(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｋ（Ｋは１以上の整数）チャネルの信号を発生する信号発生部と、
前記信号発生部が出力するＫチャネルの信号のそれぞれを入力信号とするＫ個の放出手段から放出される放出信号と、
前記放出手段以外のＮ個（Ｎは１以上の整数）の信号源から発せられる信号源信号とをＭ個（Ｍは２以上の整数）の収音手段が収音したＭチャネルの収音信号を用いて、当該Ｍチャネルの収音信号間の遅延時間差である測定収音間遅延時間差を測定する収音間遅延時間差測定部と、
前記Ｋ個の放出手段に入力されるＫチャネルの入力信号と前記Ｍチャネルの収音信号を用いて、前記Ｋチャネルの放出信号のそれぞれと前記Ｍチャネルの収音信号のそれぞれとの間の遅延時間差である測定収音放出間遅延時間差を測定する収音放出間遅延時間差測定部と、
前記収音手段の位置を（ｘ＾ｍ、ｙ＾ｍ、ｚ＾ｍ）（ｍ＝１，…，Ｍ）とし、前記信号原の位置を（Ｘ＾ｎ、Ｙ＾ｎ、Ｚ＾ｎ）（ｎ＝１，…，Ｎ）とし、前記放出手段の位置を（Ｘ’＾ｋ、Ｙ’＾ｋ、Ｚ’＾ｋ）（ｋ＝１，…，Ｋ）とし、前記測定収音間遅延時間差に音速を乗じた測定収音手段間距離をｄｉｊｎとし、推定収音手段間距離ｄ＾ｉｊｎ（Ｐ）を
【数８７】
0005226989.tif 000033
とし、
前記測定収音手段間距離ｄｉｊｎと前記推定収音手段間距離ｄ＾ｉｊｎ（Ｐ）との二乗誤差の和を
【数８８】
0005226989.tif 000034
とし、
前記測定収音放出間遅延時間差に音速を乗じた測定収音放出間距離をＬｋｍとし、推定収音放出間距離Ｌ＾ｋｍ（Ｐ）を
【数８９】
0005226989.tif 000035
とし、
前記測定収音放出間距離Ｌｋｍと前記推定収音放出間距離Ｌ＾ｋｍ（Ｐ）との二乗誤差の和を
【数９０】
0005226989.tif 000036
とし、前記ｅ’（Ｐ）と前記e”（Ｐ）の和をｅ１（Ｐ）として、逐次修正を用いた数値解析により、前記ｅ１（Ｐ）が最小となるときの前記収音手段の位置（ｘ＾ｍ、ｙ＾ｍ、ｚ＾ｍ）、前記信号源の位置（Ｘ＾ｎ、Ｙ＾ｎ、Ｚ＾ｎ）、前記放出手段の位置（Ｘ’＾ｋ、Ｙ’＾ｋ、Ｚ’＾ｋ）を推定する推定部と、を有する位置推定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の位置推定装置であって、
前記推定部は、前記ｅ１（Ｐ）の代わりに、前記ｅ’（Ｐ）と、重み係数βを乗算した前記ｅ”（Ｐ）との和をｅ１（Ｐ）として、逐次修正を用いた数値解析により、前記ｅ１（Ｐ）が最小となるときの前記収音手段の位置（ｘ＾ｍ、ｙ＾ｍ、ｚ＾ｍ）、前記信号源の位置（Ｘ＾ｎ、Ｙ＾ｎ、Ｚ＾ｎ）、前記放出手段の位置（Ｘ’＾ｋ、Ｙ’＾ｋ、Ｚ’＾ｋ）を推定するものであることを特徴とする位置推定装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の位置推定装置であって、
更に、
同時刻には１チャネルしか存在しない信号を前記入力信号を発生する信号発生部と、を備えることを特徴とする位置推定装置。
【請求項４】
請求項１〜３何れかに記載の位置推定装置であって、
２つの前記収音手段の間の距離である収音手段間距離、
２つの前記放出手段の間の距離である放出手段間距離、
２つの前記信号源の間の距離である信号源間距離、
