(57)【要約】【課題】３次元での信号の到来方向の推定の際に良好な角度分解度を得ることができ、ブラインド信号分離における信号分解能の向上、パーミュテーションを行う際の演算量の削減に寄与する。【解決手段】センサ間距離に基づいてグループ分けされた第１のグループに含まれる３個以上のセンサ１により、周波数ビン毎の分離行列から、周波数ビン別の信号到来方向を算出する第１周波数ビン別到来方向推定部７と、第１のグループよりもセンサ間距離が長い第２のグループに含まれる３個以上のセンサ１により、周波数ビン毎の分離行列から、周波数ビン別の信号到来方向を算出する第２周波数ビン別到来方向推定部８と、第１および第２の周波数ビン別到来方向推定部７、８により算出された周波数ビン別の信号到来方向から、信号到来方向を算出する到来方向推定部９とを備える。【選択図】図１
2008089312.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非直線配置された３個以上の複数のセンサによって検知された信号を周波数領域の信号に変換する変換手段と、
前記周波数領域の信号から、独立成分分析により周波数ビン毎の分離行列をブラインドで算出する分離行列推定手段と、
センサ間距離に基づいてグループ分けされた第１のグループに含まれる３個以上の前記センサにより、周波数ビン毎の分離行列から、周波数ビン別の信号到来方向を算出する第１の周波数ビン別到来方向推定手段と、
センサ間距離に基づいてグループ分けされた、前記第１のグループよりもセンサ間距離が長い第２のグループに含まれる３個以上の前記センサにより、周波数ビン毎の分離行列から、周波数ビン別の信号到来方向を算出する第２の周波数ビン別到来方向推定手段と、
前記算出された周波数ビン別の信号到来方向から、信号到来方向を算出する到来方向推定手段と、
を備えたことを特徴とする信号到来方向推定装置。
【請求項２】
前記第１の周波数ビン別到来方向推定手段は、前記第１のグループに含まれる複数のセンサ間の信号位相差を平均して信号到来方向を推定することを特徴とする請求項１に記載の信号到来方向推定装置。
【請求項３】
前記第２の周波数ビン別到来方向推定手段は、前記第２のグループに含まれる複数のセンサ間の信号位相差を平均して信号到来方向を推定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の信号到来方向推定装置。
【請求項４】
前記第１および第２の周波数ビン別到来方向推定手段は、それぞれの対象グループにおいて、センサ間距離に応じた適切な周波数ビンについての信号到来方向の推定結果のみを採用することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかの項に記載の信号到来方向推定装置。
【請求項５】
前記第１のグループは、センサ間距離が信号最大周波数に対応する半波長以内であるセンサの組合せから構成されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかの項に記載の信号到来方向推定装置。
【請求項６】
前記第２のグループは、センサ間距離が信号最大周波数に対応する半波長を越えるセンサの組合せから構成されることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかの項に記載の信号到来方向推定装置。
【請求項７】
非直線配置された３個以上の複数のセンサによって検知された信号を周波数領域の信号に変換する第１の過程と、
前記周波数領域の信号から、独立成分分析により周波数ビン毎の分離行列をブラインドで算出する第２の過程と、
センサ間距離に基づいてグループ分けされた第１のグループに含まれる３個以上の前記センサにより、周波数ビン毎の分離行列から、周波数ビン別の信号到来方向を算出する第３の過程と、
センサ間距離に基づいてグループ分けされた、前記第１のグループよりもセンサ間距離が長い第２のグループに含まれる３個以上の前記センサにより、周波数ビン毎の分離行列から、周波数ビン別の信号到来方向を算出する第４の過程と、
前記算出された周波数ビン別の信号到来方向から、信号到来方向を算出する第５の過程と、
を含むことを特徴とする信号到来方向推定方法。
【請求項８】
