(57)【要約】      （修正有）【課題】３次元的なマイクロホンの配置や一次センサが不要で、より簡単な計算式によって音源の３次元位置や３次元方向を判定する判定装置を提供する。【解決手段】平面上に配置された複数の無指向性マイクロホン１１０のそれぞれからの音響信号に基づいて、複数の無指向性マイクロホンのうちの無指向性マイクロホン間を結ぶ少なくとも３つの直線のそれぞれと音源１００の方向との間の角度を算出する角度算出部１４０と、少なくとも３つの直線のそれぞれと音源の方向との間の角度に基づいて、音源の３次元位置および３次元方向の少なくとも一方を判定する判定部１５０と、を備える判定装置１３０を提供する。【選択図】図１
2019211393.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面上に配置された複数の無指向性マイクロホンのそれぞれからの音響信号に基づいて、前記複数の無指向性マイクロホンのうちの無指向性マイクロホン間を結ぶ少なくとも３つの直線のそれぞれと音源の方向との間の角度を算出する角度算出部と、
前記少なくとも３つの直線のそれぞれと前記音源の方向との間の角度に基づいて、前記音源の３次元位置および３次元方向の少なくとも一方を判定する判定部と、
を備える判定装置。
【請求項２】
前記角度算出部は、前記無指向性マイクロホン間の線分上の点における、前記直線と前記音源の方向との間の角度を算出する請求項１に記載の判定装置。
【請求項３】
前記線分上の点は、前記無指向性マイクロホン間の中点である請求項２に記載の判定装置。
【請求項４】
前記角度算出部は、前記無指向性マイクロホン間における前記音響信号の時間差に基づいて前記角度を算出する請求項１から３のいずれか一項に記載の判定装置。
【請求項５】
前記判定部は、前記角度に基づいて前記音源の３次元位置を判定する請求項１から４のいずれか一項に記載の判定装置。
【請求項６】
前記判定部は、前記複数の無指向性マイクロホンのうちの少なくとも３つの無指向性マイクロホン同士の各組み合わせごとに前記音源の位置をそれぞれ算出し、前記各組み合わせごとにそれぞれ算出した前記音源の位置に基づいて前記音源の３次元位置を特定する請求項５に記載の判定装置。
【請求項７】
前記判定部は、前記各組み合わせごとにそれぞれ算出した前記音源の位置から近似球体を導出し、前記近似球体に基づいて前記音源の３次元位置を特定する請求項６に記載の判定装置。
【請求項８】
前記判定部は、前記各組み合わせごとにそれぞれ算出した前記音源の位置を結んでできる多角形を複数の三角形に分割し、前記複数の三角形の重心に基づいて前記音源の３次元位置を特定する請求項６に記載の判定装置。
【請求項９】
前記判定部は、前記角度と前記音源の３次元方向とが予め対応付けられたテーブルに基づいて、前記角度算出部によって算出された前記角度に対応する前記音源の３次元方向を判定する請求項１から４のいずれか一項に記載の判定装置。
【請求項１０】
判定装置が音源の３次元位置および３次元方向の少なくとも一方を判定する判定方法であって、
前記判定装置が、平面上に配置された複数の無指向性マイクロホンのそれぞれからの音響信号に基づいて、前記複数の無指向性マイクロホンのうちの無指向性マイクロホン間を結ぶ少なくとも３つの直線のそれぞれと前記音源の方向との間の角度を算出することと、
前記判定装置が、前記少なくとも３つの直線のそれぞれと前記音源の方向との間の角度に基づいて、前記音源の３次元位置および３次元方向の少なくとも一方を判定することと、
を備える判定方法。
【請求項１１】
コンピュータにより実行されて、前記コンピュータを、
平面上に配置された複数の無指向性マイクロホンのそれぞれからの音響信号に基づいて、前記複数の無指向性マイクロホンのうちの無指向性マイクロホン間を結ぶ少なくとも３つの直線のそれぞれと音源の方向との間の角度を算出する角度算出部と、
前記少なくとも３つの直線のそれぞれと前記音源の方向との間の角度に基づいて、前記音源の３次元位置および３次元方向の少なくとも一方を判定する判定部と、
して機能させる判定プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、判定装置、判定方法、判定プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、３次元的に複数のマイクロホンを配置し、各マイクロホンによって検出された音響信号の到着順序に対応するマイクロホンの順列を基にして音源の方向を判定する方向検出装置が知られている。（例えば、特許文献１参照）。また、２次元平面に配置された全方位センサおよび一次センサの２次元センサアレイを用いて３次元波動表現を構築する方法も知られている。（例えば、特許文献２参照）。
特許文献１  特開平１０−３３２８０７号公報
特許文献２  特表２０１７−５３０５８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１に示される方向検出装置では、複数のマイクロホンを３次元的に配置する必要があるため、マイクロホンの配置に制約がある。特許文献２に示される方法では、全方位センサに加えてｘｙ平面に垂直な指向性受信パターンを有する一次センサを使用する必要があり、また、複雑な計算処理を要していた。しかしながら、３次元的なマイクロホンの配置や一次センサが不要で、より簡単な計算式によって音源の３次元位置や３次元方向を判定する判定装置の実現が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様においては、判定装置を提供する。判定装置は、平面上に配置された複数の無指向性マイクロホンのそれぞれからの音響信号に基づいて、複数の無指向性マイクロホンのうちの無指向性マイクロホン間を結ぶ少なくとも３つの直線のそれぞれと音源の方向との間の角度を算出する角度算出部を備えてよい。判定装置は、少なくとも３つの直線のそれぞれと音源の方向との間の角度に基づいて、音源の３次元位置および３次元方向の少なくとも一方を判定する判定部を備えてよい。
