応する差分距離がしきい値１０４より大きくなる部分と小さくなる部分との両方の部分の周波数信号を用いて（しきい値処理を用いずに）、マイクロホンＡとマイクロホンＢとの間の自車両のエンジン音１０１ａの到達時間差により音源方向を分析した結果が示されている。図１７Ｂには、自車両のエンジン音１０１ａに対応する差分距離がしきい値１０４より大きくなる部分を除去した残りの部分の周波数信号を用いて（本発明のしきい値処理を用いて）、マイクロホンＡとマイクロホンＢとの間の自車両のエンジン音１０１ａの到達時間差により音源方向を分析した結果が示されている。図１７Ａと図１７Ｂとを比較すると、自車両のエンジン音１０１ａに対応する差分距離がしきい値１０４より大きくなる部分を除去することで、自車両のエンジン音１０１ａの影響を大幅に除去できることがわかる。なお、グラフを把握しやすくするために、図１７Ａ及び図１７Ｂに示したグラフの濃淡値を二値化したものを図１８Ａ及び図１８Ｂにそれぞれ示す。
【００６２】
図１９Ａ及び図１９Ｂに、図８に示すマイクロホンＣとマイクロホンＤを用いて、自車両のエンジン音１０１ａの音源方向を分析した結果の一例を示す。図１９Ａおよび図１９Ｂに示すグラフの意味は、図１５Ａ及び図１５Ｂで説明したものと同様である。
【００６３】
図１９Ａには、自車両のエンジン音１０１ａに対応する差分距離がしきい値１０４より大きくなる部分と小さくなる部分との両方の部分の周波数信号を用いて（しきい値処理を用いずに）、マイクロホンＣとマイクロホンＤとの間の自車両のエンジン音１０１ａの到達時間差により音源方向を分析した結果が示されている。図１９Ｂには、自車両のエンジン音１０１ａに対応する差分距離がしきい値１０４より大きくなる部分を除去した残りの部分の周波数信号を用いて（しきい値処理を用いて）、マイクロホンＣとマイクロホンＤとの間の自車両のエンジン音１０１ａの到達時間差により音源方向を分析した結果が示されている。図１９Ａと図１９Ｂとを比較すると、自車両のエンジン音１０１ａに対応する差分距離がしきい値１０４より大きくなる部分を除去することで、自車両のエンジン音１０１ａの影響を大幅に除去できることがわかる。なお、グラフを把握しやすくするために、図１９Ａ及び図１９Ｂに示したグラフの濃淡値を二値化したものを図２０Ａ及び図２０Ｂにそれぞれ示す。
【００６４】
このことから、図８に示したマイクロホンの配置は、自車両のエンジン音１０１ａに対応する差分距離がしきい値１０４より大きくなる配置であったことがわかる。ただし、図１５Ｂ、図１７Ｂ、図１９Ｂからわかるように、この例では、自車両のエンジン音１０１ａの影響を完全には除去できていないため、除去できた自車両のエンジン音１０１ａの部分をこの例では除去の対象とする所定の雑音としている。そして、ここでは、バイクのエンジン音の音源方向が除去されないようにしきい値を設定している。
【００６５】
なお、自車両のエンジンと各々のマイクロホンとの距離の比率（距離が大きいものを距離が小さいもので割ったときの比率）が大きくなるように、片方のマイクロホンをエンジンに近い位置に、片方のマイクロホンをエンジンから遠い位置に配置することで、自車両のエンジン音に対する差分距離を大きくしてしきい値の設定を容易にすることができる。また、ボンネットの材質としてエンジン位置と各々のマイクロホンまでの間に異なる密度をもつ物質や異なる形状をもつ物質を用いる構成にすることでも自車両のエンジン音に対する差分距離を大きくでき、しきい値の設定を容易にすることができる。
【００６６】
次に、マイクロホン１０２ａ〜１０２ｎは、自車両のエンジン音１０１ａ（除去の対象とする音）とバイクのエンジン音１０１ｂ（抽出の対象とする音）とを含む混合音を入力する（ステップＳ９０２）。
【００６７】
次に、分析部１０３は、マイクロホン１０２ａ〜１０２ｎが入力した混合音を周波数分析して各マイクロホンに対応した周波数信号を作成する（ステップＳ９０３）。ここでは、サンプリング周波数４４．１ｋＨｚの混合音を、離散フーリエ変換の窓長を１２８ポイントとして、２０Ｈｚ間隔で０〜２０００Ｈｚの周波数帯域において各マイクロホンに対して周波数信号を作成する。
【００６８】
次に、抽出部１０５は、バイクのエンジン音１０１ｂ（抽出の対象とする音）の音源方向の候補からマイクロホン１０２ａ〜１０２ｎの各々に到達する時間差がゼロになるように分析部１０３が分析した周波数信号の時間軸を調整する。さらに、抽出部１０５は、時間軸を調整した周波数信号のマイクロホン間での差分距離がしきい値１０４より大きくなる部分の周波数信号を除去した残りの部分の周波数信号を用いて音源方向を抽出する（ステップＳ９０４）。