非直線配置された３個以上の複数のセンサによって検知された信号を周波数領域の信号に変換する第１の機能と、
前記周波数領域の信号から、独立成分分析により周波数ビン毎の分離行列をブラインドで算出する第２の機能と、
センサ間距離に基づいてグループ分けされた第１のグループに含まれる３個以上の前記センサにより、周波数ビン毎の分離行列から、周波数ビン別の信号到来方向を算出する第３の機能と、
センサ間距離に基づいてグループ分けされた、前記第１のグループよりもセンサ間距離が長い第２のグループに含まれる３個以上の前記センサにより、周波数ビン毎の分離行列から、周波数ビン別の信号到来方向を算出する第４の機能と、
前記算出された周波数ビン別の信号到来方向から、信号到来方向を算出する第５の機能と、
をコンピュータに実現させることを特徴とするコンピュータプログラム。
【請求項９】
非直線配置された３個以上の複数のセンサによって検知された信号を周波数領域の信号に変換する変換手段と、
前記周波数領域の信号から、独立成分分析により周波数ビン毎の分離行列をブラインドで算出する分離行列推定手段と、
センサ間距離に基づいてグループ分けされた第１のグループに含まれる３個以上の前記センサにより、周波数ビン毎の分離行列から、周波数ビン別の信号到来方向を算出する第１の周波数ビン別到来方向推定手段と、
センサ間距離に基づいてグループ分けされた、前記第１のグループよりもセンサ間距離が長い第２のグループに含まれる３個以上の前記センサにより、周波数ビン毎の分離行列から、周波数ビン別の信号到来方向を算出する第２の周波数ビン別到来方向推定手段と、
前記算出された周波数ビン別の信号到来方向から、信号到来方向を算出する到来方向推定手段と、
前記到来方向推定手段によって算出された信号到来方向と前記算出された周波数ビン別の信号到来方向に基づき、前記周波数ビン毎の分離行列に関するパーミュテーション（Permutation）を解決するパーミュテーション解決手段と、
を備えたことを特徴とする信号分離装置。
【請求項１０】
前記到来方向推定手段による推定結果の信号到来方向に基づいて、前記第１の周波数ビン別到来方向推定手段による推定結果の周波数ビン別の信号到来方向の信頼度を判断するとともに前記第２の周波数ビン別到来方向推定手段による推定結果の周波数ビン別の信号到来方向の信頼度を判断する周波数ビン別信頼度判定手段を備え、
前記パーミュテーション解決手段は、前記信頼度の判断結果に基づいて、信号到来方向の推定結果が良好な信頼度を有する周波数ビンの和集合を求め、該和集合をパーミュテーションに利用することを特徴とする請求項９に記載の信号分離装置。
【請求項１１】
非直線配置された３個以上の複数のセンサによって検知された信号を周波数領域の信号に変換する第１の過程と、
前記周波数領域の信号から、独立成分分析により周波数ビン毎の分離行列をブラインドで算出する第２の過程と、
センサ間距離に基づいてグループ分けされた第１のグループに含まれる３個以上の前記センサにより、周波数ビン毎の分離行列から、周波数ビン別の信号到来方向を算出する第３の過程と、
センサ間距離に基づいてグループ分けされた、前記第１のグループよりもセンサ間距離が長い第２のグループに含まれる３個以上の前記センサにより、周波数ビン毎の分離行列から、周波数ビン別の信号到来方向を算出する第４の過程と、
前記算出された周波数ビン別の信号到来方向から、信号到来方向を算出する第５の過程と、
前記到来方向推定手段によって算出された信号到来方向と前記算出された周波数ビン別の信号到来方向に基づき、前記周波数ビン毎の分離行列に関するパーミュテーション（Permutation）を解決する第６の過程と、
を含むことを特徴とする信号分離方法。
【請求項１２】
非直線配置された３個以上の複数のセンサによって検知された信号を周波数領域の信号に変換する第１の機能と、
前記周波数領域の信号から、独立成分分析により周波数ビン毎の分離行列をブラインドで算出する第２の機能と、
センサ間距離に基づいてグループ分けされた第１のグループに含まれる３個以上の前記センサにより、周波数ビン毎の分離行列から、周波数ビン別の信号到来方向を算出する第３の機能と、
センサ間距離に基づいてグループ分けされた、前記第１のグループよりもセンサ間距離が長い第２のグループに含まれる３個以上の前記センサにより、周波数ビン毎の分離行列から、周波数ビン別の信号到来方向を算出する第４の機能と、