収音手段と放出手段の間の距離である収音手段放出手段間距離、
信号源と収音手段との間の距離である信号源収音手段間距離、
信号源と放出手段との間の距離である信号源放出手段間距離のそれぞれを固有パラメータとしたとき、
少なくとも１つの前記固有パラメータが入力される入力部を備え、
前記推定部は、入力された前記固有パラメータごとに、前記収音手段の位置（ｘ＾ｍ、ｙ＾ｍ、ｚ＾ｍ）、前記信号源の位置（Ｘ＾ｎ、Ｙ＾ｎ、Ｚ＾ｎ）、前記放出手段の位置（Ｘ’＾ｋ、Ｙ’＾ｋ、Ｚ’＾ｋ）を用いた前記固有パラメータの推定値と前記固有パラメータとの二乗誤差の和を求め、求めた二乗誤差の和と、前記ｅ’（Ｐ）と前記e”（Ｐ）とを加算したものを、前記ｅ１（Ｐ）の代わりにｅ１（Ｐ）として、逐次修正を用いた数値解析により、前記ｅ１（Ｐ）が最小となるときの前記収音手段の位置（ｘ＾ｍ、ｙ＾ｍ、ｚ＾ｍ）、前記信号源の位置（Ｘ＾ｎ、Ｙ＾ｎ、Ｚ＾ｎ）、前記放出手段の位置（Ｘ’＾ｋ、Ｙ’＾ｋ、Ｚ’＾ｋ）を推定するものであることを特徴とする位置推定装置。
【請求項５】
請求項４に記載の位置推定装置であって、
前記推定部は、
前記Ｎ個の信号源の位置の初期値、前記Ｍ個の収音手段の位置の初期値、前記Ｋ個の放出手段の位置の初期値、を設定する初期値設定手段と、
前記測定収音間遅延時間差と、前記測定収音放出間遅延時間差と、を用いて、前記Ｎ個の信号源の位置、前記Ｍ個の収音手段の位置、前記Ｋ個の放出手段の位置、を更新する更新手段と、
前記Ｎ個の信号源の位置の初期値と前記更新された前記Ｎ個の信号源の位置とを記憶する信号源位置記憶手段と、
前記Ｍ個の収音手段の位置の初期値と前記更新された前記Ｍ個の収音手段の位置とを記憶する収音手段位置記憶手段と、
前記Ｋ個の放出手段の位置の初期値と前記更新された前記Ｋ個の放出手段の位置とを記憶する放出手段位置記憶手段と、
前記更新が終了したと判定すると、前記更新を停止させる判定手段と、
を有することを特徴とする位置推定装置。
【請求項６】
請求項５記載の位置推定装置であって、
前記更新手段は、前記収音手段間距離、前記放出手段間距離、前記収音手段放出手段間距離、のうち少なくとも１つに重み係数を乗算したものを用いて、前記更新をするものであり、
前記推定部は、前記収音手段間距離、前記放出手段間距離、前記収音手段放出手段間距離のうち前記重み係数が乗算されたものが重視されるように、前記更新量の値が小さくなるに従って、前記乗算で用いられる重み係数を大きくする設定手段を有することを特徴とする位置推定装置。
【請求項７】
請求項１〜６何れかに記載の位置推定装置であって、
更に、
新たな位置にある音源の前記測定収音間遅延時間差を記憶する収音間遅延時間差記憶部と、
前記収音間遅延時間差測定部が測定した現在の測定収音間遅延時間差と、前記収音間遅延時間差記憶部に記憶されている過去の測定収音間遅延時間差と、の距離が予め定められた閾値以上もしくは閾値を超えれば、現在の測定収音間遅延時間差についての音源を前記新たな位置にある音源と認定する第１新信号源検出部と、を有し、
前記推定部は、前記収音間遅延時間差記憶部に記憶されている全ての測定収音間遅延時間差と、前記測定収音放出間遅延時間差とを用いて推定するものであることを特徴とする位置推定装置。
【請求項８】
請求項１〜７何れかに記載の位置推定装置であって、
更に、
