(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
音を集音する集音部と、
前記集音部で集音された音信号の音圧レベルを検出する音圧レベル検出部と、
前記音圧レベル検出部で音圧レベルが検出された音信号に、第１の音圧レベル以上で第１の時間連続した第１の音信号と、前記第１の音信号より低い第２の音圧レベル以下で前記第１の時間より短い第２の時間連続した第２の音信号とが含まれているか否かを判定する連続性判定部と、
前記第１の音信号と前記第２の音信号とが前記集音部で集音された音信号に含まれていると判定された場合に、前記第１の音信号と前記第２の音信号とが少なくとも２回交互に繰り返すか否かを判定する周期性判定部と、
前記第１の音信号と前記第２の音信号とが少なくとも２回交互に繰り返すと判定された場合には、前記集音部で集音された音信号に乳幼児の泣き声が含まれている可能性があると判定する第１判定部と、
前記集音部で集音された音信号に乳幼児の泣き声が含まれている可能性があると判定された場合に、前記第１の音信号を周波数変換する周波数変換部と、
周波数変換された前記第１の音信号が、周波数スペクトルのピークが基音周波数と高次周波数とで構成された倍音構造を有しているか否かを判定し、倍音構造を有している場合に、倍音構造が予め設定された時間継続しているか否かを判定する倍音判定部と、
乳幼児の泣き声が前記集音部で集音された音信号に含まれている可能性があると判定され、かつ前記第１の音信号は倍音構造で、かつ倍音構造が予め設定された時間継続していると判定された場合には、前記集音部で集音された音信号に乳幼児の泣き声が含まれていると判定し、乳幼児の泣き声を検出する第２判定部と、
を有することを特徴とする乳幼児泣き声検出装置。
【請求項２】
集音された音に乳幼児の泣き声が含まれている可能性があると判定されない場合には、前記周波数変換部は周波数変換を行わず、前記倍音判定部及び前記第２判定部は、判定動作を行わないことを特徴とする請求項１に記載の乳幼児泣き声検出装置。
【請求項３】
周波数変換された前記第１の音信号の周波数スペクトルにおけるピークの基音周波数及び高次周波数が、時間の推移とともに高域に変動した後、元に戻る周波数変動が発生しているか否かを判定する周波数変動判定部をさらに備え、
前記第２判定部は、乳幼児の泣き声が前記集音部で集音された音信号に含まれている可能性があると判定され、かつ前記第１の音信号は倍音構造で、かつ倍音構造が予め設定された時間継続していると判定された場合に加え、前記第１の音信号に周波数変動が発生していると判定された場合に、前記集音部で集音された音信号に乳幼児の泣き声が含まれていると判定し、乳幼児の泣き声を検出する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の乳幼児泣き声検出装置。
【請求項４】
集音された音に乳幼児の泣き声が含まれている可能性があると判定されない場合には、前記周波数変換部は周波数変換を行わず、前記倍音判定部、前記周波数変動判定部及び前記第２判定部は、判定動作を行わないことを特徴とする請求項３に記載の乳幼児泣き声検出装置。
【請求項５】
音を集音する集音部と、
前記集音部で集音された音信号の音圧レベルを検出する音圧レベル検出部と、
前記音圧レベル検出部で音圧レベルが検出された音信号に、第１の音圧レベル以上で第１の時間連続した第１の音信号と、前記第１の音信号より低い第２の音圧レベル以下で前記第１の時間より短い第２の時間連続した第２の音信号とが含まれているか否かを判定する連続性判定部と、
前記第１の音信号と前記第２の音信号とが前記集音部で集音された音信号に含まれていると判定された場合に、前記第１の音信号と前記第２の音信号とが少なくとも２回交互に繰り返すか否かを判定する周期性判定部と、
前記連続性判定部及び前記周期性判定部の動作と並行して前記第１の音信号を周波数変換する周波数変換部と、
周波数変換された前記第１の音信号は、周波数スペクトルのピークが基音周波数と高次周波数とで構成された倍音構造を有しているか否かを判定し、倍音構造を有している場合に、倍音構造が予め設定された時間継続しているか否かを判定し、判定動作を前記連続性判定部及び前記周期性判定部の動作と並行して行う倍音判定部と、
前記第１の音信号と前記第２の音信号とが前記集音部で集音された音信号に含まれて前記第１の音信号と前記第２の音信号とが少なくとも２回交互に繰り返し、かつ前記第１の音信号は倍音構造で、かつ倍音構造が予め設定された時間継続していると判定された場合には、前記集音部で集音された音信号に乳幼児の泣き声が含まれていると判定し、乳幼児の泣き声を検出する判定部と、
を有することを特徴とする乳幼児泣き声検出装置。
【請求項６】
周波数変換された前記第１の音信号の周波数スペクトルにおけるピークの基音周波数及び高次周波数が、時間の推移とともに高域に変動した後、元に戻る周波数変動が発生しているか否かを判定する周波数変動判定部をさらに備え、
前記判定部は、前記第１の音信号と前記第２の音信号とが前記集音部で集音された音信号に含まれて前記第１の音信号と前記第２の音信号とが少なくとも２回交互に繰り返し、かつ前記第１の音信号は倍音構造で、かつ倍音構造が予め設定された時間継続していると判定された場合に加え、前記第１の音信号に周波数変動が発生していると判定された場合に、前記集音部で集音された音信号に乳幼児の泣き声が含まれていると判定し、乳幼児の泣き声を検出する
ことを特徴とする請求項５に記載の乳幼児泣き声検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、乳幼児の泣き声を検出する乳幼児泣き声検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の技術としては、特許文献１に記載されたものが知られている。同文献１には、乳幼児が泣いているか否かを乳幼児と離れた所で監視する乳幼児の泣き声監視システムが記載されている。この監視システムは、乳幼児が発する泣き声を集音し、集音した泣き声の音圧レベルが所定値を上回ったときに、泣き声が検出されたことを離れた場所にいる監視者に通知する。
【０００３】
また、上記と同様な技術として、特許文献２に記載されたものが知られている。同文献２には、集音された音から子供の泣き声を認識し、泣き声が認識されると、携帯端末の持ち主に通知する泣き声通知装置が記載されている。この泣き声通知装置は、集音された音と、予め記憶された所定の音の大きさ、音の高さ等に関する所定の閾値とを比較することにより集音された音に子供の泣き声が含まれているか否かを判定している。
【０００４】
さらに、乳幼児の泣き声を含む様々な音の種別を識別して使用者に報知する聴覚支援装置が、特許文献３に記載されている。この聴覚支援装置は、集音した音を周波数に変換し、周波数の特徴と予め設定した既知の音の周波数の特徴とを比較するパターンマッチングの手法により、音の種別を識別している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３６７０４９号公報
【特許文献２】特開平１１−１０２４９３号公報