前記算出された周波数ビン別の信号到来方向から、信号到来方向を算出する第５の機能と、
前記到来方向推定手段によって算出された信号到来方向と前記算出された周波数ビン別の信号到来方向に基づき、前記周波数ビン毎の分離行列に関するパーミュテーション（Permutation）を解決する第６の機能と、
をコンピュータに実現させることを特徴とするコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号到来方向推定装置及び方法、並びに信号分離装置及び方法、コンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、周波数領域において独立成分分析（ＩＣＡ；Independent Component Analysis）を適用して信号を分離するブラインド信号分離の技術が知られている。そして、その信号を分離するときの「パーミュテーション：Ｐｅｒｍｕｔａｔｉｏｎ（置換）」の問題を解決するために、３次元信号の到来方向を推定している（例えば、非特許文献１参照）。
【非特許文献１】袁浩、山田誠、河井恒，“ICAを用いた3D音源方向推定の改善法”，日本音響学会2006年春季研究発表会論文集，3-5-7，pp.617-618
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上述した従来の技術では、３次元での信号の到来方向の推定の際、３個のセンサのみを利用しているために、センサの個体差、信号分離の誤差、センサ配置の誤差または雑音の影響により、到来方向の推定に誤差が生じることがある。これにより到来方向の推定結果を正しく判断することができなければ、「Ｐｅｒｍｕｔａｔｉｏｎ」の問題を解決することが困難となり、周波数間信号の相関性など別の方法を利用する場合に、ブラインド信号分離における演算量が大きくなるという問題が生じる。
【０００４】
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、３次元での信号の到来方向の推定の際に良好な角度分解度を得ることができ、ブラインド信号分離における信号分解能の向上、パーミュテーションを行う際の演算量の削減に寄与することのできる信号到来方向推定装置及び方法、並びに信号分離装置及び方法を提供することにある。
【０００５】
また、本発明の他の目的は、本発明の信号到来方向推定装置、信号分離装置をコンピュータを利用して実現するためのコンピュータプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、本発明に係る信号到来方向推定装置は、非直線配置された３個以上の複数のセンサによって検知された信号を周波数領域の信号に変換する変換手段と、前記周波数領域の信号から、独立成分分析により周波数ビン毎の分離行列をブラインドで算出する分離行列推定手段と、センサ間距離に基づいてグループ分けされた第１のグループに含まれる３個以上の前記センサにより、周波数ビン毎の分離行列から、周波数ビン別の信号到来方向を算出する第１の周波数ビン別到来方向推定手段と、センサ間距離に基づいてグループ分けされた、前記第１のグループよりもセンサ間距離が長い第２のグループに含まれる３個以上の前記センサにより、周波数ビン毎の分離行列から、周波数ビン別の信号到来方向を算出する第２の周波数ビン別到来方向推定手段と、前記算出された周波数ビン別の信号到来方向から、信号到来方向を算出する到来方向推定手段とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
本発明に係る信号到来方向推定装置においては、前記第１の周波数ビン別到来方向推定手段は、前記第１のグループに含まれる複数のセンサ間の信号位相差を平均して信号到来方向を推定することを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る信号到来方向推定装置においては、前記第２の周波数ビン別到来方向推定手段は、前記第２のグループに含まれる複数のセンサ間の信号位相差を平均して信号到来方向を推定することを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る信号到来方向推定装