前記測定収音放出間遅延時間差を記憶する収音放出間遅延時間差記憶部と、
前記収音放出間遅延時間差測定部が測定した現在の測定収音放出間遅延時間差と、前記収音放出間遅延時間差記憶部に記憶されている過去の測定収音放出間遅延時間差との距離が予め定められた閾値以上もしくは閾値を超えれば、現在の測定収音間遅延時間差についての音源を前記新たな位置にある音源と認定する第２新信号源検出部と、を有し、
前記推定部は、前記収音放出間遅延時間差記憶部に記憶されている全ての測定収音放出間遅延時間差と、前記測定収音間遅延時間差とを用いて推定するものであることを特徴とする位置推定装置。
【請求項９】
請求項７または８記載の位置推定装置であって、
前記収音間遅延時間差記憶部と前記収音放出間遅延時間差記憶部のうち少なくとも１つは、記憶する測定収音間遅延時間差の個数もしくは記憶する測定収音放出間遅延時間差の個数について上限を有することを特徴とする位置推定装置。
【請求項１０】
請求項１〜９いずれかに記載の位置推定装置であって、
更に、
前記収音信号中の有音区間を検出する有音区間検出部を有し、
前記収音間遅延時間差測定部と前記収音放出間遅延時間差測定部のうち少なくとも一方は、前記有音区間と検出された収音信号について、収音間遅延時間差もしくは、収音放出間遅延時間差を測定するものであることを特徴とする位置推定装置。
【請求項１１】
信号発生部が出力するＫ（Ｋは１以上の整数）チャネルの信号のそれぞれを入力とするＫ個の放出手段から放出される放出信号と、前記放出手段以外のＮ個（Ｎは１以上の整数）の信号源から発せられる信号源信号とをＭ個（Ｍは２以上の整数）の収音手段が収音したＭチャネルの収音信号を用いて、当該Ｍチャネルの収音信号間の遅延時間差である測定収音間遅延時間差を測定する収音間遅延時間差測定過程と、
前記Ｋ個の放出手段に入力されるＫチャネルの入力信号と前記Ｍチャネルの収音信号を用いて、前記Ｋチャネルの放出信号のそれぞれと前記Ｍチャネルの収音信号のそれぞれとの間の遅延時間差である測定収音放出間遅延時間差を測定する収音放出間遅延時間差測定過程と、
前記収音手段の位置を（ｘ＾ｍ、ｙ＾ｍ、ｚ＾ｍ）（ｍ＝１，…，Ｍ）とし、前記信号原の位置を（Ｘ＾ｎ、Ｙ＾ｎ、Ｚ＾ｎ）（ｎ＝１，…，Ｎ）とし、前記放出手段の位置を（Ｘ’＾ｋ、Ｙ’＾ｋ、Ｚ’＾ｋ）（ｋ＝１，…，Ｋ）とし、前記測定収音間遅延時間差に音速を乗じた測定収音手段間距離をｄｉｊｎとし、推定収音手段間距離ｄ＾ｉｊｎ（Ｐ）を
【数８７】
0005226989.tif 000037
とし、
前記測定収音手段間距離ｄｉｊｎと前記推定収音手段間距離ｄ＾ｉｊｎ（Ｐ）との二乗誤差の和を
【数８８】
0005226989.tif 000038
とし、
前記測定収音放出間遅延時間差に音速を乗じた測定収音放出間距離をＬｋｍとし、推定収音放出間距離Ｌ＾ｋｍ（Ｐ）を
【数８９】
0005226989.tif 000039
とし、
前記測定収音放出間距離Ｌｋｍと前記推定収音放出間距離Ｌ＾ｋｍ（Ｐ）との二乗誤差の和を
【数９０】
0005226989.tif 000040
とし、前記ｅ’（Ｐ）と前記e”（Ｐ）の和をｅ１（Ｐ）として、逐次修正を用いた数値解析により、前記ｅ１（Ｐ）が最小となるときの前記収音手段の位置（ｘ＾ｍ、ｙ＾ｍ、ｚ＾ｍ）、前記信号源の位置（Ｘ＾ｎ、Ｙ＾ｎ、Ｚ＾ｎ）、前記放出手段の位置（Ｘ’＾ｋ、Ｙ’＾ｋ、Ｚ’＾ｋ）、を推定する推定過程と、を有する位置推定方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の位置推定方法であって、