【００６９】
図２１には、マイクロホンＡとマイクロホンＢとが入力した混合音に対して、８００Ｈｚの周波数帯域における周波数信号を、音源方向の候補（＋５０度）からマイクロホンの各々に到達する時間差がゼロになるように時間軸を調整した周波数信号が示されている。
【００７０】
点線はマイクロホンＡにおける周波数信号を示しており、実線はマイクロホンＢにおける周波数信号を示している。横軸は時間軸を示しており、縦軸は振幅を示している。ここでは周波数信号は複素信号であるため、実部と虚部とを別々のグラフで示している。
【００７１】
ここで差分距離の求め方の一例について説明する。この例では、図２１に示した時間区間（所定の時間幅をもつ時間区間）において、各時刻での周波数信号の差分値が所定の値より大きい時刻の部分３００が時間区間全体に占める割合を「差分距離」とする。ここでの所定の値は実験的に求めたものを用いる。また、ここでの差分値は振幅の大きさで正規化された値である。例えば、振幅値の歪み度合は、振幅値が大きいほど、歪む振幅値の絶対量は大きくなると考えられる。例えば、音圧レベルが半分に減衰した場合には、減衰前の振幅値が１０の場合には、減衰後の振幅値は５となり差分は５である。また、減衰前の振幅値が２の場合には、減衰後の振幅値は１であり差分は１である。よって、振幅値が大きいほど、歪む振幅値の絶対量は大きい。これによって、周波数信号の大きさで正規化された差分値を用いることで、振幅の大きさによる影響を除去できると考えられる。この例では、「差分値」を以下の式で求める。これによって、差分距離は音圧レベルに依存しないため、例えば、音圧レベルの大きい抽出音と音圧レベルの小さい抽出音に対しても、しきい値の設定を容易に行うことができる。
【００７２】
【数１】
2008056649.tif 000050
【００７３】
差分値は、マイクロホンＡとマイクロホンＢの周波数信号のパワースペクトルの平均値で正規化されているため、分析する周波数による音圧レベルの大小に依存せずにしきい値を設定することができる。ここで、ｘAとｙAとは、マイクロホンＡにおける周波数信号のある時刻の実部と虚部との値をそれぞれ表しており、ｘBとｙBとはマイクロホンＢにおける周波数信号の対応する時刻の実部と虚部との値をそれぞれ表している。また、この例での所定の値は０．５であり、しきい値１０４は３０％であった。差分値はパワースペクトルの大きさで正規化してあるため、周波数帯域に対するパワースペクトルの大小は考慮する必要がない。このため、所定の値は全ての周波数帯域で同じ値とした。図２１の破線で囲まれた部分３００は、差分値が所定の値より大きい部分の周波数信号である。図２１より、＋５０度の方向に音源位置が存在すると仮定して周波数信号の時間軸を合わせた場合は、破線で囲まれた部分３００が時間区間全体に占める割合が大きいことがわかる。この差分距離である割合が、しきい値１０４である３０％より大きい場合はこの時間区間全体の周波数信号を除去して音源の方向を求めることになる。このとき、８００Ｈｚの周波数帯域に対して＋５０度の方向には抽出の対象とする音源が存在しないと解釈される。
【００７４】
図２２には、マイクロホンＡとマイクロホンＢとが入力した混合音に対して、８００Ｈｚの周波数帯域における周波数信号を、他の音源方向の候補（−３０度）からマイクロホンの各々に到達する時間差がゼロになるように時間軸を調整した周波数信号が示されている。
【００７５】
点線はマイクロホンＡにおける周波数信号を示しており、実線はマイクロホンＢにおける周波数信号を示している。横軸は時間軸を示しており、縦軸は振幅を示している。ここでは周波数信号は複素信号であるため、実部と虚部とを別々のグラフで表している。
【００７６】