【０００５】
角度算出部は、無指向性マイクロホン間の線分上の点における、直線と音源の方向との間の角度を算出してよい。
【０００６】
線分上の点は、無指向性マイクロホン間の中点であってよい。
【０００７】
角度算出部は、無指向性マイクロホン間における音響信号の時間差に基づいて角度を算出してよい。
【０００８】
判定部は、角度に基づいて音源の３次元位置を判定してよい。
【０００９】
判定部は、複数の無指向性マイクロホンのうちの少なくとも３つの無指向性マイクロホン同士の各組み合わせごとに音源の位置をそれぞれ算出し、各組み合わせごとにそれぞれ算出した音源の位置に基づいて音源の３次元位置を特定してよい。
【００１０】
判定部は、各組み合わせごとにそれぞれ算出した音源の位置から近似球体を導出し、近似球体に基づいて音源の３次元位置を特定してよい。
【００１１】
判定部は、各組み合わせごとにそれぞれ算出した音源の位置を結んでできる多角形を複数の三角形に分割し、複数の三角形の重心に基づいて音源の３次元位置を特定してよい。
【００１２】
判定部は、角度と音源の３次元方向とが予め対応付けられたテーブルに基づいて、角度算出部によって算出された角度に対応する音源の３次元方向を判定してよい。
【００１３】
本発明の第２の態様においては、判定装置が音源の３次元位置および３次元方向の少なくとも一方を判定する判定方法を提供する。判定方法は、判定装置が、平面上に配置された複数の無指向性マイクロホンのそれぞれからの音響信号に基づいて、複数の無指向性マイクロホンのうちの無指向性マイクロホン間を結ぶ少なくとも３つの直線のそれぞれと音源の方向との間の角度を算出することを備えてよい。判定方法は、判定装置が、少なくとも３つの直線のそれぞれと音源の方向との間の角度に基づいて、音源の３次元位置および３次元方向の少なくとも一方を判定することを備えてよい。
【００１４】
本発明の第３の態様においては、判定プログラムを提供する。判定プログラムは、コンピュータにより実行されてよい。判定プログラムは、コンピュータを、平面上に配置された複数の無指向性マイクロホンのそれぞれからの音響信号に基づいて、複数の無指向性マイクロホンのうちの無指向性マイクロホン間を結ぶ少なくとも３つの直線のそれぞれと音源の方向との間の角度を算出する角度算出部として機能させてよい。判定プログラムは、コンピュータを、少なくとも３つの直線のそれぞれと音源の方向との間の角度に基づいて、音源の３次元位置および３次元方向の少なくとも一方を判定する判定部として機能させてよい。
【００１５】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施形態に係る判定システム１０の構成を示す。
【図２】本実施形態に係る判定システム１０における無指向性マイクロホン１１０と角度算出部１４０との接続関係を示す。
【図３】本実施形態に係る判定システム１０における音源１００と無指向性マイクロホン１１０との位置関係を示す。
【図４】本実施形態に係る判定システム１０における音源１００の３次元位置および３次元方向を判定するフローを示す。
【図５】本実施形態に係る判定システム１０における無指向性マイクロホン１１０が４つの無指向性マイクロホン１１０ａ〜ｄからなる場合の無指向性マイクロホンの組み合わせの例を示す。
【図６】本実施形態に係る判定システム１０における無指向性マイクロホン１１０が４つ以上の無指向性マイクロホンからなる場合の音源１００の３次元位置および３次元方向の判定フローを示す。
【図７】本実施形態に係る判定システム１０が近似球体に基づいて音源１００の３次元位置を特定する方法の一例を示す。
【図８】本実施形態に係る判定システム１０が三角形の重心に基づいて音源１００の３次元位置を特定する方法の一例を示す。
【図９】本実施形態の変形例に係る判定システム１０におけるテーブルに基づいて音源１００の３次元方向を判定するフローを示す。
【図１０】本実施形態に係る判定システム１０において無指向性マイクロホン１１０を監視カメラ１０２０へ設置した例を示す。
【図１１】本発明の複数の態様が全体的または部分的に具現化されてよいコンピュータ２２００の例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１８】
図１は、本実施形態に係る判定システム１０の構成を示す。判定システム１０は、音源１００と、複数の無指向性マイクロホン１１０ａ〜ｃ（以下、「無指向性マイクロホン１１０」と総称する）と、信号検出部１２０と、判定装置１３０とを備える。
【００１９】
複数の無指向性マイクロホン１１０ａ〜ｃは、例えば、天井、壁面、または床等の同一平面上（本図においてはｘｙ平面上）に配置されている。なお、本実施形態において、無指向性とは、判定システム１０が音源１００の３次元位置または３次元方向の判定を行う対象とする比較的に広い範囲に対して感度を有することを意味し、全方向に対して同感度を有するものに限られない。