置においては、前記第１および第２の周波数ビン別到来方向推定手段は、それぞれの対象グループにおいて、センサ間距離に応じた適切な周波数ビンについての信号到来方向の推定結果のみを採用することを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る信号到来方向推定装置においては、前記第１のグループは、センサ間距離が信号最大周波数に対応する半波長以内であるセンサの組合せから構成されることを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る信号到来方向推定装置においては、前記第２のグループは、センサ間距離が信号最大周波数に対応する半波長を越えるセンサの組合せから構成されることを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る信号到来方向推定方法は、非直線配置された３個以上の複数のセンサによって検知された信号を周波数領域の信号に変換する第１の過程と、前記周波数領域の信号から、独立成分分析により周波数ビン毎の分離行列をブラインドで算出する第２の過程と、センサ間距離に基づいてグループ分けされた第１のグループに含まれる３個以上の前記センサにより、周波数ビン毎の分離行列から、周波数ビン別の信号到来方向を算出する第３の過程と、センサ間距離に基づいてグループ分けされた、前記第１のグループよりもセンサ間距離が長い第２のグループに含まれる３個以上の前記センサにより、周波数ビン毎の分離行列から、周波数ビン別の信号到来方向を算出する第４の過程と、前記算出された周波数ビン別の信号到来方向から、信号到来方向を算出する第５の過程とを含むことを特徴とする。
【００１３】
本発明に係るコンピュータプログラムは、非直線配置された３個以上の複数のセンサによって検知された信号を周波数領域の信号に変換する第１の機能と、前記周波数領域の信号から、独立成分分析により周波数ビン毎の分離行列をブラインドで算出する第２の機能と、センサ間距離に基づいてグループ分けされた第１のグループに含まれる３個以上の前記センサにより、周波数ビン毎の分離行列から、周波数ビン別の信号到来方向を算出する第３の機能と、センサ間距離に基づいてグループ分けされた、前記第１のグループよりもセンサ間距離が長い第２のグループに含まれる３個以上の前記センサにより、周波数ビン毎の分離行列から、周波数ビン別の信号到来方向を算出する第４の機能と、前記算出された周波数ビン別の信号到来方向から、信号到来方向を算出する第５の機能とをコンピュータに実現させることを特徴とする。
これにより、前述の信号到来方向推定装置がコンピュータを利用して実現できるようになる。
【００１４】
本発明に係る信号分離装置は、非直線配置された３個以上の複数のセンサによって検知された信号を周波数領域の信号に変換する変換手段と、前記周波数領域の信号から、独立成分分析により周波数ビン毎の分離行列をブラインドで算出する分離行列推定手段と、センサ間距離に基づいてグループ分けされた第１のグループに含まれる３個以上の前記センサにより、周波数ビン毎の分離行列から、周波数ビン別の信号到来方向を算出する第１の周波数ビン別到来方向推定手段と、センサ間距離に基づいてグループ分けされた、前記第１のグループよりもセンサ間距離が長い第２のグループに含まれる３個以上の前記センサにより、周波数ビン毎の分離行列から、周波数ビン別の信号到来方向を算出する第２の周波数ビン別到来方向推定手段と、前記算出された周波数ビン別の信号到来方向から、信号到来方向を算出する到来方向推定手段と、前記到来方向推定手段によって算出された信号到来方向と前記算出された周波数ビン別の信号到来方向に基づき、前記周波数ビン毎の分離行列に関するパーミュテーション（Permutation）を解決するパーミュテーション解決手段とを備えたことを特徴とする。
【００１５】
本発明に係る信号分離装置においては、前記到来方向推定手段による推定結果の信号到来方向に基づいて、前記第１の周波数ビン別到来方向推定手段による推定結果の周波数ビン別の信号到来方向の信頼度を判断するとともに前記第２の周波数ビン別到来方向推定手段による推定結果の周波数ビン別の信号到来方向の信頼度を判断する周波数ビン別信頼度判定手段を備え、前記パーミュテーション解決手段は、前記信頼度の判断結果に基づいて、信号到来方向の推定結果が良好な信頼度を有する周波数ビンの和集合を求め、該和集合をパーミュテーションに利用することを特徴とする。