ここでも、図２１に示した時間区間と同じ時間区間（所定の時間幅をもつ時間区間）において、同様の定義を用いて差分距離を求める。破線で囲まれた部分３０２は、差分値が所定の値より大きい部分の周波数信号である。図２２より、−３０度の方向に音源位置が存在すると仮定して周波数信号の時間軸を合わせた場合は、破線で囲まれた部分３０２が時間区間全体に占める割合が小さいことがわかる。この差分距離である割合がしきい値１０４である３０％より小さい場合はこの時間区間全体の周波数信号を除去せずに音源の方向を求めることになる。この例では、音源方向を求めるときに、この時間区間における各時刻における差分値が所定の値以下である部分のマイクロホン間での相関値（一致度合）が、除去されずに残った全ての音源方向（角度）での相互相関値の中で最も大きい値をもつ場合に、８００Ｈｚの周波数帯域に対して−３０度の方向に抽出の対象とする音源が存在すると判定する。例えば、８００Ｈｚの周波数帯域に対して、−３０度、−４０度、−５０度の候補が音源方向の候補が残ったものとすると、各候補における相互相関値のうち、最大のものに対応する音源方向の候補を、抽出音の音源方向と特定する。なお、相関値が第２の所定のしきい値を超えたものに対応する音源方向の候補を抽出音の音源方向と特定しても良い。この場合は、複数の音源の方向を求めるのに対応できる。また、音源方向の軸に対して相関値が極大値をとるものに対応する音源方向の候補を抽出音の音源方向と特定しても良い。また、別の一致度合として差分距離がしきい値以下の全ての方向を音源方向としても良い。また、差分距離が最小値または極小値をとる方向を音源方向としても良い。
【００７７】
図２３Ａ、図２３Ｂ、図２５Ａ、図２５Ｂ、図２７Ａ及び図２７Ｂに、従来の方法と本発明による方法とで求めた音源の方向を０〜２０００Ｈｚに含まれる１００個の周波数帯域に対してヒストグラムをとったものを示す。図２３Ａ及び図２３Ｂでは、マイクロホンＡとマイクロホンＤを用いた結果を、図２５Ａ及び図２５Ｂでは、マイクロホンＡとマイクロホンＢを用いた結果を、図２７Ａ及び図２７Ｂでは、マイクロホンＣとマイクロホンＤを用いた結果を示す。
【００７８】
横軸は時間軸を示しており、縦軸は音源方向を示す。色の濃さは度数の大きさを表しており、色の濃い部分ほど度数が大きい部分である。図２３Ａ、図２５Ａ、図２７Ａは、しきい値より大きい部分と小さい部分の両方を用いて（しきい値処理を用いず）音源方向を抽出した従来技術での結果である。また、図２３Ｂ、図２５Ｂ、図２７Ｂは、しきい値より大きい部分を除去した周波数信号を用いて（しきい値処理を用いて）音源方向を抽出した本発明での結果である。なお、グラフを把握しやすくするために、図２３Ａ、図２３Ｂ、図２５Ａ、図２５Ｂ、図２７Ａ及び図２７Ｂに示したグラフの濃淡値を二値化したものを図２４Ａ、図２４Ｂ、図２６Ａ、図２６Ｂ、図２８Ａ及び図２８Ｂにそれぞれ示す。
【００７９】
図２９に、時刻に対応するバイクのエンジン音１０１ｂの音源位置を模式的に示す。時刻３秒あたりでマイクロホンＡとマイクロホンＢからみた音源方向は約０度の方向であり（マイクロホンＣとマイクロホンＤからみた音源方向は約＋３０度の方向）、時刻５秒あたりでマイクロホンＡとマイクロホンＢからみた音源方向は約＋９０度の方向であり、その後に０度の方向に向かう。
【００８０】
図１５Ａ、図１７Ａ、図１９Ａには、自車両のエンジン音１０１ａ（アイドリング音）の音源方向が示されており、図２３Ｂ、図２５Ｂ、図２７Ｂの結果をみると、本発明のポイントとなるしきい値の処理を行うことにより自車両のエンジン音１０１ａの音源方向が除去されて、バイクのエンジン音１０１ｂの音源方向が抽出できることがわかる。また、図１９Ａと図２７Ｂとをみると、自車両のエンジン音１０１ａの音源方向とバイクのエンジン音１０１ｂの音源方向が重なっているにも係わらず、自車両のエンジン音１０１ａの影響を除去できていることもわかる。
【００８１】
以上のように、差分距離の大小を比較してしきい値処理することで除去の対象とする雑音と抽出の対象とする抽出音とを区別できることがわかる。このため、雑音に対応する周波数信号の部分をマイクロホンが入力した混合音の周波数信号に基づいて選択的に除去することにより、雑音の影響を除去して抽出音の音源方向を正確に検知することができる。特に、車載用のマイクロホンを用いたときに問題となる自車両が発生するエンジン音の影響を除去できるため、その効果は極めて大きい。
【００８２】
この例では、差分距離を、所定の時間幅をもつ時間区間において、各時刻での周波数信号の振幅値の差分値が所定の値より大きい時刻の部分の時間区間全体に占める割合としたが、別の差分距離として、所定の時間幅をもつ時間区間において、時間的に連続する振幅形状をベクトル表現して、ベクトル間の差分値を差分距離として定義することもできる。この場合も、差分距離を所定の時間幅をもつ時間区間で求めている。このため、マイクロホン間での周波数信号の振幅値が、周波数信号の振幅変動によりたまたま短時間だけ一致した部分を除去することができる。また、この例では、複素スペクトル空間での差分距離を用いたが、パワースペクトルや位相スペクトルの差分距離を用いることもできる。
