(57)【要約】  加減速判定装置（３０００）は、エンジン音における、所定の周波数の周波数信号を所定の時間ごとに算出するＤＦＴ分析部（３００２）と、時間の経過に伴って前記周波数信号の位相が加速度的に増加するか又は加速度的に減少するかを判定することにより、エンジン回転数の増加又は減少を判定する加減速判定部（３００６（ｊ））とを備える。
2011096155.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン音における、所定の周波数の周波数信号を所定の時間ごとに算出する周波数分析手段と、
時間の経過に伴って前記周波数信号の位相が加速度的に増加するか又は加速度的に減少するかを判定することにより、エンジン回転数の増加又は減少を判定する回転数判定手段と
を備える回転数増減判定装置。
【請求項２】
前記回転数判定手段は、時間の経過に伴って前記位相が加速度的に増加する場合にはエンジン回転数が増加していると判定し、時間の経過に伴って前記位相が加速度的に減少する場合にはエンジン回転数が減少していると判定する
請求項１記載の回転数増減判定装置。
【請求項３】
さらに、前記周波数信号の位相の時間変化を近似する位相曲線を算出する位相曲線算出部を備え、
前記回転数判定手段は、前記位相曲線の形状に基づいて前記周波数信号の位相が加速度的に増加するか又は加速度的に減少するかを判定することにより、エンジン回転数の増加又は減少を判定する
請求項１記載の回転数増減判定装置。
【請求項４】
前記回転数判定手段は、前記位相曲線が下に凸の場合に前記周波数信号の位相が加速度的に増加していると判定することにより、エンジン回転数が増加していると判定する
請求項３記載の回転数増減判定装置。
【請求項５】
前記回転数判定手段は、前記位相曲線が上に凸の場合に前記周波数信号の位相が加速度的に減少していると判定することにより、エンジン回転数が減少していると判定する
請求項３記載の回転数増減判定装置。
【請求項６】
前記回転数判定手段は、時間の経過に伴う位相の変化値が所定の閾値以下の場合にのみ前記エンジン回転数の増加又は減少を判定する
請求項３記載の回転数増減判定装置。
【請求項７】
前記位相曲線は、２次多項式で表される曲線である
請求項３記載の回転数増減判定装置。
【請求項８】
さらに、
所定数の前記位相との差が小さくなるように、前記所定数の前記位相とは異なる他の前記位相に±２π×ｍ（ラジアン）（ｍは自然数）を加算することにより、他の前記位相を補正する位相補正部を備える
請求項３記載の回転数増減判定装置。
【請求項９】
さらに、
前記位相曲線と前記周波数信号の位相との誤差を算出する誤差算出手段と、
互いに異なる角度範囲ごとに、当該角度範囲内に収まるように前記位相に±２π×ｍ（ラジアン）（ｍは自然数）を加算することにより、前記位相を補正する位相補正部とを備え、
前記位相曲線算出部は、前記角度範囲ごとに、前記位相曲線を算出し、
前記誤差算出手段は、前記角度範囲ごとに、前記誤差を算出し、
前記位相補正部は、さらに、前記位相曲線と、前記周波数信号の位相との誤差が最小となるときの角度範囲を選択し、
前記回転数判定手段は、選択された前記角度範囲における前記位相曲線の形状に基づいて前記周波数信号の位相が加速度的に増加するか又は加速度的に減少するかを判定することにより、エンジン回転数の増加又は減少を判定する
請求項３記載の回転数増減判定装置。
【請求項１０】
前記周波数分析手段は、雑音とエンジン音とを含む混合音における、前記所定の周波数の周波数信号を前記所定の時間ごとに算出し、
前記位相曲線算出部は、前記混合音の周波数信号の位相の時間変化を近似する位相曲線を算出し、
前記回転数増減判定装置は、さらに、
前記位相曲線と、前記混合音の周波数信号の位相との誤差を算出する誤差算出手段と、
前記誤差に基づいて、前記混合音がエンジン音か否かを識別する音響信号識別手段とを備え、
前記回転数判定手段は、前記音響信号識別手段でエンジン音であると識別された前記混合音の位相について、エンジン回転数の増加又は減少を判定する
請求項３記載の回転数増減判定装置。
【請求項１１】
前記周波数分析手段は、各々がエンジン音の入力を受け付ける互いに離間して配置された複数のマイクロホンで受け付けられた複数のエンジン音のそれぞれについて周波数信号を算出し、
前記回転数増減判定装置は、さらに、
前記複数のマイクロホンで受け付けられた複数の前記エンジン音の到達時間差に基づいて、前記エンジン音の音源方向を検知し、前記回転数判定手段によりエンジン回転数が増加していると判定された場合にのみ、前記音源方向の検知結果を出力する方向検知部を備える
請求項１記載の回転数増減判定装置。
【請求項１２】
前記回転数判定手段は、さらに、エンジン回転数が増加している場合に前記エンジン音を発する車両が加速していると判定し、エンジン回転数が減少している場合に前記エンジン音を発する車両が減速していると判定する
請求項１記載の回転数増減判定装置。
【請求項１３】
エンジン音における、所定の周波数の周波数信号を所定の時間ごとに算出する周波数分析ステップと、
時間の経過に伴って前記周波数信号の位相が加速度的に増加するか又は加速度的に減少するかを判定することにより、エンジン回転数の増加又は減少を判定する回転数判定ステップと
を含む回転数増減判定方法。
【請求項１４】
エンジン音における、所定の周波数の周波数信号を所定の時間ごとに算出する周波数分析ステップと、
時間の経過に伴って前記周波数信号の位相が加速度的に増加するか又は加速度的に減少するかを判定することにより、エンジン回転数の増加又は減少を判定する回転数判定ステップと
をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自車両の周囲に位置する周囲車両のエンジン音を用いてエンジンの回転数の増減を判定する回転数増減判定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自車の周囲に存在する車両の状況を判断する技術として以下に示すような技術がある。【０００３】
第１の従来技術として、周囲音を音圧レベル信号に変換し、音圧レベル信号の特定周波数帯域における絶対量と判断レベルを比較することで、自車の周囲に存在する周囲車両の有無を判断し、音圧レベル信号の時間的変化から周囲車両が接近するか否かを判断する技術がある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−９９８５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
第１の従来技術では、周囲音を音圧レベル信号に変換し、音圧レベル信号の特定周波数帯域における絶対量と判断レベルとを比較することで、周囲車両の有無を判断するとともに、音圧レベル信号の時間的変化から周囲車両が接近するか否かを判断している。したがって、第１の従来技術によっては、さらに詳細な接近の状況である周囲車両のエンジン回転数の増減の状況又は周囲車両の加減速の状況を判定することができないという問題がある。【０００６】
また、周囲車両のエンジン回転数の増減又は周囲車両の接近や加速などの判定には、一般的に、エンジン音の周波数の変化や音圧の変化が観測できる十分に長い時間（数秒）の音声信号を要する。このため、周囲車両のエンジン回転数の増減の状況又は周囲車両の加減速の状況を運転者に短時間に知らせる必要がある安全運転支援などのアプリケーションに、従来の技術を利用することが困難である。【０００７】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、自車の周囲に存在する周囲車両のエンジン回転数の増減をリアルタイムで判断することができる回転数増減判定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】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明のある局面に係る回転数増減判定装置は、エンジン音における、所定の周波数の周波数信号を所定の時間ごとに算出する周波数分析手段と、時間の経過に伴って前記周波数信号の位相が加速度的に増加するか又は加速度的に減少するかを判定することにより、エンジン回転数の増加又は減少を判定する回転数判定手段とを備える。【０００９】
具体的には、前記回転数判定手段は、時間の経過に伴って前記位相が加速度的に増加する場合にはエンジン回転数が増加していると判定し、時間の経過に伴って前記位相が加速度的に減少する場合にはエンジン回転数が減少していると判定する。【００１０】
エンジン回転数が増加する場合には、エンジン音の周波数が時間の経過とともに増加し、エンジン音の周波数信号の位相は加速度的に増加する。一方、エンジン回転数が減少する場合には、エンジン音の周波数が時間の経過とともに減少し、エンジン音の周波数信号の位相は加速度的に減少する。位相が加速度的に増加しているか又は加速度的に減少しているかは、短い時間範囲に含まれる位相から判断することが可能である。このため、この構成によると、自車の周囲に存在する周囲車両のエンジン回転数の増減をリアルタイムで判断することができる。【００１１】
好ましくは、上述の回転数増減判定装置は、さらに、前記周波数信号の位相の時間変化を近似する位相曲線を算出する位相曲線算出部を備え、前記回転数判定手段は、前記位相曲線の形状に基づいて前記周波数信号の位相が加速度的に増加するか又は加速度的に減少するかを判定することにより、エンジン回転数の増加又は減少を判定する。【００１２】
具体的には、前記回転数判定手段は、前記位相曲線が下に凸の場合に前記周波数信号の位相が加速度的に増加していると判定することにより、エンジン回転数が増加していると判定する。【００１３】
また、前記回転数判定手段は、前記位相曲線が上に凸の場合に前記周波数信号の位相が加速度的に減少していると判定することにより、エンジン回転数が減少していると判定する。【００１４】
位相が加速度的に増加する場合には、位相曲線は下に凸の形状を有し、位相が加速度的に減少する場合には、位相曲線は上に凸の形状を有するという性質がある。この性質を利用することにより、精度良く、位相が加速度的に増加しているか又は加速度的に減少しているかを判定することができ、これにより、エンジン回転数が増加しているか減少しているかを判定することができる。【００１５】
好ましくは、前記回転数判定手段は、時間の経過に伴う位相の変化値が所定の閾値以下の場合にのみ前記エンジン回転数の増加又は減少を判定する。【００１６】
周囲車両がギアチェンジしたような場合には、位相が急激に変化する。このため、そのような場合を除外して、上記判定を行うことができるようになる。【００１７】
好ましくは、上記回転数増減判定装置は、さらに、所定数の前記位相との差が小さくなるように、前記所定数の前記位相とは異なる他の前記位相に±２π×ｍ（ラジアン）（ｍは自然数）を加算することにより、他の前記位相を補正する位相補正部を備える。【００１８】
これにより、他の時刻の位相と大きく外れた位相を補正することができ、エンジン回転数の増減を精度良く判定することが可能となる。【００１９】
また、上記回転数増減判定装置は、さらに、前記位相曲線と前記周波数信号の位相との誤差を算出する誤差算出手段と、互いに異なる角度範囲ごとに、当該角度範囲内に収まるように前記位相に±２π×ｍ（ラジアン）（ｍは自然数）を加算することにより、前記位相を補正する位相補正部とを備え、前記位相曲線算出部は、前記角度範囲ごとに、前記位相曲線を算出し、前記誤差算出手段は、前記角度範囲ごとに、前記誤差を算出し、前記位相補正部は、さらに、前記位相曲線と、前記周波数信号の位相との誤差が最小となるときの角度範囲を選択し、前記回転数判定手段は、選択された前記角度範囲における前記位相曲線の形状に基づいて前記周波数信号の位相が加速度的に増加するか又は加速度的に減少するかを判定することにより、エンジン回転数の増加又は減少を判定してもよい。【００２０】
これにより、他の時刻の位相と大きく外れた位相を補正することができ、エンジン回転数の増減を精度良く判定することが可能となる。【００２１】
好ましくは、前記周波数分析手段は、雑音とエンジン音とを含む混合音における、前記所定の周波数の周波数信号を前記所定の時間ごとに算出し、前記位相曲線算出部は、前記混合音の周波数信号の位相の時間変化を近似する位相曲線を算出し、前記回転数増減判定装置は、さらに、前記位相曲線と、前記混合音の周波数信号の位相との誤差を算出する誤差算出手段と、前記誤差に基づいて、前記混合音がエンジン音か否かを識別する音響信号識別手段とを備え、前記回転数判定手段は、前記音響信号識別手段でエンジン音であると識別された前記混合音の位相について、エンジン回転数の増加又は減少を判定する。【００２２】
この構成によると、雑音の影響を除去して、エンジン音についてのみエンジン回転数の増加又は減少を判定することができる。このため、判定の精度を向上させることができる。【００２３】
さらに好ましくは、前記周波数分析手段は、各々がエンジン音の入力を受け付ける互いに離間して配置された複数のマイクロホンで受け付けられた複数のエンジン音のそれぞれについて周波数信号を算出し、前記回転数増減判定装置は、さらに、前記複数のマイクロホンで受け付けられた複数の前記エンジン音の到達時間差に基づいて、前記エンジン音の音源方向を検知し、前記回転数判定手段によりエンジン回転数が増加していると判定された場合にのみ、前記音源方向の検知結果を出力する方向検知部を備える。【００２４】
エンジン回転数が増加していると判定された場合にのみ、音源方向の検知結果を出力することができる。このため、周囲車両が加速しながら接近してくるなどのように、特に危険な場合にのみ、周囲車両が接近してくる方向を運転者に提示することが可能となる。【００２５】
なお、本発明は、このような特徴的な手段を備える回転数増減判定装置として実現することができるだけでなく、回転数増減判定装置に含まれる特徴的な手段をステップとする回転数増減判定方法として実現したり、回転数増減判定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）等の不揮発性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】
【００２６】
本発明によると、自車の周囲に存在する周囲車両のエンジン回転数の増減をリアルタイムで判断することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は、本発明における位相を説明する図である。
【図２】図２は、本発明における位相を説明する図である。
【図３】図３は、エンジン音を説明する図である。
【図４】図４は、エンジン回転数が一定のときのエンジン音の位相を説明する図である。
【図５】図５は、エンジン回転数が増加して車両が加速するときのエンジン音の位相を説明する図である。
【図６】図６は、エンジン回転数が減少して車両が減速するときのエンジン音の位相を説明する図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態１における加減速判定装置の全体構成を示すブロック図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態１における加減速判定装置の動作手順を示すフローチャートである。
【図９】図９は、ＤＦＴ分析におけるパワーと位相について説明する図である。
【図１０】図１０は、位相の補正処理を説明する図である。
【図１１】図１１は、位相の補正処理を説明する図である。
【図１２】図１２は、位相曲線の算出処理を説明する図である。
【図１３】図１３は、位相の補正処理を説明する図である。
【図１４】図１４は、位相の補正処理を説明する図である。
【図１５】図１５は、本発明の実施の形態２における雑音除去装置の全体構成を示すブロック図である。
【図１６】図１６は、本発明の実施の形態２における雑音除去装置の抽出音判定部の構成を示すブロック図である。
【図１７】図１７は、本発明の実施の形態２における雑音除去装置の動作手順を示すフローチャートである。
【図１８】図１８は、本発明の実施の形態２における抽出音の周波数信号を判定する処理の動作手順を示すフローチャートである。
【図１９】図１９は、周波数分析を説明する図である。
【図２０】図２０は、エンジン音と風雑音を説明する図である。
【図２１】図２１は、位相距離の算出処理を説明する図である。
【図２２】図２２は、エンジン音の位相曲線を説明する図である。
【図２３】図２３は、位相曲線からの誤差を説明する図である。
【図２４】図２４は、エンジン音の抽出処理を説明する図である。
【図２５】図２５は、本発明の実施の形態３における車両検知装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２６】図２６は、本発明の実施の形態３における車両検知装置の抽出音判定部の構成を示すブロック図である。
【図２７】図２７は、本発明の実施の形態３における雑音除去装置の動作手順を示すフローチャートである。
【図２８】図２８は、本発明の実施の形態３における抽出音の周波数信号を判定する処理の動作手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明の特徴は、エンジン音などの周期音であって、周波数が時間にともなって変化する音の位相の時間変化に着目して、車両の加減速を判断することである。なお、本願発明における周期音とは、位相が一定の音又は位相の変化が連続的な音を示す。
【００２９】
ここで、図１を用いて本発明で用いる位相の定義を行う。図１（ａ）には、入力したエンジン音の例が模式的に示されている。横軸は時間を表しており、縦軸は振幅を表している。ここではエンジンの回転数が時刻に対して一定であり、エンジン音の周波数が変化しない場合の例が示されている。
【００３０】
また、図１（ｂ）には、フーリエ変換を用いて周波数分析を行う場合の基底波形である周波数ｆの正弦波（ここではエンジン音の周波数と同じ値を所定の周波数ｆとしている）が示されている。横軸と縦軸は図１（ａ）と同じである。この基底波形と入力した混合音との畳み込み処理を行うことで周波数信号（位相）を求める。この例では、基底波形を時間軸方向に移動させずに固定し、入力したエンジン音と畳み込み処理を行うことで、時刻ごとの周波数信号（位相）を求めている。
【００３１】
この処理で求めた結果を図１（ｃ）に示す。横軸は時間を表しており、縦軸は位相を表している。この例では、エンジンの回転数が時刻に対して一定であり、入力したエンジン音の周波数が時刻に対して一定である。このため、所定の周波数ｆでの位相は加速度的に増加又は加速度的に減少はしていない。この例では回転数が一定であるエンジン音の周波数と同じ値を所定の周波数ｆとしたが、エンジン音の周波数よりも小さい値を所定の周波数ｆとした場合には位相は一次関数的に増加する。また、エンジン音の周波数よりも大きい値を所定の周波数ｆとした場合には、位相は一次関数的に減少する。いずれの場合も、所定の周波数ｆでの位相は、加速度的に増加又は加速度的に減少はしていない。
【００３２】
なお、音声信号分野や高速フーリエ変換（ＦＦＴ）などでは基底波形を時間軸方向にずらしながら畳み込みを行うのが一般的である。この基底波形を時間軸方向にずらしながら畳み込みを行う場合は後に位相を補正することで本発明で定義する位相へと変換することが可能である。以下、図を用いて説明する。
【００３３】
図２は位相を説明する図である。図２（ａ）には、入力したエンジン音の例が模式的に示されている。横軸は時間を表しており、縦軸は振幅を表している。
【００３４】
また、図２（ｂ）には、フーリエ変換を用いて周波数分析を行う場合の基底波形である周波数ｆの正弦波（ここではエンジン音の周波数と同じ値を所定の周波数ｆとしている）が示されている。横軸と縦軸は図２（ａ）と同じである。この基底波形と入力した混合音との畳み込み処理を行うことで周波数信号（位相）を求める。この例では、基底波形を時間軸方向に移動させながら、入力したエンジン音と畳み込み処理を行うことで、時刻ごとの周波数信号（位相）を求めている。
【００３５】
この処理で求めた結果を図２（ｃ）に示す。横軸は時間を表しており、縦軸は位相を表している。入力したエンジン音は周波数ｆであるため、周波数ｆでの位相のパターンは、１／ｆの時刻の周期で規則的に繰り返されることとなる。そこで算出された位相ψ（ｔ）から規則的に繰り返される位相を補正（ψ´（ｔ）＝ｍｏｄ２π（ψ（ｔ）−２πｆｔ）（ｆは分析周波数））することで図２（ｄ）に示すような位相が得られる。つまり、位相補正を行うことにより、図１（ｃ）に示す、本発明で定義される位相へと変換することが可能となる。
【００３６】
次に、エンジン回転数に伴うエンジン音の時刻に対する周波数の変化について説明する。
【００３７】
図３は自動車のエンジン音を後述するＤＦＴ分析部において分析したスペクトログラムである。縦軸は周波数を、横軸は時間をそれぞれ示しており、色の濃度は周波数信号のパワーの大きさを示している。濃い色（黒い色）はパワーが大きいことを示している。図３は、風などの雑音をなるべく除去したデータであり、色の濃い部分（黒っぽい部分）がおおむねエンジン音を示している。一般的にこのようにエンジン音は、時間とともに回転数が変化したデータであり、スペクトログラムから時間の経過と共に周波数が変化していることが分かる。
【００３８】
エンジンは、所定数のシリンダーがピストン運動を行うことで駆動系を回転させている。そして、車両から発せられるエンジン音は、このエンジンの回転に依存した音と、エンジンの回転には依存しない固定振動音や非周期音とからなる。特に車両の外部から検知できる主な音は、エンジンの回転に依存した周期音であり、本実施の形態では、このエンジンの回転に依存する周期音に着目し、加減速の判定を行う。
【００３９】
図３の点線の円５０１、５０２及び５０３に示すように、エンジン音は、回転数が変化することで周波数が部分的に時刻に応じて変化していることが分かる。
【００４０】
ここで、周波数の変化に着目すると、周波数がランダムに変化したり、離散的に飛んだりすることはほとんどなく、所定の時間間隔でみると、所定の増減を示していることが分かる。例えば、区間Ａでは右肩下がりに周波数が減少していることが分かる。この区間ではエンジン回転数は減少しており車両は減速している。区間Ｂでは右肩上がりに周波数が増加していることが分かる。この区間ではエンジン回転数は増加しており車両は加速している。また、区間Ｃではほぼ一定の周波数で推移していることが分かる。この区間ではエンジン回転数は一定であり車両は定常走行している。
【００４１】
ここで、エンジン回転数の増減とエンジン音の位相との関係について分析する。
【００４２】
図４（ａ）は、区間Ｃにおける、エンジン回転数が一定のときのエンジン音を模式的に示した図である。ここではエンジン音の周波数をｆとする。図４（ｂ）は基底波形を示す図である。ここでは基底波形の周波数をエンジン音の周波数ｆと同じ値にしている。図４（ｃ）は、基底波形に対する位相を示す図である。図４（ｃ）に示すように、エンジン回転数が一定であるエンジン音は図１に示す正弦波のように一定の周期を有する。このため、所定の周波数ｆでの位相は、時間変化に対して加速度的に増加又は加速度的に減少はしない。
【００４３】
なお、対象とする音が一定の周波数であり、基底波形の周波数が低い場合、位相は徐々に遅れることとなる。しかし、減少量は一定となるため、位相の形状は線形的に減少することとなる。一方、対象とする音が一定の周波数であり、基底波形の周波数が高い場合、位相は徐々に早くなる。しかし、その増加量は一定となるため、位相の形状は線形的に増加することとなる。
【００４４】
図５（ａ）は、区間Ｂにおける、エンジン回転数が増加して車両が加速するときのエンジン音を模式的に示した図である。このときエンジン音の周波数は時間とともに増加する。図５（ｂ）は基底波形を示す図である。例えば、基底波形の周波数はｆとする。図５（ｃ）は、基底波形に対する位相を示す図である。エンジン音は正弦波のように周期性を有しつつ、徐々に周期が高くなる波形を有することから、図５（ｃ）に示すように、基底波形に対する位相は、時間変化に対して加速度的に増加する。
【００４５】
図６（ａ）は、区間Ａにおける、エンジン回転数が減少して車両が減速するときのエンジン音を模式的に示した図である。このときエンジン音の周波数は時間とともに減少する。図６（ｂ）は基底波形を示す図である。例えば、基底波形の周波数はｆとする。図６（ｃ）は、基底波形に対する位相を示す図である。エンジン音は正弦波のように周期性を有しつつ、徐々に周期が低くなる波形を有することから、図６（ｃ）に示すように、基底波形に対する位相は、時間変化に対して加速度的に減少する。
【００４６】
したがって、図５（ｃ）又は図６（ｃ）に示すように、基底波形に対する位相を用いて、位相の時間変化に対する加速度的な増減を求めることで、エンジン回転数の増減、すなわち車両の加減速を判定することができる。また、本実施の形態では短時間で大きく変化する位相の性質を利用することで、スペクトルのパワーの変化によって加減速を求める従来技術と比較して、短時間のデータで瞬時に加減速を判定することが可能となる。よって、周囲車両の加減速の状況を短時間で運転者に知らせることができる。例えば、こちらの車両が走行する道路が優先道路で、相手の車両が走行する道路に一旦停止線がある死角交差点において、相手の車両が加速又は定常走行で交差点を通過しようとしているのか、一旦停止で止まろうとしているのかを運転者に知らせることができる。