【００２０】
信号検出部１２０は、無指向性マイクロホン１１０に入力された音源１００からの音をそれぞれ検出し、検出した音響信号を判定装置１３０へ供給する。
【００２１】
判定装置１３０は、角度算出部１４０および判定部１５０を備える。角度算出部１４０は、信号検出部１２０に接続され、同一平面上に配置された複数の無指向性マイクロホン１１０ａ〜ｃのそれぞれからの音響信号に基づいて、複数の無指向性マイクロホン１１０ａ〜ｃのうちの無指向性マイクロホン間を結ぶ少なくとも３つの直線のそれぞれと音源１００の方向との間の角度を算出する。
【００２２】
判定部１５０は、角度算出部１４０に接続され、角度算出部１４０によって算出された少なくとも３つの直線のそれぞれと音源１００の方向との間の角度に基づいて、音源１００の３次元位置および３次元方向の少なくとも一方を判定する。
【００２３】
なお、本実施形態においては、無指向性マイクロホン１１０および信号検出部１２０が、判定装置１３０と別体である場合について説明する。しかしながら、信号検出部１２０は、判定装置１３０内に設けられていてもよい。また、無指向性マイクロホン１１０と信号検出部１２０の両方が、判定装置１３０内に設けられていてもよい。
【００２４】
図２は、本実施形態に係る判定システム１０における無指向性マイクロホン１１０と角度算出部１４０との接続関係を示す。本実施形態において、角度算出部１４０は、第１の角度算出器２１０、第２の角度算出器２２０、および第３の角度算出器２３０を有する。第１の角度算出器２１０は、信号検出部１２０を介して無指向性マイクロホン１１０ａおよび１１０ｂに接続され、無指向性マイクロホン１１０ａおよび１１０ｂからの音響信号に基づいて、無指向性マイクロホン１１０ａおよび１１０ｂを結ぶ直線と音源１００の方向との間の角度θ１を算出する。第２の角度算出器２２０は、信号検出部１２０を介して無指向性マイクロホン１１０ｂおよび１１０ｃに接続され、無指向性マイクロホン１１０ｂおよび１１０ｃからの音響信号に基づいて、無指向性マイクロホン１１０ｂおよび１１０ｃを結ぶ直線と音源１００の方向との間の角度θ２を算出する。第３の角度算出器２３０は、信号検出部１２０を介して無指向性マイクロホン１１０ａおよび１１０ｃに接続され、無指向性マイクロホン１１０ａおよび１１０ｃからの音響信号に基づいて、無指向性マイクロホン１１０ａおよび１１０ｃを結ぶ直線と音源１００の方向との間の角度θ３を算出する。
【００２５】
判定部１５０は、角度算出部１４０によって算出された角度θ１、θ２、およびθ３に基づいて、音源１００の３次元位置または３次元方向の少なくとも一方を判定する。
【００２６】
図３は、本実施形態に係る判定システム１０における音源１００と無指向性マイクロホン１１０との位置関係を示す。本図において、複数の無指向性マイクロホン１１０ａ〜ｃはＸＹ平面上に正三角形型に配置されている。無指向性マイクロホン１１０ａは点Ａ（Ｘａ，Ｙａ，０）に配置され、無指向性マイクロホン１１０ｂは点Ｂ（Ｘｂ，Ｙｂ，０）に配置され、無指向性マイクロホン１１０ｃは点Ｃ（Ｘｃ，Ｙｃ，０）に配置され、正三角形の重心は点Ｏ（０，０，０）に位置している。このとき、音源１００が点Ｓ（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）の３次元位置に置かれているものとする。なお、本実施形態においては、複数の無指向性マイクロホン１１０ａ〜ｃを正三角形型に配置した例を示したが、これらを直角三角形型に配置してもよく、他の三角形型に配置してもよい。しかしながら、各無指向性マイクロホン１１０の座標から角度θ１、θ２、およびθ３を算出するにあたって、計算の便宜上、複数の無指向性マイクロホン１１０ａ〜ｃを正三角形型や直角三角形型に配置すると計算を効率化できる。
【００２７】
音源１００は、直線ＡＢとの間でθ１の角度をなす方向に位置している。一例として、本実施形態において、音源１００は、線分ＡＢの中点である点Ｉにおいて直線ＡＢとの間でθ１の角度をなす方向に位置している。すなわち、ベクトルＩＢとベクトルＩＳとのなす角がθ１である。
【００２８】
また、音源１００は、直線ＢＣとの間でθ２の角度をなす方向に位置している。一例として、本実施形態において、音源１００は、線分ＢＣの中点である点Ｊにおいて直線ＢＣとの間でθ２の角度をなす方向に位置する。すなわち、ベクトルＪＣとベクトルＪＳとのなす角がθ２である。
【００２９】
さらに、音源１００は、直線ＡＣとの間でθ３の角度をなす方向に位置している。一例として、本実施形態において、音源１００は、線分ＡＣの中点である点Ｋにおいて直線ＡＣとの間でθ３の角度をなす方向に位置する。すなわち、ベクトルＫＡとベクトルＫＳとのなす角がθ３である。
【００３０】
図４は、本実施形態に係る判定システム１０における音源１００の３次元位置および３次元方向を判定するフローを示す。ステップ４１０において、第１の角度算出器２１０は、無指向性マイクロホン１１０ａおよび１１０ｂからの音響信号に基づいて、直線ＡＢと音源１００の方向との間の角度θ１を算出する。第１の角度算出器２１０は、例えば、ＴＤＯＡ（Ｔｉｍｅ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｆ  Ａｒｒｉｖａｌ）方式により、無指向性マイクロホン１１０ａおよび１１０ｂ間における音響信号の時間差に基づいて角度θ１を算出する。これに代えて、第１の角度算出器２１０は、例えば、ＴＯＡ（Ｔｉｍｅ  ｏｆ  Ａｒｒｉｖａｌ）方式やＡＯＡ（Ａｎｇｌｅ  ｏｆ  Ａｒｒｉｖａｌ）方式等の他の方式により角度θ１を算出してもよい。