前記推定過程は、前記ｅ１（Ｐ）の代わりに、前記ｅ’（Ｐ）と、重み係数βを乗算した前記ｅ”（Ｐ）との和をｅ１（Ｐ）として、逐次修正を用いた数値解析により、前記ｅ１（Ｐ）が最小となるときの前記収音手段の位置（ｘ＾ｍ、ｙ＾ｍ、ｚ＾ｍ）、前記信号源の位置（Ｘ＾ｎ、Ｙ＾ｎ、Ｚ＾ｎ）、前記放出手段の位置（Ｘ’＾ｋ、Ｙ’＾ｋ、Ｚ’＾ｋ）を推定する過程であることを特徴とする位置推定方法。
【請求項１３】
請求項１１または１２記載の位置推定方法であって、
更に、
同時刻には１チャネルしか存在しない信号を前記入力信号を発生する信号発生過程と、を備えることを特徴とする位置推定方法。
【請求項１４】
請求項１１〜１３何れかに記載の位置推定方法であって、
２つの前記収音手段の間の距離である収音手段間距離、
２つの前記放出手段の間の距離である放出手段間距離、
２つの前記信号源の間の距離である信号源間距離、
収音手段と放出手段の間の距離である収音手段放出手段間距離、
信号源と収音手段との間の距離である信号源収音手段間距離、
信号源と放出手段との間の距離である信号源放出手段間距離のそれぞれを固有パラメータとしたとき、
少なくとも１つの前記固有パラメータが入力される入力過程を備え、
前記推定過程は、入力された前記固有パラメータごとに、前記収音手段の位置（ｘ＾ｍ、ｙ＾ｍ、ｚ＾ｍ）、前記信号源の位置（Ｘ＾ｎ、Ｙ＾ｎ、Ｚ＾ｎ）、前記放出手段の位置（Ｘ’＾ｋ、Ｙ’＾ｋ、Ｚ’＾ｋ）を用いた前記固有パラメータの推定値と前記固有パラメータとの二乗誤差の和を求め、求めた二乗誤差の和と、前記ｅ’（Ｐ）と前記e”（Ｐ）とを加算したものを、前記ｅ１（Ｐ）の代わりにｅ１（Ｐ）として、逐次修正を用いた数値解析により、前記ｅ１（Ｐ）が最小となるときの前記収音手段の位置（ｘ＾ｍ、ｙ＾ｍ、ｚ＾ｍ）、前記信号源の位置（Ｘ＾ｎ、Ｙ＾ｎ、Ｚ＾ｎ）、前記放出手段の位置（Ｘ’＾ｋ、Ｙ’＾ｋ、Ｚ’＾ｋ）を推定する過程であることを特徴とする位置推定方法。
【請求項１５】
請求項１４記載の位置推定方法であって、
固有パラメータが入力される入力過程を備え、
前記推定過程は、前記測定収音間遅延時間差と、前記測定収音放出間遅延時間差と、前記固有パラメータと、を用いる過程であり、
前記固有パラメータは、２つの前記収音手段の間の距離である収音手段間距離、２つの前記放出手段の間の距離である放出手段間距離、２つの前記信号源の間の距離である信号源間距離、収音手段と放出手段の間の距離である収音手段放出手段間距離、信号源と収音手段との間の距離である信号源収音手段間距離、信号源と放出手段との間の距離である信号源放出手段間距離、のうち少なくとも１つであることを特徴とする位置推定方法。
【請求項１６】
請求項１５記載の位置推定方法であって、
前記更新ステップは、前記収音手段間距離、前記放出手段間距離、前記収音手段放出手段間距離、のうち少なくとも１つに重み係数を乗算したものを用いて、前記更新をする過程であり、
前記推定過程は、
更に、