【００８３】
以上のように、時間幅をもつ時間区間ごとに差分距離を算出することで、マイクロホン間での周波数信号の振幅値が、周波数信号の振幅変動によりたまたま短時間だけ一致した部分を除去することができる。また、複数の音の混合による振幅値の歪みの影響を除去することができる。
【００８４】
また、バイクは移動するため、自車両から遠方では音圧レベルが小さく、自車両に近づいた時は音圧レベルが大きくなるため、各マイクロホン間での周波数信号のパワースペクトルの平均値で正規化された差分距離を用いることは有効であると考えられる。
【００８５】
なお、マイクロホンＡとマイクロホンＢからの抽出結果と、マイクロホンＣとマイクロホンＤからの抽出結果とから三角測量により音源位置を求めることができる。また、音源位置の候補から各マイクロホンへの到達時間差を調整して一致度合を比較することで、直接、音源位置を求めることもできる。
【００８６】
以上説明したように、差分距離の大小を比較してしきい値処理することで除去の対象とする雑音と抽出の対象とする抽出音とを区別できるため、雑音に対応する周波数信号の部分をマイクロホンが入力した混合音の周波数信号に基づいて選択的に除去することで、雑音の影響を除去して抽出音の音源方向を検知することができる。特に、車載用のマイクロホンを用いたときに問題となる自車両が発生するエンジン音の影響を除去できるため、その効果は極めて大きい。
【００８７】
なお、抽出部１０５の結果（例えば、自車両のエンジン音１０１ａの音源方向の除去の度合や、バイクのエンジン音１０１ｂの音源方向の抽出結果）から判断して、しきい値１０４の値をさらに調節してもよい。
【００８８】
なお、暗騒音や風雑音も各々のマイクロホンで周波数信号が異なると考えられるため、これらの音も雑音として除去できると考えられる。また、各マイクロホン間で異なる音が入力された場合も、各々のマイクロホンで周波数信号が異なるため、この場合の音も雑音として除去でき誤った音源方向または音源位置を出力することを防ぐことができる。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明に係る音源位置検知装置は、（例えば、自車両のエンジン音の影響を除去して）接近車両を音で検知する安全運転支援装置、（例えば、カメラのモータ音の影響を除去して）物音の音源位置に自動的にカメラを向けるセキュリティカメラ、（テレビ会議での相手側の発話の影響を除去して）発話者の方向に指向性を向けて収音できるテレビ会議装置など幅広い製品に展開でき実用的価値は極めて高い。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】図１は、従来技術におけるエンジン音の除去方法を説明するための図である。
【図２】図２は、自車両のエンジン音のスペクトログラムの一例を示した図である。
【図３】図３は、図２に示したスペクトログラムの濃淡値を二値化した図である。
【図４Ａ】図４Ａは、雑音のスペクトログラムの一例を示した図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、雑音の周波数信号（パワースペクトル）の一例を示した図である。
【図５Ａ】図５Ａは、抽出音のスペクトログラムの一例を示した図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、抽出音の周波数信号（パワースペクトル）の一例を示した図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、抽出音の周波数信号（パワースペクトル）の一例を示した図である。
【図６】図６は、混合音の周波数信号の一例を示した図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態における音源位置検知装置の全体構成を示すブロック図である。
【図８】図８は、マイクロホンの配置の仕方を説明する図である。
【図９】図９は、自車両のマイクロホン間で、異なる伝達特性をもつ物質を用いる構成の例を示す図である。