【００３１】
第１の角度算出器２１０は、無指向性マイクロホン１１０ａおよび１１０ｂ間の線分上の点における、直線ＡＢと音源１００の方向との間の角度を算出する。ここで、無指向性マイクロホン１１０ａおよび１１０ｂ間の線分上の点は、無指向性マイクロホン１１０ａおよび１１０ｂ間の中点であってよい。本実施形態において、第１の角度算出器２１０は、一例として、算出した角度θ１を無指向性マイクロホン１１０ａおよび１１０ｂ間の中点である点Ｉにおける直線ＡＢと音源１００の方向との間の角度として近似する。
【００３２】
これに代えて、第１の角度算出器２１０は、算出した角度θ１を直線ＡＢ上の他の点における直線ＡＢと音源１００の方向との間の角度として近似してもよい。例えば、第１の角度算出器２１０は、算出した角度θ１を点Ａおよび点Ｂのうちの音源１００に近い方の点における直線ＡＢと音源１００の方向との間の角度として近似することができる。なお、この場合、第１の角度算出器２１０は、例えば無指向性マイクロホン１１０ａおよび１１０ｂからの音響信号の到来順等によって、点Ａおよび点Ｂのどちらが音源１００に近いかを認識可能である。
【００３３】
ステップ４２０において、第２の角度算出器２２０は、第１の角度算出器２１０と同様の手法により無指向性マイクロホン１１０ｂおよび１１０ｃからの音響信号に基づいて、直線ＢＣと音源１００の方向との間の角度θ２を算出する。そして、本実施形態において、第２の角度算出器２２０は、算出した角度θ２を線分ＢＣの中点である点Ｊにおける直線ＢＣと音源１００の方向との間の角度として近似する。
【００３４】
ステップ４３０において、第３の角度算出器２３０は、第１の角度算出器２１０と同様の手法により無指向性マイクロホン１１０ａおよび１１０ｃからの音響信号に基づいて、直線ＡＣと音源１００の方向との間の角度θ３を算出する。そして、本実施形態において、第３の角度算出器２３０は、算出した角度θ３を線分ＡＣの中点である点Ｋにおける直線ＡＣと音源１００の方向との間の角度として近似する。
【００３５】
次に、ステップ４４０において、判定部１５０は、角度算出部１４０が算出した角度θ１、θ２、およびθ３に基づいて音源１００の３次元位置を判定する。判定部１５０が音源１００の３次元位置を判定する手法を以下に詳細に述べる。
【００３６】
点ＡＢＣが構成する正三角形の一辺の長さの半分をｈとすると、点Ａの座標はＡ（−ｈ，−ｈ／√３，０）、点Ｂの座標はＢ（ｈ，−ｈ／√３，０）、点Ｃの座標はＣ（０，（２／√３）ｈ，０）と表される。また、中点Ｉの座標はＩ（０，−ｈ／√３，０）、中点Ｊの座標はＪ（ｈ／２，ｈ／（２√３），０）、中点Ｋの座標はＫ（−ｈ／２，ｈ／（２√３），０）と表される。
【００３７】
そうすると、ベクトルＩＢは、（ｈ，−ｈ／√３，０）−（０，−ｈ／√３，０）＝（ｈ，０，０）となる。また、ベクトルＩＳは、（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）−（０，−ｈ／√３，０）＝（Ｘｓ，Ｙｓ+ｈ／√３，Ｚｓ）となる。
【００３８】
ここで、ベクトルＩＢとベクトルＩＳとのなす角θ１は以下のように表すことができる。
【数１】
2019211393.tif 000003
【００３９】
同様に、ベクトルＪＣは、（０，（２／√３）ｈ，０）−（ｈ／２，ｈ／（２√３），０）＝（−ｈ／２，（√３／２）ｈ，０）となる。また、ベクトルＪＳは、（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）−（ｈ／２，ｈ／（２√３），０）＝（Ｘｓ−ｈ／２，Ｙｓ−ｈ／（２√３），Ｚｓ）となる。
【００４０】
ここで、ベクトルＪＣとベクトルＪＳとのなす角θ２は以下のように表すことができる。
【数２】
2019211393.tif 000004
【００４１】
同様に、ベクトルＫＡは、（−ｈ，−ｈ／√３，０）−（−ｈ／２，ｈ／（２√３），０）＝（−ｈ／２，−（√３／２）ｈ，０）となる。また、ベクトルＫＳは、（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）−（−ｈ／２，ｈ／（２√３），０）＝（Ｘｓ+ｈ／２），Ｙｓ−ｈ／（２√３），Ｚｓ）となる。
【００４２】
ここで、ベクトルＫＡとベクトルＫＳとのなす角θ３は以下のように表すことができる。
【数３】
2019211393.tif 000005
【００４３】
そして、判定部１５０は、（数１）〜（数３）式を解くことにより、Ｘｓ、Ｙｓ、およびＺｓを算出し、音源１００の３次元位置を判定する。
【００４４】
ステップ４５０において、判定部１５０は、ステップ４４０で判定した音源１００の３次元位置に基づいて平面上の点、例えば、点Ｏ（０，０，０）からみた音源１００の３次元方向として、水平角と垂直角を判定し、処理を終了する。
【００４５】
このように、本実施形態によれば、無指向性マイクロホン１１０を２次元的に配置し、簡単な計算をするだけで音源１００の３次元位置および３次元方向を判定可能な判定装置１３０を提供することができる。
【００４６】