【特許文献３】特開平１０−２８２９８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１，２に記載された従来の技術では、集音した音の大きさの大小に基づいて乳幼児の泣き声を検出している。このため、特許文献１，２に記載された従来の技術では、周囲の環境や乳幼児の状態により変化する乳幼児の泣き声を精度よく検出することは難しく、誤検出の可能性が高くなっていた。
【０００７】
一方、特許文献３に記載されたパターンマッチングの手法において、集音した音と比較パターンとを比較するだけでは、周囲の環境や乳幼児の状態により変化する乳幼児の泣き声を精度よく検出することは困難になっていた。
【０００８】
本発明の目的は、乳幼児の泣き声を検出する精度を向上した乳幼児泣き声検出装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、音を集音する集音部と、前記集音部で集音された音信号の音圧レベルを検出する音圧レベル検出部と、前記音圧レベル検出部で音圧レベルが検出された音信号に、第１の音圧レベル以上で第１の時間連続した第１の音信号と、前記第１の音信号より低い第２の音圧レベル以下で前記第１の時間より短い第２の時間連続した第２の音信号とが含まれているか否かを判定する連続性判定部と、前記第１の音信号と前記第２の音信号とが前記集音部で集音された音信号に含まれていると判定された場合に、前記第１の音信号と前記第２の音信号とが少なくとも２回交互に繰り返すか否かを判定する周期性判定部と、前記第１の音信号と前記第２の音信号とが少なくとも２回交互に繰り返すと判定された場合には、前記集音部で集音された音信号に乳幼児の泣き声が含まれている可能性があると判定する第１判定部と、前記集音部で集音された音信号に乳幼児の泣き声が含まれている可能性があると判定された場合に、前記第１の音信号を周波数変換する周波数変換部と、周波数変換された前記第１の音信号が、周波数スペクトルのピークが基音周波数と高次周波数とで構成された倍音構造を有しているか否かを判定し、倍音構造を有している場合に、倍音構造が予め設定された時間継続しているか否かを判定する倍音判定部と、乳幼児の泣き声が前記集音部で集音された音信号に含まれている可能性があると判定され、かつ前記第１の音信号は倍音構造で、かつ倍音構造が予め設定された時間継続していると判定された場合には、前記集音部で集音された音信号に乳幼児の泣き声が含まれていると判定し、乳幼児の泣き声を検出する第２判定部と、を有することを特徴とする乳幼児泣き声検出装置を提供する。
【００１０】
また、本発明は、音を集音する集音部と、前記集音部で集音された音信号の音圧レベルを検出する音圧レベル検出部と、前記音圧レベル検出部で音圧レベルが検出された音信号に、第１の音圧レベル以上で第１の時間連続した第１の音信号と、前記第１の音信号より低い第２の音圧レベル以下で前記第１の時間より短い第２の時間連続した第２の音信号とが含まれているか否かを判定する連続性判定部と、前記第１の音信号と前記第２の音信号とが前記集音部で集音された音信号に含まれていると判定された場合に、前記第１の音信号と前記第２の音信号とが少なくとも２回交互に繰り返すか否かを判定する周期性判定部と、前記連続性判定部及び前記周期性判定部の動作と並行して前記第１の音信号を周波数変換する周波数変換部と、周波数変換された前記第１の音信号は、周波数スペクトルのピークが基音周波数と高次周波数とで構成された倍音構造を有しているか否かを判定し、倍音構造を有している場合に、倍音構造が予め設定された時間継続しているか否かを判定し、判定動作を前記連続性判定部及び前記周期性判定部の動作と並行して行う倍音判定部と、前記第１の音信号と前記第２の音信号とが前記集音部で集音された音信号に含まれて前記第１の音信号と前記第２の音信号とが少なくとも２回交互に繰り返し、かつ前記第１の音信号は倍音構造で、かつ倍音構造が予め設定された時間継続していると判定された場合には、前記集音部で集音された音信号に乳幼児の泣き声が含まれていると判定し、乳幼児の泣き声を検出する判定部と、を有することを特徴とする乳幼児泣き声検出装置を提供する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の乳幼児泣き声検出装置によれば、乳幼児の泣き声を検出する精度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る乳幼児泣き声検出装置の構成を示す図である。
【図２】乳幼児が泣いている状態で集音された音信号の一波形を示す図である。
【図３】周期性を有する音信号の音圧レベルを２値化してモデル化した音圧レベル遷移のモデルパターンの一例を示す図である。
【図４】乳幼児の泣き声における時間と周波数との関係を示したスペクトログラムの図である。
【図５】図４の一部拡大図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係る乳幼児泣き声検出装置の動作の手順を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第１実施形態に係る乳幼児泣き声検出装置の動作の手順を示すフローチャートである。
【図８】本発明の第２実施形態に係る乳幼児泣き声検出装置の構成を示す図である。
【図９】倍音構造を有する乳幼児の泣き声のスペクトログラムの一例を示す図、及び周波数変動の様子を示す模式図である。
【図１０】倍音構造を有する報知音のスペクトログラムの一例を示す図である。
【図１１】本発明の第２実施形態に係る乳幼児泣き声検出装置の動作の手順を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の第３実施形態に係る乳幼児泣き声検出装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を用いて本発明を実施するための実施形態を説明する。
【００１４】
（第１実施形態）
図１を参照して、本発明の第１実施形態に係る乳幼児泣き声検出装置１の構成を説明する。図１において、乳幼児泣き声検出装置１は、マイクロフォン１０、ＡＤＣ（アナログ・デジタル・コンバータ）１１、第１フレーム生成部１２、音圧レベル検出部１３、連続性判定部１４、周期性判定部１５及び第１判定部１６を備えている。また、乳幼児泣き声検出装置１は、バッファ部１７、第２フレーム生成部１８、周波数変換部１９、倍音判定部２０及び第２判定部２１を備えている。
【００１５】
マイクロフォン１０は、集音部として乳幼児の近傍に設けられ、周囲の音を集音する。マイクロフォン１０は、集音した音をアナログ電気信号の音信号に変換する。マイクロフォン１０は、変換で得られた音信号をＡＤＣ１１に与える。
【００１６】
ＡＤＣ１１は、乳幼児泣き声検出装置１が乳幼児の泣き声を検出する処理をデジタル信号で行うために、マイクロフォン１０から与えられたアナログ信号の音信号をデジタル信号に変換する。ＡＤＣ１１は、所定のサンプリング周波数でアナログ信号の音信号をサンプリングしてデジタル信号に変換する。ＡＤＣ１１は、変換で得られたデジタル信号の音信号を第１フレーム生成部１２及びバッファ部１７に与える。
【００１７】