【図１０】図１０は、ラジエータを備える自車両の構成を示す図である。
【図１１Ａ】図１１Ａは、自車両のエンジン音のスペクトログラムを示した図である。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、自車両のエンジン音のスペクトログラムを示した図である。
【図１２Ａ】図１２Ａは、図１１Ａに示したスペクトログラムの濃淡値を二値化した図である。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、図１１Ｂに示したスペクトログラムの濃淡値を二値化した図である。
【図１３】図１３は、音源方向を説明するための図である。
【図１４】図１４は、音源位置検知装置の動作手順を示すフローチャートである。
【図１５Ａ】図１５Ａは、自車両のエンジン音の音源方向を分析した結果の一例を示す図である。
【図１５Ｂ】図１５Ｂは、自車両のエンジン音の音源方向を分析した結果の一例を示す図である。
【図１６Ａ】図１６Ａは、図１５Ａに示したグラフの濃淡値を二値化した図である。
【図１６Ｂ】図１６Ｂは、図１５Ｂに示したグラフの濃淡値を二値化した図である。
【図１７Ａ】図１７Ａは、自車両のエンジン音の音源方向を分析した結果の一例を示す図である。
【図１７Ｂ】図１７Ｂは、自車両のエンジン音の音源方向を分析した結果の一例を示す図である。
【図１８Ａ】図１８Ａは、図１７Ａに示したグラフの濃淡値を二値化した図である。
【図１８Ｂ】図１８Ｂは、図１７Ｂに示したグラフの濃淡値を二値化した図である。
【図１９Ａ】図１９Ａは、自車両のエンジン音の音源方向を分析した結果の一例を示す図である。
【図１９Ｂ】図１９Ｂは、自車両のエンジン音の音源方向を分析した結果の一例を示す図である。
【図２０Ａ】図２０Ａは、図１９Ａに示したグラフの濃淡値を二値化した図である。
【図２０Ｂ】図２０Ｂは、図１９Ｂに示したグラフの濃淡値を二値化した図である。
【図２１】図２１は、混合音の周波数信号の一例を示した図である。
【図２２】図２２は、混合音の周波数信号の一例を示した図である。
【図２３Ａ】図２３Ａは、混合音を用いて音源方向を抽出した結果の一例を示す図である。
【図２３Ｂ】図２３Ｂは、混合音を用いて音源方向を抽出した結果の一例を示す図である。
【図２４Ａ】図２４Ａは、図２３Ａに示したグラフの濃淡値を二値化した図である。
【図２４Ｂ】図２４Ｂは、図２３Ｂに示したグラフの濃淡値を二値化した図である。
【図２５Ａ】図２５Ａは、混合音を用いて音源方向を抽出した結果の一例を示す図である。
【図２５Ｂ】図２５Ｂは、混合音を用いて音源方向を抽出した結果の一例を示す図である。
【図２６Ａ】図２６Ａは、図２５Ａに示したグラフの濃淡値を二値化した図である。
【図２６Ｂ】図２６Ｂは、図２５Ｂに示したグラフの濃淡値を二値化した図である。
【図２７Ａ】図２７Ａは、混合音を用いて音源方向を抽出した結果の一例を示す図である。
【図２７Ｂ】図２７Ｂは、混合音を用いて音源方向を抽出した結果の一例を示す図である。
【図２８Ａ】図２８Ａは、図２７Ａに示したグラフの濃淡値を二値化した図である。
【図２８Ｂ】図２８Ｂは、図２７Ｂに示したグラフの濃淡値を二値化した図である。
【図２９】図２９は、バイクのエンジン音の音源位置を示した図である。
【符号の説明】
【００９１】
１００  音源位置検知装置
１０１ａ  自車両のエンジン音
１０１ｂ  バイクのエンジン音
１０２ａ〜１０２ｎ  マイクロホン
１０３  分析部
１０４  しきい値
１０５  抽出部
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2008056649.tif 000051
【図２】
2008056649.tif 000052
【図３】
2008056649.tif 000053
【図４Ａ】
2008056649.tif 000054
【図４Ｂ】
2008056649.tif 000055
【図５Ａ】
2008056649.tif 000056
【図５Ｂ】
2008056649.tif 000057
【図５Ｃ】
2008056649.tif 000058
【図６】
2008056649.tif 000059
【図７】
2008056649.tif 000060
【図８】
2008056649.tif 000061
【図９】
2008056649.tif 000062
【図１０】