【００１６】
本発明に係る信号分離方法は、非直線配置された３個以上の複数のセンサによって検知された信号を周波数領域の信号に変換する第１の過程と、前記周波数領域の信号から、独立成分分析により周波数ビン毎の分離行列をブラインドで算出する第２の過程と、センサ間距離に基づいてグループ分けされた第１のグループに含まれる３個以上の前記センサにより、周波数ビン毎の分離行列から、周波数ビン別の信号到来方向を算出する第３の過程と、センサ間距離に基づいてグループ分けされた、前記第１のグループよりもセンサ間距離が長い第２のグループに含まれる３個以上の前記センサにより、周波数ビン毎の分離行列から、周波数ビン別の信号到来方向を算出する第４の過程と、前記算出された周波数ビン別の信号到来方向から、信号到来方向を算出する第５の過程と、前記到来方向推定手段によって算出された信号到来方向と前記算出された周波数ビン別の信号到来方向に基づき、前記周波数ビン毎の分離行列に関するパーミュテーション（Permutation）を解決する第６の過程とを含むことを特徴とする。
【００１７】
本発明に係るコンピュータプログラムは、非直線配置された３個以上の複数のセンサによって検知された信号を周波数領域の信号に変換する第１の機能と、前記周波数領域の信号から、独立成分分析により周波数ビン毎の分離行列をブラインドで算出する第２の機能と、センサ間距離に基づいてグループ分けされた第１のグループに含まれる３個以上の前記センサにより、周波数ビン毎の分離行列から、周波数ビン別の信号到来方向を算出する第３の機能と、センサ間距離に基づいてグループ分けされた、前記第１のグループよりもセンサ間距離が長い第２のグループに含まれる３個以上の前記センサにより、周波数ビン毎の分離行列から、周波数ビン別の信号到来方向を算出する第４の機能と、前記算出された周波数ビン別の信号到来方向から、信号到来方向を算出する第５の機能と、前記到来方向推定手段によって算出された信号到来方向と前記算出された周波数ビン別の信号到来方向に基づき、前記周波数ビン毎の分離行列に関するパーミュテーション（Permutation）を解決する第６の機能とをコンピュータに実現させることを特徴とする。
これにより、前述の信号分離装置がコンピュータを利用して実現できるようになる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、３次元での信号の到来方向の推定の際に良好な角度分解度を得ることができ、３次元での信号到来方向の推定精度が向上する。これにより、ブラインド信号分離における信号分解能の向上に寄与することができる。また、パーミュテーションを行う際の演算量の削減に寄与することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照し、本発明の一実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る信号分離装置１００の構成を示すブロック図である。
図１に示す信号分離装置１００は、Ｍ個（Ｍは３以上の整数）のセンサ１−１〜Ｍ（以下、特に区別しないときは「センサ１」と称する）と、増幅器２と、Ａ／Ｄ変換部３と、周波数領域変換部４と、分離行列推定部５と、センサグループ化部６と、第１周波数ビン別到来方向推定部７と、第２周波数ビン別到来方向推定部８と、到来方向推定部９と、第１周波数ビン別信頼度判定部１０と、第２周波数ビン別信頼度判定部１１と、信頼度判定出力部１２と、パーミュテーション実行部１３と、時間領域変換部１４とを備える。
【００２０】
センサ１としては、例えば、音声信号を検知して電気信号に変換するマイクロホンが挙げられる。その他のセンサ１としては、例えば、アンテナ、光センサ、温度センサ、圧力センサ、流量センサなどが挙げられる。
【００２１】
センサ１−１〜Ｍは、一直線上に配置されないように、非直線配置される。これにより、センサ１−１〜Ｍは少なくとも一平面上に配置される。センサ１−１〜Ｍは、センサアレーを形成する。例えば、図２には、７個のセンサ１−１〜７を用いた場合の配置例が示されている。図２では、Ｘ−Ｙ平面座標系によりセンサ配置を示し、Ｘ−Ｙ平面内において、７個のセンサ１−１〜７が非直線配置されている。