第１フレーム生成部１２は、所定の時間幅に相当する所定のサンプル数でデジタル信号に変換された音信号を区切り、区切られた音信号を１フレームとして音信号のフレームを生成する。音信号は、第１フレーム生成部１２で生成された１つのフレームを処理単位として、後述する処理が行われる。
【００１８】
第１フレーム生成部１２は、音圧レベル検出部１３から与えられる後述する判定結果に基づいて、新たに音信号のフレームを生成する。第１フレーム生成部１２は、生成した音信号のフレームを音圧レベル検出部１３に与える。
【００１９】
音圧レベル検出部１３は、第１フレーム生成部１２から与えられたフレームに含まれる音信号の音圧レベルを検出する。音圧レベル検出部１３は、音信号における、最大振幅の絶対値、平均振幅の絶対値、振幅の最大二乗平均値、または振幅の二乗平均値の何れか一つを算出し、算出した値を音圧レベルとして検出する。
【００２０】
音圧レベル検出部１３は、第１フレーム生成部１２から与えられた音信号に音圧レベルが高い音信号または音圧レベルが低い音信号が含まれているか否かを判定する。ここで、音圧レベルが高い音信号とは、第１の音圧レベル以上の音信号であり、音圧レベルが低い音信号とは、第２の音圧レベル以下の音信号とする。
【００２１】
図２は乳幼児が泣いている状態で集音された音信号の一波形を示す図である。図２に示す音信号は、時間と振幅との関係により音信号を表したものである。以下、時間と振幅との関係により表した音信号を時間領域の音信号と呼ぶ。
【００２２】
図２に示す音信号は、乳幼児の泣き声の特徴を示している。乳幼児の泣き声を検出するにあたり、図２に示す音信号波形の特徴を考慮して、上記第１の音圧レベル、第２の音圧レベル、及び後述する第１の時間及び第２の時間を決めている。
【００２３】
図２において、区間ａは泣き声が高い区間（泣き声区間）であり、母音の「あ」が支配的となる区間である。区間ｂは音圧レベルが区間ａに比べて低い区間であり、高い泣き声と泣き声のとの間で息継ぎをしている区間（息継ぎ区間）である。
【００２４】
区間ａと区間ｂとの間の区間ｃは、泣き始め、泣き終わり、短時間の咳等の区間であり、音信号の音圧レベルが不安定な区間であるので、泣き声の判定から除外する区間とする。
【００２５】
第１の音圧レベルは、集音された音信号から乳幼児が泣いているときの泣き声が高い状態、すなわち図２に示す区間ａを検出するために予め設定されたレベルである。第１の音圧レベルは、例えば８０［ｄＢ］〜９０［ｄＢ］程度に設定される。
【００２６】
第２の音圧レベルは、集音された音信号から乳幼児が泣いているときに泣き声が一時止んでいる状態、すなわち図２に示す区間ｂを検出するために予め設定されたレベルである。第２の音圧レベルは、環境雑音レベルと同程度に設定される。
【００２７】
音圧レベル検出部１３は、第１フレーム生成部１２から与えられた音信号に音圧レベルが高い音信号または音圧レベルが低い音信号が含まれている場合には、音信号を連続性判定部１４に与える。
【００２８】
連続性判定部１４は、音圧レベル検出部１３から与えられた音信号に基づいて、音圧レベルが高い音信号が連続している時間を計測する。連続性判定部１４は、計測結果に基づいて、前後するフレームにわたって音圧レベルが高い音信号が第１の時間連続しているか否かを判定する。
【００２９】
連続性判定部１４は、音圧レベル検出部１３から与えられた音信号に基づいて、音圧レベルが低い音信号が連続している時間を計測する。連続性判定部１４は、計測結果に基づいて、前後するフレームにわたって音圧レベルが低い音信号が第２の時間連続しているか否かを判定する。
【００３０】
第１の時間は、図２に示す泣き声が高い状態の区間ａの時間である。したがって、第１の時間は、乳幼児が泣いているときの泣き声が高い状態、すなわち図２に示す区間ａを検出するために予め設定された時間である。第１の時間は、例えば２秒〜３秒程度に設定される。
【００３１】
第２の時間は、図２に示す音圧レベルが低い状態の区間ｂの時間である。したがって、第２の時間は、乳幼児が泣いているときに泣き声が一時止んでいる状態、すなわち図２に示す区間ｂを検出するために予め設定された時間である。第２の時間は、例えば０．５秒〜１．０秒程度に設定される。
【００３２】
連続性判定部１４は、第１フレーム生成部１２で生成されたフレームの音信号を周期性判定部１５に与える。連続性判定部１４は、音圧レベルが高い音信号が第１の時間連続しているか否かの判定結果を周期性判定部１５に与える。また、連続性判定部１４は、音圧レベルが低い音信号が第２の時間連続しているか否かの判定結果を周期性判定部１５に与える。
【００３３】
周期性判定部１５は、連続性判定部１４から与えられる判定結果と音信号とに基づいて、音信号の周期性を判定する。周期性判定部１５は、音圧レベルが高い音信号が第１の時間連続していると判定され、かつ第２の音圧レベルの音信号が第２の時間連続していると判定された場合に、前後のフレームにわたって音信号の周期性を判定する。
【００３４】
周期性判定部１５は、音圧レベルが高い音信号が第１の時間連続している図２に示す区間ａと、音圧レベルが低い音信号が第２の時間連続している図２に示す区間ｂとが交互に少なくとも２回繰り返して発生しているか否かを判定する。
【００３５】
図３は上述した周期性を有する音信号の音圧レベルを２値化してモデル化した音圧レベル遷移のモデルパターンの一例を示す図である。周期性判定部１５は、例えば図３に示すモデルパターンを用いて、以下のようにして音信号の周期性を判定することができる。
【００３６】
周期性判定部１５は、図２に示す音信号に対して、音圧レベルが高い音信号と音圧レベルが低い音信号とを２値化した音圧レベル遷移パターンを作成して記憶する。乳幼児の泣き声は生理現象であるため、嗚咽や咳などで図３のように必ずしも連続性を維持できるとは限らない。また、周囲の雑音の影響により、息継ぎ区間中であっても、物音が混入することで一時的に高い音圧レベルとして検出される場合もある。よって、このような一時的な音圧レベルの変化を許容するため、周期性判定部１５は、異なる状況（高い音圧レベルを検出中に一時的に出現する低い音圧レベル、又はその逆の状況）をカウントし、その回数が予め設定された許容回数に達したとする判定結果が音圧レベル検出部１３から与えられると、記憶した音圧レベル遷移パターンをクリアする。つまり、判定中の音声信号は乳幼児の泣き声ではないとみなすことになる。
【００３７】
周期性判定部１５は、記憶した音圧レベル遷移パターンと図３に示すようなモデルパターンとを比較して、両パターンが一致または近似しているか否かを判定する。判定の結果、両パターンが一致または近似している場合には、周期性判定部１５は、音信号に上述した周期性があるものと判定する。一方、判定の結果、両パターンが一致または近似していない場合には、周期性判定部１５は、周期性はないものと判定する。
【００３８】
周期性判定部１５は、判定結果を第１判定部１６に与える。
【００３９】
第１判定部１６は、周期性判定部１５から与えられた判定結果に基づいて、集音された音信号に乳幼児の泣き声が含まれている可能性があるか否かを判定する。
【００４０】
第１判定部１６は、音圧レベルが高く第１の時間連続している音信号と、音圧レベルが低く第２の時間連続した音信号とが交互に周期的に発生している場合には、集音された音信号に乳幼児の泣き声が含まれている可能性があると判定する。第１判定部１６は、音圧レベルが高く第１の時間連続している音信号と、音圧レベルが低く第２の時間連続した音信号とが交互に周期的に発生していない場合には、集音された音信号に乳幼児の泣き声が含まれていないものと判定する。