2008056649.tif 000063
【図１１Ａ】
2008056649.tif 000064
【図１１Ｂ】
2008056649.tif 000065
【図１２Ａ】
2008056649.tif 000066
【図１２Ｂ】
2008056649.tif 000067
【図１３】
2008056649.tif 000068
【図１４】
2008056649.tif 000069
【図１５Ａ】
2008056649.tif 000070
【図１５Ｂ】
2008056649.tif 000071
【図１６Ａ】
2008056649.tif 000072
【図１６Ｂ】
2008056649.tif 000073
【図１７Ａ】
2008056649.tif 000074
【図１７Ｂ】
2008056649.tif 000075
【図１８Ａ】
2008056649.tif 000076
【図１８Ｂ】
2008056649.tif 000077
【図１９Ａ】
2008056649.tif 000078
【図１９Ｂ】
2008056649.tif 000079
【図２０Ａ】
2008056649.tif 000080
【図２０Ｂ】
2008056649.tif 000081
【図２１】
2008056649.tif 000082
【図２２】
2008056649.tif 000083
【図２３Ａ】
2008056649.tif 000084
【図２３Ｂ】
2008056649.tif 000085
【図２４Ａ】
2008056649.tif 000086
【図２４Ｂ】
2008056649.tif 000087
【図２５Ａ】
2008056649.tif 000088
【図２５Ｂ】
2008056649.tif 000089
【図２６Ａ】
2008056649.tif 000090
【図２６Ｂ】
2008056649.tif 000091
【図２７Ａ】
2008056649.tif 000092
【図２７Ｂ】
2008056649.tif 000093
【図２８Ａ】
2008056649.tif 000094
【図２８Ｂ】
2008056649.tif 000095
【図２９】
2008056649.tif 000096
【手続補正書】
【提出日】平成20年6月20日(2008.6.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
雑音を含む混合音から、抽出の対象とする抽出音の音源方向または音源位置を検知する音源位置検知装置であって、
離間して配置された複数のマイクロホンから、各々入力される雑音を含む混合音を周波数分析し、周波数信号を出力する分析手段と、
前記混合音に含まれる抽出音の複数の音源方向または音源位置の候補の各々について、（ａ）当該音源方向または音源位置の候補から前記複数のマイクロホンに到達する前記混合音の時間差がなくなるように前記複数のマイクロホンに対応する周波数信号の時間軸を調整し、（ｂ）時間軸調整後の前記複数のマイクロホンに対応する周波数信号のうち前記複数のマイクロホン間での前記周波数信号の異なり度合を示す差分距離がしきい値以下となる周波数信号を求め、（ｃ）求められた周波数信号のうち前記複数のマイクロホンに対応する周波数信号の波形同士の一致度合により、音源方向または音源位置の候補の中から前記抽出音の音源方向または音源位置を抽出する抽出手段とを備え、
前記しきい値は、前記複数のマイクロホンに前記抽出音が入力された場合に、当該抽出音を周波数分析した周波数信号の前記複数のマイクロホン間での前記差分距離が前記しきい値以下になるように定められ、
かつ、前記しきい値は、当該複数のマイクロホンに除去の対象とする所定の雑音が入力された場合に、当該所定の雑音を周波数分析した周波数信号の前記複数のマイクロホン間での前記差分距離が前記しきい値よりも大きくなるように定められている
ことを特徴とする音源位置検知装置。
【請求項２】
前記各々のマイクロホンは、前記雑音の音源位置と前記各々のマイクロホンとの距離について距離が大きいものを距離が小さいもので割ったときの比率が、前記抽出音の音源位置と前記各々のマイクロホンとの距離について距離が大きいものを距離が小さいもので割ったときの比率と比較して大きくなる位置に配置されている
ことを特徴とする請求項１に記載の音源位置検知装置。
【請求項３】