【００４７】
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。
【００４８】
（実施の形態１）
実施の形態１に係る加減速判定装置について説明する。この加減速判定装置は、請求の範囲の回転数増減判定装置に対応する。
【００４９】
図７は、本発明の実施の形態１における雑音除去装置の構成を示すブロック図である。
【００５０】
図７において、加減速判定装置３０００は、ＤＦＴ分析部３００２と、位相補正部３００３（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）と、周波数信号選択部３００４（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）と、位相曲線算出部３００５（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）と、加減速判定部３００６（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍとを含む。位相補正部３００３（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）は、Ｍ個の位相補正部から構成され、ｊ番目の位相補正部３００３（ｊ）は、後述する周波数帯域ｊについての処理を実行する。本明細書中において、同様の参照符号の記載を行う処理部についても、同様である。
【００５１】
ＤＦＴ分析部３００２は、請求の範囲の周波数分析手段に対応する。加減速判定部３００６（ｊ）は、請求の範囲の回転数判定手段に対応する。
【００５２】
ＤＦＴ分析部３００２は、入力されたエンジン音３００１に対してフーリエ変換処理を施し、エンジン音３００１の位相情報を含む周波数信号を複数の周波数帯域のそれぞれについて求める。なお、ＤＦＴ分析部３００２は、高速フーリエ変換や離散コサイン変換やウェーブレット変換などの別の周波数変換方法で周波数変換を行ってもよい。
【００５３】
以下では、ＤＦＴ分析部３００２から求められた周波数帯域の個数をＭとして、それらの周波数帯域を指定する番号を記号ｊ（ｊ＝１〜Ｍ）で表すこととする。
【００５４】
位相補正部３００３（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）は、ＤＦＴ分析部３００２が求めた周波数帯域ｊの周波数信号に対して、時刻ｔの周波数信号の位相をψ（ｔ）（ラジアン）とするときに、ψ´（ｔ）＝ｍｏｄ２π（ψ（ｔ）−２πｆｔ）（ｆは分析周波数）に位相を補正する。
【００５５】
周波数信号選択部３００４（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）は、所定の時間幅において、位相補正部３００３（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）が位相補正した周波数信号の中から、位相曲線の算出に用いる周波数信号を選択する。
【００５６】
位相曲線算出部３００５（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）は、周波数信号選択部３００４（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）が選択した周波数信号の補正された位相ψ´（ｔ）を用いて、時間経過に伴い位相が変化する位相形状を二次曲線として計算する。
【００５７】
加減速判定部３００６（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）は、位相曲線算出部３００５（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）が算出した位相曲線から、位相の増加量をもとに、エンジン回転数の増減、つまり車両の加減速を判定する。時間の経過に伴い、エンジン回転数が増加しているときは、車両が加速しているときであり、エンジン回転数が減少しているときは、車両が減速しているときである。
【００５８】
これらの処理を、所定の時間幅を時間方向に移動させながら行うこととなる。
【００５９】
なお、本発明の必須の構成要件は、図７に示したＤＦＴ分析部３００２と、加減速判定部３００６（ｊ）とである。ＤＦＴ分析部３００２が、図１（ｃ）に示した本発明で定義する位相を直接導き出すことができるのであれば、位相補正部３００３（ｊ）は不要である。
【００６０】
次に、以上のように構成された加減速判定装置３０００の動作について説明する。
【００６１】
以下では、ｊ番目の周波数帯域について説明を行う。ここでは、周波数帯域の中心周波数と基底波形の周波数とが一致する場合を例にして説明を行う。つまり、分析周波数ｆに対して位相ψ´（ｔ）（＝ｍｏｄ２π（ψ（ｔ）−２πｆｔ））における周波数ｆが増加するか否かを判定することになる。なお、本実施の形態において、ＤＦＴ分析部３００２は、いわゆる基底波形を時間軸方向にずらしながら行う一般的な周波数分析とし、得られる位相はψ（ｔ）となる。そこで前述で定義した位相ψ´へと補正する処理（ψ´（ｔ）（＝ｍｏｄ２π（ψ（ｔ）−２πｆｔ）））を行うこととする。
【００６２】
図８は、加減速判定装置３０００の動作手順を示すフローチャートである。
【００６３】
初めに、ＤＦＴ分析部３００２は、エンジン音３００１を受付けて、エンジン音３００１に対してフーリエ変換処理を施し、周波数信号を周波数帯域ｊごとに求める（ステップＳ１０１）。
【００６４】
次に、位相補正部３００３（ｊ）は、ＤＦＴ分析部３００２が求めた周波数帯域ｊの周波数信号に対して、時刻ｔの周波数信号の位相をψ（ｔ）（ラジアン）とするときに、ψ（ｔ）をψ´（ｔ）＝ｍｏｄ２π（ψ（ｔ）−２πｆｔ）（ｆは分析周波数）に変換することで位相補正を行う（ステップＳ１０２（ｊ））。
【００６５】
ここで、本発明において位相を用いる理由及び位相補正を行う方法例について図を用いて説明する。
【００６６】
図３は自動車のエンジン音をＤＦＴ分析部３００２において分析したスペクトログラムである。縦軸は周波数、横軸は時間をそれぞれ示しており、色の濃度は周波数信号のパワーの大きさを示している。濃い色はパワーが大きいことを示している。図３は、風などの雑音をなるべく除去したデータであり、色の濃い部分がおおむねエンジン音を示している。一般的にこのようにエンジン音は、時間とともに回転数が変化したデータであり、スペクトログラムから時間の経過と共に周波数が変化していることが分かる。
【００６７】
エンジンは、所定数のシリンダーがピストン運動を行うことで駆動系を回転させている。そして、車両から発せられるエンジン音は、このエンジンの回転に依存した音と、エンジンの回転には依存しない固定振動音又は非周期音とからなる。特に、車両の外部から検知できる主な音は、エンジンの回転に依存した周期音である。本実施の形態では、周期音がこのエンジンの回転に依存する周期音である点に着目し、位相の時間変化をもとに加減速の判定を行う。
【００６８】
図３の点線の円５０１、５０２、５０３に示すように、エンジン音は、回転数が変化することで周波数が時刻に応じて変化していることが分かる。ここで周波数の変化に着目すると、周波数がランダムに変化したり、離散的に飛んだりすることはほとんどなく、所定の時間間隔でみると、所定の増減を示していることが分かる。例えば区間Ａでは右肩下がりに周波数が減少していることが分かる。この区間ではエンジン回転数は減少しており車両は減速している。区間Ｂでは右肩上がりに周波数が増加していることが分かる。この区間ではエンジン回転数は増加しており車両は加速している。また、区間Ｃではほぼ一定の周波数で推移していることが分かる。この区間ではエンジン回転数は一定であり車両は定常走行している。
【００６９】
図９はＤＦＴ分析におけるパワーと位相について説明する図である。図９（ａ）は図３と同様に、自動車のエンジン音をＤＦＴ分析したスペクトログラムである。
【００７０】
図９（ｂ）はＤＦＴ分析の概念を示す図である。例えばエンジン回転数が増加して加速している区間である時刻ｔ１から所定の時間窓幅の所定の窓関数（ハニング窓）を用いて複素空間上に周波数信号６０１を表したものである。周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３等、各周波数の振幅と位相が算出される。周波数信号６０１の長さが振幅の大きさ（パワー）を示し、周波数信号６０１と実軸とのなす角が位相を示している。そして、時間シフトを行いながら各時刻における周波数信号を求めることとなる。ここで、一般的にスペクトログラムは各時刻における各周波数のパワーを示すのみであり、位相については省略されている。図３や図９（ａ）に示すスペクトログラムも同様に、ＤＦＴ分析したパワーの大きさのみを表示したものである。
【００７１】
周波数信号の位相ψ（ｔ）及び大きさ（パワー）Ｐ（ｔ）は、周波数信号の実部をｘ（ｔ）と表すこととして、周波数信号の虚部をｙ（ｔ）と表すこととすると、
【００７２】
【数１】
2011096155.tif 000003
及び
【００７３】
【数２】
2011096155.tif 000004
【００７４】
である。ここでの記号ｔは周波数信号の時刻を表している。
【００７５】
図９（ｃ）には、図９（ａ）において、エンジン回転数が増加して加速している区間である周波数（例えば周波数ｆ４）のパワーの時間変動が示されている。横軸は時間軸である。縦軸は周波数信号の大きさ（パワー）を表している。図９（ｃ）より、パワーの変動はランダムであり、増加や減少を観測することはできない。図９（ｃ）に示すように、一般的にスペクトログラムは位相情報を省略し、パワーのみで信号の変化を表す。このため、エンジン音の音圧の変化を観測するためには、十分に長い時間（数秒）の音声信号を必要とする。さらに、風などの雑音を含む場合、音圧の変化はノイズに埋もれてしまうため、観測が困難となる。このため、周囲車両の加減速の状況を運転者に短時間に知らせる必要がある安全運転支援などのアプリケーションには利用することが、従来困難であった。
【００７６】
図９（ｄ）には、図９（ａ）において、エンジン回転数が増加して加速している区間の所定の周波数間（ｆ４からｆ５へと回転数が増加しているとする）での時間変動が示されている。横軸は時間軸である。縦軸は周波であり、斜線で塗りつぶした部分９０２を一定のパワーを有する区間として表している。図９（ｄ）より、周波数の変動はランダムであり、エンジン回転数の増加や減少を観測することはできないことが分かる。図９（ｃ）に示すように、一般的にスペクトログラムでは位相情報を省略し、パワーのみで信号の変化を表すため、エンジン音の周波数の変化を観測するためには、十分に長い時間（数秒）の音声信号を必要とする。さらに、風などの雑音を含む場合、周波数変化はさらにノイズに埋もれてしまうため、観測が困難となる。例えばエンジン音が周波数ｆ４から周波数ｆ５へと変化していても、その間、雑音があれば変化を周波数情報から観測することはできない。このため、周囲車両の加減速の状況を運転者に短時間に知らせる必要がある安全運転支援などのアプリケーションには利用することが困難であった。
【００７７】
そこで本実施の形態では位相に着目し、位相の時間変化をもとに加減速を判定することとする。
【００７８】
上記エンジン音の回転数の増減と、位相の時間変化との関係を数式で表すと以下の関係式で表すことができる。
【００７９】
【数３】
2011096155.tif 000005
【００８０】
図３等に示すようにエンジン音の周波数の変化は、周波数がランダムに変化したり、離散的に飛んだりすることはほとんどなく、所定の時間間隔でみると、所定の増減を示していることが分かる。したがって、この増減を例えば下記の（式４）で示すような、
【００８１】
【数４】
2011096155.tif 000006
【００８２】
一次の区分線形で近似することとする。具体的には所定の時間区間で見た場合、時刻ｔにおける周波数ｆは、初期値ｆ0から時刻ｔに比例（比例係数Ａ）して増減する線分で線形近似できると考えられる。
【００８３】
そして、周波数ｆを上記（式４）で表した場合、時刻ｔにおける位相ψは、
【００８４】
【数５】
2011096155.tif 000007
【００８５】
とあらわせる。ここで右辺の第３項のψ0は初期位相であり、第２項（２πｆ0ｔ）は時刻ｔに比例して角周波数２πｆ0ｔだけ位相が進むことを示している。そして第１項（πＡｔ2）から、位相は二次曲線で近似できることを示している。
【００８６】
次に位相の時間変化の近似処理を容易にするための位相補正処理について説明を行う。
【００８７】
一般的にＦＦＴやＤＦＴで得られる位相は、基底波形を時間軸にずらしつつ算出しているため、図２（ｃ）と図２（ｄ）に示すように、位相ψ（ｔ）を位相ψ´（ｔ）＝ｍｏｄ２π（ψ（ｔ）−２πｆｔ）（ｆは分析周波数）に変換することで位相補正を行う必要がある。以下、詳細を説明する。
【００８８】
初めに、位相補正部３００３（ｊ）は、基準の時刻を決定する。図１０（ａ）は、図９（ａ）における時刻ｔ１からの所定時間区間における位相を示す図であって、図１０（ａ）の黒丸印の時刻ｔ０を基準の時刻に決定している。
【００８９】
次に、位相補正部３００３（ｊ）は、位相を補正する周波数信号の複数の時刻を決定する。この例では、図１０（ａ）の５個の白丸印の時刻（ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４、ｔ５）を、位相を補正する周波数信号の時刻に決定している。
【００９０】
ここで、基準の時刻ｔ０における周波数信号の位相を
【００９１】
【数６】
2011096155.tif 000008
【００９２】
と表すこととして、位相を補正する５個の時刻における周波数信号の位相を
【００９３】
【数７】
2011096155.tif 000009
【００９４】
と表すことにする。これらの補正する前の位相を図１０（ａ）において×印で示してある。また、対応する時刻の周波数信号の大きさは
【００９５】
【数８】
2011096155.tif 000010
【００９６】
で表すことができる。
【００９７】
次に、図１１に、時刻ｔ２における周波数信号の位相を補正する方法を示す。図１１（ａ）と図１０（ａ）とは同じ内容のものである。また、図１１（ｂ）は、１／ｆ（ｆは分析周波数）の時間間隔で、等角速度で０〜２π（ラジアン）まで規則的に変化する位相を実線で表している。ここで、補正したあとの位相を
【００９８】
【数９】
2011096155.tif 000011
【００９９】
と表すことにする。図１１（ｂ）において、基準の時刻ｔ０と時刻ｔ２との位相を比較すると、時刻ｔ２の位相は時刻ｔ０の位相より
【０１００】
【数１０】
2011096155.tif 000012
【０１０１】
だけ大きい。そこで、図１１（ａ）において、基準の時刻ｔ０の位相ψ（ｔ０）との時間差に起因する位相のずれを補正するために、時刻ｔ２の位相ψ（ｔ２）からΔψを差し引いてψ´（ｔ２）を求める。これが位相補正後の時刻ｔ２の位相である。このとき、時刻ｔ０の位相は基準の時刻における位相であるので位相補正後も同じ値となる。具体的には、位相補正後の位相を
【０１０２】
【数１１】
2011096155.tif 000013
【０１０３】
【数１２】
2011096155.tif 000014
【０１０４】
により求める。
【０１０５】
位相補正したあとの周波数信号の位相を図１０（ｂ）に×印で示す。図１０（ｂ）の表示の方法は図１０（ａ）と同様であるため説明を省略する。
【０１０６】
次に、位相曲線算出部３００５（ｊ）は、位相補正部３００３（ｊ）が求めた補正後の位相情報を用いて、位相の時間変化を曲線として算出する。
【０１０７】
再度、図８を参照して、周波数信号選択部３００４（ｊ）は、位相補正部３００３（ｊ）が求めた所定の時間幅における位相補正された周波数信号から、位相曲線算出部３００５（ｊ）が位相の形状を計算する際に用いる周波数信号を選択する（ステップＳ１０３（ｊ））。ここでは、分析の対象とする時刻をｔ０として、時刻ｔ０と時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４、ｔ５とにおける周波数信号の位相から位相の形状を算出する。このとき、位相曲線を求めるときに用いた周波数信号（時刻ｔ０〜ｔ５の６個の周波数信号）は所定の値以上の数から構成されている。このことは、位相距離を求めるために選択された周波数信号の数が少ない場合に、位相の時間変化の規則性を判定することが困難になるからである。ここでの所定の時間幅の時間長は、抽出音の位相の時間変化の性質に基づいて決定することとしてもよい。
【０１０８】
次に、位相曲線算出部３００５（ｊ）は、位相曲線を算出する（ステップＳ１０４（ｊ））。位相曲線は例えば以下の二次多項式（式１２）で近似して算出することとする。
【０１０９】
【数１３】
2011096155.tif 000015
【０１１０】
図１２は位相曲線の算出処理を説明する図である。図１２に示すように、所定の数の点から二次曲線を算出することができる。本実施の形態では、二次曲線を重回帰曲線として算出する。具体的には、各時刻ｔi（ｉ＝０，１，２，３，４，５）おける補正後の位相をψ´（ｔi）とした場合、二次曲線Ψ（ｔ）の各係数Ａ2、Ａ1、Ａ0はそれぞれ、
【０１１１】
【数１４】
2011096155.tif 000016
【０１１２】
【数１５】
2011096155.tif 000017
【０１１３】
【数１６】
2011096155.tif 000018
【０１１４】
と表せる。なお、各係数は
【０１１５】
【数１７】
2011096155.tif 000019
【０１１６】
【数１８】
2011096155.tif 000020
【０１１７】
【数１９】
2011096155.tif 000021
【０１１８】
【数２０】
2011096155.tif 000022
【０１１９】
【数２１】
2011096155.tif 000023
【０１２０】
である。
【０１２１】
再度、図８を参照して、加減速判定部３００６（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）は、位相曲線算出部３００５（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）が算出した位相曲線から、位相の増加量をもとに、エンジン回転数の増減、つまり車両の加減速を判定する（ステップＳ１０５（ｊ））。つまり、加減速判定部３００６（ｊ）は、位相曲線算出部３００５（ｊ）が算出した曲線からの加減速を判定する。具体的には、位相曲線算出部３００５（ｊ）が算出した二次曲線の凸（とつ）の向きで、加減速を判定することとなる。（式１２）で得られた係数Ａ2が正、すなわち下に凸（とつ）の場合は、エンジン回転数が増加している、つまり車両が加速していると判定する。一方、係数Ａ2が負、すなわち上に凸（とつ）の場合は、エンジン回転数が減少している、つまり車両が減速していると判定する。
【０１２２】
なお、本実施の形態では、分析対象である時刻ｔ０に対し、時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４、ｔ５の位相から位相の形状を算出している。例えば時刻ｔ２を分析対象とする場合（つまり時刻ｔ２を時刻ｔ０´とした場合）、あらたに時刻ｔ１´、ｔ２´、ｔ３´、ｔ４´、ｔ５´の位相から位相曲線を算出して加減速を判定してもよいし、既に算出されたｔ０、ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４、ｔ５の位相から算出された位相曲線から加減速を判定することとしてもよい。後者の判定方法を行うことにより、計算量の削減の効果を奏する。さらに、時刻ごとに加減速を判定するのではなく、分析対象を所定の区間として、所定の区間ごとに加減速を判定することとしてもよい。
【０１２３】
なお、位相補正部３００３（ｊ）は、位相補正において以下に説明する位相補正の処理を、さらに行うこととしてもよい。以下に説明する位相補正を行う場合には、位相曲線の算出や位相曲線との誤差算出等の処理が付随して行われる。このため、位相補正部３００３（ｊ）は、位相曲線算出部３００５（ｊ）での計算結果を随時参照しながら処理を行うものとする。
【０１２４】
図１３は、さらに実施される位相補正を説明する図である。図１３のグラフはいずれもエンジン音の一部を周波数分析したグラフであり、横軸は時間を、縦軸は位相をそれぞれ示す。各白い丸印は位相補正部３００３（ｉ）で位相補正された周波数信号である。
【０１２５】
図１３（ａ）において、白い丸印で示される周波数信号の位相を用いて位相曲線を算出すると太い破線で示す曲線が算出される。細い破線は誤差閾値である。細い破線は、エンジン音と雑音との疆界を示す線であり、位相が２つの細い破線の内側にあれば、エンジン音の位相を示し、外側にあれば、雑音の位相を示す。算出された位相曲線との誤差を算出すると、各周波数信号と曲線との誤差は大きく、閾値から大きく外れた点が多いことが分かる。ここで時刻ｔ６、ｔ７、ｔ８、ｔ９の周波数信号の位相に着目すると、他の時刻の位相と大きく外れていることが分かる。これは、位相が０〜２πの周期でトーラス状になっていることに起因する。そこで、トーラス状に起因する現象を考慮して位相曲線を算出することとしてもよい。これにより、他の時刻の位相と大きく外れた位相を補正することができ、位相の時間変化を精度良く曲線近似することが可能となる。
【０１２６】
例えば、前、後、又は前後Ｎ個の位相を用いて位相を補正することとしてもよい。図１３（ｂ）において、例えば、時刻ｔ１からｔ５（例えば、Ｎ＝５）の位相の平均を算出する。平均位相がψ＝２π×１０／３６０であったとする。次に時刻ｔ６の位相がψ（６）＝２π×１７０／３６０であったとする。しかし位相はトーラスになっているため、ψ（６）＝（２π×１７０／３６０）±２πの可能性がある。なお、実際は±２π×ｍ（ｍは自然数）の可能性があるが、ここではｍ＝１の場合のみを考慮することとする。なお、周波数が大きく変化する場合、位相変化も大きくなるため、分析する音に応じて考慮するｍを可変としてもよい。また、平均を算出するための位相の選択時刻は、時刻ｔ１〜ｔ５に限定されるものではなく、任意の時刻を用いることが可能である。
【０１２７】
次に、時刻ｔ６の位相ψ（６）を平均位相ψとの誤差が小さい値に補正する。図１３（ｂ）の場合、ψ（６）＝（２π×１７０／３６０）−２πとなる。同様に時刻ｔ７の位相を時刻ｔ２〜ｔ５の位相と、補正後の時刻ｔ６の位相とを用いて補正する。本例の場合ψ（７）＝ψ（７）−２πと補正される。同様の処理を時刻ｔ８、ｔ９と行っていく。
【０１２８】
図１３（ｃ）に補正後の位相を示す。時刻ｔ６、ｔ７、ｔ８、ｔ９の位相が補正されていることが分かる。この補正後の位相情報を用いて位相曲線を算出した場合、太い破線で示される曲線が算出される。図１３（ｃ）の場合、曲線とその閾値内に各周波数信号が含まれるため、エンジン音として適切に抽出されることとなる。
【０１２９】
なお、位相の補正手法はこれに限ったものではない。例えば、まず位相曲線を算出し、算出された形状との誤差が大きい各点に±２πの位相補正を行うこととしてもよい。また、位相がとり得る角度範囲を補正することとしてもよい。以下、図を用いて説明する。
【０１３０】
図１４は位相の補正処理を説明する図である。図１４のグラフはいずれも縦軸が位相を、横軸が時間を示している。白い丸印は各時刻における周波数信号の位相を示す。図１４（ａ）は０から２πを角度範囲とした場合の周波数信号の位相を示す。各位相を元に位相曲線が算出され黒い曲線で示している。図１４（ｃ）は曲線との誤差を元に位相を補正している。具体的には時刻ｔ１の位相に＋２πを加算する補正がされている。また時刻ｔ８の位相に−２πを加算する補正がされている。
【０１３１】
一方、図１４（ｂ）は−πからπを角度範囲とした場合の周波数信号の位相を示す。図１４（ａ）と同様に、各位相を元に位相曲線が算出され黒い曲線で示している。図１４（ｄ）は曲線との誤差を元に位相を補正している。具体的には時刻ｔ１０の位相に−２πを加算する補正がされている。図１４（ｃ）の角度範囲の場合の曲線との誤差と、図１４（ｄ）の角度範囲の場合の曲線との誤差を比較した場合、図１４（ｃ）の角度範囲の場合の曲線との誤差が小さくなる。そこで図１４（ｃ）の角度範囲を用いた位相曲線を用いる。このように、角度範囲の制御を行い位相曲線を算出することとしてもよい。これにより、他の時刻の位相と大きく外れた位相を補正することができ、より加減速の判定を精度良く行うことが可能となる。
【０１３２】
以上説明したように、エンジン回転数が増加する場合には、エンジン音の周波数が時間の経過とともに増加し、エンジン音の周波数信号の位相は加速度的に増加する。一方、エンジン回転数が減少する場合には、エンジン音の周波数が時間の経過とともに減少し、エンジン音の周波数信号の位相は加速度的に減少する。位相が加速度的に増加しているか加速度的に減少しているかは、短い時間範囲に含まれる位相から判断することが可能である。このため、実施の形態１によると、自車の周囲に存在する周囲車両のエンジン回転数の増減をリアルタイムで判断することができる。これにより、周囲車両が加速しているのか減速しているのかをリアルタイムで判断することができる。
【０１３３】
（実施の形態２）