【００２２】
センサ１は、検知した信号（以下、観測信号と称する）を出力する。増幅器２は、各センサ１−１〜Ｍから出力された観測信号をそれぞれ増幅する。
Ａ／Ｄ変換部３は、増幅後の各センサ１−１〜Ｍの観測信号をデジタル信号に変換する。
【００２３】
周波数領域変換部４は、デジタル化された各センサ１−１〜Ｍの観測信号の各々に対して、時間領域から周波数領域の信号に変換するフーリエ変換処理を施す。具体的には、センサ１−１〜Ｍの観測信号毎に、短時間ＦＦＴ（高速フーリエ変換）を行う。その短時間ＦＦＴにより、観測信号は周波数領域の時間信号に変換され、各周波数ビンにおける時間信号系列（観測信号ベクトル）が得られる。その観測信号ベクトルＸ（ｆ，ｔ）は（１）式で表される。
【００２４】
【数１】
2008089312.tif 000003
【００２５】
分離行列推定部５は、観測信号ベクトルＸ（ｆ，ｔ）から、独立成分分析により周波数ビン毎の分離行列をブラインドで算出する。その分離行列算出処理においては、周波数領域において周波数ビン毎に、教師信号なしで分離行列を収束させる。具体的には、例えば、（２）式を利用して分離行列Ｗ（ｆ）を計算することができる。これにより、周波数ビン毎の分離行列Ｗ（ｆ）が得られる。
【００２６】
【数２】
2008089312.tif 000004
【００２７】
なお、独立成分分析に基づくブラインド信号分離手法においては、分離行列Ｗ（ｆ）を用いて混合信号を分離する。その分離した信号ベクトルＹ（ｆ，ｔ）は、（３）式により得られる。
【００２８】
【数３】
2008089312.tif 000005
【００２９】
センサグループ化部６は、センサ間距離に基づいてセンサ１をグループ化する。一グループには、非直線配置された３個以上のセンサ１を含める。第１のグループは、センサ間距離が信号最大周波数に対応する半波長以内であるセンサの組合せから構成される。第２のグループは、センサ間距離が信号最大周波数に対応する半波長を越えるセンサの組合せから構成される。第１のグループ又は第２のグループとして、複数のグループを作成してもよい。
【００３０】
例えば、図２に示される７個のセンサ１−１〜７のうち、４個のセンサ１−１，２，３，４で第１のグループを構成する。第１のグループにおいて、位相差を取る対象のセンサ１の組合せは、センサ間距離が信号最大周波数に対応する半波長以内である。なお、第１のグループにおいて、位相差を取る対象ではないセンサ１の組合せは、センサ間距離が信号最大周波数に対応する半波長を越えてもよい。
また、４個のセンサ１−１，５，６，７で第２のグループを構成する。第２のグループにおいて、位相差を取る対象のセンサ１の組合せは、センサ間距離が信号最大周波数に対応する半波長を越える。なお、第２のグループにおいて、位相差を取る対象ではないセンサ１の組合せは、センサ間距離が信号最大周波数に対応する半波長以内であってもよい。例えば、４個のセンサ１−２，３，５，６で第２のグループを構成した場合、センサ１−２と１−５及びセンサ１−３と１−６の各組合せはセンサ間距離が信号最大周波数に対応する半波長を越えており位相差を取る対象にするが、センサ１−２と１−３の組合せはセンサ間距離が信号最大周波数に対応する半波長以内であり位相差を取る対象にしない。
【００３１】
センサグループ化部６は、第１のグループを第１周波数ビン別到来方向推定部７に通知し、第２のグループを第２周波数ビン別到来方向推定部８に通知する。なお、利用可能な複数のセンサ１についての第１、第２のグループの各々のグループ分けの情報は、利用者が予め設定するように構成すればよい。
【００３２】
第１周波数ビン別到来方向推定部７は、第１のグループに関し、分離行列Ｗ（ｆ）に基づいて信号の到来方向を周波数ビン別に算出する。第２周波数ビン別到来方向推定部８は、第２のグループに関し、分離行列Ｗ（ｆ）に基づいて信号の到来方向を周波数ビン別に算出する。
【００３３】
分離行列Ｗ（ｆ）の擬似逆行列Ｗ（ｆ）＋の列ベクトルは、複素混合行列Ｈ（ｆ）の列ベクトルに近似的に比例している。このことから、分離行列Ｗ（ｆ）の擬似逆行列Ｗ（ｆ）＋から信号到来方向を求めることができる。
【００３４】