前記雑音が各々のマイクロホンに伝播する媒質の一部にマイクロホン間で異なる伝達特性をもつ物質が用いられている
ことを特徴とする請求項１に記載の音源位置検知装置。
【請求項４】
前記差分距離は、各マイクロホン間での前記周波数信号のパワースペクトルの異なり度合である
ことを特徴とする請求項１に記載の音源位置検知装置。
【請求項５】
前記差分距離は、所定の時間幅を有する時間区間ごとに求められる
ことを特徴とする請求項１に記載の音源位置検知装置。
【請求項６】
前記差分距離は、前記複数のマイクロホンの前記周波数信号のパワースペクトルの平均値で正規化された前記周波数信号の異なり度合である
ことを特徴とする請求項１に記載の音源位置検知装置。
【請求項７】
自車両が発生する雑音を含む混合音から、自車両の周辺に存在する車両音の音源方向または音源位置を検知する音源位置検知装置であって、自車両に離間して配置された複数のマイクロホンから、各々入力される雑音を含む混合音を周波数分析して、周波数信号を出力する分析手段と、
前記混合音に含まれる自車両の周辺に存在する車両音の複数の音源方向または音源位置の候補の各々について、（ａ）当該音源方向または音源位置の候補から前記複数のマイクロホンに到達する前記混合音の時間差がなくなるように前記複数のマイクロホンに対応する周波数信号の時間軸を調整し、（ｂ）時間軸調整後の前記複数のマイクロホンに対応する周波数信号のうち前記複数のマイクロホン間での前記周波数信号の異なり度合を示す差分距離がしきい値以下となる周波数信号を求め、（ｃ）求められた周波数信号のうち前記複数のマイクロホンに対応する周波数信号の波形同士の一致度合により、前記複数の音源方向または音源位置の候補の中から前記車両音の音源方向または音源位置を抽出する抽出手段とを備え、
前記しきい値は、前記複数のマイクロホンに前記車両音が入力された場合に、当該車両音を周波数分析した周波数信号の前記複数のマイクロホン間での前記差分距離が前記しきい値以下となるように定められ、
かつ、前記しきい値は、前記複数のマイクロホンに自車両が発生する雑音が入力された場合に、当該雑音を周波数分析した周波数信号の前記複数のマイクロホン間での前記差分距離が前記しきい値より大きくなるように定められている
ことを特徴とする車載用の音源位置検知装置。
【請求項８】
雑音を含む混合音から、抽出の対象とする抽出音の音源方向または音源位置を検知する音源位置検知方法であって、
離間して配置された複数のマイクロホンから、各々入力される雑音を含む混合音を周波数分析し、周波数信号を出力する分析ステップと、
前記混合音に含まれる抽出音の複数の音源方向または音源位置の候補の各々について、（ａ）当該音源方向または音源位置の候補から前記複数のマイクロホンに到達する前記混合音の時間差がなくなるように前記複数のマイクロホンに対応する周波数信号の時間軸を調整し、（ｂ）時間軸調整後の前記複数のマイクロホンに対応する周波数信号のうち前記複数のマイクロホン間での前記周波数信号の異なり度合を示す差分距離がしきい値以下となる周波数信号を求め、（ｃ）求められた周波数信号のうち前記複数のマイクロホンに対応する周波数信号の波形同士の一致度合により、音源方向または音源位置の候補の中から前記抽出音の音源方向または音源位置を抽出する抽出ステップとを含み、
前記しきい値は、前記複数のマイクロホンに前記抽出音が入力された場合に、当該抽出音を周波数分析した周波数信号の前記複数のマイクロホン間での前記差分距離が前記しきい値以下になるように定められ、
かつ、前記しきい値は、当該複数のマイクロホンに除去の対象とする所定の雑音が入力された場合に、当該所定の雑音を周波数分析した周波数信号の前記複数のマイクロホン間での前記差分距離が前記しきい値よりも大きくなるように定められている
ことを特徴とする音源位置検知方法。
【請求項９】
雑音を含む混合音から、抽出の対象とする抽出音の音源方向または音源位置を検知するプログラムであって、
離間して配置された複数のマイクロホンから、各々入力される雑音を含む混合音を周波数分析し、周波数信号を出力する分析ステップと、
前記混合音に含まれる抽出音の複数の音源方向または音源位置の候補の各々について、（ａ）当該音源方向または音源位置の候補から前記複数のマイクロホンに到達する前記混合音の時間差がなくなるように前記複数のマイクロホンに対応する周波数信号の時間軸を調整し、（ｂ）時間軸調整後の前記複数のマイクロホンに対応する周波数信号のうち前記複数のマイクロホン間での前記周波数信号の異なり度合を示す差分距離がしきい値以下となる周波数信号を求め、（ｃ）求められた周波数信号のうち前記複数のマイクロホンに対応する周波数信号の波形同士の一致度合により、音源方向または音源位置の候補の中から前記抽出音の音源方向または音源位置を抽出する抽出ステップとをコンピュータに実行させ、