次に、実施の形態２に係る雑音除去装置について説明する。この雑音除去装置は、請求の範囲の回転数増減判定装置に対応する。
【０１３４】
実施の形態１では、エンジン音を受け付け、位相の時間変化をもとに加減速の判定を行う手法について説明を行った。本実施の形態では、エンジン音と風などの雑音との混合音を受け付け、混合音からエンジン音を抽出し、位相の時間変化をもとに加減速の判定を行う手法について説明を行う。
【０１３５】
図１５及び図１６は、本発明の実施の形態２における雑音除去装置の構成を示すブロック図である。
【０１３６】
図１５において、雑音除去装置１５００は、マイクロホン２４００と、ＤＦＴ分析部２４０２と、雑音除去処理部１５０４と、加減速判定部３００６（ｊ）とを含む。
【０１３７】
ＤＦＴ分析部２４０２は、図７に示したＤＦＴ分析部３００２と同様の処理を行う。このため、その詳細な説明はここでは繰り返さない。
【０１３８】
以下では、ＤＦＴ分析部２４０２によって求められた周波数帯域の個数をＭとして、それらの周波数帯域を指定する番号を記号ｊ（ｊ＝１〜Ｍ）で表すこととする。
【０１３９】
雑音除去処理部１５０４は、位相補正部１５０１（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）と、抽出音判定部１５０２（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）と、音抽出部１５０３（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）とを含む。音抽出部１５０３（ｊ）は、請求の範囲の音響信号識別手段に対応する。
【０１４０】
位相補正部１５０１（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）は、ＤＦＴ分析部２４０２が求めた周波数帯域ｊの周波数信号に対して、時刻ｔの周波数信号の位相をψ（ｔ）（ラジアン）とするときに、ψ´（ｔ）＝ｍｏｄ２π（ψ（ｔ）−２πｆｔ）（ｆは分析周波数）に位相を補正する。
【０１４１】
抽出音判定部１５０２（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）は、所定の時間幅において、分析の対象とする時刻の位相補正された周波数信号から位相の時間変化を近似する位相曲線（近似曲線）を算出し、算出された位相曲線と分析対象とする時刻の位相との誤差を算出する。このとき、位相距離（位相曲線と分析対象とする時刻の位相との誤差）を求めるときに用いた周波数信号の数は第１のしきい値以上の数から構成されている。このとき位相距離はψ´（ｔ）を用いて計算する。
【０１４２】
音抽出部１５０３（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）は、抽出音判定部１５０２（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）が計算した誤差（位相距離）をもとに、誤差が第２の閾値以下になる周波数信号を抽出音として抽出する。
【０１４３】
加減速判定部３００６（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）は、音抽出部１５０３（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）により抽出されたエンジン音についてのみ、位相曲線算出部３００５（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）が算出した位相曲線から、位相の増加量をもとに、エンジン回転数の増減、つまり車両の加減速を判定する。
【０１４４】
これらの処理を、所定の時間幅を時間方向に移動させながら行うことにより、時間‐周波数領域ごとに抽出音の周波数信号２４０８を取り出すことができる。
【０１４５】
そして、抽出されたエンジン音における位相曲線の形状（具体的には凸の向き）をもとに加減速判定部３００６（ｊ）において加減速を判定する。つまり、加減速判定部３００６（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）は、音抽出部１５０３（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）により抽出されたエンジン音についてのみ、位相曲線算出部３００５（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）が算出した位相曲線から、位相の増加量をもとに加減速を判定する。
【０１４６】
図１６に、抽出音判定部１５０２（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）の構成を示すブロック図を示す。
【０１４７】
抽出音判定部１５０２（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）は、周波数信号選択部１６００（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）と、位相距離判定部１６０１（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）と、位相曲線算出部１６０２（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）とから構成される。位相距離判定部１６０１（ｊ）は、請求の範囲の誤差算出手段に対応する。
【０１４８】
周波数信号選択部１６００（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）は、所定の時間幅において、位相補正部１５０１（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）が位相補正した周波数信号の中から位相曲線の算出及び位相距離を計算するのに用いる周波数信号を選択する。
【０１４９】
位相曲線算出部１６０２（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）は、周波数信号選択部１６００（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）が選択した周波数信号の補正された位相ψ´（ｔ）を用いて時間経過に伴い位相が変化する位相形状を二次曲線として計算する。そして位相距離判定部１６０１（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）は、位相曲線算出部１６０２（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）が算出した位相曲線と分析対象とする時刻の補正後の位相ψ´（ｔ）との位相距離を判定する。
【０１５０】
次に、以上のように構成された雑音除去装置１５００の動作について説明する。
【０１５１】
以下では、ｊ番目の周波数帯域について説明を行うが、他の周波数帯域についても同様の処理が行われる。ここでは、周波数帯域の中心周波数と分析周波数（位相距離を求めるψ´（ｔ）＝ｍｏｄ２π（ψ（ｔ）−２πｆｔ）における周波数ｆであって、周波数ｆに抽出音が存在するか否かを判定することになる）とが一致する場合を例にして説明を行う。他の方法として、周波数帯域を含む複数の周波数を分析周波数として抽出音の判定を行ってもよい。この場合は、中心周波数の周辺の周波数に抽出音が存在するか否かを判定することができる。
【０１５２】
図１７及び図１８は、雑音除去装置１５００の動作手順を示すフローチャートである。
【０１５３】
初めに、マイクロホン２４００は、外部からの混合音２４０１を集音し、集音した混合音を、ＤＦＴ分析部２４０２に出力する（Ｓ２００）。
【０１５４】
ＤＦＴ分析部２４０２は、混合音２４０１を受け付けて、混合音２４０１に対してフーリエ変換処理を施し、混合音２４０１の周波数信号を周波数帯域ｊごとに求める（ステップＳ３００）。
【０１５５】
次に、位相補正部１５０１（ｊ）は、ＤＦＴ分析部２４０２が求めた周波数帯域ｊの周波数信号に対して、時刻ｔの周波数信号の位相をψ（ｔ）（ラジアン）とするときに、位相ψ（ｔ）を、位相ψ´（ｔ）＝ｍｏｄ２π（ψ（ｔ）−２πｆｔ）（ｆは分析周波数）に変換することで位相補正を行う（ステップＳ１７００（ｊ））。
【０１５６】
ここで、本発明において位相を用いる理由について図を用いて説明する。
【０１５７】
図１９はＤＦＴ分析におけるパワーと位相について説明する図である。図１９（ａ）は図３と同様に、自動車のエンジン音をＤＦＴ分析したスペクトログラムである。
【０１５８】
図１９（ｂ）は時刻ｔ１から所定の時間窓幅のハニング窓を用いて複素空間上に周波数信号６０１を表したものである。周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３等、各周波数のパワーと位相が算出される。周波数信号６０１の長さがパワーを示し、周波数信号６０１と実軸とのなす角が位相を示している。
【０１５９】
そして、図１９（ａ）にｔ１、ｔ２、ｔ３と示すように、時間シフトを行いながら各時刻における周波数信号を求めることとなる。なお、一般的にスペクトログラムは各時刻における各周波数のパワーを示すのみであり、位相については省略されている。図３や図１９（ａ）に示すスペクトログラムも同様に、ＤＦＴ分析したパワーの大きさのみを表示したものである。
【０１６０】
図１９（ｃ）には、図１９（ａ）における所定の周波数（例えば周波数ｆ４）での時間方向の位相の変動を示す。横軸は時間を表している。縦軸は周波数信号の位相を表しており、０〜２π（ラジアン）の間の値で示される。
【０１６１】
図１９（ｄ）には、図１９（ａ）における、所定の周波数（例えば周波数ｆ４）のパワーの時間変動を示す。横軸は時間軸である。縦軸は周波数信号の大きさ（パワー）を表している。
【０１６２】
図２０は、風などの雑音がある場合の自動車のエンジン音を説明する図である。図２０（ａ）は図３と同様、自動車のエンジン音をＤＦＴ分析部したスペクトログラムである。縦軸は周波数を、横軸は時間をそれぞれ示しており、色の濃度は周波数信号のパワーの大きさを示している。しかし、図３と異なり、風などの雑音が含まれているため、エンジン音以外の周波数にも色の濃い部分が存在し、エンジン音なのか風雑音なのかパワーのみではまったく分からない状態となっている。
【０１６３】
図２０（ｂ）は、時刻ｔ２におけるエンジン音部分のある周波数ｆ４の所定時間のパワーの推移を示すグラフである。風雑音の影響でパワーが乱れていることが分かる。図２０（ｃ）は、時刻ｔ３におけるエンジン音がない部分である周波数ｆ４の所定時間のパワーの推移を示すグラフである。非定常のパワーが存在することが分かる。また、図２０（ｂ）及び図２０（ｃ）を比較しても、パワーのみでは風雑音なのか、エンジン音が存在するのかまったく区別がつかないことが分かる。
【０１６４】
そこで、本発明では、エンジン音を抽出すべく、位相の時間変化を用いる。まず、エンジン音の位相特性について説明する。
【０１６５】
エンジンは、所定数のシリンダーがピストン運動を行うことで駆動系を回転させている。そして、車両から発せられるエンジン音は、このエンジンの回転に依存した音と、エンジンの回転には依存しない固定振動音又は非周期音とからなる。特に、車両の外部から検知できる主な音は、エンジンの回転に依存した周期音であり、本発明ではこのエンジンの回転に依存する周期音をエンジン音として抽出する。
【０１６６】
図３に示すようにエンジン音は、回転数が変化することで周波数が変化していることが分かる。ここで周波数の変化に着目すると、周波数がランダムに変化したり、離散的に飛ぶことはほとんどなく、所定の時間間隔でみるとほぼ時刻に応じて周波数が変化していることが分かる。したがって、エンジン音は上記（式４）で示すような区分線形で近似できる。具体的には所定の時間区間で見た場合、時刻ｔにおける周波数ｆは、初期値ｆ0から時刻ｔに比例（比例係数Ａ）して増減する線分で線形近似できると考えられる。
【０１６７】
そして周波数ｆを上記（式４）で表した場合、時刻ｔにおける位相ψは、上記（式５）で表すことができる。
【０１６８】
位相補正部１５０１（ｊ）は、位相の時間変化の近似処理を容易にするための位相補正処理を行う。つまり、位相補正部１５０１（ｊ）は、図１９（ｃ）に示されている周波数信号の位相ψ（ｔ）を位相ψ´（ｔ）＝ｍｏｄ２π（ψ（ｔ）−２πｆｔ）（ｆは分析周波数）に変換することで位相補正を行う。
【０１６９】
この位相補正処理の詳細は、図１０及び図１１を参照して説明した実施の形態１に係る位相補正部３００３（ｊ）が実行する位相補正処理と同様である。このため、その詳細な説明はここでは繰り返さない。
【０１７０】
再度、図１７を参照して、抽出音判定部１５０２（ｊ）は、位相補正部１５０１（ｊ）が求めた補正後の位相情報を用いて、位相の形状を算出する。そして分析の対象とする時刻の周波数信号と、分析の対象とする時刻とは異なる複数の時刻における周波数信号との位相距離（誤差）を求める（ステップＳ１７０１（ｊ））。
【０１７１】
図１８は、抽出音の周波数信号を判定する処理（ステップＳ１７０１（ｊ））の動作手順を示すフローチャートである。
【０１７２】
周波数信号選択処理（Ｓ１８００（ｊ））及び位相曲線算出処理（Ｓ１８０１（ｊ））は、実施の形態１で説明した周波数信号選択処理（図８のＳ１０３（ｊ））及び位相曲線算出処理（Ｓ１０４（ｊ））とそれぞれ同様である。このため、その詳細な説明は、ここでは繰り返さない。
【０１７３】
図１８を参照して、位相距離判定部１６０１（ｊ）は、位相曲線算出部１６０２（ｊ）が算出した形状からの位相距離を計算する（ステップＳ１８０２（ｊ））。この例では、位相距離（誤差）Ｅ0は位相の差分誤差であり、
【０１７４】
【数２２】
2011096155.tif 000024
【０１７５】
で求める。なお、分析対象とする点を除いて形状を算出し、算出した形状と分析対象とする点との位相の差を計算することとしてもよい。この計算方法によると、分析対象とする点に算出した形状から著しく外れるノイズが含まれる場合、より精度良く形状を近似することが可能となる。
【０１７６】
なお、本例では分析対象である時刻ｔ０に対し、時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４、ｔ５の位相から位相の形状を算出している。例えば時刻ｔ２を分析対象とする場合（つまり時刻ｔ０´とした場合）、あらたに時刻ｔ１´、ｔ２´、ｔ３´、ｔ４´、ｔ５´の位相から位相曲線を算出して誤差を算出してもよいし、既に算出されたｔ０、ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４、ｔ５による位相曲線から誤差を算出することとしてもよい。すなわち、すでに算出された位相曲線を用いた誤差は、
【０１７７】
【数２３】
2011096155.tif 000025
【０１７８】
となる。この方法によると、位相曲線の算出回数が減るため、計算量の削減の効果を奏する。さらに、分析対象を所定の区間とし、誤差の平均によって、分析対象区間中の全ての周波数信号が誤差か否かを区別することとしてもよい。例えば誤差の平均は以下の（式２３）であらわすことができる。
【０１７９】
【数２４】
2011096155.tif 000026
【０１８０】
再度、図１７を参照して、音抽出部１５０３（ｊ）は、位相距離（誤差）が閾値以下である分析の対象とする周波数信号の各々を抽出音として抽出する（ステップＳ１７０２（ｊ））。
【０１８１】
そして、加減速判定部３００６（ｊ）は、抽出されたエンジン音部分の、位相曲線の形状（凸の向き）をもとに加減速を判定する（ステップＳ１０５（ｊ））。
【０１８２】
図２１は、位相距離を求める所定の時間幅（９６ｍｓ）における、混合音の周波数信号の位相補正された位相ψ´（ｔ）を模式的に示した図である。横軸は時間ｔを示し、縦軸は位相補正された位相ψ´（ｔ）を示す。黒丸印は分析の対象とする周波数信号の位相を示し、白丸印は位相曲線を求めるのに用いられた周波数信号の位相を示す。太い破線１１０１は算出された位相曲線である。位相補正された各点をもとに位相曲線として二次曲線が算出されていることが分かる。細い破線１１０２は誤差の閾値（例えば２０度とする）を示す。つまり、上側の破線１１０２は、破線１１０１を上に閾値分だけシフトさせたものであり、下側の破線１１０２は、破線１１０１を下に閾値分だけシフトさせたものである。分析の対象とする周波数信号の位相が２つの破線１１０２内に収まっていれば、その周波数信号は抽出音（周期音）の周波数信号であると判定され、２つの破線１１０２内に収まっていなければ、その周波数信号は雑音の周波数信号であると判定される。
【０１８３】
図２１（ａ）において、黒丸印で示される分析対象とされる周波数信号の位相は、位相の二次曲線との誤差が閾値未満である。このため、音抽出部１５０３（ｊ）は、その周波数信号を抽出音の周波数信号として抽出する。図２１（ｂ）において、黒丸印で示される分析対象とされる周波数信号の位相のそれぞれは、位相の二次曲線との誤差が閾値以上である。このため、音抽出部１５０３（ｊ）は、これらの周波数信号を抽出音の周波数信号として抽出せずに、雑音として除去する。
【０１８４】
図２２は、本実施の形態に示す手法によるエンジン音抽出処理を説明する図である。（式３）に示すようにエンジン音を区分線形で近似した場合、位相は（式１２）に示すように二次曲線で近似できる。
【０１８５】
図２２（ａ）は、図１９（ａ）に示したのと同じスペクトログラムである。図２２（ｂ）〜図２２（ｅ）は、図２２（ａ）に四角印で示す４つの領域における周波数信号を示すグラフである。４つの領域のそれぞれは、１つの周波数帯域を有する領域である。図２２（ｂ）〜図２２（ｅ）に示すグラフにおいて、横軸は時間を、縦軸は位相をそれぞれ示す。白い丸印は実際の分析された周波数信号を示し、太い破線は算出された近似曲線を示す。また、細い破線は、抽出音と雑音との閾値を示す。
【０１８６】
図２２（ｂ）は、エンジンの回転数が下がっている、すなわち時間-周波数空間で周波数の時間変化が負の傾きの一次式で近似できるエンジン音部分の補正後の位相を示したグラフである。位相曲線は上に凸の形状をしていることが分かる。そして分析された各周波数信号はほぼ閾値以内に収まっていることが分かる。
【０１８７】
図２２（ｃ）は、エンジンの回転数が上がっている、すなわち時間-周波数空間で周波数の時間変化が正の傾きの一次式で近似できるエンジン音部分の補正後の位相を示したグラフである。位相曲線は下に凸の形状をしていることが分かる。そして分析された各周波数信号はほぼ閾値以内に収まっていることが分かる。
【０１８８】
図２２（ｄ）は、エンジンの回転数が一定、すなわち時間-周波数空間で周波数が変化しない二次の係数が０で近似できるエンジン音部分の補正後の位相を示したグラフである。位相曲線は二次の項が０となり、一次直線の形状をしていることが分かる。そして分析された各周波数信号はほぼ閾値以内に収まっていることが分かる。このことから、二次曲線による表現は周波数が変化しないエンジン音も含めて識別できることがわかる。
【０１８９】
図２２（ｅ）は、風雑音部分の補正後の位相を示したグラフである。風雑音の周波数信号の位相は、ばらばらであるため、二次の近似曲線を算出したとしても、その曲線からの誤差が大きく、閾値以内である信号部分はほとんどないことが分かる。
【０１９０】
このように、算出された曲線と曲線からの誤差をもとに風雑音とエンジン音を区別することができる。
【０１９１】
図２３は、位相曲線からの誤差を説明する図である。横軸はエンジン音、雨音、風雑音の各音響信号を示している。縦軸は、本手法による位相曲線からの誤差の平均及び分散を示している。つまり、縦軸における線分の幅がとり得る誤差の範囲を示し、ひし形が平均値を示している。例えば、エンジン音の場合、誤差の範囲は、１度から１８度の間であり、誤差の平均は１０度である。
【０１９２】
分析条件は以下となる。８ｋＨｚでサンプリングされた各音声に対し、２５６点（３２ｍｓ）で周波数分析を行い、７６８点（９６ｍｓ）を区間として位相曲線の算出を行った。そして位相曲線からの誤差の平均と分散を算出した。図２３より、エンジン音は平均値が１０度と位相曲線からの誤差が小さいのに対し、雨音は６８度、風雑音は４８度と位相の位相曲線との誤差が大きいことわかる。このようにエンジン音のような周期音と、風雑音のような非周期音とは位相曲線からの誤差に大きな違いがあることが分かる。本例の場合、例えば閾値を２０度等に設定し、閾値以下をエンジン音として適切に抽出できることとなる。
【０１９３】
図２４は音識別を説明する図である。各グラフの横軸は時間を示しており、縦軸は周波数を示している。図２４（ａ）は風雑音とエンジン音が混合した音を周波数分析したスペクトログラムである。色の濃さはパワーの大きさを表しており、色が濃いほどパワーが大きいことを示している。分析条件は以下となる。８ｋＨｚでサンプリングされた音声に対し、５１２点で周波数分析を行い、１５３６点を区間として位相曲線の算出を行った。そして位相曲線からの誤差の閾値を２０度としてエンジン音の抽出を行った。
【０１９４】
図２４（ｂ）は本実施の形態における手法で風雑音とエンジン音を識別したグラフである。黒い部分がエンジン音として抽出された部分である。図２４（ａ）では風などの影響により雑音が混合されているため、いったいどの部分がエンジン音であるか抽出することは困難である。しかしながら、本実施の形態における方法でエンジン音を抽出した場合、適切にエンジン音が抽出できていることを示している。特にエンジンの回転数が急激に増加する部分や、減少する部分、定常音ともに抽出できていることが分かる。
【０１９５】
以上説明したように、本実施の形態によると、時間−周波数領域ごとにエンジン音と、風雑音、雨音、暗騒音などとを区別することができる。このため、雑音の影響を除去して、エンジン音についてのみエンジン回転数の増加又は減少（周囲車両の加速度の増加又は減少）を判定することができる。このため、判定の精度を向上させることができる。
【０１９６】
（実施の形態３）
次に、実施の形態３に係る車両検知装置について説明する。この車両検知装置は、請求の範囲の回転数増減判定装置に対応する。
【０１９７】
実施の形態３に係る車両検知装置は、複数のマイクロホンから入力される各々の混合音から、エンジン音（抽出音）の周波数信号を判定し、音の到達時間差より車両の到達方向を算出し、運転者に接近車両の方向及び存在を知らせるものである。その際、加速している接近車両のみについて方向及び存在を知らせ、減速又は等速走行している接近車両については方向及び存在を知らせない。
【０１９８】
図２５及び図２６は、本発明の実施の形態３における車両検知装置の構成を示すブロック図である。
【０１９９】
図２５において、車両検知装置４１００は、マイクロホン４１０７（１）と、マイクロホン４１０７（２）と、ＤＦＴ分析部１１００と、車両検知処理部４１０１と、加減速判定部３００６（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）と、方向検知部４１０８とを備える。
【０２００】
車両検知処理部４１０１は、位相補正部４１０２（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）と、抽出音判定部４１０３（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）と、音抽出部４１０４（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）と、方向検知部４１０８と、提示部４１０６とを含む。
【０２０１】
また、図２６において、抽出音判定部４１０３（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）は、位相距離判定部４２００（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）と、位相曲線算出部４２０１（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）と、周波数信号選択部４２０２（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）とを含む。位相距離判定部４２００（ｊ）は、請求の範囲の誤差算出手段に対応する。
【０２０２】
図２５において、マイクロホン４１０７（１）は、外部からの混合音２４０１（１）を集音する。マイクロホン４１０７（２）は、外部からの混合音２４０１（２）を集音する。この例では、マイクロホン４１０７（１）とマイクロホン４１０７（２）はそれぞれ自車両の左前と右前のバンパーに設置されている。これらの混合音の各々は、例えば８ｋＨｚでサンプリングされた車両のエンジン音と風雑音とから構成されている。なお、サンプリング周波数は８ｋＨｚに限定されるものではない。
【０２０３】
ＤＦＴ分析部１１００は、入力された混合音２４０１（１）と混合音２４０１（２）の各々に対して離散フーリエ変換処理を施し、混合音２４０１（１）と混合音（２）の周波数信号を求める。ここでのＤＦＴの時間窓幅は２５６点（３８ｍｓ）である。以下では、ＤＦＴ分析部１１００から求められた周波数帯域の個数をＭとして、それらの周波数帯域を指定する番号を記号ｊ（ｊ＝１〜Ｍ）で表すこととする。この例では、車両のエンジン音が存在する１０Ｈｚ〜５００Ｈｚの周波数帯域を１０Ｈｚ間隔ごとに分割して（Ｍ＝５０）、周波数信号を求める。