第１周波数ビン別到来方向推定部７は、まず、分離行列Ｗ（ｆ）の擬似逆行列Ｗ（ｆ）＋を求める。次いで、その擬似逆行列Ｗ（ｆ）＋の列ごとに、第１のグループに含まれるセンサの組についての位相差と天頂角θと方位角φを含む方程式を２個以上求める。ここで、３個以上の方程式を求め、それら方程式の両辺の平均を取った少なくとも２個の方程式を得るようにしてもよい。この平均の操作により、複数のセンサ間の信号位相差が平均される。これにより、センサの個体差、信号分離の誤差、センサ配置の誤差および雑音の影響などが低減される。これは、３次元での信号の到来方向を推定する際に、良好な角度分解度を得ることに寄与する。
次いで、その連立方程式を解くことによって天頂角θと方位角φを算出する。
【００３５】
第２周波数ビン別到来方向推定部８は、第１周波数ビン別到来方向推定部７と同様に、第２のグループに含まれるセンサの組についての位相差と天頂角θと方位角φを含む連立方程式を求め、その連立方程式を解くことによって天頂角θと方位角φを算出する。
【００３６】
なお、第１、第２周波数ビン別到来方向推定部７、８は、それぞれの対象グループにおいて、センサ間距離に応じた適切な周波数ビンについての到来方向の推定結果のみを採用することが好ましい。第１のグループは、センサ間距離が信号最大周波数に対応する半波長以内である。従って、第１周波数ビン別到来方向推定部７は、信号最大周波数までの全周波数ビンについての到来方向の推定結果を採用することができる。一方、第２のグループは、センサ間距離が信号最大周波数に対応する半波長を越える。従って、第２周波数ビン別到来方向推定部８は、対象の第２グループのセンサ間距離に応じて、採用対象の周波数ビンを制限することが好ましい。具体的には、第２グループのセンサ間距離が半波長を越える周波数ビンについては、その推定結果を採用しないようにする。
【００３７】
到来方向推定部９は、第１、第２周波数ビン別到来方向推定部７、８の各々の推定結果の周波数ビン別の到来方向（θ，φ）に基づき、信号の到来方向を算出する。具体的には、周波数ビン別に推定された到来方向（θ，φ）を統計処理し、この統計処理結果から信号の到来方向を求める。例えば、周波数ビン別に推定された、θ、φをそれぞれ平均し、その平均値を信号の到来方向（θ，φ）として採用する。なお、統計処理の手法としては、上記平均以外の他の手法を用いてもよい。例えば、周波数ビン別に推定された、θ、φのそれぞれのヒストグラムを計算し、そのヒストグラムから信号の到来方向（θ，φ）を求めるようにしてもよい。また、統計処理する対象の周波数ビンは、全ての周波数ビンであってもよく、或いは一部の周波数ビンであってもよい。
【００３８】
上述した実施形態によれば、３次元での信号の到来方向を推定する際に、良好な角度分解度を得ることができる。これにより、３次元での信号到来方向の推定精度が向上する。この結果、ブラインド信号分離におけるパーミュテーションの解決及び演算量の削減に寄与することができる。
【００３９】
第１周波数ビン別信頼度判定部１０は、到来方向推定部９による推定結果の信号到来方向に基づいて、第１周波数ビン別到来方向推定部７による推定結果の周波数ビン別の信号到来方向の信頼度を判断する。例えば、到来方向推定部９によって推定された信号到来方向と、周波数ビン別に推定された信号到来方向とを比較し、両者の絶対差が所定範囲内ならば当該周波数ビンの推定結果は良好な信頼度を有すると判定する。
【００４０】
第２周波数ビン別信頼度判定部１１は、第１周波数ビン別信頼度判定部１０と同様に、到来方向推定部９による推定結果の信号到来方向に基づいて、第２周波数ビン別到来方向推定部８による推定結果の周波数ビン別の信号到来方向の信頼度を判断する。
【００４１】
信頼度判定出力部１２は、第１、第２周波数ビン別信頼度判定部１０、１１の各々の判定結果に基づいて、信号到来方向の推定結果が良好な信頼度を有する周波数ビンの和集合のデータを作成する。信頼度判定出力部１２は、その作成した和集合データをパーミュテーション実行部１３に出力する。
【００４２】