【００４１】
第１判定部１６は、時間領域の音信号を処理することで、集音された音信号に乳幼児の泣き声が含まれている可能性があるか否かを判定している。第１判定部１６は、集音した音信号に乳幼児の泣き声が含まれている可能性があると判定した場合には、判定結果を移行信号として第２フレーム生成部１８に与える。この移行信号は、上述した時間領域における音信号の処理から以下に説明する周波数領域における音信号の処理に移行させるための制御用の信号である。
【００４２】
バッファ部１７は、ＡＤＣ１１から与えられたデジタル信号の音信号を一時的に保持する。バッファ部１７は、上述のようにして時間領域の音信号を処理している間、この処理が施されている音信号と同じ音信号を一時的に保持する。バッファ部１７に一時的に保持された音信号は、以下に示すように周波数領域の音信号として処理される。
【００４３】
バッファ部１７は、一時的に保持した音信号を第２フレーム生成部１８に与える。
【００４４】
第２フレーム生成部１８は、第１判定部１６から移行信号が与えられると、音圧レベル検出部１３から与えられた音圧レベルが高い音信号に基づいて、バッファ部１７から与えられた音信号から音圧レベルが高い音信号を抽出する。第２フレーム生成部１８は、抽出した音圧レベルが高い音信号に対してフレームの生成を開始する。第２フレーム生成部１８は、音信号を所定の周波数幅に相当する所定のサンプル数で区切り、区切られた音信号を１フレームとして音信号のフレームを生成する。
【００４５】
抽出された音圧レベルが高い音信号は、第２フレーム生成部１８で生成された１つのフレームを単位として、後述する処理が行われる。
【００４６】
第２フレーム生成部１８は、生成したフレームの音信号を周波数変換部１９に与える。
【００４７】
周波数変換部１９は、第２フレーム生成部１８から与えられた時間領域の音信号を周波数変換する。周波数変換の方法としては、例えば高速フーリエ変換法等の直交変換法や、フィルタバンク構成のポリフェイズフィルタ等を用いることができる。周波数変換の分解能は、乳幼児の泣き声の周波数スペクトルにおいて、後述する倍音構造であるか否かを判定できる分解能であればよい。周波数変換部１９は、周波数変換された音信号の周波数スペクトルを倍音判定部２０に与える。
【００４８】
倍音判定部２０は、周波数変換部１９から与えられた音信号の周波数スペクトルに基づいて、音信号が倍音構造であるか否かを判定する。上述したように、音信号の乳幼児の泣き声が高い区間は、音信号の主要成分が母音の「あ」が支配的であるので、倍音構造を有している。倍音構造とは、音信号の周波数スペクトルにおいて、音信号のエネルギーのピークが基音周波数と基音周波数のｎ倍（ｎ＝２，３，４，…）の高次周波数とで発生している現象である。
【００４９】
図４は乳幼児の泣き声における時間と周波数との関係を示したスペクトログラムの一例を示す図である。図４は周波数（縦軸）と時間（横軸）に対して、音圧レベルの変化をモノクロの濃淡で示しており、濃淡の濃い部分が音圧レベルが大きい部分である。
【００５０】
図５は図４の破線で囲まれた部分４０を拡大した図である。
【００５１】
図５において、音信号のエネルギーは、基音周波数ｆ１、基音周波数ｆ１の２倍の高次周波数ｆ２（２×ｆ１）、基音周波数ｆ１の３倍の高次周波数ｆ３（３×ｆ１）で強くなっている。また、音信号のエネルギーは、基音周波数ｆ１の４倍の高次周波数（４×ｆ１）、基音周波数ｆ１の５倍の周波数（５×ｆ１）、基音周波数ｆ１の６倍の周波数（６×ｆ１）で強くなっている。すなわち、音信号の音圧レベルは、基音周波数と高次周波数で高くなっている。
【００５２】
なお、図４及び図５では、高次周波数は基音周波数ｆ１の６倍の高次周波数ｆ６までしか記載していないが、７倍以上の高次周波数でも同様に音圧レベルは高くなっている。
【００５３】
これにより、図４及び図５にスペクトログラムで示す乳幼児の泣き声は、基音周波数ｆ１とそのｎ倍の高次周波数（ｆ２〜ｆ６）とでピークが発生し、倍音構造を有していることがわかる。
【００５４】
図１に戻って、倍音判定部２０は、音信号の周波数スペクトルの予め設定された周波数帯域において、基音周波数でピークが発生しているか否かを判定する。判定の結果、基音周波数でピークが発生している場合には、倍音判定部２０は、続いて基音周波数のｎ倍の高次周波数でピークが発生しているか否かを判定する。判定の結果、高次周波数でピークが発生している場合には、倍音判定部２０は、周波数変換部１９から与えられた音信号は倍音構造であると判定する。
【００５５】
一方、基音周波数及びその高次周波数でピークが発生していない場合には、倍音判定部２０は、周波数変換部１９から与えられた音信号は倍音構造ではないと判定する。
【００５６】
倍音判定部２０は、周波数変換部１９から与えられた音信号が倍音構造であると判定した場合には、音信号の倍音構造が継続している時間を計測する。倍音判定部２０は、計測した継続時間をそれまでに記憶されている継続時間に加えて記憶する。
【００５７】
倍音判定部２０は、記憶された継続時間が予め設定された時間に達しているか否かを判定する。
【００５８】
乳幼児の泣き声のうち、主要成分が母音の「あ」の音圧レベルが高い部分の音信号は、一定の時間継続しているという特徴を有している。このような特徴を考慮して、倍音判定部２０は、乳幼児の泣き声と他の類似する音信号とを区別するために、倍音構造の継続時間を計測して、乳幼児の泣き声を検出するために用いている。
【００５９】
倍音判定部２０は、記憶された継続時間が予め設定された時間に達しているか否かの判定結果を第２判定部２１に与える。
【００６０】
倍音判定部２０は、周波数変換された音信号は倍音構造ではないと判定した場合には、その判定回数をカウントする。倍音判定部２０は、カウントした判定回数が予め設定した許容回数に達したか否かを判定する。判定の結果、許容回数に達した場合には、倍音判定部２０は、音信号に乳幼児の泣き声が含まれている可能性は極めて低いものと推定し、記憶した継続時間をクリアし、判定結果を第２フレーム生成部１８に与える。一方、判定の結果、許容回数に達していない場合には、倍音判定部２０は、記憶した継続時間を保持し、判定結果を第２フレーム生成部１８に与える。
【００６１】
この処理は第１判定部の例外処理（生理的な現象により乳幼児の泣き声の連続性が損なわれる状況を回避）と同様に、一時的に非判定となる状況を考慮したからである。
【００６２】
第２判定部２１は、倍音判定部２０から与えられた判定結果に基づいて、集音された音信号に乳幼児の泣き声が含まれているか否かを判定する。
【００６３】
第２判定部２１は、音信号の倍音構造が継続している時間が予め設定された時間に達している判定結果が与えられた場合には、集音された音信号に乳幼児の泣き声が含まれていると判定し、乳幼児の泣き声を検出する。一方、第２判定部２１は、音信号の倍音構造が継続している時間が予め設定された時間に達していない判定結果が与えられた場合には、集音された音信号に乳幼児の泣き声が含まれていないと判定する。