【０２０４】
位相補正部４１０２（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）は、ＤＦＴ分析部１１００が求めた周波数帯域ｊ（ｊ＝１〜Ｍ）の周波数信号に対して、時刻ｔの周波数信号の位相をψ（ｔ）（ラジアン）とするときに、ψ´´（ｔ）＝ｍｏｄ２π（ψ（ｔ）−２πｆ´ｔ）（ｆ´は周波数帯域の周波数）に位相を補正する。なお、この例は、ψ（ｔ）を分析周波数で補正するのではなく、周波数信号を求めた周波数帯域の周波数ｆ´で補正を行う。
【０２０５】
抽出音判定部４１０３（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）は、所定の時間幅において、分析の対象とする時刻の位相補正された周波数信号から位相曲線を算出し、算出された位相曲線をもとに抽出音の判定を行う。このとき、位相距離を求めるときに用いた周波数信号の数は第１のしきい値以上の数から構成されている。ここでは所定の時間幅を９６ｍｓとする。なお、このとき位相距離は補正後の位相ψ´´（ｔ）を用いて計算する。抽出音判定部４１０３（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）が実施する処理は、実施の形態２に示した抽出音判定部１５０２（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）が実施する処理と同様である。このため、その詳細な説明は繰り返さない。
【０２０６】
図２６に、抽出音判定部４１０３（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）の構成を示すブロック図を示す。
【０２０７】
抽出音判定部４１０３（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）は、位相距離判定部４２００（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）と、位相曲線算出部４２０１（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）と、周波数信号選択部１６００（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）とから構成される。
【０２０８】
周波数信号選択部４２０２（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）は、所定の時間幅において、位相補正部４１０２（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）が位相補正した周波数信号の中から位相曲線の算出及び位相距離を計算するのに用いる周波数信号を選択する。周波数信号選択部４２０２（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）が実施する処理は、実施の形態２に示した周波数信号選択部１６００（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）が実施する処理と同様である。このため、その詳細な説明は繰り返さない。
【０２０９】
位相曲線算出部４２０１（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）は、周波数信号の補正された位相ψ´´（ｔ）を用いて時間経過に伴い位相が変化する位相形状を曲線として計算する。位相曲線算出部４２０１（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）が実施する処理は、実施の形態２に示した位相曲線算出部１６０２（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）が実施する処理と同様である。このため、その詳細な説明は繰り返さない。
【０２１０】
そして位相距離判定部４２００（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）は、位相曲線算出部４２０１（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）が算出した位相曲線との位相距離が第２のしきい値以下か否かを判定する。具体的には位相曲線を算出する区間を７６８点（９６ｍｓ）として位相曲線を算出し、位相距離を算出する。位相距離判定部４２００（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）による位相曲線の算出方法と位相距離（誤差）の算出方法とは、実施の形態２に示した位相距離判定部１６０１（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）のそれらと同様である。このため、その詳細な説明は繰り返さない。
【０２１１】
次に、音抽出部４１０４（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）は、抽出音判定部４１０３（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）が判定した位相距離をもとにエンジン音を抽出する。具体的には、誤差の閾値を２０度とし、閾値以下をエンジン音として抽出する。音抽出部４１０４（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）が実施する処理は、実施の形態２に示した音抽出部１５０３（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）が実施する処理と同様である。このため、その詳細な説明は繰り返さない。なお、音抽出部４１０４（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）は、さらに、エンジン音が抽出されたときに、抽出音検知フラグ４１０５を出力する。
【０２１２】
再度、図２５を参照して、加減速判定部３００６（ｊ）は、抽出音検知フラグ４１０５の有無に基づいて、音抽出部４１０４（ｊ）により抽出されたエンジン音についてのみ、位相曲線算出部４２０１（ｊ）が算出した位相曲線から、位相の増加量をもとに、エンジン回転数の増減、つまり車両の加減速を判定する。
【０２１３】
方向検知部４１０８は、抽出されたエンジン音の時間−周波数領域に対し、車両の存在する方向を特定する。例えば到達時間差をもとに車両の方向を検知する。例えばいずれか１つのマイクロホンにおいてエンジン音が抽出された場合、両マイクロホンを用いて車両の存在する方向を特定する。風雑音は両マイクロホンに対して均一ではなく、一方のマイクロホンにのみ風雑音が存在し、他方には存在しない場合もあるからである。なお、両マイクロホンにおいてエンジン音が抽出された場合に方向を特定することとしてもよい。
【０２１４】
また、方向検知部４１０８は、加減速判定部３００６（ｊ）によりエンジン回転数が増加していると判定された場合（車両が加速していると判定された場合）にのみ、車両の方向の検知結果を出力する。
【０２１５】
マイクロホン４１０７（１）及びマイクロホン４１０７（２）の間隔をｄ（ｍ）とする。エンジン音が自車両に対して方角θ（ラジアン）から検出されるとする。マイク間での到達時間差をΔｔ（ｓ）とし、音速をｃ（ｍ／ｓ）とすると、方向θ（ラジアン）は以下の（式２４）で表すことができる。
【０２１６】
【数２５】
2011096155.tif 000027
【０２１７】
最後に、車両検知装置４１００に接続された提示部４１０６は、方向検知部４１０８で検知された車両の方向を運転者に知らせる。例えば、提示部４１０６は、どちらの方向から車両が来ているのかをディスプレイに表示するようにしても良い。なお、方向検知部４１０８からは、エンジン回転数が増加していると判定された車両の方向のみが出力されるため、提示部４１０６は、加速している車両の方向のみを運転者に知らせることができる。
【０２１８】
車両検知装置４１００及び提示部４１０６は、これらの処理を、所定の時間幅を時間方向に移動させながら行う。
【０２１９】
次に、以上のように構成された車両検知装置４１００の動作について説明する。
【０２２０】
以下では、ｊ番目の周波数帯域（周波数帯域の周波数はｆ´）について説明を行う。
【０２２１】
図２７、図２８は、車両検知装置４１００の動作手順を示すフローチャートである。
【０２２２】
初めに、マイクロホン４１０７（１）及び４１０７（２）は、外部からの混合音２４０１をそれぞれ集音し、集音した混合音を、ＤＦＴ分析部２４０２に出力する（ステップＳ２０１）。
【０２２３】
ＤＦＴ分析部１１００は、混合音２４０１（１）と混合音２４０１（２）を受け付けて、混合音２４０１（１）と混合音２４０１（２）のそれぞれに対して離散フーリエ変換処理を施し、混合音２４０１（１）と混合音２４０１（２）の周波数信号を求める（ステップＳ３００）。
【０２２４】
次に、位相補正部４１０２（ｊ）は、ＤＦＴ分析部１１００が求めた周波数帯域ｊ（周波数ｆ´）の周波数信号に対して、時刻ｔの周波数信号の位相をψ（ｔ）（ラジアン）とするときに、位相ψ（ｔ）を位相ψ´´（ｔ）＝ｍｏｄ２π（ψ（ｔ）−２πｆ´ｔ）（ｆ´は周波数帯域の周波数）に変換することで位相補正を行う（ステップＳ４３００（ｊ））。
【０２２５】
次に、抽出音判定部４１０３（ｊ）（位相距離判定部４２００（ｊ））は、混合音（混合音２４０１（１）、混合音２４０１（２））ごとに、所定の時間幅における第１のしきい値以上の数から構成されている位相補正された周波数信号（第１のしきい値は、所定の時間幅における時刻の周波数信号の８０％の数である）の位相ψ´´（ｔ）を用いて、分析周波数ｆを設定して、設定された分析周波数ｆを用いて位相距離を求める（ステップＳ４３０１（ｊ））。
【０２２６】
図２８を用いて、ステップ４３０１（ｊ）の処理について詳細に説明する。初めに周波数信号選択部４２０２（ｊ）は、位相補正部４１０２（ｊ）が求めた所定の時間幅における位相補正された周波数信号から、位相曲線算出部４２０１（ｊ）が位相の形状の計算に用いる周波数信号を選択する（ステップＳ１８００（ｊ））。
【０２２７】
そして、位相曲線算出部４２０１（ｊ）が、位相曲線を算出する（ステップＳ１８０１（ｊ））。
【０２２８】
次に、位相距離判定部４２００（ｊ）は、位相曲線算出部４２０１（ｊ）が算出した形状と分析対象とする時刻の補正後の位相との位相距離を計算する（ステップＳ１８０２（ｊ））。
【０２２９】
再度、図２７を参照して、音抽出部４１０４（ｊ）は、位相距離が第２のしきい値以下になる所定の時間幅における周波数信号をエンジン音の周波数信号に判定する（ステップＳ４３０２（ｊ））。なお、音抽出部４１０４（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）は、さらに、エンジン音が抽出されたときに、抽出音検知フラグ４１０５を出力する。
【０２３０】
加減速判定部３００６（ｊ）は、抽出音検知フラグ４１０５の有無に基づいて、音抽出部４１０４（ｊ）により抽出されたエンジン音についてのみ、位相曲線算出部４２０１（ｊ）が算出した位相曲線から、位相の増加量をもとに加減速を判定する（Ｓ４３０３（ｊ））。
【０２３１】
方向検知部４１０８は、音抽出部４１０４（ｊ）で抽出されたエンジン音の時間−周波数領域に対し、車両の存在する方向を特定し、車両のエンジン回転数が増加していると判定された場合（車両が加速していると判定された場合）にのみ、車両の方向の検知結果を提示部４１０６に出力する。提示部４１０６は、方向検知部４１０８で検知された車両の方向を運転者に知らせる（ステップＳ４３０４）。
【０２３２】
以上説明したように、実施の形態３に係る車両検知装置によると、エンジン回転数が増加していると判定された場合にのみ、音源方向の検知結果を出力することができる。このため、周囲車両が加速しながら接近してくるなどのように、特に危険な場合にのみ、周囲車両が接近してくる方向を運転者に提示することが可能となる。
【０２３３】
以上、本発明の実施の形態に係る加減速判定装置、雑音除去装置及び車両検知装置について説明したが、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではない。
【０２３４】
例えば、上述の実施の形態ではエンジン音の抽出を例に挙げて説明を行ったが、本発明が抽出対象とする音はエンジン音に限定されるものではなく、例えば、人間もしくは動物の音声又はモーター音などのように周期音であれば本発明を適用可能である。
【０２３５】
また、音抽出部は、周波数信号ごとに周期音か雑音かを判断したが、所定の時間幅ごとにその時間幅に含まれる周波数信号が周期音か雑音かを判断するようにしても良い。例えば、図２１を参照して、音抽出部は、所定の時間幅ごとに、その時間幅に含まれる周波数信号の位相に対する、位相曲線算出部が求めた二次曲線との誤差が閾値未満となる位相の割合が所定の割合以上となる場合に、その時間幅に含まれる周波数信号の全てが周期音と判断し、上記割合が所定の割合未満となる場合に、その時間幅に含まれる周波数信号の全てが雑音と判断しても良い。
【０２３６】
また、加速度判定部は、時間の経過に伴う位相の変化値が所定の閾値以下の場合にのみ、エンジン回転数の増加又は減少（周囲車両の加減速）を判定するようにしても良い。例えば、連続する時刻間での位相の差の絶対値が、所定の閾値以下の場合にのみ、上記判定をするようにしても良い。周囲車両がギアチェンジしたような場合には、位相が急激に変化する。このため、そのような場合を除外して、上記判定を行うことができるようになる。
【０２３７】
また、実施の形態３において、加速している接近車両のみについてその方向を提示することとしたが、加速している接近車両と等速走行している接近車両について方向を提示し、減速している接近車両については方向を提示しないようにしてもよい。
【０２３８】
また、上記の各装置は、具体的には、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスクドライブ、ディスプレイユニット、キーボード、マウスなどから構成されるコンピュータシステムとして構成されても良い。ＲＡＭ又はハードディスクドライブには、コンピュータプログラムが記憶されている。マイクロプロセッサが、コンピュータプログラムに従って動作することにより、各装置は、その機能を達成する。ここでコンピュータプログラムは、所定の機能を達成するために、コンピュータに対する指令を示す命令コードが複数個組み合わされて構成されたものである。
【０２３９】
さらに、上記の各装置を構成する構成要素の一部又は全部は、１個のシステムＬＳＩ（Large Scale Integration：大規模集積回路）から構成されているとしても良い。システムＬＳＩは、複数の構成部を１個のチップ上に集積して製造された超多機能ＬＳＩであり、具体的には、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを含んで構成されるコンピュータシステムである。ＲＡＭには、コンピュータプログラムが記憶されている。マイクロプロセッサが、コンピュータプログラムに従って動作することにより、システムＬＳＩは、その機能を達成する。
【０２４０】
さらにまた、上記の各装置を構成する構成要素の一部又は全部は、各装置に脱着可能なＩＣカード又は単体のモジュールから構成されているとしても良い。ＩＣカード又はモジュールは、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどから構成されるコンピュータシステムである。ＩＣカード又はモジュールは、上記の超多機能ＬＳＩを含むとしても良い。マイクロプロセッサが、コンピュータプログラムに従って動作することにより、ＩＣカード又はモジュールは、その機能を達成する。このＩＣカード又はこのモジュールは、耐タンパ性を有するとしても良い。
【０２４１】
また、本発明は、上記に示す方法であるとしても良い。また、これらの方法をコンピュータにより実現するコンピュータプログラムであるとしても良いし、前記コンピュータプログラムからなるデジタル信号であるとしても良い。
【０２４２】
さらに、本発明は、上記コンピュータプログラム又は上記デジタル信号をコンピュータ読み取り可能な不揮発性の記録媒体、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＢＤ（Blu-ray Disc（登録商標））、半導体メモリなどに記録したものとしても良い。また、これらの不揮発性の記録媒体に記録されている上記デジタル信号であるとしても良い。
【０２４３】
また、本発明は、上記コンピュータプログラム又は上記デジタル信号を、電気通信回線、無線又は有線通信回線、インターネットを代表とするネットワーク、データ放送等を経由して伝送するものとしても良い。
【０２４４】
また、本発明は、マイクロプロセッサとメモリを備えたコンピュータシステムであって、上記メモリは、上記コンピュータプログラムを記憶しており、上記マイクロプロセッサは、上記コンピュータプログラムに従って動作するとしても良い。
【０２４５】
また、上記プログラム又は上記デジタル信号を上記不揮発性の記録媒体に記録して移送することにより、又は上記プログラム又は上記デジタル信号を上記ネットワーク等を経由して移送することにより、独立した他のコンピュータシステムにより実施するとしても良い。
【０２４６】
さらに、上記実施の形態及び上記変形例をそれぞれ組み合わせるとしても良い。
【０２４７】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【０２４８】
本発明は、周囲車両のエンジン音を用いてエンジンの回転数の増減を判定することができる回転数増減判定装置等に適用することができる。
【符号の説明】
【０２４９】
１１００、２４０２、３００２  ＤＦＴ分析部
１５００  雑音除去装置
１５０１（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）、３００３（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）、４１０２（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）  位相補正部
１５０２（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）、４１０３（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）  抽出音判定部
１５０３（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）、４１０４（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）  音抽出部
１５０４  雑音除去処理部
１６００（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）、３００４（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）、４２０２（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）  周波数信号選択部
１６０１（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）、４２００（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）  位相距離判定部
１６０２（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）、３００５（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）、４２０１（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）  位相曲線算出部
２４００、４１０７（１）、４１０７（２）  マイクロホン
２４０１  混合音
２４０８  抽出音の周波数信号
３０００  加減速判定装置
３００６（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）  加減速判定部
４１００  車両検知装置
４１０１  車両検知処理部
４１０６  提示部
４１０８  方向検知部
【図１】
2011096155.tif 000028
【図２】
2011096155.tif 000029
【図３】
2011096155.tif 000030
【図４】
2011096155.tif 000031
【図５】
2011096155.tif 000032
【図６】
2011096155.tif 000033
【図７】
2011096155.tif 000034
【図８】
2011096155.tif 000035
【図９】
2011096155.tif 000036
【図１０】
2011096155.tif 000037
【図１１】
2011096155.tif 000038
【図１２】
2011096155.tif 000039
【図１３】
2011096155.tif 000040
【図１４】
2011096155.tif 000041
【図１５】
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【図１６】
2011096155.tif 000043
【図１７】
2011096155.tif 000044
【図１８】
2011096155.tif 000045
【図１９】
2011096155.tif 000046
【図２０】
2011096155.tif 000047
【図２１】
2011096155.tif 000048
【図２２】
2011096155.tif 000049
【図２３】
2011096155.tif 000050
【図２４】
2011096155.tif 000051
【図２５】
2011096155.tif 000052
【図２６】
2011096155.tif 000053
【図２７】
2011096155.tif 000054
【図２８】
2011096155.tif 000055
【手続補正書】
【提出日】平成23年6月1日(2011.6.1)
【手続補正１】
【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、自車両の周囲に位置する周囲車両のエンジン音を用いてエンジンの回転数の増減を判定する回転数増減判定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自車の周囲に存在する車両の状況を判断する技術として以下に示すような技術がある。
【０００３】
第１の従来技術として、周囲音を音圧レベル信号に変換し、音圧レベル信号の特定周波数帯域における絶対量と判断レベルを比較することで、自車の周囲に存在する周囲車両の有無を判断し、音圧レベル信号の時間的変化から周囲車両が接近するか否かを判断する技術がある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−９９８５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
第１の従来技術では、周囲音を音圧レベル信号に変換し、音圧レベル信号の特定周波数帯域における絶対量と判断レベルとを比較することで、周囲車両の有無を判断するとともに、音圧レベル信号の時間的変化から周囲車両が接近するか否かを判断している。したがって、第１の従来技術によっては、さらに詳細な接近の状況である周囲車両のエンジン回転数の増減の状況又は周囲車両の加減速の状況を判定することができないという問題がある。
【０００６】
また、周囲車両のエンジン回転数の増減又は周囲車両の接近や加速などの判定には、一般的に、エンジン音の周波数の変化や音圧の変化が観測できる十分に長い時間（数秒）の音声信号を要する。このため、周囲車両のエンジン回転数の増減の状況又は周囲車両の加減速の状況を運転者に短時間に知らせる必要がある安全運転支援などのアプリケーションに、従来の技術を利用することが困難である。
【０００７】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、自車の周囲に存在する周囲車両のエンジン回転数の増減をリアルタイムで判断することができる回転数増減判定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】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明のある局面に係る回転数増減判定装置は、エンジン音における、所定の周波数の周波数信号を所定の時間ごとに算出する周波数分析手段と、時間の経過に伴って前記周波数信号の位相が加速度的に増加するか又は加速度的に減少するかを判定することにより、エンジン回転数の増加又は減少を判定する回転数判定手段とを備える。
【０００９】