図５は、本実施形態に係る判定システム１０における無指向性マイクロホン１１０が４つの無指向性マイクロホン１１０ａ〜ｄからなる場合の無指向性マイクロホンの組み合わせの例を示す。本図において、無指向性マイクロホン１１０は、４つの無指向性マイクロホン１１０ａ〜ｄを有する。図５に示すように、無指向性マイクロホン１１０が４つ以上の無指向性マイクロホンからなる場合に、判定部１５０は、複数の無指向性マイクロホン１１０のうちの少なくとも３つの無指向性マイクロホン同士の各組み合わせごとに音源１００の位置をそれぞれ算出し、各組み合わせごとにそれぞれ算出した音源１００の位置に基づいて音源１００の３次元位置を特定することができる。図５において、組み合わせ５１０は、無指向性マイクロホン１１０ａ、１１０ｂ、および１１０ｃの組み合わせを示し、組み合わせ５２０は、無指向性マイクロホン１１０ｂ、１１０ｃ、および１１０ｄの組み合わせを示し、組み合わせ５３０は、無指向性マイクロホン１１０ａ、１１０ｃ、および１１０ｄの組み合わせを示し、組み合わせ５４０は、無指向性マイクロホン１１０ａ、１１０ｂ、および１１０ｄの組み合わせを示す。
【００４７】
図６は、本実施形態に係る判定システム１０における無指向性マイクロホン１１０が４つ以上の無指向性マイクロホンからなる場合の音源１００の３次元位置および３次元方向の判定フローを示す。ステップ６１０において、判定部１５０は、複数の無指向性マイクロホン１１０のうちの少なくとも３つの無指向性マイクロホン同士の組み合わせを複数選択する。例えば、図５に示すように無指向性マイクロホン１１０が４つの無指向性マイクロホン１１０ａ〜ｄからなる場合、判定部１５０は、複数の無指向性マイクロホン１１０のうちの少なくとも３つの無指向性マイクロホン同士の組み合わせとして組み合わせ５１０、５２０、５３０、および５４０を選択する。
【００４８】
次に、ステップ６２０において、判定部１５０は、図４のステップ４４０と同様の手法により、各組み合わせごとにそれぞれ音源１００の位置を算出する。例えば、図５に示すように無指向性マイクロホン１１０が４つの無指向性マイクロホン１１０ａ〜ｄからなる場合、判定部１５０は、各組み合わせ５１０、５２０、５３０、および５４０ごとにそれぞれ音源１００の位置を算出する。
【００４９】
そして、ステップ６３０において、判定部１５０は、各組み合わせごとに算出した音源１００の位置に基づいて音源１００の３次元位置を特定する。例えば、図５に示すように無指向性マイクロホン１１０が４つの無指向性マイクロホン１１０ａ〜ｄからなる場合、判定部１５０は、各組み合わせ５１０、５２０、５３０、および５４０ごとに算出した音源１００の位置に基づいて音源１００の３次元位置を特定する。
【００５０】
ステップ６４０において、判定部１５０は、図４のステップ４５０と同様の手法により、ステップ６３０で特定した音源１００の３次元位置に基づいて、音源１００の３次元方向を判定して処理を終了する。このように、複数の無指向性マイクロホン１１０が４つ以上の無指向性マイクロホンからなる場合には、判定部１５０は、複数の無指向性マイクロホン１１０のうちの少なくとも３つの無指向性マイクロホン同士の各組み合わせごとに音源１００の位置をそれぞれ算出し、各組み合わせごとにそれぞれ算出した音源１００の位置に基づいて音源１００の３次元位置を特定する。これにより、３つの無指向性マイクロホンのみを用いる場合に比べて、判定部１５０による音源１００の３次元位置および３次元方向の判定精度を向上させることができる。
【００５１】
図７は、本実施形態に係る判定システム１０が近似球体に基づいて音源１００の３次元位置を特定する方法の一例を示す。本図において、位置７１０は、組み合わせ５１０によって判定部１５０が算出した音源１００の位置を示す。位置７２０は、組み合わせ５２０によって判定部１５０が算出した音源１００の位置を示す。位置７３０は、組み合わせ５３０によって判定部１５０が算出した音源１００の位置を示す。位置７４０は、組み合わせ５４０によって判定部１５０が算出した音源１００の位置を示す。このとき、判定部１５０は、各組み合わせ５１０、５２０、５３０、および５４０ごとにそれぞれ算出した音源１００の位置７１０、７２０、７３０、および７４０から近似球体７００を導出し、例えば近似球体７００の中心点を音源１００の３次元位置とするなどして、近似球体に基づいて音源１００の３次元位置を特定する。この際、判定部１５０は、例えば、最小二乗法により各位置７１０、７２０、７３０、および７４０を球面にフィッティングする球体７００の中心点および半径を算出し、算出した球体７００の中心点を音源１００の３次元位置とすることができる。
【００５２】
図８は、本実施形態に係る判定システム１０が三角形の重心に基づいて音源１００の３次元位置を特定する方法の一例を示す。判定部１５０は、各組み合わせ５１０、５２０、５３０、および５４０ごとにそれぞれ算出した音源１００の位置７１０、７２０、７３０、および７４０を結んでできる多角形を複数の三角形に分割する。判定部１５０は、例えば、図８において、７１０〜７４０を頂点とする四角形を、７１０、７２０、および７３０を頂点とする三角形と、７１０、７３０、および７４０を頂点とする三角形とに分割する。次に、判定部１５０は、７１０、７２０、および７３０を頂点とする三角形の重心８１０と、７１０、７３０、および７４０を頂点とする三角形の重心８２０とを導出する。そして、判定部１５０は、例えば重心８１０と８２０とを結んだ線分の中心点を音源１００の３次元位置として特定する。なお、多角形が五角形以上となる場合、判定部１５０は、導出した重心同士を結んだ三角形の重心を算出することを繰り返すことで中心点を導出することができる。このように、判定部１５０は、各組み合わせごとにそれぞれ算出した音源１００の位置を結んでできる多角形を複数の三角形に分割し、複数の三角形の重心に基づいて音源１００の３次元位置を特定してもよい。