前記収音手段間距離、前記放出手段間距離、前記収音手段放出手段間距離のうち前記重み係数が乗算されたものが重視されるように、前記更新量の値が小さくなるに従って、前記乗算で用いられる重み係数を大きくする設定ステップを有することを特徴とする位置推定方法。
【請求項１７】
請求項１１〜１６何れかに記載の位置推定方法であって、
更に、
新たな位置にある音源の前記測定収音間遅延時間差を記憶する収音間遅延時間差記憶過程と、
前記収音間遅延時間差測定過程で測定された現在の測定収音間遅延時間差と、前記収音間遅延時間差記憶過程で記憶された過去の測定収音間遅延時間差との距離が予め定められた閾値以上もしくは閾値を超えれば、現在の測定収音間遅延時間差についての音源を前記新たな位置にある音源と認定する第１新信号源検出過程と、を有し、
前記推定過程は、前記収音間遅延時間差記憶過程で記憶された全ての測定収音間遅延時間差と、前記測定収音放出間遅延時間差とを用いて推定する過程であることを特徴とするあることを特徴とする位置推定方法。
【請求項１８】
請求項１１〜１７何れかに記載の位置推定方法であって、
更に、
前記測定収音放出間遅延時間差を記憶する収音放出間遅延時間差記憶過程と、
前記収音放出間遅延時間差測定過程で測定された現在の測定収音放出間遅延時間差と、前記収音放出間遅延時間差記憶部で記憶された過去の測定収音放出間遅延時間差と、の距離が予め定められた閾値以上もしくは閾値を超えれば、現在の測定収音間遅延時間差についての音源を前記新たな位置にある音源と認定する第２新信号源検出過程と、を有し、
前記推定過程は、前記収音放出間遅延時間差記憶過程で記憶された全ての測定収音放出間遅延時間差と、前記測定収音間遅延時間差とを用いて推定する過程であることを特徴とする位置推定方法。
【請求項１９】
請求項１７または１８記載の位置推定方法であって、
前記収音間遅延時間差記憶過程と前記収音放出間遅延時間差記憶過程のうち少なくとも１つは、記憶する測定収音間遅延時間差もしくは記憶する測定収音放出間遅延時間差について上限を有することを特徴とする位置推定方法。
【請求項２０】
請求項１１〜１９いずれかに記載の位置推定方法であって、
更に、
前記収音信号中の有音区間を検出する有音区間検出過程を有し、
前記収音間遅延時間差測定部と前記収音放出間遅延時間差測定部のうち少なくとも一方は、前記有音区間と検出された収音信号について、収音間遅延時間差もしくは、収音放出間遅延時間差を測定する過程であることを特徴とする位置推定方法。
【請求項２１】
請求項１１〜２０何れかに記載の位置推定方法の各過程をコンピュータに実行させるための位置推定プログラム。
【請求項２２】
請求項２１記載の位置推定プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば、複数の収音手段を用いた雑音抑圧収音や話者位置に自動追従するテレビカメラ制御に利用するための位置推定装置、その方法、そのプログラム、およびその記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１に従来の位置推定装置１０の機能構成例を示す。位置推定装置１０は、収音間遅延時間差測定部１３と推定部１６１とで構成され、必要に応じて収音手段間距離入力部６１も備える。従来の位置推定装置１０は、Ｎ個（Ｎは１以上の整数）の信号源１７ｎ（ｎ＝１，．．．，Ｎ）の位置と、信号源よりの信号源信号を収音するＭ個（Ｍは１以上の整数）の収音手段１１ｍ（ｍ＝１，．．．