具体的には、前記回転数判定手段は、時間の経過に伴って前記位相が加速度的に増加する場合にはエンジン回転数が増加していると判定し、時間の経過に伴って前記位相が加速度的に減少する場合にはエンジン回転数が減少していると判定する。
【００１０】
エンジン回転数が増加する場合には、エンジン音の周波数が時間の経過とともに増加し、エンジン音の周波数信号の位相は加速度的に増加する。一方、エンジン回転数が減少する場合には、エンジン音の周波数が時間の経過とともに減少し、エンジン音の周波数信号の位相は加速度的に減少する。位相が加速度的に増加しているか又は加速度的に減少しているかは、短い時間範囲に含まれる位相から判断することが可能である。このため、この構成によると、自車の周囲に存在する周囲車両のエンジン回転数の増減をリアルタイムで判断することができる。
【００１１】
好ましくは、上述の回転数増減判定装置は、さらに、前記周波数信号の位相の時間変化を近似する位相曲線を算出する位相曲線算出部を備え、前記回転数判定手段は、前記位相曲線の形状に基づいて前記周波数信号の位相が加速度的に増加するか又は加速度的に減少するかを判定することにより、エンジン回転数の増加又は減少を判定する。
【００１２】
具体的には、前記回転数判定手段は、前記位相曲線が下に凸の場合に前記周波数信号の位相が加速度的に増加していると判定することにより、エンジン回転数が増加していると判定する。
【００１３】
また、前記回転数判定手段は、前記位相曲線が上に凸の場合に前記周波数信号の位相が加速度的に減少していると判定することにより、エンジン回転数が減少していると判定する。
【００１４】
位相が加速度的に増加する場合には、位相曲線は下に凸の形状を有し、位相が加速度的に減少する場合には、位相曲線は上に凸の形状を有するという性質がある。この性質を利用することにより、精度良く、位相が加速度的に増加しているか又は加速度的に減少しているかを判定することができ、これにより、エンジン回転数が増加しているか減少しているかを判定することができる。
【００１５】
好ましくは、前記回転数判定手段は、時間の経過に伴う位相の変化値が所定の閾値以下の場合にのみ前記エンジン回転数の増加又は減少を判定する。
【００１６】
周囲車両がギアチェンジしたような場合には、位相が急激に変化する。このため、そのような場合を除外して、上記判定を行うことができるようになる。
【００１７】
好ましくは、上記回転数増減判定装置は、さらに、所定数の前記位相との差が小さくなるように、前記所定数の前記位相とは異なる他の前記位相に±２π×ｍ（ラジアン）（ｍは自然数）を加算することにより、他の前記位相を補正する位相補正部を備える。
【００１８】
これにより、他の時刻の位相と大きく外れた位相を補正することができ、エンジン回転数の増減を精度良く判定することが可能となる。
【００１９】
また、上記回転数増減判定装置は、さらに、前記位相曲線と前記周波数信号の位相との誤差を算出する誤差算出手段と、互いに異なる角度範囲ごとに、当該角度範囲内に収まるように前記位相に±２π×ｍ（ラジアン）（ｍは自然数）を加算することにより、前記位相を補正する位相補正部とを備え、前記位相曲線算出部は、前記角度範囲ごとに、前記位相曲線を算出し、前記誤差算出手段は、前記角度範囲ごとに、前記誤差を算出し、前記位相補正部は、さらに、前記位相曲線と、前記周波数信号の位相との誤差が最小となるときの角度範囲を選択し、前記回転数判定手段は、選択された前記角度範囲における前記位相曲線の形状に基づいて前記周波数信号の位相が加速度的に増加するか又は加速度的に減少するかを判定することにより、エンジン回転数の増加又は減少を判定してもよい。
【００２０】
これにより、他の時刻の位相と大きく外れた位相を補正することができ、エンジン回転数の増減を精度良く判定することが可能となる。
【００２１】
好ましくは、前記周波数分析手段は、雑音とエンジン音とを含む混合音における、前記所定の周波数の周波数信号を前記所定の時間ごとに算出し、前記位相曲線算出部は、前記混合音の周波数信号の位相の時間変化を近似する位相曲線を算出し、前記回転数増減判定装置は、さらに、前記位相曲線と、前記混合音の周波数信号の位相との誤差を算出する誤差算出手段と、前記誤差に基づいて、前記混合音がエンジン音か否かを識別する音響信号識別手段とを備え、前記回転数判定手段は、前記音響信号識別手段でエンジン音であると識別された前記混合音の位相について、エンジン回転数の増加又は減少を判定する。
【００２２】
この構成によると、雑音の影響を除去して、エンジン音についてのみエンジン回転数の増加又は減少を判定することができる。このため、判定の精度を向上させることができる。
【００２３】
さらに好ましくは、前記周波数分析手段は、各々がエンジン音の入力を受け付ける互いに離間して配置された複数のマイクロホンで受け付けられた複数のエンジン音のそれぞれについて周波数信号を算出し、前記回転数増減判定装置は、さらに、前記複数のマイクロホンで受け付けられた複数の前記エンジン音の到達時間差に基づいて、前記エンジン音の音源方向を検知し、前記回転数判定手段によりエンジン回転数が増加していると判定された場合にのみ、前記音源方向の検知結果を出力する方向検知部を備える。
【００２４】
エンジン回転数が増加していると判定された場合にのみ、音源方向の検知結果を出力することができる。このため、周囲車両が加速しながら接近してくるなどのように、特に危険な場合にのみ、周囲車両が接近してくる方向を運転者に提示することが可能となる。
【００２５】
なお、本発明は、このような特徴的な手段を備える回転数増減判定装置として実現することができるだけでなく、回転数増減判定装置に含まれる特徴的な手段をステップとする回転数増減判定方法として実現したり、回転数増減判定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）等の不揮発性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】
【００２６】
本発明によると、自車の周囲に存在する周囲車両のエンジン回転数の増減をリアルタイムで判断することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は、本発明における位相を説明する図である。
【図２】図２は、本発明における位相を説明する図である。
【図３】図３は、エンジン音を説明する図である。
【図４】図４は、エンジン回転数が一定のときのエンジン音の位相を説明する図である。
【図５】図５は、エンジン回転数が増加して車両が加速するときのエンジン音の位相を説明する図である。
【図６】図６は、エンジン回転数が減少して車両が減速するときのエンジン音の位相を説明する図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態１における加減速判定装置の全体構成を示すブロック図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態１における加減速判定装置の動作手順を示すフローチャートである。
【図９】図９は、ＤＦＴ分析におけるパワーと位相について説明する図である。
【図１０】図１０は、位相の補正処理を説明する図である。
【図１１】図１１は、位相の補正処理を説明する図である。
【図１２】図１２は、位相曲線の算出処理を説明する図である。
【図１３】図１３は、位相の補正処理を説明する図である。
【図１４】図１４は、位相の補正処理を説明する図である。
【図１５】図１５は、本発明の実施の形態２における雑音除去装置の全体構成を示すブロック図である。
【図１６】図１６は、本発明の実施の形態２における雑音除去装置の抽出音判定部の構成を示すブロック図である。
【図１７】図１７は、本発明の実施の形態２における雑音除去装置の動作手順を示すフローチャートである。
【図１８】図１８は、本発明の実施の形態２における抽出音の周波数信号を判定する処理の動作手順を示すフローチャートである。
【図１９】図１９は、周波数分析を説明する図である。
【図２０】図２０は、エンジン音と風雑音を説明する図である。
【図２１】図２１は、位相距離の算出処理を説明する図である。
【図２２】図２２は、エンジン音の位相曲線を説明する図である。
【図２３】図２３は、位相曲線からの誤差を説明する図である。
【図２４】図２４は、エンジン音の抽出処理を説明する図である。
【図２５】図２５は、本発明の実施の形態３における車両検知装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２６】図２６は、本発明の実施の形態３における車両検知装置の抽出音判定部の構成を示すブロック図である。
【図２７】図２７は、本発明の実施の形態３における雑音除去装置の動作手順を示すフローチャートである。
【図２８】図２８は、本発明の実施の形態３における抽出音の周波数信号を判定する処理の動作手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明の特徴は、エンジン音などの周期音であって、周波数が時間にともなって変化する音の位相の時間変化に着目して、車両の加減速を判断することである。なお、本願発明における周期音とは、位相が一定の音又は位相の変化が連続的な音を示す。
【００２９】
ここで、図１を用いて本発明で用いる位相の定義を行う。図１（ａ）には、入力したエンジン音の例が模式的に示されている。横軸は時間を表しており、縦軸は振幅を表している。ここではエンジンの回転数が時刻に対して一定であり、エンジン音の周波数が変化しない場合の例が示されている。
【００３０】
また、図１（ｂ）には、フーリエ変換を用いて周波数分析を行う場合の基底波形である周波数ｆの正弦波（ここではエンジン音の周波数と同じ値を所定の周波数ｆとしている）が示されている。横軸と縦軸は図１（ａ）と同じである。この基底波形と入力した混合音との畳み込み処理を行うことで周波数信号（位相）を求める。この例では、基底波形を時間軸方向に移動させずに固定し、入力したエンジン音と畳み込み処理を行うことで、時刻ごとの周波数信号（位相）を求めている。
【００３１】
この処理で求めた結果を図１（ｃ）に示す。横軸は時間を表しており、縦軸は位相を表している。この例では、エンジンの回転数が時刻に対して一定であり、入力したエンジン音の周波数が時刻に対して一定である。このため、所定の周波数ｆでの位相は加速度的に増加又は加速度的に減少はしていない。この例では回転数が一定であるエンジン音の周波数と同じ値を所定の周波数ｆとしたが、エンジン音の周波数よりも小さい値を所定の周波数ｆとした場合には位相は一次関数的に増加する。また、エンジン音の周波数よりも大きい値を所定の周波数ｆとした場合には、位相は一次関数的に減少する。いずれの場合も、所定の周波数ｆでの位相は、加速度的に増加又は加速度的に減少はしていない。
【００３２】
なお、音声信号分野や高速フーリエ変換（ＦＦＴ）などでは基底波形を時間軸方向にずらしながら畳み込みを行うのが一般的である。この基底波形を時間軸方向にずらしながら畳み込みを行う場合は後に位相を補正することで本発明で定義する位相へと変換することが可能である。以下、図を用いて説明する。
【００３３】
図２は位相を説明する図である。図２（ａ）には、入力したエンジン音の例が模式的に示されている。横軸は時間を表しており、縦軸は振幅を表している。
【００３４】
また、図２（ｂ）には、フーリエ変換を用いて周波数分析を行う場合の基底波形である周波数ｆの正弦波（ここではエンジン音の周波数と同じ値を所定の周波数ｆとしている）が示されている。横軸と縦軸は図２（ａ）と同じである。この基底波形と入力した混合音との畳み込み処理を行うことで周波数信号（位相）を求める。この例では、基底波形を時間軸方向に移動させながら、入力したエンジン音と畳み込み処理を行うことで、時刻ごとの周波数信号（位相）を求めている。
【００３５】
この処理で求めた結果を図２（ｃ）に示す。横軸は時間を表しており、縦軸は位相を表している。入力したエンジン音は周波数ｆであるため、周波数ｆでの位相のパターンは、１／ｆの時刻の周期で規則的に繰り返されることとなる。そこで算出された位相ψ（ｔ）から規則的に繰り返される位相を補正（ψ´（ｔ）＝ｍｏｄ２π（ψ（ｔ）−２πｆｔ）（ｆは分析周波数））することで図２（ｄ）に示すような位相が得られる。つまり、位相補正を行うことにより、図１（ｃ）に示す、本発明で定義される位相へと変換することが可能となる。
【００３６】
次に、エンジン回転数に伴うエンジン音の時刻に対する周波数の変化について説明する。
【００３７】
図３は自動車のエンジン音を後述するＤＦＴ分析部において分析したスペクトログラムである。縦軸は周波数を、横軸は時間をそれぞれ示しており、色の濃度は周波数信号のパワーの大きさを示している。濃い色（黒い色）はパワーが大きいことを示している。図３は、風などの雑音をなるべく除去したデータであり、色の濃い部分（黒っぽい部分）がおおむねエンジン音を示している。一般的にこのようにエンジン音は、時間とともに回転数が変化したデータであり、スペクトログラムから時間の経過と共に周波数が変化していることが分かる。
【００３８】
エンジンは、所定数のシリンダーがピストン運動を行うことで駆動系を回転させている。そして、車両から発せられるエンジン音は、このエンジンの回転に依存した音と、エンジンの回転には依存しない固定振動音や非周期音とからなる。特に車両の外部から検知できる主な音は、エンジンの回転に依存した周期音であり、本実施の形態では、このエンジンの回転に依存する周期音に着目し、加減速の判定を行う。
【００３９】
図３の点線の円５０１、５０２及び５０３に示すように、エンジン音は、回転数が変化することで周波数が部分的に時刻に応じて変化していることが分かる。
【００４０】
ここで、周波数の変化に着目すると、周波数がランダムに変化したり、離散的に飛んだりすることはほとんどなく、所定の時間間隔でみると、所定の増減を示していることが分かる。例えば、区間Ａでは右肩下がりに周波数が減少していることが分かる。この区間ではエンジン回転数は減少しており車両は減速している。区間Ｂでは右肩上がりに周波数が増加していることが分かる。この区間ではエンジン回転数は増加しており車両は加速している。また、区間Ｃではほぼ一定の周波数で推移していることが分かる。この区間ではエンジン回転数は一定であり車両は定常走行している。
【００４１】
ここで、エンジン回転数の増減とエンジン音の位相との関係について分析する。
【００４２】
図４（ａ）は、区間Ｃにおける、エンジン回転数が一定のときのエンジン音を模式的に示した図である。ここではエンジン音の周波数をｆとする。図４（ｂ）は基底波形を示す図である。ここでは基底波形の周波数をエンジン音の周波数ｆと同じ値にしている。図４（ｃ）は、基底波形に対する位相を示す図である。図４（ｃ）に示すように、エンジン回転数が一定であるエンジン音は図１に示す正弦波のように一定の周期を有する。このため、所定の周波数ｆでの位相は、時間変化に対して加速度的に増加又は加速度的に減少はしない。
【００４３】
なお、対象とする音が一定の周波数であり、基底波形の周波数が低い場合、位相は徐々に遅れることとなる。しかし、減少量は一定となるため、位相の形状は線形的に減少することとなる。一方、対象とする音が一定の周波数であり、基底波形の周波数が高い場合、位相は徐々に早くなる。しかし、その増加量は一定となるため、位相の形状は線形的に増加することとなる。
【００４４】
図５（ａ）は、区間Ｂにおける、エンジン回転数が増加して車両が加速するときのエンジン音を模式的に示した図である。このときエンジン音の周波数は時間とともに増加する。図５（ｂ）は基底波形を示す図である。例えば、基底波形の周波数はｆとする。図５（ｃ）は、基底波形に対する位相を示す図である。エンジン音は正弦波のように周期性を有しつつ、徐々に周期が高くなる波形を有することから、図５（ｃ）に示すように、基底波形に対する位相は、時間変化に対して加速度的に増加する。
【００４５】
図６（ａ）は、区間Ａにおける、エンジン回転数が減少して車両が減速するときのエンジン音を模式的に示した図である。このときエンジン音の周波数は時間とともに減少する。図６（ｂ）は基底波形を示す図である。例えば、基底波形の周波数はｆとする。図６（ｃ）は、基底波形に対する位相を示す図である。エンジン音は正弦波のように周期性を有しつつ、徐々に周期が低くなる波形を有することから、図６（ｃ）に示すように、基底波形に対する位相は、時間変化に対して加速度的に減少する。
【００４６】
したがって、図５（ｃ）又は図６（ｃ）に示すように、基底波形に対する位相を用いて、位相の時間変化に対する加速度的な増減を求めることで、エンジン回転数の増減、すなわち車両の加減速を判定することができる。また、本実施の形態では短時間で大きく変化する位相の性質を利用することで、スペクトルのパワーの変化によって加減速を求める従来技術と比較して、短時間のデータで瞬時に加減速を判定することが可能となる。よって、周囲車両の加減速の状況を短時間で運転者に知らせることができる。例えば、こちらの車両が走行する道路が優先道路で、相手の車両が走行する道路に一旦停止線がある死角交差点において、相手の車両が加速又は定常走行で交差点を通過しようとしているのか、一旦停止で止まろうとしているのかを運転者に知らせることができる。
【００４７】
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。
【００４８】
（実施の形態１）
実施の形態１に係る加減速判定装置について説明する。この加減速判定装置は、請求の範囲の回転数増減判定装置に対応する。
【００４９】
図７は、本発明の実施の形態１における雑音除去装置の構成を示すブロック図である。
【００５０】
図７において、加減速判定装置３０００は、ＤＦＴ分析部３００２と、位相補正部３００３（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）と、周波数信号選択部３００４（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）と、位相曲線算出部３００５（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）と、加減速判定部３００６（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍとを含む。位相補正部３００３（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）は、Ｍ個の位相補正部から構成され、ｊ番目の位相補正部３００３（ｊ）は、後述する周波数帯域ｊについての処理を実行する。本明細書中において、同様の参照符号の記載を行う処理部についても、同様である。
【００５１】
ＤＦＴ分析部３００２は、請求の範囲の周波数分析手段に対応する。加減速判定部３００６（ｊ）は、請求の範囲の回転数判定手段に対応する。
【００５２】
ＤＦＴ分析部３００２は、入力されたエンジン音３００１に対してフーリエ変換処理を施し、エンジン音３００１の位相情報を含む周波数信号を複数の周波数帯域のそれぞれについて求める。なお、ＤＦＴ分析部３００２は、高速フーリエ変換や離散コサイン変換やウェーブレット変換などの別の周波数変換方法で周波数変換を行ってもよい。
【００５３】
以下では、ＤＦＴ分析部３００２から求められた周波数帯域の個数をＭとして、それらの周波数帯域を指定する番号を記号ｊ（ｊ＝１〜Ｍ）で表すこととする。
【００５４】
位相補正部３００３（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）は、ＤＦＴ分析部３００２が求めた周波数帯域ｊの周波数信号に対して、時刻ｔの周波数信号の位相をψ（ｔ）（ラジアン）とするときに、ψ´（ｔ）＝ｍｏｄ２π（ψ（ｔ）−２πｆｔ）（ｆは分析周波数）に位相を補正する。
【００５５】
周波数信号選択部３００４（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）は、所定の時間幅において、位相補正部３００３（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）が位相補正した周波数信号の中から、位相曲線の算出に用いる周波数信号を選択する。
【００５６】
位相曲線算出部３００５（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）は、周波数信号選択部３００４（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）が選択した周波数信号の補正された位相ψ´（ｔ）を用いて、時間経過に伴い位相が変化する位相形状を二次曲線として計算する。
【００５７】
加減速判定部３００６（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）は、位相曲線算出部３００５（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）が算出した位相曲線から、位相の増加量をもとに、エンジン回転数の増減、つまり車両の加減速を判定する。時間の経過に伴い、エンジン回転数が増加しているときは、車両が加速しているときであり、エンジン回転数が減少しているときは、車両が減速しているときである。
【００５８】
これらの処理を、所定の時間幅を時間方向に移動させながら行うこととなる。
【００５９】
なお、本発明の必須の構成要件は、図７に示したＤＦＴ分析部３００２と、加減速判定部３００６（ｊ）とである。ＤＦＴ分析部３００２が、図１（ｃ）に示した本発明で定義する位相を直接導き出すことができるのであれば、位相補正部３００３（ｊ）は不要である。
【００６０】
次に、以上のように構成された加減速判定装置３０００の動作について説明する。
【００６１】
以下では、ｊ番目の周波数帯域について説明を行う。ここでは、周波数帯域の中心周波数と基底波形の周波数とが一致する場合を例にして説明を行う。つまり、分析周波数ｆに対して位相ψ´（ｔ）（＝ｍｏｄ２π（ψ（ｔ）−２πｆｔ））における周波数ｆが増加するか否かを判定することになる。なお、本実施の形態において、ＤＦＴ分析部３００２は、いわゆる基底波形を時間軸方向にずらしながら行う一般的な周波数分析とし、得られる位相はψ（ｔ）となる。そこで前述で定義した位相ψ´へと補正する処理（ψ´（ｔ）（＝ｍｏｄ２π（ψ（ｔ）−２πｆｔ）））を行うこととする。
【００６２】
図８は、加減速判定装置３０００の動作手順を示すフローチャートである。
【００６３】
初めに、ＤＦＴ分析部３００２は、エンジン音３００１を受付けて、エンジン音３００１に対してフーリエ変換処理を施し、周波数信号を周波数帯域ｊごとに求める（ステップＳ１０１）。
【００６４】
次に、位相補正部３００３（ｊ）は、ＤＦＴ分析部３００２が求めた周波数帯域ｊの周波数信号に対して、時刻ｔの周波数信号の位相をψ（ｔ）（ラジアン）とするときに、ψ（ｔ）をψ´（ｔ）＝ｍｏｄ２π（ψ（ｔ）−２πｆｔ）（ｆは分析周波数）に変換することで位相補正を行う（ステップＳ１０２（ｊ））。
【００６５】
ここで、本発明において位相を用いる理由及び位相補正を行う方法例について図を用いて説明する。
【００６６】
図３は自動車のエンジン音をＤＦＴ分析部３００２において分析したスペクトログラムである。縦軸は周波数、横軸は時間をそれぞれ示しており、色の濃度は周波数信号のパワーの大きさを示している。濃い色はパワーが大きいことを示している。図３は、風などの雑音をなるべく除去したデータであり、色の濃い部分がおおむねエンジン音を示している。一般的にこのようにエンジン音は、時間とともに回転数が変化したデータであり、スペクトログラムから時間の経過と共に周波数が変化していることが分かる。
【００６７】
エンジンは、所定数のシリンダーがピストン運動を行うことで駆動系を回転させている。そして、車両から発せられるエンジン音は、このエンジンの回転に依存した音と、エンジンの回転には依存しない固定振動音又は非周期音とからなる。特に、車両の外部から検知できる主な音は、エンジンの回転に依存した周期音である。本実施の形態では、周期音がこのエンジンの回転に依存する周期音である点に着目し、位相の時間変化をもとに加減速の判定を行う。
【００６８】
図３の点線の円５０１、５０２、５０３に示すように、エンジン音は、回転数が変化することで周波数が時刻に応じて変化していることが分かる。ここで周波数の変化に着目すると、周波数がランダムに変化したり、離散的に飛んだりすることはほとんどなく、所定の時間間隔でみると、所定の増減を示していることが分かる。例えば区間Ａでは右肩下がりに周波数が減少していることが分かる。この区間ではエンジン回転数は減少しており車両は減速している。区間Ｂでは右肩上がりに周波数が増加していることが分かる。この区間ではエンジン回転数は増加しており車両は加速している。また、区間Ｃではほぼ一定の周波数で推移していることが分かる。この区間ではエンジン回転数は一定であり車両は定常走行している。
【００６９】
図９はＤＦＴ分析におけるパワーと位相について説明する図である。図９（ａ）は図３と同様に、自動車のエンジン音をＤＦＴ分析したスペクトログラムである。
【００７０】