前記しきい値は、前記複数のマイクロホンに前記抽出音が入力された場合に、当該抽出音を周波数分析した周波数信号の前記複数のマイクロホン間での前記差分距離が前記しきい値以下になるように定められ、
かつ、前記しきい値は、当該複数のマイクロホンに除去の対象とする所定の雑音が入力された場合に、当該所定の雑音を周波数分析した周波数信号の前記複数のマイクロホン間での前記差分距離が前記しきい値よりも大きくなるように定められている
ことを特徴とするプログラム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明に係る音源位置検知装置は、雑音を含む混合音から、抽出の対象とする抽出音の音源方向または音源位置を検知する音源位置検知装置であって、離間して配置された複数のマイクロホンから、各々入力される雑音を含む混合音を周波数分析し、周波数信号を出力する分析手段と、前記混合音に含まれる抽出音の複数の音源方向または音源位置の候補の各々について、（ａ）当該音源方向または音源位置の候補から前記複数のマイクロホンに到達する前記混合音の時間差がなくなるように前記複数のマイクロホンに対応する周波数信号の時間軸を調整し、（ｂ）時間軸調整後の前記複数のマイクロホンに対応する周波数信号のうち前記複数のマイクロホン間での前記周波数信号の異なり度合を示す差分距離がしきい値以下となる周波数信号を求め、（ｃ）求められた周波数信号のうち前記複数のマイクロホンに対応する周波数信号の波形同士の一致度合により、音源方向または音源位置の候補の中から前記抽出音の音源方向または音源位置を抽出する抽出手段とを備え、前記しきい値は、前記複数のマイクロホンに前記抽出音が入力された場合に、当該抽出音を周波数分析した周波数信号の前記複数のマイクロホン間での前記差分距離が前記しきい値以下になるように定められ、かつ、前記しきい値は、当該複数のマイクロホンに除去の対象とする所定の雑音が入力された場合に、当該所定の雑音を周波数分析した周波数信号の前記複数のマイクロホン間での前記差分距離が前記しきい値よりも大きくなるように定められていることを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
また、上記目的を達成するために、本発明に係る車載用の音源位置検知装置は、自車両が発生する雑音を含む混合音から、自車両の周辺に存在する車両音の音源方向または音源位置を検知する音源位置検知装置であって、自車両に離間して配置された複数のマイクロホンから、各々入力される雑音を含む混合音を周波数分析して、周波数信号を出力する分析手段と、前記混合音に含まれる自車両の周辺に存在する車両音の複数の音源方向または音源位置の候補の各々について、（ａ）当該音源方向または音源位置の候補から前記複数のマイクロホンに到達する前記混合音の時間差がなくなるように前記複数のマイクロホンに対応する周波数信号の時間軸を調整し、（ｂ）時間軸調整後の前記複数のマイクロホンに対応する周波数信号のうち前記複数のマイクロホン間での前記周波数信号の異なり度合を示す差分距離がしきい値以下となる周波数信号を求め、（ｃ）求められた周波数信号のうち前記複数のマイクロホンに対応する周波数信号の波形同士の一致度合により、前記複数の音源方向または音源位置の候補の中から前記車両音の音源方向または音源位置を抽出する抽出手段とを備え、前記しきい値は、前記複数のマイクロホンに前記車両音が入力された場合に、当該車両音を周波数分析した周波数信号の前記複数のマイクロホン間での前記差分距離が前記しきい値以下となるように定められ、かつ、前記しきい値は、前記複数のマイクロホンに自車両が発生する雑音が入力された場合に、当該雑音を周波数分析した周波数信号の前記複数のマイクロホン間での前記差分距離が前記しきい値より大きくなるように定められていることを特徴とする。
【国際調査報告】
2008056649.tif 000097
2008056649.tif 000098
2008056649.tif 000099
2008056649.tif 000100