パーミュテーション実行部１３は、信頼度判定出力部１２から受け取った和集合データを利用し、推定結果の到来方向に一致するように、周波数ビン別で分離された信号もしくは分離行列に対する置換（パーミュテーション）を行う。このとき、和集合データに基づき、信号到来方向の推定結果が良好な信頼度を有する周波数ビンについては、当該推定結果の信号到来方向に従ってパーミュテーションを行う。それ以外の残りの周波数ビン（良好な信頼度を有すると判定されなかった周波数ビン）については、例えば、隣接する周波数ビン間の信号相関性を基にしてパーミュテーションを行う。これにより、全ての周波数ビンについてのパーミュテーションが完了する。
【００４３】
時間領域変換部１４は、パーミュテーションが完了した周波数ビン別の分離信号もしくは分離行列を逆フーリエ変換し、時間領域の信号もしくは分離フィルタに変換する。これにより、時間領域において各到来信号を分離することができる。
【００４４】
上述した実施形態によれば、センサ間距離でセンサをグループ分けし、各グループに係る信号到来方向の推定結果が良好な信頼度を有する周波数ビンの和集合を求め、その和集合をパーミュテーションに利用している。これにより、周波数ビン別の信号到来方向の推定結果に従って単純にパーミュテーションを行う対象となる周波数ビンを増やすことができ、パーミュテーション時の演算量を削減することができる。
【００４５】
また、上述した実施形態によれば、センサ間距離でセンサをグループ分けした各グループにおいて、センサ間距離に応じた適切な周波数ビンについての信号到来方向の推定結果を利用するので、信号到来方向の推定結果が良好な信頼度を有する周波数ビンを増やすことができる。これにより、パーミュテーションを簡単に（少ない演算量で）かつ高精度に行うことができる。
【００４６】
また、上述した実施形態によれば、複数のセンサ間の信号位相差を平均して信号到来方向を推定する。これにより、センサの個体差、信号分離の誤差、センサ配置の誤差および雑音の影響などが低減されるので、３次元での信号の到来方向を推定する際に、良好な角度分解度を得ることができる。
【００４７】
上述したように本実施形態によれば、３次元での信号の到来方向の推定の際に良好な角度分解度を得ることができ、ブラインド信号分離における信号分解能が向上する。また、パーミュテーションを行う際の演算量を削減することができる。
【００４８】
なお、本実施形態に係る信号分離装置の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより信号到来方向推定処理、信号分離処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものであってもよい。
また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等の書き込み可能な不揮発性メモリ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。
【００４９】
さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（例えばＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory））のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。
【００５０】
以上、本発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、上述した実施形態では、７個のセンサ１を同一平面上に二次元配置した図２の例を挙げて説明したが、センサ配置は異なる平面上での三次元配置であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の一実施形態に係る信号分離装置１００の構成を示すブロック図である。
【図２】同実施形態に係る７個のセンサ１−１〜７を用いた場合の配置例を示す２次元座標図である。
【符号の説明】
【００５２】
１（１−１〜Ｍ）…センサ、２…増幅器、３…Ａ／Ｄ変換部、４…周波数領域変換部、５…分離行列推定部、６…センサグループ化部、７…第１周波数ビン別到来方向推定部、８…第２周波数ビン別到来方向推定部、９…到来方向推定部、１０…第１周波数ビン別信頼度判定部、１１…第２周波数ビン別信頼度判定部、１２…信頼度判定出力部、１３…パーミュテーション実行部、１４…時間領域変換部
【図１】
2008089312.tif 000006
【図２】
2008089312.tif 000007