【００６４】
第２判定部２１は、乳幼児の泣き声を検出すると、その旨監視者などの乳幼児泣き声検出装置１の外部に通知する。
【００６５】
通知の方法としては、例えば通信により乳幼児泣き声検出装置１から専用の端末機器や汎用の携帯端末機器等の受信機器に乳幼児の泣き声を検出したことを送信する。受信機器は、ディスプレイによる表示などの視覚的方法、スピーカーから音を出力するなどの聴覚的方法、機械的振動などの体感的方法により受信機器を携帯している監視者などに通知する。
【００６６】
図６はマイクロフォン１０により集音された音信号を時間領域において処理する手順を示すフローチャートである。
【００６７】
図６において、第１フレーム生成部１２は、ステップＳ６０１にて、マイクロフォン１０で集音されＡＤＣ１１でデジタル信号に変換された音信号を所定のサンプル数で区切ることで音信号のフレームを生成する。第１フレーム生成部１２は、ステップＳ６０１にて、生成したフレームを音圧レベル検出部１３に与える。
【００６８】
音圧レベル検出部１３は、ステップＳ６０２にて、第１フレーム生成部１２から与えられた音信号の音圧レベルを検出する。
【００６９】
音圧レベル検出部１３は、ステップＳ６０３にて、音信号に音圧レベルが高い音信号または音圧レベルが低い音信号が含まれているか否かを判定する。判定の結果、音信号に音圧レベルが高い音信号または音圧レベルが低い音信号が含まれている場合には（ＹＥＳ）、ステップＳ６０４で示す処理が実行される。一方、判定の結果、音信号に音圧レベルが高い音信号または音圧レベルが低い音信号が含まれていない場合には（ＮＯ）、ステップＳ６０９で示す処理が実行される。
【００７０】
連続性判定部１４は、ステップＳ６０４にて、音圧レベルが高い音信号が含まれている場合には、音圧レベルが高い音信号が連続している時間を計測する。連続性判定部１４は、ステップＳ６０４にて、音圧レベルが低い音信号が含まれている場合には、音圧レベルが低い音信号が連続している時間を計測する。
【００７１】
連続性判定部１４は、ステップＳ６０５にて、計測の結果、音圧レベルが高い音信号が第１の時間連続し、かつ音圧レベルが低い音信号が第２の時間連続しているか否かを判定する。判定の結果、音圧レベルが高い音信号が第１の時間連続し、かつ音圧レベルが低い音信号が第２の時間連続している場合には（ＹＥＳ）、ステップＳ６０６で示す処理が実行される。一方、判定の結果、音圧レベルが高い音信号が第１の時間連続していない、または、音圧レベルが低い音信号が第２の時間連続していない場合には（ＮＯ）、ステップＳ６０９で示す処理が実行される。これは前述の一時的な状態変化による誤検出を防止する仕組みに当たる。
【００７２】
周期性判定部１５は、ステップＳ６０６にて、音圧レベルが高い音信号と音圧レベルが低い音信号とを２値化した音圧レベル遷移パターンを作成して記憶する。その後、ステップＳ６０７で示す処理が実行される。
【００７３】
周期性判定部１５は、ステップＳ６０７にて、音圧レベルが高く第１の時間連続した音信号と音圧レベルが低く第２の時間連続した音信号とが少なくとも２回交互に繰り返して発生しているか否かを判定する。判定の結果、両音信号が交互に繰り返し発生している場合には（ＹＥＳ）、周期性判定部１５は、ステップＳ６０７にて、判定結果を第１判定部１６に与える。
【００７４】
一方、判定の結果、両音信号が交互に繰り返し発生していない場合には、周期性判定部１５は、ステップＳ６０７にて、判定結果を第１判定部１６に与え、その後ステップＳ６０１に示す処理が実行される。
【００７５】
第１判定部１６は、ステップＳ６０７にて、周期性判定部１５から与えられた判定結果に基づいて、集音された音信号に乳幼児の泣き声が含まれている可能性があるか否かを判定する。判定の結果、両音信号が交互に繰り返し発生している判定結果が周期性判定部１５から与えられた場合には、第１判定部１６は、ステップＳ６０７にて、集音された音信号に乳幼児の泣き声が含まれている可能性があると判定する。第１判定部１６は、ステップＳ６０７にて、集音された音信号に乳幼児の泣き声が含まれている可能性があると判定した場合には（ＹＥＳ）、その後ステップＳ６０８に示す処理が実行される。
【００７６】
一方、判定の結果、両音信号が交互に繰り返し発生していない判定結果が周期性判定部１５から与えられた場合には、第１判定部１６は、ステップＳ６０７にて、集音された音信号に乳幼児の泣き声が含まれている可能性はないものと判定する。第１判定部１６は、ステップＳ６０７にて、集音された音信号に乳幼児の泣き声が含まれている可能性がないものと判定した場合には（ＮＯ）、その後ステップＳ６０１に示す処理が実行される。
【００７７】
第１判定部１６は、ステップＳ６０８にて、集音した音信号に乳幼児の泣き声が含まれている可能性があると判定した場合には、移行信号を第２フレーム生成部１８に与える。
【００７８】
音圧レベル検出部１３は、ステップＳ６０９にて、音信号に音圧レベルが高い音信号及び音圧レベルが低い音信号が含まれていないと判定した回数をカウントする。音圧レベル検出部１３は、ステップＳ６０９にて、カウント後ステップＳ６１０で示す処理を実行する。
【００７９】
音圧レベル検出部１３は、ステップＳ６１０にて、カウントした回数が予め設定された許容回数に達したか否かを判定する。判定の結果、許容回数に達した場合には（ＹＥＳ）、周期性判定部１５は、音信号に乳幼児の泣き声が含まれている可能性は極めて低いものと推定し、ステップＳ６１１にて、記憶した音圧レベル遷移パターンをクリアする。その後、次のフレームの音信号に対して上述した処理を行うべく、ステップＳ６０１で示す処理が実行される。
【００８０】
一方、判別の結果、許容回数に達していない場合には（ＮＯ）、次のフレームの音信号に対して上述した処理を行うべく、ステップＳ６０１に示す処理が実行される。
【００８１】
図６のフローチャートに示す手順にしたがって、時間領域において音信号を処理した結果、集音された音信号に乳幼児の泣き声が含まれている可能性があると判定された場合には、引き続いて周波数領域において集音された音信号を処理する。
【００８２】
図７はマイクロフォン１０で集音された音信号を周波数領域で処理する手順を示すフローチャートである。
【００８３】
図７において、バッファ部１７は、ステップＳ７０１にて、ＡＤＣ１１から与えられるデジタル信号の音信号で、時間領域において処理される音信号を一時的に保持する。バッファ部１７は、ステップＳ７０１にて、一時的に保持した音信号を第２フレーム生成部１８に与える。
【００８４】
第２フレーム生成部１８は、ステップＳ７０２にて、第１判定部１６から移行信号が与えられたか否を判定する。判定の結果、移行信号が与えられた場合には（ＹＥＳ）、第２フレーム生成部１８は、処理をステップＳ７０３に移行する。一方、移行信号が与えられていない場合には（ＮＯ）、ステップＳ７０１で示す処理が実行される。
【００８５】
第２フレーム生成部１８は、ステップＳ７０３にて、バッファ部１７から与えられた音信号のうち音圧レベルが高い音信号を所定の周波数幅に相当する所定のサンプル数で区切り、区切られた音信号を１フレームとして音信号のフレームを生成する。第２フレーム生成部１８は、ステップＳ７０３にて、音圧レベルが高い音信号のフレームを周波数変換部１９に与える。