【００５３】
図９は、本実施形態の変形例に係る判定システム１０におけるテーブルに基づいて音源１００の３次元方向を判定するフローを示す。図４のフローにおいて、判定部１５０は、（数１）〜（数３）式に示される３つの角度θ１、θ２、およびθ３と音源１００の位置との関係式から音源１００の３次元位置を判定し、音源１００の３次元位置に基づいて音源１００の３次元方向を判定していた。これに対し、本変形例においては、判定部１５０は、算出された３つの角度θ１、θ２、およびθ３と音源１００の３次元方向とが予め対応付けられたテーブルに基づいて音源１００の３次元方向を判定してもよい。
【００５４】
図９におけるステップ９１０〜９３０は、図４におけるステップ４１０〜４３０と同一であるため、記載を省略する。ステップ９４０において、判定部１５０は、例えば以下に示すような、３つの角度θ１、θ２、およびθ３と音源１００の３次元方向（水平角および垂直角）とが予め対応付けられたテーブルを参照する。判定部１５０は、角度算出部１４０から３つの角度θ１、θ２、およびθ３が供給された場合に、当該テーブルを参照して、θ１、θ２、およびθ３の組み合わせから音源１００の３次元方向として水平角および垂直角を一意に特定する。これにより、判定部１５０が音源１００の３次元方向を判定するにあたって、音源１００の３次元位置を判定する処理、および、音源１００の３次元位置に基づいて音源１００の３次元方向を判定する処理が不要となり、判定部１５０における処理の簡略化および高速化が図れる。
【表１】
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【００５５】
なお、当該テーブルは、判定部１５０が有していてもよく、判定部１５０とは異なる他のブロック、または、判定装置１３０とは異なる他の装置が有していてもよい。当該テーブルを判定部１５０以外が有する場合、判定部１５０は、音源１００の３次元方向を判定する際に他のブロック、または、他の装置にアクセスして当該テーブルを参照する。これにより、判定部１５０、または、判定装置１３０が当該テーブルを保持しておくために必要なメモリを備える必要がなく、装置の小型化を図ることができる。
【００５６】
図１０は、本実施形態に係る判定システム１０において無指向性マイクロホン１１０を監視カメラ１０２０へ設置した例を示す。監視カメラ１０２０は、天井１０１０に取り付けられており、土台１０２２と、撮像部１０２４とを有する。このような監視カメラ１０２０における土台１０２２の同一平面上に、本実施形態に係る判定システム１０における無指向性マイクロホン１１０を設置する。土台１０２２は、水平方向に３６０度回転可能であり、撮像部１０２４は、垂直方向に９０度の範囲で撮像方向を変更可能である。そして、本実施形態に係る判定システム１０により音を検出すると、その音源１００の３次元位置および３次元方向の少なくとも一方を判定する。そして、監視カメラ１０２０は、土台１０２２を回転させ、撮像部１０２４の撮像方向を変えることによって、音源１００の３次元位置に対応する領域、および、音源１００の３次元方向に対応する領域の少なくとも一方を撮像する。これにより、監視カメラ１０２０は、音がした方向を積極的に監視することが可能となりセキュリティ性を向上させることができる。なお、本実施形態において、無指向性マイクロホン１１０は、土台１０２２の表面上に設置されていてもよいし、拡大図によって示されるように、土台１０２２の筐体内に設置されていてもよい。
【００５７】
この際、本実施形態に係る判定技術では、複数の無指向性マイクロホン１１０ａ〜ｃを３次元的に配置する必要がないため、監視カメラ１０２０の土台１０３０の同一平面上に複数の無指向性マイクロホン１１０ａ〜ｃを設置することが可能である。このように、本実施形態によれば、様々なアプリケーションに適用した場合においても無指向性マイクロホン１１０の設置が容易となる。
【００５８】
本発明の様々な実施形態は、フローチャートおよびブロック図を参照して記載されてよく、ここにおいてブロックは、（１）操作が実行されるプロセスの段階または（２）操作を実行する役割を持つ装置のセクションを表わしてよい。特定の段階およびセクションが、専用回路、コンピュータ可読媒体上に格納されるコンピュータ可読命令と共に供給されるプログラマブル回路、および／またはコンピュータ可読媒体上に格納されるコンピュータ可読命令と共に供給されるプロセッサによって実装されてよい。専用回路は、デジタルおよび／またはアナログハードウェア回路を含んでよく、集積回路（ＩＣ）および／またはディスクリート回路を含んでよい。プログラマブル回路は、論理ＡＮＤ、論理ＯＲ、論理ＸＯＲ、論理ＮＡＮＤ、論理ＮＯＲ、および他の論理操作、フリップフロップ、レジスタ、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、プログラマブルロジックアレイ（ＰＬＡ）等のようなメモリ要素等を含む、再構成可能なハードウェア回路を含んでよい。
【００５９】