図９（ｂ）はＤＦＴ分析の概念を示す図である。例えばエンジン回転数が増加して加速している区間である時刻ｔ１から所定の時間窓幅の所定の窓関数（ハニング窓）を用いて複素空間上に周波数信号６０１を表したものである。周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３等、各周波数の振幅と位相が算出される。周波数信号６０１の長さが振幅の大きさ（パワー）を示し、周波数信号６０１と実軸とのなす角が位相を示している。そして、時間シフトを行いながら各時刻における周波数信号を求めることとなる。ここで、一般的にスペクトログラムは各時刻における各周波数のパワーを示すのみであり、位相については省略されている。図３や図９（ａ）に示すスペクトログラムも同様に、ＤＦＴ分析したパワーの大きさのみを表示したものである。
【００７１】
周波数信号の位相ψ（ｔ）及び大きさ（パワー）Ｐ（ｔ）は、周波数信号の実部をｘ（ｔ）と表すこととして、周波数信号の虚部をｙ（ｔ）と表すこととすると、
【００７２】
【数１】
2011096155.tif 000056
及び
【００７３】
【数２】
2011096155.tif 000057
【００７４】
である。ここでの記号ｔは周波数信号の時刻を表している。
【００７５】
図９（ｃ）には、図９（ａ）において、エンジン回転数が増加して加速している区間である周波数（例えば周波数ｆ４）のパワーの時間変動が示されている。横軸は時間軸である。縦軸は周波数信号の大きさ（パワー）を表している。図９（ｃ）より、パワーの変動はランダムであり、増加や減少を観測することはできない。図９（ｃ）に示すように、一般的にスペクトログラムは位相情報を省略し、パワーのみで信号の変化を表す。このため、エンジン音の音圧の変化を観測するためには、十分に長い時間（数秒）の音声信号を必要とする。さらに、風などの雑音を含む場合、音圧の変化はノイズに埋もれてしまうため、観測が困難となる。このため、周囲車両の加減速の状況を運転者に短時間に知らせる必要がある安全運転支援などのアプリケーションには利用することが、従来困難であった。
【００７６】
図９（ｄ）には、図９（ａ）において、エンジン回転数が増加して加速している区間の所定の周波数間（ｆ４からｆ５へと回転数が増加しているとする）での時間変動が示されている。横軸は時間軸である。縦軸は周波であり、斜線で塗りつぶした部分９０２を一定のパワーを有する区間として表している。図９（ｄ）より、周波数の変動はランダムであり、エンジン回転数の増加や減少を観測することはできないことが分かる。図９（ｃ）に示すように、一般的にスペクトログラムでは位相情報を省略し、パワーのみで信号の変化を表すため、エンジン音の周波数の変化を観測するためには、十分に長い時間（数秒）の音声信号を必要とする。さらに、風などの雑音を含む場合、周波数変化はさらにノイズに埋もれてしまうため、観測が困難となる。例えばエンジン音が周波数ｆ４から周波数ｆ５へと変化していても、その間、雑音があれば変化を周波数情報から観測することはできない。このため、周囲車両の加減速の状況を運転者に短時間に知らせる必要がある安全運転支援などのアプリケーションには利用することが困難であった。
【００７７】
そこで本実施の形態では位相に着目し、位相の時間変化をもとに加減速を判定することとする。
【００７８】
上記エンジン音の回転数の増減と、位相の時間変化との関係を数式で表すと以下の関係式で表すことができる。
【００７９】
【数３】
2011096155.tif 000058
【００８０】
図３等に示すようにエンジン音の周波数の変化は、周波数がランダムに変化したり、離散的に飛んだりすることはほとんどなく、所定の時間間隔でみると、所定の増減を示していることが分かる。したがって、この増減を例えば下記の（式４）で示すような、
【００８１】
【数４】
2011096155.tif 000059
【００８２】
一次の区分線形で近似することとする。具体的には所定の時間区間で見た場合、時刻ｔにおける周波数ｆは、初期値ｆ0から時刻ｔに比例（比例係数Ａ）して増減する線分で線形近似できると考えられる。
【００８３】
そして、周波数ｆを上記（式４）で表した場合、時刻ｔにおける位相ψは、
【００８４】
【数５】
2011096155.tif 000060
【００８５】
とあらわせる。ここで右辺の第３項のψ0は初期位相であり、第２項（２πｆ0ｔ）は時刻ｔに比例して角周波数２πｆ0ｔだけ位相が進むことを示している。そして第１項（πＡｔ2）から、位相は二次曲線で近似できることを示している。
【００８６】
次に位相の時間変化の近似処理を容易にするための位相補正処理について説明を行う。
【００８７】
一般的にＦＦＴやＤＦＴで得られる位相は、基底波形を時間軸にずらしつつ算出しているため、図２（ｃ）と図２（ｄ）に示すように、位相ψ（ｔ）を位相ψ´（ｔ）＝ｍｏｄ２π（ψ（ｔ）−２πｆｔ）（ｆは分析周波数）に変換することで位相補正を行う必要がある。以下、詳細を説明する。
【００８８】
初めに、位相補正部３００３（ｊ）は、基準の時刻を決定する。図１０（ａ）は、図９（ａ）における時刻ｔ１からの所定時間区間における位相を示す図であって、図１０（ａ）の黒丸印の時刻ｔ０を基準の時刻に決定している。
【００８９】
次に、位相補正部３００３（ｊ）は、位相を補正する周波数信号の複数の時刻を決定する。この例では、図１０（ａ）の５個の白丸印の時刻（ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４、ｔ５）を、位相を補正する周波数信号の時刻に決定している。
【００９０】
ここで、基準の時刻ｔ０における周波数信号の位相を
【００９１】
【数６】
2011096155.tif 000061
【００９２】
と表すこととして、位相を補正する５個の時刻における周波数信号の位相を
【００９３】
【数７】
2011096155.tif 000062
【００９４】
と表すことにする。これらの補正する前の位相を図１０（ａ）において×印で示してある。また、対応する時刻の周波数信号の大きさは
【００９５】
【数８】
2011096155.tif 000063
【００９６】
で表すことができる。
【００９７】
次に、図１１に、時刻ｔ２における周波数信号の位相を補正する方法を示す。図１１（ａ）と図１０（ａ）とは同じ内容のものである。また、図１１（ｂ）は、１／ｆ（ｆは分析周波数）の時間間隔で、等角速度で０〜２π（ラジアン）まで規則的に変化する位相を実線で表している。ここで、補正したあとの位相を
【００９８】
【数９】
2011096155.tif 000064
【００９９】
と表すことにする。図１１（ｂ）において、基準の時刻ｔ０と時刻ｔ２との位相を比較すると、時刻ｔ２の位相は時刻ｔ０の位相より
【０１００】
【数１０】
2011096155.tif 000065
【０１０１】
だけ大きい。そこで、図１１（ａ）において、基準の時刻ｔ０の位相ψ（ｔ０）との時間差に起因する位相のずれを補正するために、時刻ｔ２の位相ψ（ｔ２）からΔψを差し引いてψ´（ｔ２）を求める。これが位相補正後の時刻ｔ２の位相である。このとき、時刻ｔ０の位相は基準の時刻における位相であるので位相補正後も同じ値となる。具体的には、位相補正後の位相を
【０１０２】
【数１１】
2011096155.tif 000066
【０１０３】
【数１２】
2011096155.tif 000067
【０１０４】
により求める。
【０１０５】
位相補正したあとの周波数信号の位相を図１０（ｂ）に×印で示す。図１０（ｂ）の表示の方法は図１０（ａ）と同様であるため説明を省略する。
【０１０６】
次に、位相曲線算出部３００５（ｊ）は、位相補正部３００３（ｊ）が求めた補正後の位相情報を用いて、位相の時間変化を曲線として算出する。
【０１０７】
再度、図８を参照して、周波数信号選択部３００４（ｊ）は、位相補正部３００３（ｊ）が求めた所定の時間幅における位相補正された周波数信号から、位相曲線算出部３００５（ｊ）が位相の形状を計算する際に用いる周波数信号を選択する（ステップＳ１０３（ｊ））。ここでは、分析の対象とする時刻をｔ０として、時刻ｔ０と時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４、ｔ５とにおける周波数信号の位相から位相の形状を算出する。このとき、位相曲線を求めるときに用いた周波数信号（時刻ｔ０〜ｔ５の６個の周波数信号）は所定の値以上の数から構成されている。このことは、位相距離を求めるために選択された周波数信号の数が少ない場合に、位相の時間変化の規則性を判定することが困難になるからである。ここでの所定の時間幅の時間長は、抽出音の位相の時間変化の性質に基づいて決定することとしてもよい。
【０１０８】
次に、位相曲線算出部３００５（ｊ）は、位相曲線を算出する（ステップＳ１０４（ｊ））。位相曲線は例えば以下の二次多項式（式１２）で近似して算出することとする。
【０１０９】
【数１３】
2011096155.tif 000068
【０１１０】
図１２は位相曲線の算出処理を説明する図である。図１２に示すように、所定の数の点から二次曲線を算出することができる。本実施の形態では、二次曲線を重回帰曲線として算出する。具体的には、各時刻ｔi（ｉ＝０，１，２，３，４，５）における補正後の位相をψ´（ｔi）とした場合、二次曲線Ψ（ｔ）の各係数Ａ2、Ａ1、Ａ0はそれぞれ、
【０１１１】
【数１４】
2011096155.tif 000069
【０１１２】
【数１５】
2011096155.tif 000070
【０１１３】
【数１６】
2011096155.tif 000071
【０１１４】
と表せる。なお、各係数は
【０１１５】
【数１７】
2011096155.tif 000072
【０１１６】
【数１８】
2011096155.tif 000073
【０１１７】
【数１９】
2011096155.tif 000074
【０１１８】
【数２０】
2011096155.tif 000075
【０１１９】
【数２１】
2011096155.tif 000076
【０１２０】
である。
【０１２１】
再度、図８を参照して、加減速判定部３００６（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）は、位相曲線算出部３００５（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）が算出した位相曲線から、位相の増加量をもとに、エンジン回転数の増減、つまり車両の加減速を判定する（ステップＳ１０５（ｊ））。つまり、加減速判定部３００６（ｊ）は、位相曲線算出部３００５（ｊ）が算出した曲線からの加減速を判定する。具体的には、位相曲線算出部３００５（ｊ）が算出した二次曲線の凸（とつ）の向きで、加減速を判定することとなる。（式１２）で得られた係数Ａ2が正、すなわち下に凸（とつ）の場合は、エンジン回転数が増加している、つまり車両が加速していると判定する。一方、係数Ａ2が負、すなわち上に凸（とつ）の場合は、エンジン回転数が減少している、つまり車両が減速していると判定する。
【０１２２】
なお、本実施の形態では、分析対象である時刻ｔ０に対し、時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４、ｔ５の位相から位相の形状を算出している。例えば時刻ｔ２を分析対象とする場合（つまり時刻ｔ２を時刻ｔ０´とした場合）、あらたに時刻ｔ１´、ｔ２´、ｔ３´、ｔ４´、ｔ５´の位相から位相曲線を算出して加減速を判定してもよいし、既に算出されたｔ０、ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４、ｔ５の位相から算出された位相曲線から加減速を判定することとしてもよい。後者の判定方法を行うことにより、計算量の削減の効果を奏する。さらに、時刻ごとに加減速を判定するのではなく、分析対象を所定の区間として、所定の区間ごとに加減速を判定することとしてもよい。
【０１２３】
なお、位相補正部３００３（ｊ）は、位相補正において以下に説明する位相補正の処理を、さらに行うこととしてもよい。以下に説明する位相補正を行う場合には、位相曲線の算出や位相曲線との誤差算出等の処理が付随して行われる。このため、位相補正部３００３（ｊ）は、位相曲線算出部３００５（ｊ）での計算結果を随時参照しながら処理を行うものとする。
【０１２４】
図１３は、さらに実施される位相補正を説明する図である。図１３のグラフはいずれもエンジン音の一部を周波数分析したグラフであり、横軸は時間を、縦軸は位相をそれぞれ示す。各白い丸印は位相補正部３００３（ｉ）で位相補正された周波数信号である。
【０１２５】
図１３（ａ）において、白い丸印で示される周波数信号の位相を用いて位相曲線を算出すると太い破線で示す曲線が算出される。細い破線は誤差閾値である。細い破線は、エンジン音と雑音との疆界を示す線であり、位相が２つの細い破線の内側にあれば、エンジン音の位相を示し、外側にあれば、雑音の位相を示す。算出された位相曲線との誤差を算出すると、各周波数信号と曲線との誤差は大きく、閾値から大きく外れた点が多いことが分かる。ここで時刻ｔ６、ｔ７、ｔ８、ｔ９の周波数信号の位相に着目すると、他の時刻の位相と大きく外れていることが分かる。これは、位相が０〜２πの周期でトーラス状になっていることに起因する。そこで、トーラス状に起因する現象を考慮して位相曲線を算出することとしてもよい。これにより、他の時刻の位相と大きく外れた位相を補正することができ、位相の時間変化を精度良く曲線近似することが可能となる。
【０１２６】
例えば、前、後、又は前後Ｎ個の位相を用いて位相を補正することとしてもよい。図１３（ｂ）において、例えば、時刻ｔ１からｔ５（例えば、Ｎ＝５）の位相の平均を算出する。平均位相がψ＝２π×１０／３６０であったとする。次に時刻ｔ６の位相がψ（６）＝２π×１７０／３６０であったとする。しかし位相はトーラスになっているため、ψ（６）＝（２π×１７０／３６０）±２πの可能性がある。なお、実際は±２π×ｍ（ｍは自然数）の可能性があるが、ここではｍ＝１の場合のみを考慮することとする。なお、周波数が大きく変化する場合、位相変化も大きくなるため、分析する音に応じて考慮するｍを可変としてもよい。また、平均を算出するための位相の選択時刻は、時刻ｔ１〜ｔ５に限定されるものではなく、任意の時刻を用いることが可能である。
【０１２７】
次に、時刻ｔ６の位相ψ（６）を平均位相ψとの誤差が小さい値に補正する。図１３（ｂ）の場合、ψ（６）＝（２π×１７０／３６０）−２πとなる。同様に時刻ｔ７の位相を時刻ｔ２〜ｔ５の位相と、補正後の時刻ｔ６の位相とを用いて補正する。本例の場合ψ（７）＝ψ（７）−２πと補正される。同様の処理を時刻ｔ８、ｔ９と行っていく。
【０１２８】
図１３（ｃ）に補正後の位相を示す。時刻ｔ６、ｔ７、ｔ８、ｔ９の位相が補正されていることが分かる。この補正後の位相情報を用いて位相曲線を算出した場合、太い破線で示される曲線が算出される。図１３（ｃ）の場合、曲線とその閾値内に各周波数信号が含まれるため、エンジン音として適切に抽出されることとなる。
【０１２９】
なお、位相の補正手法はこれに限ったものではない。例えば、まず位相曲線を算出し、算出された形状との誤差が大きい各点に±２πの位相補正を行うこととしてもよい。また、位相がとり得る角度範囲を補正することとしてもよい。以下、図を用いて説明する。
【０１３０】
図１４は位相の補正処理を説明する図である。図１４のグラフはいずれも縦軸が位相を、横軸が時間を示している。白い丸印は各時刻における周波数信号の位相を示す。図１４（ａ）は０から２πを角度範囲とした場合の周波数信号の位相を示す。各位相を元に位相曲線が算出され黒い曲線で示している。図１４（ｃ）は曲線との誤差を元に位相を補正している。具体的には時刻ｔ１の位相に＋２πを加算する補正がされている。また時刻ｔ８の位相に−２πを加算する補正がされている。
【０１３１】
一方、図１４（ｂ）は−πからπを角度範囲とした場合の周波数信号の位相を示す。図１４（ａ）と同様に、各位相を元に位相曲線が算出され黒い曲線で示している。図１４（ｄ）は曲線との誤差を元に位相を補正している。具体的には時刻ｔ１０の位相に−２πを加算する補正がされている。図１４（ｃ）の角度範囲の場合の曲線との誤差と、図１４（ｄ）の角度範囲の場合の曲線との誤差を比較した場合、図１４（ｃ）の角度範囲の場合の曲線との誤差が小さくなる。そこで図１４（ｃ）の角度範囲を用いた位相曲線を用いる。このように、角度範囲の制御を行い位相曲線を算出することとしてもよい。これにより、他の時刻の位相と大きく外れた位相を補正することができ、より加減速の判定を精度良く行うことが可能となる。
【０１３２】
以上説明したように、エンジン回転数が増加する場合には、エンジン音の周波数が時間の経過とともに増加し、エンジン音の周波数信号の位相は加速度的に増加する。一方、エンジン回転数が減少する場合には、エンジン音の周波数が時間の経過とともに減少し、エンジン音の周波数信号の位相は加速度的に減少する。位相が加速度的に増加しているか加速度的に減少しているかは、短い時間範囲に含まれる位相から判断することが可能である。このため、実施の形態１によると、自車の周囲に存在する周囲車両のエンジン回転数の増減をリアルタイムで判断することができる。これにより、周囲車両が加速しているのか減速しているのかをリアルタイムで判断することができる。
【０１３３】
（実施の形態２）
次に、実施の形態２に係る雑音除去装置について説明する。この雑音除去装置は、請求の範囲の回転数増減判定装置に対応する。
【０１３４】
実施の形態１では、エンジン音を受け付け、位相の時間変化をもとに加減速の判定を行う手法について説明を行った。本実施の形態では、エンジン音と風などの雑音との混合音を受け付け、混合音からエンジン音を抽出し、位相の時間変化をもとに加減速の判定を行う手法について説明を行う。
【０１３５】
図１５及び図１６は、本発明の実施の形態２における雑音除去装置の構成を示すブロック図である。
【０１３６】
図１５において、雑音除去装置１５００は、マイクロホン２４００と、ＤＦＴ分析部２４０２と、雑音除去処理部１５０４と、加減速判定部３００６（ｊ）とを含む。
【０１３７】
ＤＦＴ分析部２４０２は、図７に示したＤＦＴ分析部３００２と同様の処理を行う。このため、その詳細な説明はここでは繰り返さない。
【０１３８】
以下では、ＤＦＴ分析部２４０２によって求められた周波数帯域の個数をＭとして、それらの周波数帯域を指定する番号を記号ｊ（ｊ＝１〜Ｍ）で表すこととする。
【０１３９】
雑音除去処理部１５０４は、位相補正部１５０１（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）と、抽出音判定部１５０２（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）と、音抽出部１５０３（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）とを含む。音抽出部１５０３（ｊ）は、請求の範囲の音響信号識別手段に対応する。
【０１４０】
位相補正部１５０１（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）は、ＤＦＴ分析部２４０２が求めた周波数帯域ｊの周波数信号に対して、時刻ｔの周波数信号の位相をψ（ｔ）（ラジアン）とするときに、ψ´（ｔ）＝ｍｏｄ２π（ψ（ｔ）−２πｆｔ）（ｆは分析周波数）に位相を補正する。
【０１４１】
抽出音判定部１５０２（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）は、所定の時間幅において、分析の対象とする時刻の位相補正された周波数信号から位相の時間変化を近似する位相曲線（近似曲線）を算出し、算出された位相曲線と分析対象とする時刻の位相との誤差を算出する。このとき、位相距離（位相曲線と分析対象とする時刻の位相との誤差）を求めるときに用いた周波数信号の数は第１のしきい値以上の数から構成されている。このとき位相距離はψ´（ｔ）を用いて計算する。
【０１４２】
音抽出部１５０３（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）は、抽出音判定部１５０２（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）が計算した誤差（位相距離）をもとに、誤差が第２の閾値以下になる周波数信号を抽出音として抽出する。
【０１４３】
加減速判定部３００６（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）は、音抽出部１５０３（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）により抽出されたエンジン音についてのみ、位相曲線算出部３００５（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）が算出した位相曲線から、位相の増加量をもとに、エンジン回転数の増減、つまり車両の加減速を判定する。
【０１４４】
これらの処理を、所定の時間幅を時間方向に移動させながら行うことにより、時間‐周波数領域ごとに抽出音の周波数信号２４０８を取り出すことができる。
【０１４５】
そして、抽出されたエンジン音における位相曲線の形状（具体的には凸の向き）をもとに加減速判定部３００６（ｊ）において加減速を判定する。つまり、加減速判定部３００６（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）は、音抽出部１５０３（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）により抽出されたエンジン音についてのみ、位相曲線算出部３００５（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）が算出した位相曲線から、位相の増加量をもとに加減速を判定する。
【０１４６】
図１６に、抽出音判定部１５０２（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）の構成を示すブロック図を示す。
【０１４７】
抽出音判定部１５０２（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）は、周波数信号選択部１６００（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）と、位相距離判定部１６０１（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）と、位相曲線算出部１６０２（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）とから構成される。位相距離判定部１６０１（ｊ）は、請求の範囲の誤差算出手段に対応する。
【０１４８】
周波数信号選択部１６００（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）は、所定の時間幅において、位相補正部１５０１（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）が位相補正した周波数信号の中から位相曲線の算出及び位相距離を計算するのに用いる周波数信号を選択する。
【０１４９】
位相曲線算出部１６０２（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）は、周波数信号選択部１６００（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）が選択した周波数信号の補正された位相ψ´（ｔ）を用いて時間経過に伴い位相が変化する位相形状を二次曲線として計算する。そして位相距離判定部１６０１（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）は、位相曲線算出部１６０２（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）が算出した位相曲線と分析対象とする時刻の補正後の位相ψ´（ｔ）との位相距離を判定する。
【０１５０】
次に、以上のように構成された雑音除去装置１５００の動作について説明する。
【０１５１】
以下では、ｊ番目の周波数帯域について説明を行うが、他の周波数帯域についても同様の処理が行われる。ここでは、周波数帯域の中心周波数と分析周波数（位相距離を求めるψ´（ｔ）＝ｍｏｄ２π（ψ（ｔ）−２πｆｔ）における周波数ｆであって、周波数ｆに抽出音が存在するか否かを判定することになる）とが一致する場合を例にして説明を行う。他の方法として、周波数帯域を含む複数の周波数を分析周波数として抽出音の判定を行ってもよい。この場合は、中心周波数の周辺の周波数に抽出音が存在するか否かを判定することができる。
【０１５２】
図１７及び図１８は、雑音除去装置１５００の動作手順を示すフローチャートである。
【０１５３】
初めに、マイクロホン２４００は、外部からの混合音２４０１を集音し、集音した混合音を、ＤＦＴ分析部２４０２に出力する（Ｓ２００）。
【０１５４】
ＤＦＴ分析部２４０２は、混合音２４０１を受け付けて、混合音２４０１に対してフーリエ変換処理を施し、混合音２４０１の周波数信号を周波数帯域ｊごとに求める（ステップＳ３００）。
【０１５５】
次に、位相補正部１５０１（ｊ）は、ＤＦＴ分析部２４０２が求めた周波数帯域ｊの周波数信号に対して、時刻ｔの周波数信号の位相をψ（ｔ）（ラジアン）とするときに、位相ψ（ｔ）を、位相ψ´（ｔ）＝ｍｏｄ２π（ψ（ｔ）−２πｆｔ）（ｆは分析周波数）に変換することで位相補正を行う（ステップＳ１７００（ｊ））。