【００８６】
周波数変換部１９は、ステップＳ７０４にて、第２フレーム生成部１８から与えられた音信号を周波数変換し、周波数スペクトルを生成する。周波数変換部１９は、ステップＳ７０４にて、周波数変換された音信号の周波数スペクトルを倍音判定部２０に与える。
【００８７】
倍音判定部２０は、ステップＳ７０５にて、周波数変換部１９から与えられた音信号の周波数スペクトルに基づいて、音信号が倍音構造であるか否かを判定する。判定の結果、音信号が倍音構造である場合には（ＹＥＳ）、倍音判定部２０は、ステップＳ７０６にて、倍音構造が継続している時間を計測し、計測した継続時間をそれまでに記憶されている継続時間に加えて記憶する。一方、判定の結果、音信号が倍音構造でない場合には（ＮＯ）、ステップＳ７１０で示す処理が実行される。
【００８８】
倍音判定部２０は、ステップＳ７０７にて、記憶された継続時間が予め設定された時間に達しているか否かを判定する。判定の結果、達している場合には（ＹＥＳ）、倍音判定部２０は、ステップＳ７０７にて、判定結果を第２判定部２１に与える。一方、判定の結果、達していない場合には（ＮＯ）、倍音判定部２０は、ステップＳ７０７にて、判定結果を第２判定部２１に与え、ステップＳ７０３で示す処理が実行される。
【００８９】
第２判定部２１は、ステップＳ７０７にて、集音された音信号に乳幼児の泣き声が含まれているか否かを判定する。第２判定部２１は、ステップＳ７０７にて、記憶された継続時間が予め設定された時間に達したとする判定結果が倍音判定部２０から与えられた場合には（ＹＥＳ）、集音された音信号に乳幼児の泣き声が含まれていると判定する。その後、ステップＳ７０８で示す処理が実行される。
【００９０】
一方、第２判定部２１は、ステップＳ７０７にて、記憶された継続時間が予め設定された時間に達していないとする判定結果が倍音判定部２０から与えられた場合には（ＮＯ）、集音された音信号に乳幼児の泣き声は含まれていないと判定する。その後、次のフレームの音信号に対して上述した処理を行うべく、ステップＳ７０３で示す処理が実行される。
【００９１】
第２判定部２１は、ステップＳ７０８にて、集音された音信号に乳幼児の泣き声が含まれていると判定した場合には、その旨監視者などに通知する。
【００９２】
倍音判定部２０は、ステップＳ７０９にて、周波数変換された音信号は倍音構造ではないと判定した場合には、その判定回数をカウントする。その後、ステップＳ７１０で示す処理が実行される。
【００９３】
倍音判定部２０は、ステップＳ７１０にて、カウントした判定回数が予め設定した許容回数に達したか否かを判定する。判定の結果、許容回数に達した場合には（ＹＥＳ）、倍音判定部２０は、音信号に乳幼児の泣き声が含まれている可能性は極めて低いものと推定し、ステップＳ７１１にて、記憶した継続時間をクリアする。その後、次のフレームの音信号に対して上述した処理を行うべく、ステップＳ７０３で示す処理が実行される。
【００９４】
一方、判定の結果、許容回数に達していない場合には（ＮＯ）、ステップＳ７０３で示す処理が実行される。
【００９５】
上述した一連の処理が、フレーム単位で周波数領域での音信号に対して行われることによって、集音された音信号に乳幼児の泣き声が含まれているか否かを判定している。
【００９６】
以上説明したように、第１実施形態の乳幼児泣き声検出装置１は、以下に示す構成を採用することにより、以下に示す効果を得ることができる。
【００９７】
乳幼児泣き声検出装置１は、集音部として音を集音するマイクロフォン１０と、マイクロフォン１０で集音された音信号の音圧レベルを検出する音圧レベル検出部１３を備えている。
【００９８】
乳幼児泣き声検出装置１は、連続性判定部１４を備えている。連続性判定部１４は、集音された音信号に、第１の音圧レベル以上で第１の時間連続した第１の音信号と、第２の音圧レベル以下で第２の時間連続した第２の音信号とが含まれているか否かを判定する。第２の音圧レベルは第１の音圧レベルよりも低く、第２の時間は第１の時間よりも短い。
【００９９】
乳幼児泣き声検出装置１は、周期性判定部１５を備えている。周期性判定部１５は、第１の音信号と第２の音信号とが集音された音信号に含まれていると判定された場合に、第１の音信号と第２の音信号とが少なくとも２回交互に繰り返すか否かを判定する。
【０１００】
乳幼児泣き声検出装置１は、第１判定部１６を備えている。第１判定部１６は、第１の音信号と第２の音信号とが少なくとも２回交互に繰り返すと判定された場合には、集音された音信号に乳幼児の泣き声が含まれている可能性があると判定する。
【０１０１】
乳幼児泣き声検出装置１は、周波数変換部１９を備えている。周波数変換部１９は、集音された音信号に乳幼児の泣き声が含まれている可能性があると判定された場合に、第１の音信号を周波数変換する。
【０１０２】
乳幼児泣き声検出装置１は、倍音判定部２０を備えている。倍音判定部２０は、周波数変換された第１の音信号が、周波数スペクトルのピークが基音周波数と高次周波数とで構成された倍音構造を有しているか否かを判定する。倍音判定部２０は、倍音構造を有している場合に、倍音構造が予め設定された時間継続しているか否かを判定する。
【０１０３】
乳幼児泣き声検出装置１は、第２判定部２１を備えている。第２判定部２１は、以下の判定結果が得られた場合には、集音された音信号に乳幼児の泣き声が含まれていると判定し、乳幼児の泣き声を検出する。判定結果は、乳幼児の泣き声が集音された音信号に含まれている可能性がある判定結果と、第１の音信号は倍音構造で、かつ倍音構造が予め設定された時間継続している判定結果である。
【０１０４】
乳幼児泣き声検出装置１は、上記構成を採用することにより、背景に様々な雑音、特に乳幼児の泣き声と特徴が似通った報知音と区別して乳幼児の泣き声を検出することができる。この結果、誤検出の頻度を低減して、乳幼児の泣き声を検出する精度を高めることができる。
【０１０５】
乳幼児泣き声検出装置１は、集音された音に乳幼児の泣き声が含まれている可能性があると判定されない場合には、周波数変換部１９は周波数変換を行わず、倍音判定部２０及び第２判定部２１は判定動作を行わない。
【０１０６】
乳幼児泣き声検出装置１は、上記技術的特徴を採用することにより、周波数変換部１９、倍音判定部２０及び第２判定部２１は動作しないので、装置全体としての負荷を軽減することができる。また、乳幼児泣き声検出装置１は、上記技術的特徴を採用することにより、消費電力を削減することができる。
【０１０７】
（第２実施形態）
図８を参照して、本発明の第２実施形態に係る乳幼児泣き声検出装置２の構成を説明する。
【０１０８】
図８において、乳幼児泣き声検出装置２は、第１実施形態の乳幼児泣き声検出装置１の構成に比べて、周波数変動判定部８０を加え、第２判定部２１に代えて新たな第２判定部８１を設けたことを特徴とする。
【０１０９】
なお、図８において、図１と同一の構成には、同一の符号を付し、その説明は省略する。
【０１１０】
ここでは、主に上述した第１実施形態との相違点について説明する。
【０１１１】
図８において、倍音判定部２０は、記憶された継続時間が予め設定された時間に達しているか否かの判定結果を周波数変動判定部８０に与える。
【０１１２】