コンピュータ可読媒体は、適切なデバイスによって実行される命令を格納可能な任意の有形なデバイスを含んでよく、その結果、そこに格納される命令を有するコンピュータ可読媒体は、フローチャートまたはブロック図で指定された操作を実行するための手段を作成すべく実行され得る命令を含む、製品を備えることになる。コンピュータ可読媒体の例としては、電子記憶媒体、磁気記憶媒体、光記憶媒体、電磁記憶媒体、半導体記憶媒体等が含まれてよい。コンピュータ可読媒体のより具体的な例としては、フロッピー（登録商標）ディスク、ディスケット、ハードディスク、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、消去可能プログラマブルリードオンリメモリ（ＥＰＲＯＭまたはフラッシュメモリ）、電気的消去可能プログラマブルリードオンリメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、静的ランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、コンパクトディスクリードオンリメモリ（ＣＤ-ＲＯＭ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、ブルーレイ（ＲＴＭ）ディスク、メモリスティック、集積回路カード等が含まれてよい。
【００６０】
コンピュータ可読命令は、アセンブラ命令、命令セットアーキテクチャ（ＩＳＡ）命令、マシン命令、マシン依存命令、マイクロコード、ファームウェア命令、状態設定データ、またはＳｍａｌｌｔａｌｋ、ＪＡＶＡ（登録商標）、Ｃ＋＋等のようなオブジェクト指向プログラミング言語、および「Ｃ」プログラミング言語または同様のプログラミング言語のような従来の手続型プログラミング言語を含む、１または複数のプログラミング言語の任意の組み合わせで記述されたソースコードまたはオブジェクトコードのいずれかを含んでよい。
【００６１】
コンピュータ可読命令は、汎用コンピュータ、特殊目的のコンピュータ、若しくは他のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッサまたはプログラマブル回路に対し、ローカルにまたはローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、インターネット等のようなワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）を介して提供され、フローチャートまたはブロック図で指定された操作を実行するための手段を作成すべく、コンピュータ可読命令を実行してよい。プロセッサの例としては、コンピュータプロセッサ、処理ユニット、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ等を含む。
【００６２】
図１１は、本発明の複数の態様が全体的または部分的に具現化されてよいコンピュータ２２００の例を示す。コンピュータ２２００にインストールされたプログラムは、コンピュータ２２００に、本発明の実施形態に係る装置に関連付けられる操作または当該装置の１または複数のセクションとして機能させることができ、または当該操作または当該１または複数のセクションを実行させることができ、および／またはコンピュータ２２００に、本発明の実施形態に係るプロセスまたは当該プロセスの段階を実行させることができる。そのようなプログラムは、コンピュータ２２００に、本明細書に記載のフローチャートおよびブロック図のブロックのうちのいくつかまたはすべてに関連付けられた特定の操作を実行させるべく、ＣＰＵ２２１２によって実行されてよい。
【００６３】
本実施形態によるコンピュータ２２００は、ＣＰＵ２２１２、ＲＡＭ２２１４、グラフィックコントローラ２２１６、およびディスプレイデバイス２２１８を含み、それらはホストコントローラ２２１０によって相互に接続されている。コンピュータ２２００はまた、通信インターフェイス２２２２、ハードディスクドライブ２２２４、ＤＶＤ−ＲＯＭドライブ２２２６、およびＩＣカードドライブのような入／出力ユニットを含み、それらは入／出力コントローラ２２２０を介してホストコントローラ２２１０に接続されている。コンピュータはまた、ＲＯＭ２２３０およびキーボード２２４２のようなレガシの入／出力ユニットを含み、それらは入／出力チップ２２４０を介して入／出力コントローラ２２２０に接続されている。
【００６４】
ＣＰＵ２２１２は、ＲＯＭ２２３０およびＲＡＭ２２１４内に格納されたプログラムに従い動作し、それにより各ユニットを制御する。グラフィックコントローラ２２１６は、ＲＡＭ２２１４内に提供されるフレームバッファ等またはそれ自体の中にＣＰＵ２２１２によって生成されたイメージデータを取得し、イメージデータがディスプレイデバイス２２１８上に表示されるようにする。
【００６５】
通信インターフェイス２２２２は、ネットワークを介して他の電子デバイスと通信する。ハードディスクドライブ２２２４は、コンピュータ２２００内のＣＰＵ２２１２によって使用されるプログラムおよびデータを格納する。ＤＶＤ−ＲＯＭドライブ２２２６は、プログラムまたはデータをＤＶＤ−ＲＯＭ２２０１から読み取り、ハードディスクドライブ２２２４にＲＡＭ２２１４を介してプログラムまたはデータを提供する。ＩＣカードドライブは、プログラムおよびデータをＩＣカードから読み取り、および／またはプログラムおよびデータをＩＣカードに書き込む。
【００６６】