【０１５６】
ここで、本発明において位相を用いる理由について図を用いて説明する。
【０１５７】
図１９はＤＦＴ分析におけるパワーと位相について説明する図である。図１９（ａ）は図３と同様に、自動車のエンジン音をＤＦＴ分析したスペクトログラムである。
【０１５８】
図１９（ｂ）は時刻ｔ１から所定の時間窓幅のハニング窓を用いて複素空間上に周波数信号６０１を表したものである。周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３等、各周波数のパワーと位相が算出される。周波数信号６０１の長さがパワーを示し、周波数信号６０１と実軸とのなす角が位相を示している。
【０１５９】
そして、図１９（ａ）にｔ１、ｔ２、ｔ３と示すように、時間シフトを行いながら各時刻における周波数信号を求めることとなる。なお、一般的にスペクトログラムは各時刻における各周波数のパワーを示すのみであり、位相については省略されている。図３や図１９（ａ）に示すスペクトログラムも同様に、ＤＦＴ分析したパワーの大きさのみを表示したものである。
【０１６０】
図１９（ｃ）には、図１９（ａ）における所定の周波数（例えば周波数ｆ４）での時間方向の位相の変動を示す。横軸は時間を表している。縦軸は周波数信号の位相を表しており、０〜２π（ラジアン）の間の値で示される。
【０１６１】
図１９（ｄ）には、図１９（ａ）における、所定の周波数（例えば周波数ｆ４）のパワーの時間変動を示す。横軸は時間軸である。縦軸は周波数信号の大きさ（パワー）を表している。
【０１６２】
図２０は、風などの雑音がある場合の自動車のエンジン音を説明する図である。図２０（ａ）は図３と同様、自動車のエンジン音をＤＦＴ分析部したスペクトログラムである。縦軸は周波数を、横軸は時間をそれぞれ示しており、色の濃度は周波数信号のパワーの大きさを示している。しかし、図３と異なり、風などの雑音が含まれているため、エンジン音以外の周波数にも色の濃い部分が存在し、エンジン音なのか風雑音なのかパワーのみではまったく分からない状態となっている。
【０１６３】
図２０（ｂ）は、時刻ｔ２におけるエンジン音部分のある周波数ｆ４の所定時間のパワーの推移を示すグラフである。風雑音の影響でパワーが乱れていることが分かる。図２０（ｃ）は、時刻ｔ３におけるエンジン音がない部分である周波数ｆ４の所定時間のパワーの推移を示すグラフである。非定常のパワーが存在することが分かる。また、図２０（ｂ）及び図２０（ｃ）を比較しても、パワーのみでは風雑音なのか、エンジン音が存在するのかまったく区別がつかないことが分かる。
【０１６４】
そこで、本発明では、エンジン音を抽出すべく、位相の時間変化を用いる。まず、エンジン音の位相特性について説明する。
【０１６５】
エンジンは、所定数のシリンダーがピストン運動を行うことで駆動系を回転させている。そして、車両から発せられるエンジン音は、このエンジンの回転に依存した音と、エンジンの回転には依存しない固定振動音又は非周期音とからなる。特に、車両の外部から検知できる主な音は、エンジンの回転に依存した周期音であり、本発明ではこのエンジンの回転に依存する周期音をエンジン音として抽出する。
【０１６６】
図３に示すようにエンジン音は、回転数が変化することで周波数が変化していることが分かる。ここで周波数の変化に着目すると、周波数がランダムに変化したり、離散的に飛ぶことはほとんどなく、所定の時間間隔でみるとほぼ時刻に応じて周波数が変化していることが分かる。したがって、エンジン音は上記（式４）で示すような区分線形で近似できる。具体的には所定の時間区間で見た場合、時刻ｔにおける周波数ｆは、初期値ｆ0から時刻ｔに比例（比例係数Ａ）して増減する線分で線形近似できると考えられる。
【０１６７】
そして周波数ｆを上記（式４）で表した場合、時刻ｔにおける位相ψは、上記（式５）で表すことができる。
【０１６８】
位相補正部１５０１（ｊ）は、位相の時間変化の近似処理を容易にするための位相補正処理を行う。つまり、位相補正部１５０１（ｊ）は、図１９（ｃ）に示されている周波数信号の位相ψ（ｔ）を位相ψ´（ｔ）＝ｍｏｄ２π（ψ（ｔ）−２πｆｔ）（ｆは分析周波数）に変換することで位相補正を行う。
【０１６９】
この位相補正処理の詳細は、図１０及び図１１を参照して説明した実施の形態１に係る位相補正部３００３（ｊ）が実行する位相補正処理と同様である。このため、その詳細な説明はここでは繰り返さない。
【０１７０】
再度、図１７を参照して、抽出音判定部１５０２（ｊ）は、位相補正部１５０１（ｊ）が求めた補正後の位相情報を用いて、位相の形状を算出する。そして分析の対象とする時刻の周波数信号と、分析の対象とする時刻とは異なる複数の時刻における周波数信号との位相距離（誤差）を求める（ステップＳ１７０１（ｊ））。
【０１７１】
図１８は、抽出音の周波数信号を判定する処理（ステップＳ１７０１（ｊ））の動作手順を示すフローチャートである。
【０１７２】
周波数信号選択処理（Ｓ１８００（ｊ））及び位相曲線算出処理（Ｓ１８０１（ｊ））は、実施の形態１で説明した周波数信号選択処理（図８のＳ１０３（ｊ））及び位相曲線算出処理（Ｓ１０４（ｊ））とそれぞれ同様である。このため、その詳細な説明は、ここでは繰り返さない。
【０１７３】
図１８を参照して、位相距離判定部１６０１（ｊ）は、位相曲線算出部１６０２（ｊ）が算出した形状からの位相距離を計算する（ステップＳ１８０２（ｊ））。この例では、位相距離（誤差）Ｅ0は位相の差分誤差であり、
【０１７４】
【数２２】
2011096155.tif 000077
【０１７５】
で求める。なお、分析対象とする点を除いて形状を算出し、算出した形状と分析対象とする点との位相の差を計算することとしてもよい。この計算方法によると、分析対象とする点に算出した形状から著しく外れるノイズが含まれる場合、より精度良く形状を近似することが可能となる。
【０１７６】
なお、本例では分析対象である時刻ｔ０に対し、時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４、ｔ５の位相から位相の形状を算出している。例えば時刻ｔ２を分析対象とする場合（つまり時刻ｔ０´とした場合）、あらたに時刻ｔ１´、ｔ２´、ｔ３´、ｔ４´、ｔ５´の位相から位相曲線を算出して誤差を算出してもよいし、既に算出されたｔ０、ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４、ｔ５による位相曲線から誤差を算出することとしてもよい。すなわち、すでに算出された位相曲線を用いた誤差は、
【０１７７】
【数２３】
2011096155.tif 000078
【０１７８】
となる。この方法によると、位相曲線の算出回数が減るため、計算量の削減の効果を奏する。さらに、分析対象を所定の区間とし、誤差の平均によって、分析対象区間中の全ての周波数信号が誤差か否かを区別することとしてもよい。例えば誤差の平均は以下の（式２３）であらわすことができる。
【０１７９】
【数２４】
2011096155.tif 000079
【０１８０】
再度、図１７を参照して、音抽出部１５０３（ｊ）は、位相距離（誤差）が閾値以下である分析の対象とする周波数信号の各々を抽出音として抽出する（ステップＳ１７０２（ｊ））。
【０１８１】
そして、加減速判定部３００６（ｊ）は、抽出されたエンジン音部分の、位相曲線の形状（凸の向き）をもとに加減速を判定する（ステップＳ１０５（ｊ））。
【０１８２】
図２１は、位相距離を求める所定の時間幅（９６ｍｓ）における、混合音の周波数信号の位相補正された位相ψ´（ｔ）を模式的に示した図である。横軸は時間ｔを示し、縦軸は位相補正された位相ψ´（ｔ）を示す。黒丸印は分析の対象とする周波数信号の位相を示し、白丸印は位相曲線を求めるのに用いられた周波数信号の位相を示す。太い破線１１０１は算出された位相曲線である。位相補正された各点をもとに位相曲線として二次曲線が算出されていることが分かる。細い破線１１０２は誤差の閾値（例えば２０度とする）を示す。つまり、上側の破線１１０２は、破線１１０１を上に閾値分だけシフトさせたものであり、下側の破線１１０２は、破線１１０１を下に閾値分だけシフトさせたものである。分析の対象とする周波数信号の位相が２つの破線１１０２内に収まっていれば、その周波数信号は抽出音（周期音）の周波数信号であると判定され、２つの破線１１０２内に収まっていなければ、その周波数信号は雑音の周波数信号であると判定される。
【０１８３】
図２１（ａ）において、黒丸印で示される分析対象とされる周波数信号の位相は、位相の二次曲線との誤差が閾値未満である。このため、音抽出部１５０３（ｊ）は、その周波数信号を抽出音の周波数信号として抽出する。図２１（ｂ）において、黒丸印で示される分析対象とされる周波数信号の位相のそれぞれは、位相の二次曲線との誤差が閾値以上である。このため、音抽出部１５０３（ｊ）は、これらの周波数信号を抽出音の周波数信号として抽出せずに、雑音として除去する。
【０１８４】
図２２は、本実施の形態に示す手法によるエンジン音抽出処理を説明する図である。（式３）に示すようにエンジン音を区分線形で近似した場合、位相は（式１２）に示すように二次曲線で近似できる。
【０１８５】
図２２（ａ）は、図１９（ａ）に示したのと同じスペクトログラムである。図２２（ｂ）〜図２２（ｅ）は、図２２（ａ）に四角印で示す４つの領域における周波数信号を示すグラフである。４つの領域のそれぞれは、１つの周波数帯域を有する領域である。図２２（ｂ）〜図２２（ｅ）に示すグラフにおいて、横軸は時間を、縦軸は位相をそれぞれ示す。白い丸印は実際の分析された周波数信号を示し、太い破線は算出された近似曲線を示す。また、細い破線は、抽出音と雑音との閾値を示す。
【０１８６】
図２２（ｂ）は、エンジンの回転数が下がっている、すなわち時間-周波数空間で周波数の時間変化が負の傾きの一次式で近似できるエンジン音部分の補正後の位相を示したグラフである。位相曲線は上に凸の形状をしていることが分かる。そして分析された各周波数信号はほぼ閾値以内に収まっていることが分かる。
【０１８７】
図２２（ｃ）は、エンジンの回転数が上がっている、すなわち時間-周波数空間で周波数の時間変化が正の傾きの一次式で近似できるエンジン音部分の補正後の位相を示したグラフである。位相曲線は下に凸の形状をしていることが分かる。そして分析された各周波数信号はほぼ閾値以内に収まっていることが分かる。
【０１８８】
図２２（ｄ）は、エンジンの回転数が一定、すなわち時間-周波数空間で周波数が変化しない二次の係数が０で近似できるエンジン音部分の補正後の位相を示したグラフである。位相曲線は二次の項が０となり、一次直線の形状をしていることが分かる。そして分析された各周波数信号はほぼ閾値以内に収まっていることが分かる。このことから、二次曲線による表現は周波数が変化しないエンジン音も含めて識別できることがわかる。
【０１８９】
図２２（ｅ）は、風雑音部分の補正後の位相を示したグラフである。風雑音の周波数信号の位相は、ばらばらであるため、二次の近似曲線を算出したとしても、その曲線からの誤差が大きく、閾値以内である信号部分はほとんどないことが分かる。
【０１９０】
このように、算出された曲線と曲線からの誤差をもとに風雑音とエンジン音を区別することができる。
【０１９１】
図２３は、位相曲線からの誤差を説明する図である。横軸はエンジン音、雨音、風雑音の各音響信号を示している。縦軸は、本手法による位相曲線からの誤差の平均及び分散を示している。つまり、縦軸における線分の幅がとり得る誤差の範囲を示し、ひし形が平均値を示している。例えば、エンジン音の場合、誤差の範囲は、１度から１８度の間であり、誤差の平均は１０度である。
【０１９２】
分析条件は以下となる。８ｋＨｚでサンプリングされた各音声に対し、２５６点（３２ｍｓ）で周波数分析を行い、７６８点（９６ｍｓ）を区間として位相曲線の算出を行った。そして位相曲線からの誤差の平均と分散を算出した。図２３より、エンジン音は平均値が１０度と位相曲線からの誤差が小さいのに対し、雨音は６８度、風雑音は４８度と位相の位相曲線との誤差が大きいことわかる。このようにエンジン音のような周期音と、風雑音のような非周期音とは位相曲線からの誤差に大きな違いがあることが分かる。本例の場合、例えば閾値を２０度等に設定し、閾値以下をエンジン音として適切に抽出できることとなる。
【０１９３】
図２４は音識別を説明する図である。各グラフの横軸は時間を示しており、縦軸は周波数を示している。図２４（ａ）は風雑音とエンジン音が混合した音を周波数分析したスペクトログラムである。色の濃さはパワーの大きさを表しており、色が濃いほどパワーが大きいことを示している。分析条件は以下となる。８ｋＨｚでサンプリングされた音声に対し、５１２点で周波数分析を行い、１５３６点を区間として位相曲線の算出を行った。そして位相曲線からの誤差の閾値を２０度としてエンジン音の抽出を行った。
【０１９４】
図２４（ｂ）は本実施の形態における手法で風雑音とエンジン音を識別したグラフである。黒い部分がエンジン音として抽出された部分である。図２４（ａ）では風などの影響により雑音が混合されているため、いったいどの部分がエンジン音であるか抽出することは困難である。しかしながら、本実施の形態における方法でエンジン音を抽出した場合、適切にエンジン音が抽出できていることを示している。特にエンジンの回転数が急激に増加する部分や、減少する部分、定常音ともに抽出できていることが分かる。
【０１９５】
以上説明したように、本実施の形態によると、時間−周波数領域ごとにエンジン音と、風雑音、雨音、暗騒音などとを区別することができる。このため、雑音の影響を除去して、エンジン音についてのみエンジン回転数の増加又は減少（周囲車両の加速度の増加又は減少）を判定することができる。このため、判定の精度を向上させることができる。
【０１９６】
（実施の形態３）
次に、実施の形態３に係る車両検知装置について説明する。この車両検知装置は、請求の範囲の回転数増減判定装置に対応する。
【０１９７】
実施の形態３に係る車両検知装置は、複数のマイクロホンから入力される各々の混合音から、エンジン音（抽出音）の周波数信号を判定し、音の到達時間差より車両の到達方向を算出し、運転者に接近車両の方向及び存在を知らせるものである。その際、加速している接近車両のみについて方向及び存在を知らせ、減速又は等速走行している接近車両については方向及び存在を知らせない。
【０１９８】
図２５及び図２６は、本発明の実施の形態３における車両検知装置の構成を示すブロック図である。
【０１９９】
図２５において、車両検知装置４１００は、マイクロホン４１０７（１）と、マイクロホン４１０７（２）と、ＤＦＴ分析部１１００と、車両検知処理部４１０１と、加減速判定部３００６（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）と、方向検知部４１０８とを備える。
【０２００】
車両検知処理部４１０１は、位相補正部４１０２（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）と、抽出音判定部４１０３（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）と、音抽出部４１０４（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）と、方向検知部４１０８と、提示部４１０６とを含む。
【０２０１】
また、図２６において、抽出音判定部４１０３（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）は、位相距離判定部４２００（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）と、位相曲線算出部４２０１（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）と、周波数信号選択部４２０２（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）とを含む。位相距離判定部４２００（ｊ）は、請求の範囲の誤差算出手段に対応する。
【０２０２】
図２５において、マイクロホン４１０７（１）は、外部からの混合音２４０１（１）を集音する。マイクロホン４１０７（２）は、外部からの混合音２４０１（２）を集音する。この例では、マイクロホン４１０７（１）とマイクロホン４１０７（２）はそれぞれ自車両の左前と右前のバンパーに設置されている。これらの混合音の各々は、例えば８ｋＨｚでサンプリングされた車両のエンジン音と風雑音とから構成されている。なお、サンプリング周波数は８ｋＨｚに限定されるものではない。
【０２０３】
ＤＦＴ分析部１１００は、入力された混合音２４０１（１）と混合音２４０１（２）の各々に対して離散フーリエ変換処理を施し、混合音２４０１（１）と混合音（２）の周波数信号を求める。ここでのＤＦＴの時間窓幅は２５６点（３８ｍｓ）である。以下では、ＤＦＴ分析部１１００から求められた周波数帯域の個数をＭとして、それらの周波数帯域を指定する番号を記号ｊ（ｊ＝１〜Ｍ）で表すこととする。この例では、車両のエンジン音が存在する１０Ｈｚ〜５００Ｈｚの周波数帯域を１０Ｈｚ間隔ごとに分割して（Ｍ＝５０）、周波数信号を求める。
【０２０４】
位相補正部４１０２（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）は、ＤＦＴ分析部１１００が求めた周波数帯域ｊ（ｊ＝１〜Ｍ）の周波数信号に対して、時刻ｔの周波数信号の位相をψ（ｔ）（ラジアン）とするときに、ψ´´（ｔ）＝ｍｏｄ２π（ψ（ｔ）−２πｆ´ｔ）（ｆ´は周波数帯域の周波数）に位相を補正する。なお、この例は、ψ（ｔ）を分析周波数で補正するのではなく、周波数信号を求めた周波数帯域の周波数ｆ´で補正を行う。
【０２０５】
抽出音判定部４１０３（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）は、所定の時間幅において、分析の対象とする時刻の位相補正された周波数信号から位相曲線を算出し、算出された位相曲線をもとに抽出音の判定を行う。このとき、位相距離を求めるときに用いた周波数信号の数は第１のしきい値以上の数から構成されている。ここでは所定の時間幅を９６ｍｓとする。なお、このとき位相距離は補正後の位相ψ´´（ｔ）を用いて計算する。抽出音判定部４１０３（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）が実施する処理は、実施の形態２に示した抽出音判定部１５０２（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）が実施する処理と同様である。このため、その詳細な説明は繰り返さない。
【０２０６】
図２６に、抽出音判定部４１０３（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）の構成を示すブロック図を示す。
【０２０７】
抽出音判定部４１０３（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）は、位相距離判定部４２００（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）と、位相曲線算出部４２０１（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）と、周波数信号選択部１６００（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）とから構成される。
【０２０８】
周波数信号選択部４２０２（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）は、所定の時間幅において、位相補正部４１０２（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）が位相補正した周波数信号の中から位相曲線の算出及び位相距離を計算するのに用いる周波数信号を選択する。周波数信号選択部４２０２（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）が実施する処理は、実施の形態２に示した周波数信号選択部１６００（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）が実施する処理と同様である。このため、その詳細な説明は繰り返さない。
【０２０９】
位相曲線算出部４２０１（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）は、周波数信号の補正された位相ψ´´（ｔ）を用いて時間経過に伴い位相が変化する位相形状を曲線として計算する。位相曲線算出部４２０１（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）が実施する処理は、実施の形態２に示した位相曲線算出部１６０２（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）が実施する処理と同様である。このため、その詳細な説明は繰り返さない。
【０２１０】
そして位相距離判定部４２００（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）は、位相曲線算出部４２０１（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）が算出した位相曲線との位相距離が第２のしきい値以下か否かを判定する。具体的には位相曲線を算出する区間を７６８点（９６ｍｓ）として位相曲線を算出し、位相距離を算出する。位相距離判定部４２００（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）による位相曲線の算出方法と位相距離（誤差）の算出方法とは、実施の形態２に示した位相距離判定部１６０１（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）のそれらと同様である。このため、その詳細な説明は繰り返さない。
【０２１１】
次に、音抽出部４１０４（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）は、抽出音判定部４１０３（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）が判定した位相距離をもとにエンジン音を抽出する。具体的には、誤差の閾値を２０度とし、閾値以下をエンジン音として抽出する。音抽出部４１０４（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）が実施する処理は、実施の形態２に示した音抽出部１５０３（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）が実施する処理と同様である。このため、その詳細な説明は繰り返さない。なお、音抽出部４１０４（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）は、さらに、エンジン音が抽出されたときに、抽出音検知フラグ４１０５を出力する。
【０２１２】
再度、図２５を参照して、加減速判定部３００６（ｊ）は、抽出音検知フラグ４１０５の有無に基づいて、音抽出部４１０４（ｊ）により抽出されたエンジン音についてのみ、位相曲線算出部４２０１（ｊ）が算出した位相曲線から、位相の増加量をもとに、エンジン回転数の増減、つまり車両の加減速を判定する。
【０２１３】
方向検知部４１０８は、抽出されたエンジン音の時間−周波数領域に対し、車両の存在する方向を特定する。例えば到達時間差をもとに車両の方向を検知する。例えばいずれか１つのマイクロホンにおいてエンジン音が抽出された場合、両マイクロホンを用いて車両の存在する方向を特定する。風雑音は両マイクロホンに対して均一ではなく、一方のマイクロホンにのみ風雑音が存在し、他方には存在しない場合もあるからである。なお、両マイクロホンにおいてエンジン音が抽出された場合に方向を特定することとしてもよい。
【０２１４】
また、方向検知部４１０８は、加減速判定部３００６（ｊ）によりエンジン回転数が増加していると判定された場合（車両が加速していると判定された場合）にのみ、車両の方向の検知結果を出力する。
【０２１５】
マイクロホン４１０７（１）及びマイクロホン４１０７（２）の間隔をｄ（ｍ）とする。エンジン音が自車両に対して方角θ（ラジアン）から検出されるとする。マイク間での到達時間差をΔｔ（ｓ）とし、音速をｃ（ｍ／ｓ）とすると、方向θ（ラジアン）は以下の（式２４）で表すことができる。
【０２１６】
【数２５】
2011096155.tif 000080
【０２１７】
最後に、車両検知装置４１００に接続された提示部４１０６は、方向検知部４１０８で検知された車両の方向を運転者に知らせる。例えば、提示部４１０６は、どちらの方向から車両が来ているのかをディスプレイに表示するようにしても良い。なお、方向検知部４１０８からは、エンジン回転数が増加していると判定された車両の方向のみが出力されるため、提示部４１０６は、加速している車両の方向のみを運転者に知らせることができる。
【０２１８】
車両検知装置４１００及び提示部４１０６は、これらの処理を、所定の時間幅を時間方向に移動させながら行う。