周波数変動判定部８０は、倍音判定部２０から倍音構造の継続時間が予め設定された時間に達しているという判定結果が与えられると、周波数変換された音信号の周波数スペクトルのピークとなる基音周波数及び高次周波数が変動しているか否かを判定する。
【０１１３】
図９（ａ）は倍音構造を有する乳幼児の泣き声のスペクトログラムの一例を示す図である。図９（ａ）は周波数（縦軸）と時間（横軸）に対して、音圧レベルの変化をモノクロの濃淡で示しており、濃淡の濃い部分が音圧レベルが大きい部分である。図９（ａ）において、乳幼児の泣き声の音圧レベルは、時間ｔ１、ｔ２、ｔ３で周期的に大きく（濃淡が濃い部分）なっている。
【０１１４】
このような音圧レベルの変化において、音圧レベルが大きいとき（濃淡が濃い部分）のそれぞれの周波数成分の基音周波数ｆ１及び高次周波数ｆ２〜ｆ６は、図９（ｂ）の模式図に示すように、時間とともに変化している。すなわち、基音周波数ｆ１及び高次周波数ｆ２〜ｆ６は、泣き声の音圧レベルが大きくなったときから徐々に高くなり、その後低くなり周波数が高くなる前の元の周波数に戻る、といった特徴を有している。このように、乳幼児の泣き声は、倍音構造において上述したように基音周波数及び高次周波数が変動するといった特徴を有している。
【０１１５】
このような特徴に対して、例えば車両の警笛を断続的に鳴らしたような倍音構造を有する報知音は、例えば図１０に示すようなスペクトログラムとなる。図１０は周波数（縦軸）と時間（横軸）に対して、報知音の音圧レベルの変化をモノクロの濃淡で示しており、濃淡の濃い部分が音圧レベルが大きい部分である。
【０１１６】
図１０からわかるように、音圧レベルが大きいときの周波数は時間の変化に係わらず平坦で、図９（ａ）に示すような周波数変動は見られない。
【０１１７】
したがって、周波数変動判定部８０は、上述した周波数の変動を検出することで、報知音等の人工的な音と乳幼児の泣き声とを区別している。
【０１１８】
周波数変動判定部８０は、判定結果を第２判定部８１に与える。
【０１１９】
第２判定部８１は、周波数変動判定部８０から与えられた判定結果に基づいて、集音された音信号に乳幼児の泣き声が含まれているか否かを判定する。
【０１２０】
第２判定部８１は、音信号の倍音構造で基音周波数及び高次周波数が変動しているとの判定結果が与えられた場合には、集音された音信号に乳幼児の泣き声が含まれていると判定し、乳幼児の泣き声を検出する。一方、第２判定部８１は、音信号の倍音構造で基音周波数及び高次周波数が変動していないとの判定結果が与えられた場合には、集音された音信号に乳幼児の泣き声が含まれていないと判定する。
【０１２１】
第２判定部８１は、乳幼児の泣き声を検出すると、第１実施形態と同様にしてその旨監視者などの乳幼児泣き声検出装置２の外部に通知する。
【０１２２】
図１１は、第２実施形態においてマイクロフォン１０で集音された音信号を周波数領域で処理する手順を示すフローチャートである。
【０１２３】
なお、図１１において、図７と同一の処理には同一の符号を付している。すなわち、図１１において、ステップＳ７０１〜Ｓ７０６、Ｓ７０８〜Ｓ７１１に示す処理は、図７のステップＳ７０１〜Ｓ７０６、Ｓ７０８〜Ｓ７１１で示す処理と同一であるので、その説明は省略する。
【０１２４】
ここでは、主に図７のフローチャートに示す処理との相違点について説明する。
【０１２５】
図１１のフローチャートに示す処理では、周波数変動判定部８０を加えたことにより、ステップＳ７０５で示す処理とステップＳ７０６に示す処理との間に、ステップＳ１１０１に示す処理を追加している。また、図１１のフローチャートに示す処理では、ステップＳ７０８に示す処理に代えてステップＳ１１０２に示す処理を実行している。
【０１２６】
周波数変動判定部８０は、ステップＳ１１０１にて、周波数変換された音信号の周波数スペクトルのピークとなる基音周波数及び高次周波数が変動しているか否かを判定する。判定の結果、基音周波数及び高次周波数が変動している場合には（ＹＥＳ）、ステップＳ７０６で示す処理が実行される。一方、判定の結果、基音周波数及び高次周波数が変動していない場合には（ＮＯ）、ステップＳ７０９で示す処理が実行される。
【０１２７】
第２判定部８１は、ステップＳ１１０２にて、倍音構造における基音周波数と高次周波数が変動しているとの判定結果が周波数変動判定部８０から与えられた場合には（ＹＥＳ）、集音された音信号に乳幼児の泣き声が含まれていると判定する。その後、ステップＳ７０８で示す処理が実行される。
【０１２８】
一方、第２判定部８１は、ステップＳ１１０２にて、倍音構造における基音周波数と高次周波数が変動していないとの判定結果が周波数変動判定部８０から与えられた場合には（ＮＯ）、集音された音信号に乳幼児の泣き声は含まれていないと判定する。その後、次のフレームの音信号に対して上述した処理を行うべく、ステップＳ７０３で示す処理が実行される。
【０１２９】
以上説明したように、第２実施形態の乳幼児泣き声検出装置２は、以下に示す構成を採用することにより、以下に示す効果を得ることができる。
【０１３０】
乳幼児泣き声検出装置２は、第１実施形態の乳幼児泣き声検出装置１の構成に加えて、周波数変動判定部８０を備えている。周波数変動判定部８０は、周波数変換された第１の音信号の周波数スペクトルにおけるピークの基音周波数及び高次周波数が、時間の推移とともに高域に変動した後、元に戻る周波数変動が発生しているか否かを判定する。
【０１３１】
乳幼児泣き声検出装置２の第２判定部８１は、第２判定部２１の判定結果に加えて、第１の音信号に周波数変動が発生していると判定された場合に、集音された音信号に乳幼児の泣き声が含まれていると判定し、乳幼児の泣き声を検出する。
【０１３２】
乳幼児泣き声検出装置２は、上記構成を採用することにより、第１実施形態の乳幼児泣き声検出装置１で得られる効果に加えて、より一層誤検出の頻度を低減して、乳幼児の泣き声を検出する精度を高めることができる。
【０１３３】
乳幼児泣き声検出装置２は、集音された音に乳幼児の泣き声が含まれている可能性があると判定されない場合には、周波数変換部１９は周波数変換を行わず、倍音判定部２０、周波数変動判定部８０及び第２判定部８１は判定動作を行わない。
【０１３４】
乳幼児泣き声検出装置２は、上記技術的特徴を採用することにより、周波数変換部１９、倍音判定部２０、周波数変動判定部８０及び第２判定部８１は動作しないので、装置全体としての負荷を軽減することができる。また、乳幼児泣き声検出装置２は、上記技術的特徴を採用することにより、消費電力を削減することができる。
【０１３５】
（第３実施形態）
図１２を参照して、本発明の第３実施形態に係る乳幼児泣き声検出装置の構成を説明する。
【０１３６】
第１実施形態及び第２実施形態の乳幼児泣き声検出装置１，２では、集音された音信号を時間領域で処理した後、その処理結果に基づいて周波数領域において処理するか否かを決めている。これに対して、第３実施形態の乳幼児泣き声検出装置３は、集音された音信号の時間領域での処理と周波数領域での処理とを並行することを特徴とする。
【０１３７】
なお、図１２において、図８と同一の構成には、同一の符号を付し、その説明は省略する。ここでは、主に上述した第２実施形態との相違点について説明する。
【０１３８】