ＲＯＭ２２３０はその中に、アクティブ化時にコンピュータ２２００によって実行されるブートプログラム等、および／またはコンピュータ２２００のハードウェアに依存するプログラムを格納する。入／出力チップ２２４０はまた、様々な入／出力ユニットをパラレルポート、シリアルポート、キーボードポート、マウスポート等を介して、入／出力コントローラ２２２０に接続してよい。
【００６７】
プログラムが、ＤＶＤ−ＲＯＭ２２０１またはＩＣカードのようなコンピュータ可読媒体によって提供される。プログラムは、コンピュータ可読媒体から読み取られ、コンピュータ可読媒体の例でもあるハードディスクドライブ２２２４、ＲＡＭ２２１４、またはＲＯＭ２２３０にインストールされ、ＣＰＵ２２１２によって実行される。これらのプログラム内に記述される情報処理は、コンピュータ２２００に読み取られ、プログラムと、上記様々なタイプのハードウェアリソースとの間の連携をもたらす。装置または方法が、コンピュータ２２００の使用に従い情報の操作または処理を実現することによって構成されてよい。
【００６８】
例えば、通信がコンピュータ２２００および外部デバイス間で実行される場合、ＣＰＵ２２１２は、ＲＡＭ２２１４にロードされた通信プログラムを実行し、通信プログラムに記述された処理に基づいて、通信インターフェイス２２２２に対し、通信処理を命令してよい。通信インターフェイス２２２２は、ＣＰＵ２２１２の制御下、ＲＡＭ２２１４、ハードディスクドライブ２２２４、ＤＶＤ−ＲＯＭ２２０１、またはＩＣカードのような記録媒体内に提供される送信バッファ処理領域に格納された送信データを読み取り、読み取られた送信データをネットワークに送信し、またはネットワークから受信された受信データを記録媒体上に提供される受信バッファ処理領域等に書き込む。
【００６９】
また、ＣＰＵ２２１２は、ハードディスクドライブ２２２４、ＤＶＤ−ＲＯＭドライブ２２２６（ＤＶＤ−ＲＯＭ２２０１）、ＩＣカード等のような外部記録媒体に格納されたファイルまたはデータベースの全部または必要な部分がＲＡＭ２２１４に読み取られるようにし、ＲＡＭ２２１４上のデータに対し様々なタイプの処理を実行してよい。ＣＰＵ２２１２は次に、処理されたデータを外部記録媒体にライトバックする。
【００７０】
様々なタイプのプログラム、データ、テーブル、およびデータベースのような様々なタイプの情報が記録媒体に格納され、情報処理を受けてよい。ＣＰＵ２２１２は、ＲＡＭ２２１４から読み取られたデータに対し、本開示の随所に記載され、プログラムの命令シーケンスによって指定される様々なタイプの操作、情報処理、条件判断、条件分岐、無条件分岐、情報の検索／置換等を含む、様々なタイプの処理を実行してよく、結果をＲＡＭ２２１４に対しライトバックする。また、ＣＰＵ２２１２は、記録媒体内のファイル、データベース等における情報を検索してよい。例えば、各々が第２の属性の属性値に関連付けられた第１の属性の属性値を有する複数のエントリが記録媒体内に格納される場合、ＣＰＵ２２１２は、第１の属性の属性値が指定される、条件に一致するエントリを当該複数のエントリの中から検索し、当該エントリ内に格納された第２の属性の属性値を読み取り、それにより予め定められた条件を満たす第１の属性に関連付けられた第２の属性の属性値を取得してよい。
【００７１】
上で説明したプログラムまたはソフトウェアモジュールは、コンピュータ２２００上またはコンピュータ２２００近傍のコンピュータ可読媒体に格納されてよい。また、専用通信ネットワークまたはインターネットに接続されたサーバーシステム内に提供されるハードディスクまたはＲＡＭのような記録媒体が、コンピュータ可読媒体として使用可能であり、それによりプログラムを、ネットワークを介してコンピュータ２２００に提供する。
【００７２】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００７３】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【００７４】
１０    判定システム
１００  音源
１１０  無指向性マイクロホン
１２０  信号検出部
１３０  判定装置
１４０  角度算出部
１５０  判定部
２１０  第１の角度算出器
２２０  第２の角度算出器
２３０  第３の角度算出器
１０１０  天井
１０２０  監視カメラ
１０２２  土台
１０２４  撮像部
２２００  コンピュータ
２２０１  ＤＶＤ−ＲＯＭ
２２１０  ホストコントローラ
２２１２  ＣＰＵ
２２１４  ＲＡＭ
２２１６  グラフィックコントローラ
２２１８  ディスプレイデバイス
２２２０  入／出力コントローラ
２２２２  通信インターフェイス
２２２４  ハードディスクドライブ
２２２６  ＤＶＤ−ＲＯＭドライブ
２２３０  ＲＯＭ
２２４０  入／出力チップ
２２４２  キーボード
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2019211393.tif 000013
【図８】
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【図９】
2019211393.tif 000015
【図１０】
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【図１１】
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