【０２１９】
次に、以上のように構成された車両検知装置４１００の動作について説明する。
【０２２０】
以下では、ｊ番目の周波数帯域（周波数帯域の周波数はｆ´）について説明を行う。
【０２２１】
図２７、図２８は、車両検知装置４１００の動作手順を示すフローチャートである。
【０２２２】
初めに、マイクロホン４１０７（１）及び４１０７（２）は、外部からの混合音２４０１をそれぞれ集音し、集音した混合音を、ＤＦＴ分析部２４０２に出力する（ステップＳ２０１）。
【０２２３】
ＤＦＴ分析部１１００は、混合音２４０１（１）と混合音２４０１（２）を受け付けて、混合音２４０１（１）と混合音２４０１（２）のそれぞれに対して離散フーリエ変換処理を施し、混合音２４０１（１）と混合音２４０１（２）の周波数信号を求める（ステップＳ３００）。
【０２２４】
次に、位相補正部４１０２（ｊ）は、ＤＦＴ分析部１１００が求めた周波数帯域ｊ（周波数ｆ´）の周波数信号に対して、時刻ｔの周波数信号の位相をψ（ｔ）（ラジアン）とするときに、位相ψ（ｔ）を位相ψ´´（ｔ）＝ｍｏｄ２π（ψ（ｔ）−２πｆ´ｔ）（ｆ´は周波数帯域の周波数）に変換することで位相補正を行う（ステップＳ４３００（ｊ））。
【０２２５】
次に、抽出音判定部４１０３（ｊ）（位相距離判定部４２００（ｊ））は、混合音（混合音２４０１（１）、混合音２４０１（２））ごとに、所定の時間幅における第１のしきい値以上の数から構成されている位相補正された周波数信号（第１のしきい値は、所定の時間幅における時刻の周波数信号の８０％の数である）の位相ψ´´（ｔ）を用いて、分析周波数ｆを設定して、設定された分析周波数ｆを用いて位相距離を求める（ステップＳ４３０１（ｊ））。
【０２２６】
図２８を用いて、ステップ４３０１（ｊ）の処理について詳細に説明する。初めに周波数信号選択部４２０２（ｊ）は、位相補正部４１０２（ｊ）が求めた所定の時間幅における位相補正された周波数信号から、位相曲線算出部４２０１（ｊ）が位相の形状の計算に用いる周波数信号を選択する（ステップＳ１８００（ｊ））。
【０２２７】
そして、位相曲線算出部４２０１（ｊ）が、位相曲線を算出する（ステップＳ１８０１（ｊ））。
【０２２８】
次に、位相距離判定部４２００（ｊ）は、位相曲線算出部４２０１（ｊ）が算出した形状と分析対象とする時刻の補正後の位相との位相距離を計算する（ステップＳ１８０２（ｊ））。
【０２２９】
再度、図２７を参照して、音抽出部４１０４（ｊ）は、位相距離が第２のしきい値以下になる所定の時間幅における周波数信号をエンジン音の周波数信号に判定する（ステップＳ４３０２（ｊ））。なお、音抽出部４１０４（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）は、さらに、エンジン音が抽出されたときに、抽出音検知フラグ４１０５を出力する。
【０２３０】
加減速判定部３００６（ｊ）は、抽出音検知フラグ４１０５の有無に基づいて、音抽出部４１０４（ｊ）により抽出されたエンジン音についてのみ、位相曲線算出部４２０１（ｊ）が算出した位相曲線から、位相の増加量をもとに加減速を判定する（Ｓ４３０３（ｊ））。
【０２３１】
方向検知部４１０８は、音抽出部４１０４（ｊ）で抽出されたエンジン音の時間−周波数領域に対し、車両の存在する方向を特定し、車両のエンジン回転数が増加していると判定された場合（車両が加速していると判定された場合）にのみ、車両の方向の検知結果を提示部４１０６に出力する。提示部４１０６は、方向検知部４１０８で検知された車両の方向を運転者に知らせる（ステップＳ４３０４）。
【０２３２】
以上説明したように、実施の形態３に係る車両検知装置によると、エンジン回転数が増加していると判定された場合にのみ、音源方向の検知結果を出力することができる。このため、周囲車両が加速しながら接近してくるなどのように、特に危険な場合にのみ、周囲車両が接近してくる方向を運転者に提示することが可能となる。
【０２３３】
以上、本発明の実施の形態に係る加減速判定装置、雑音除去装置及び車両検知装置について説明したが、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではない。
【０２３４】
例えば、上述の実施の形態ではエンジン音の抽出を例に挙げて説明を行ったが、本発明が抽出対象とする音はエンジン音に限定されるものではなく、例えば、人間もしくは動物の音声又はモーター音などのように周期音であれば本発明を適用可能である。
【０２３５】
また、音抽出部は、周波数信号ごとに周期音か雑音かを判断したが、所定の時間幅ごとにその時間幅に含まれる周波数信号が周期音か雑音かを判断するようにしても良い。例えば、図２１を参照して、音抽出部は、所定の時間幅ごとに、その時間幅に含まれる周波数信号の位相に対する、位相曲線算出部が求めた二次曲線との誤差が閾値未満となる位相の割合が所定の割合以上となる場合に、その時間幅に含まれる周波数信号の全てが周期音と判断し、上記割合が所定の割合未満となる場合に、その時間幅に含まれる周波数信号の全てが雑音と判断しても良い。
【０２３６】
また、加速度判定部は、時間の経過に伴う位相の変化値が所定の閾値以下の場合にのみ、エンジン回転数の増加又は減少（周囲車両の加減速）を判定するようにしても良い。例えば、連続する時刻間での位相の差の絶対値が、所定の閾値以下の場合にのみ、上記判定をするようにしても良い。周囲車両がギアチェンジしたような場合には、位相が急激に変化する。このため、そのような場合を除外して、上記判定を行うことができるようになる。
【０２３７】
また、実施の形態３において、加速している接近車両のみについてその方向を提示することとしたが、加速している接近車両と等速走行している接近車両について方向を提示し、減速している接近車両については方向を提示しないようにしてもよい。
【０２３８】
また、上記の各装置は、具体的には、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスクドライブ、ディスプレイユニット、キーボード、マウスなどから構成されるコンピュータシステムとして構成されても良い。ＲＡＭ又はハードディスクドライブには、コンピュータプログラムが記憶されている。マイクロプロセッサが、コンピュータプログラムに従って動作することにより、各装置は、その機能を達成する。ここでコンピュータプログラムは、所定の機能を達成するために、コンピュータに対する指令を示す命令コードが複数個組み合わされて構成されたものである。
【０２３９】
さらに、上記の各装置を構成する構成要素の一部又は全部は、１個のシステムＬＳＩ（Large Scale Integration：大規模集積回路）から構成されているとしても良い。システムＬＳＩは、複数の構成部を１個のチップ上に集積して製造された超多機能ＬＳＩであり、具体的には、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを含んで構成されるコンピュータシステムである。ＲＡＭには、コンピュータプログラムが記憶されている。マイクロプロセッサが、コンピュータプログラムに従って動作することにより、システムＬＳＩは、その機能を達成する。
【０２４０】
さらにまた、上記の各装置を構成する構成要素の一部又は全部は、各装置に脱着可能なＩＣカード又は単体のモジュールから構成されているとしても良い。ＩＣカード又はモジュールは、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどから構成されるコンピュータシステムである。ＩＣカード又はモジュールは、上記の超多機能ＬＳＩを含むとしても良い。マイクロプロセッサが、コンピュータプログラムに従って動作することにより、ＩＣカード又はモジュールは、その機能を達成する。このＩＣカード又はこのモジュールは、耐タンパ性を有するとしても良い。
【０２４１】
また、本発明は、上記に示す方法であるとしても良い。また、これらの方法をコンピュータにより実現するコンピュータプログラムであるとしても良いし、前記コンピュータプログラムからなるデジタル信号であるとしても良い。
【０２４２】
さらに、本発明は、上記コンピュータプログラム又は上記デジタル信号をコンピュータ読み取り可能な不揮発性の記録媒体、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＢＤ（Blu-ray Disc（登録商標））、半導体メモリなどに記録したものとしても良い。また、これらの不揮発性の記録媒体に記録されている上記デジタル信号であるとしても良い。
【０２４３】
また、本発明は、上記コンピュータプログラム又は上記デジタル信号を、電気通信回線、無線又は有線通信回線、インターネットを代表とするネットワーク、データ放送等を経由して伝送するものとしても良い。
【０２４４】
また、本発明は、マイクロプロセッサとメモリを備えたコンピュータシステムであって、上記メモリは、上記コンピュータプログラムを記憶しており、上記マイクロプロセッサは、上記コンピュータプログラムに従って動作するとしても良い。
【０２４５】
また、上記プログラム又は上記デジタル信号を上記不揮発性の記録媒体に記録して移送することにより、又は上記プログラム又は上記デジタル信号を上記ネットワーク等を経由して移送することにより、独立した他のコンピュータシステムにより実施するとしても良い。
【０２４６】
さらに、上記実施の形態及び上記変形例をそれぞれ組み合わせるとしても良い。
【０２４７】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【０２４８】
本発明は、周囲車両のエンジン音を用いてエンジンの回転数の増減を判定することができる回転数増減判定装置等に適用することができる。
【符号の説明】
【０２４９】
１１００、２４０２、３００２  ＤＦＴ分析部
１５００  雑音除去装置
１５０１（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）、３００３（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）、４１０２（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）  位相補正部
１５０２（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）、４１０３（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）  抽出音判定部
１５０３（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）、４１０４（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）  音抽出部
１５０４  雑音除去処理部
１６００（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）、３００４（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）、４２０２（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）  周波数信号選択部
１６０１（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）、４２００（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）  位相距離判定部
１６０２（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）、３００５（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）、４２０１（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）  位相曲線算出部
２４００、４１０７（１）、４１０７（２）  マイクロホン
２４０１  混合音
２４０８  抽出音の周波数信号
３０００  加減速判定装置
３００６（ｊ）（ｊ＝１〜Ｍ）  加減速判定部
４１００  車両検知装置
４１０１  車両検知処理部
４１０６  提示部
４１０８  方向検知部
【手続補正２】
【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】
エンジン音における、所定の周波数の周波数信号を所定の時間ごとに算出する周波数分析手段と、
時間の経過に伴って前記周波数信号の位相が加速度的に増加するか又は加速度的に減少するかを判定することにより、エンジン回転数の増加又は減少を判定する回転数判定手段と
を備える回転数増減判定装置。
【請求項２】
前記回転数判定手段は、時間の経過に伴って前記位相が加速度的に増加する場合にはエンジン回転数が増加していると判定し、時間の経過に伴って前記位相が加速度的に減少する場合にはエンジン回転数が減少していると判定する
請求項１記載の回転数増減判定装置。
【請求項３】
さらに、前記周波数信号の位相の時間変化を近似する位相曲線を算出する位相曲線算出部を備え、
前記回転数判定手段は、前記位相曲線の形状に基づいて前記周波数信号の位相が加速度的に増加するか又は加速度的に減少するかを判定することにより、エンジン回転数の増加又は減少を判定する
請求項１記載の回転数増減判定装置。
【請求項４】
前記回転数判定手段は、前記位相曲線が下に凸の場合に前記周波数信号の位相が加速度的に増加していると判定することにより、エンジン回転数が増加していると判定する
請求項３記載の回転数増減判定装置。
【請求項５】
前記回転数判定手段は、前記位相曲線が上に凸の場合に前記周波数信号の位相が加速度的に減少していると判定することにより、エンジン回転数が減少していると判定する
請求項３記載の回転数増減判定装置。
【請求項６】
前記回転数判定手段は、時間の経過に伴う位相の変化値が所定の閾値以下の場合にのみ前記エンジン回転数の増加又は減少を判定する
請求項３記載の回転数増減判定装置。
【請求項７】
前記位相曲線は、２次多項式で表される曲線である
請求項３記載の回転数増減判定装置。
【請求項８】
さらに、
所定数の前記位相との差が小さくなるように、前記所定数の前記位相とは異なる他の前記位相に±２π×ｍ（ラジアン）（ｍは自然数）を加算することにより、他の前記位相を補正する位相補正部を備える
請求項３記載の回転数増減判定装置。
【請求項９】
さらに、
前記位相曲線と前記周波数信号の位相との誤差を算出する誤差算出手段と、
互いに異なる角度範囲ごとに、当該角度範囲内に収まるように前記位相に±２π×ｍ（ラジアン）（ｍは自然数）を加算することにより、前記位相を補正する位相補正部とを備え、
前記位相曲線算出部は、前記角度範囲ごとに、前記位相曲線を算出し、
前記誤差算出手段は、前記角度範囲ごとに、前記誤差を算出し、
前記位相補正部は、さらに、前記位相曲線と、前記周波数信号の位相との誤差が最小となるときの角度範囲を選択し、
前記回転数判定手段は、選択された前記角度範囲における前記位相曲線の形状に基づいて前記周波数信号の位相が加速度的に増加するか又は加速度的に減少するかを判定することにより、エンジン回転数の増加又は減少を判定する
請求項３記載の回転数増減判定装置。
【請求項１０】
前記周波数分析手段は、雑音とエンジン音とを含む混合音における、前記所定の周波数の周波数信号を前記所定の時間ごとに算出し、
前記位相曲線算出部は、前記混合音の周波数信号の位相の時間変化を近似する位相曲線を算出し、
前記回転数増減判定装置は、さらに、
前記位相曲線と、前記混合音の周波数信号の位相との誤差を算出する誤差算出手段と、
前記誤差に基づいて、前記混合音がエンジン音か否かを識別する音響信号識別手段とを備え、
前記回転数判定手段は、前記音響信号識別手段でエンジン音であると識別された前記混合音の位相について、エンジン回転数の増加又は減少を判定する
請求項３記載の回転数増減判定装置。
【請求項１１】
前記周波数分析手段は、各々がエンジン音の入力を受け付ける互いに離間して配置された複数のマイクロホンで受け付けられた複数のエンジン音のそれぞれについて周波数信号を算出し、
前記回転数増減判定装置は、さらに、
前記複数のマイクロホンで受け付けられた複数の前記エンジン音の到達時間差に基づいて、前記エンジン音の音源方向を検知し、前記回転数判定手段によりエンジン回転数が増加していると判定された場合にのみ、前記音源方向の検知結果を出力する方向検知部を備える
請求項１記載の回転数増減判定装置。
【請求項１２】
前記回転数判定手段は、さらに、エンジン回転数が増加している場合に前記エンジン音を発する車両が加速していると判定し、エンジン回転数が減少している場合に前記エンジン音を発する車両が減速していると判定する
請求項１記載の回転数増減判定装置。
【請求項１３】
エンジン音における、所定の周波数の周波数信号を所定の時間ごとに算出する周波数分析ステップと、
時間の経過に伴って前記周波数信号の位相が加速度的に増加するか又は加速度的に減少するかを判定することにより、エンジン回転数の増加又は減少を判定する回転数判定ステップと
を含む回転数増減判定方法。
【請求項１４】
エンジン音における、所定の周波数の周波数信号を所定の時間ごとに算出する周波数分析ステップと、
時間の経過に伴って前記周波数信号の位相が加速度的に増加するか又は加速度的に減少するかを判定することにより、エンジン回転数の増加又は減少を判定する回転数判定ステップと
をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【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】
2011096155.tif 000081
【図２】
2011096155.tif 000082
【図３】
2011096155.tif 000083
【図４】
2011096155.tif 000084
【図５】
2011096155.tif 000085
【図６】
2011096155.tif 000086
【図７】
2011096155.tif 000087
【図８】
2011096155.tif 000088
【図９】
2011096155.tif 000089
【図１０】
2011096155.tif 000090
【図１１】
2011096155.tif 000091
【図１２】
2011096155.tif 000092
【図１３】
2011096155.tif 000093
【図１４】
2011096155.tif 000094
【図１５】
2011096155.tif 000095
【図１６】
2011096155.tif 000096
【図１７】
2011096155.tif 000097
【図１８】
2011096155.tif 000098
【図１９】
2011096155.tif 000099
【図２０】
2011096155.tif 000100
【図２１】
2011096155.tif 000101
【図２２】
2011096155.tif 000102
【図２３】
2011096155.tif 000103
【図２４】
2011096155.tif 000104
【図２５】
2011096155.tif 000105
【図２６】
2011096155.tif 000106
【図２７】
2011096155.tif 000107
【図２８】
2011096155.tif 000108
【手続補正書】
【提出日】平成23年9月14日(2011.9.14)
【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】
エンジン音における、所定の周波数の周波数信号を所定の時間ごとに算出する周波数分析手段と、
時間の経過に伴って所定の基底波形に対する単位時間当たりの前記周波数信号の位相の増加量が徐々に増加するか又は徐々に減少するかを判定することにより、エンジン回転数の増加又は減少を判定する回転数判定手段と
を備える回転数増減判定装置。
【請求項２】
前記回転数判定手段は、時間の経過に伴って前記単位時間当たりの前記位相の増加量が徐々に増加する場合にはエンジン回転数が増加していると判定し、時間の経過に伴って前記単位時間当たりの前記位相の増加量が徐々に減少する場合にはエンジン回転数が減少していると判定する
請求項１記載の回転数増減判定装置。
【請求項３】
さらに、前記周波数信号の位相の時間変化を近似する位相曲線を算出する位相曲線算出部を備え、
前記回転数判定手段は、前記位相曲線の形状に基づいて、時間の経過に伴って前記単位時間当たりの前記周波数信号の位相の増加量が徐々に増加するか又は徐々に減少するかを判定することにより、エンジン回転数の増加又は減少を判定する
請求項１記載の回転数増減判定装置。
【請求項４】
前記回転数判定手段は、前記位相曲線が下に凸の場合に、時間の経過に伴って前記単位時間当たりの前記周波数信号の位相の増加量が徐々に増加していると判定することにより、エンジン回転数が増加していると判定する
請求項３記載の回転数増減判定装置。
【請求項５】
前記回転数判定手段は、前記位相曲線が上に凸の場合に、時間の経過に伴って前記単位時間当たりの前記周波数信号の位相の増加量が徐々に減少していると判定することにより、エンジン回転数が減少していると判定する
請求項３記載の回転数増減判定装置。
【請求項６】
前記回転数判定手段は、時間の経過に伴う位相の変化値が所定の閾値以下の場合にのみ前記エンジン回転数の増加又は減少を判定する
請求項３記載の回転数増減判定装置。
【請求項７】
前記位相曲線は、２次多項式で表される曲線である
請求項３記載の回転数増減判定装置。
【請求項８】
さらに、
所定数の前記位相との差が小さくなるように、前記所定数の前記位相とは異なる他の前記位相に±２π×ｍ（ラジアン）（ｍは自然数）を加算することにより、他の前記位相を補正する位相補正部を備える
請求項３記載の回転数増減判定装置。
【請求項９】
さらに、
前記位相曲線と前記周波数信号の位相との誤差を算出する誤差算出手段と、
互いに異なる角度範囲ごとに、当該角度範囲内に収まるように前記位相に±２π×ｍ（ラジアン）（ｍは自然数）を加算することにより、前記位相を補正する位相補正部とを備え、
前記位相曲線算出部は、前記角度範囲ごとに、前記位相曲線を算出し、
前記誤差算出手段は、前記角度範囲ごとに、前記誤差を算出し、
前記位相補正部は、さらに、前記位相曲線と、前記周波数信号の位相との誤差が最小となるときの角度範囲を選択し、
前記回転数判定手段は、選択された前記角度範囲における前記位相曲線の形状に基づいて時間の経過に伴って前記単位時間当たりの前記周波数信号の位相の増加量が徐々に増加するか又は徐々に減少するかを判定することにより、エンジン回転数の増加又は減少を判定する
請求項３記載の回転数増減判定装置。
【請求項１０】
前記周波数分析手段は、雑音とエンジン音とを含む混合音における、前記所定の周波数の周波数信号を前記所定の時間ごとに算出し、
前記位相曲線算出部は、前記混合音の周波数信号の位相の時間変化を近似する位相曲線を算出し、
前記回転数増減判定装置は、さらに、
前記位相曲線と、前記混合音の周波数信号の位相との誤差を算出する誤差算出手段と、
前記誤差に基づいて、前記混合音がエンジン音か否かを識別する音響信号識別手段とを備え、
前記回転数判定手段は、前記音響信号識別手段でエンジン音であると識別された前記混合音の位相について、エンジン回転数の増加又は減少を判定する
請求項３記載の回転数増減判定装置。
【請求項１１】
前記周波数分析手段は、各々がエンジン音の入力を受け付ける互いに離間して配置された複数のマイクロホンで受け付けられた複数のエンジン音のそれぞれについて周波数信号を算出し、
前記回転数増減判定装置は、さらに、
前記複数のマイクロホンで受け付けられた複数の前記エンジン音の到達時間差に基づいて、前記エンジン音の音源方向を検知し、前記回転数判定手段によりエンジン回転数が増加していると判定された場合にのみ、前記音源方向の検知結果を出力する方向検知部を備える
請求項１記載の回転数増減判定装置。
【請求項１２】
前記回転数判定手段は、さらに、エンジン回転数が増加している場合に前記エンジン音を発する車両が加速していると判定し、エンジン回転数が減少している場合に前記エンジン音を発する車両が減速していると判定する
請求項１記載の回転数増減判定装置。
【請求項１３】
エンジン音における、所定の周波数の周波数信号を所定の時間ごとに算出する周波数分析ステップと、
時間の経過に伴って所定の基底波形に対する単位時間当たりの前記周波数信号の位相の増加量が徐々に増加するか又は徐々に減少するかを判定することにより、エンジン回転数の増加又は減少を判定する回転数判定ステップと
を含む回転数増減判定方法。
【請求項１４】
エンジン音における、所定の周波数の周波数信号を所定の時間ごとに算出する周波数分析ステップと、
時間の経過に伴って所定の基底波形に対する単位時間当たりの前記周波数信号の位相の増加量が徐々に増加するか又は徐々に減少するかを判定することにより、エンジン回転数の増加又は減少を判定する回転数判定ステップと
をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【国際調査報告】
2011096155.tif 000109
2011096155.tif 000110