図１２において、第３実施形態の乳幼児泣き声検出装置３は、図８に示す第１フレーム生成部１２、音圧レベル検出部１３、連続性判定部１４、周期性判定部１５及び周波数変動判定部８０と同一の構成を備えている。
【０１３９】
乳幼児泣き声検出装置３は、図８に示すバッファ部１７、第２フレーム生成部１８が削除されている。乳幼児泣き声検出装置３は、図８に示す周波数変換部１９に代えて新たな周波数変換部１２１を備えている。また、乳幼児泣き声検出装置３は、図８に示す倍音判定部２０に代えて新たな倍音判定部１２２を備え、図８に示す第２判定部８１に代えて新たな判定部１２４を備えている。また、乳幼児泣き声検出装置３は、新たに保持部１２３を備えている。
【０１４０】
乳幼児泣き声検出装置３は、第１フレーム生成部１２、音圧レベル検出部１３、連続性判定部１４及び周期性判定部１５により、第２実施形態と同様に音信号を時間領域で処理する。この処理は、図６のフローチャートに示す処理を実行することで行われる。
【０１４１】
周波数変換部１２１は、第１フレーム生成部１２から音信号を受けて、音圧レベル検出部１３で第１フレーム生成部１２から与えられた音信号に音圧レベルが高い音信号が含まれていると判定された場合に、音圧レベルが高い音信号を周波数変換する。
【０１４２】
周波数変換の方法としては、例えば高速フーリエ変換法等の直交変換法や、フィルタバンク構成のポリフェイズフィルタ等を用いることができる。周波数変換の分解能は、乳幼児の泣き声の周波数構造（スペクトル構造）において、後述する倍音構造が認識できる分解能であればよい。周波数変換部１２１は、周波数変換された音信号を倍音判定部１２２に与える。
【０１４３】
倍音判定部１２２は、周波数変換部１２１から周波数変換された音信号を受ける他は図８に示す倍音判定部２０が備えた機能と同様である。
【０１４４】
保持部１２３は、周期性判定部１５の判定結果及び周波数変動判定部８０の判定結果を受けて、周期性判定部１５の判定結果及び周波数変動判定部８０の判定結果を保持する。保持部１２３は、保持した判定結果を判定部１２４に与える。
【０１４５】
判定部１２４は、保持部１２３から与えられた判定結果に基づいて、集音された音信号に乳幼児の泣き声が含まれているか否かを判定する。
【０１４６】
判定部１２４は、周期性判定部１５が音信号に周期性があると判定し、かつ倍音判定部１２２が音信号に倍音構造の特徴を検出し、周波数変動判定部８０が基音周波数及び高次周波数は変動していると判定した場合に、集音された音信号に乳幼児の泣き声が含まれているものと判定する。判定部１２４は、周期性判定部１５が音信号に周期性がないと判定し、または倍音判定部１２２が音信号に倍音構造の特徴を持たないと判定するか、周波数変動判定部８０が基音周波数及び高次周波数は変動していないと判定した場合に、集音された音信号に乳幼児の泣き声が含まれていないものと判定する。
【０１４７】
なお、第３実施形態の乳幼児泣き声検出装置３は、周波数変動判定部８０を備えているが、第１実施形態の乳幼児泣き声検出装置１のように周波数変動判定部８０を削除し、倍音判定部１２２の判定結果を用いて乳幼児の泣き声を検出するようにしてもよい。
【０１４８】
以上説明したように、第３実施形態の乳幼児泣き声検出装置３は、以下に示す構成を採用することにより、以下に示す効果を得ることができる。
【０１４９】
乳幼児泣き声検出装置３は、集音部として音を集音するマイクロフォン１０と、マイクロフォン１０で集音された音信号の音圧レベルを検出する音圧レベル検出部１３を備えている。
【０１５０】
乳幼児泣き声検出装置３は、連続性判定部１４を備えている。連続性判定部１４は、集音された音信号に、第１の音圧レベル以上で第１の時間連続した第１の音信号と、第２の音圧レベル以下で第２の時間連続した第２の音信号とが含まれているか否かを判定する。
【０１５１】
乳幼児泣き声検出装置３は、周期性判定部１５を備えている。周期性判定部１５は、第１の音信号と第２の音信号とが集音された音信号に含まれていると判定された場合に、第１の音信号と第２の音信号とが少なくとも２回交互に繰り返すか否かを判定する。
【０１５２】
乳幼児泣き声検出装置３は、周波数変換部１２１を備えている。周波数変換部１２１は、連続性判定部１４及び周期性判定部１５の動作と並行して第１の音信号を周波数変換する。
【０１５３】
乳幼児泣き声検出装置３は、倍音判定部１２２を備えている。倍音判定部１２２は、周波数変換された第１の音信号は、周波数スペクトルのピークが基音周波数と高次周波数とで構成された倍音構造を有しているか否かを判定する。倍音判定部１２２は、第１の音信号が倍音構造を有している場合に、倍音構造が予め設定された時間継続しているか否かを判定する。倍音判定部１２２は、判定動作を連続性判定部１４及び周期性判定部１５の動作と並行して行う。
【０１５４】
乳幼児泣き声検出装置３は、判定部１２４を備えている。判定部１２４は、以下の判定結果が得られた場合には、集音された音信号に乳幼児の泣き声が含まれていると判定し、乳幼児の泣き声を検出する。判定結果は、第１の音信号と第２の音信号とが少なくとも２回交互に繰り返されている判定結果と、第１の音信号は倍音構造でかつ倍音構造が予め設定された時間継続している判定結果である。
【０１５５】
乳幼児泣き声検出装置３は、上記構成を採用することにより、背景に様々な雑音、特に乳幼児の泣き声と特徴が似通った報知音と区別して乳幼児の泣き声を検出することができる。この結果、誤検出の頻度を低減して、乳幼児の泣き声を検出する精度を高めることができる。
【０１５６】
乳幼児泣き声検出装置３は、連続性判定部１４及び周期性判定部１５の動作と、周波数変換部１２１及び倍音判定部１２２の動作とを並行する。
【０１５７】
乳幼児泣き声検出装置３は、上記技術的特徴を採用することにより、第１実施形態の乳幼児泣き声検出装置１及び第２実施形態の乳幼児泣き声検出装置２に比べて、迅速に乳幼児の泣き声を検出することができる。
【０１５８】
乳幼児泣き声検出装置３は、周波数変動判定部８０を備えている。周波数変動判定部８０は、周波数変換された第１の音信号の周波数スペクトルにおけるピークの基音周波数及び高次周波数が、時間の推移とともに高域に変動した後、元に戻る周波数変動が発生しているか否かを判定する。
【０１５９】
乳幼児泣き声検出装置３の判定部１２４は、上記判定結果に加えてさらに第１の音信号に周波数変動が発生していると判定された場合に、集音された音信号に乳幼児の泣き声が含まれていると判定し、乳幼児の泣き声を検出する。
【０１６０】
乳幼児泣き声検出装置３は、周波数変動判定部８０を備えることで、より一層誤検出の頻度を低減して、乳幼児の泣き声を検出する精度を高めることができる。
【符号の説明】
【０１６１】
１０  マイクロフォン（集音部）
１３  音圧レベル検出部
１４  連続性判定部
１５  周期性判定部
１６  第１判定部
１９，１２１  周波数変換部
２０，１２２  倍音判定部
２１，８１  第２判定部
８０  周波数変動判定部
１２４  判定部
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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