，Ｍ）の位置を推定する。ここで、信号源とは例えば、音源のことである。音源とは、例えばＴＶ会議での音声を発する人間のことであり、信号源信号とは、例えば音源信号であり、収音手段とは、音声を収音するマイクロホンなどである。なお、以下の説明では、収音手段１１ｍをマイクロホン１１ｍとして説明する。また、複数のマイクロホンがフレームで固定されている場合は、それら固定されているマイクロホンの間の距離は既知である。２個のマイクロホンの間の距離を収音手段間距離とし、Ｑ個（Ｑは１以上の整数）の収音手段間距離が既知である場合は、収音手段間距離入力部６１が備えられ、収音手段間距離は事前に収音手段間距離入力部６１に入力される。以下の説明では、Ｑ個の収音手段間距離が既知であり、収音手段間距離入力部６１が備えられている場合を説明する。
【０００３】
まず、収音間遅延時間差測定部１３はＭ個のマイクロホン１１ｍで収音されたＭチャネルの収音信号間の遅延時間差である測定収音間遅延時間差を測定する。ここで、音源１７ｎから発せられた音源信号について、ｉ番目（ｉ＝１，．．．，Ｍ−１）のマイクロホン１１ｉとｊ番目（ｉ＝１，．．．，Ｍ）のマイクロホン１１ｊとの間で、収音間遅延時間差測定部１３により測定される遅延時間差である測定収音間遅延時間差をτｉｊｎとする。収音間遅延時間差測定部１３はＮ個の全ての音源について、測定収音間遅延時間差τｉｊｎを求める。収音間遅延時間差測定部１３による測定収音間遅延時間差τｉｊｎの求め方は［発明の実施をするための最良の形態］で詳細に説明する。
【０００４】
推定部１６１は、Ｍ個のマイクロホンの位置とＮ個の音源の位置を推定する。ここで、求めるべきマイクロホンの推定位置を（ｘ＾ｍ、ｙ＾ｍ、ｚ＾ｍ）（ｍ＝１，．．．，Ｍ）とし、求めるべき音源の推定位置を（Ｘ＾ｎ、Ｙ＾ｎ、Ｚ＾ｎ）（ｎ＝１，．．．，Ｎ）する。ここで、全てのマイクロホンの位置、全ての音源の位置が未知であるので、座標の基準位置を設ける。ここでは、１番目のマイクロホン１１１を原点（０、０、０）とし２番目のマイクロホン１１２と３番目のマイクロホン１１３を通る平面をｘｙ平面として座標を定義する。このように設定すれば、ｘ＾１＝０、ｙ＾１＝０、ｚ＾１＝０、ｙ＾２＝０、ｚ＾２＝０、ｚ＾３＝０となり、これらを定数とすることが出来る。マイクロホンの推定位置、音源の推定位置から求められる推定収音間遅延時間差τ＾ｉｊｎ（Ｐ）は以下のように表される。
【０００５】
【数１】
0005226989.tif 000002
ただしｃは音速であり、Ｐは３Ｍ＋３Ｎ−６個の要素を持つマイクロホンと音源との推定位置のベクトルであり、
Ｐ＝（ｘ＾２，．．．，ｘ＾Ｍ，ｙ＾３，．．．，ｙ＾Ｍ，ｚ＾４，．．．，ｘ＾Ｍ，
Ｘ＾１，．．．，Ｘ＾Ｎ，Ｙ＾１，．．．，Ｙ＾Ｎ，Ｚ＾１，．．．，Ｚ＾Ｎ）で表される。
【０００６】
また、イメージで記載した式では（例えば式（１））、記号（例えば、ｘｉ）の真上に「＾」を付しており、テキストで記載した式では記号の右上に「＾」を付しているが、これらは同値であることに留意されたい。
【０００７】
収音間遅延時間差測定部１３で求められた測定収音間遅延時間差をτｉｊｎと式（１）で表される推定収音間遅延時間差τ＾ｉｊｎ（Ｐ）に音速ｃを乗じ距離に換算したものをそれぞれ測定収音手段間距離ｄｉｊｎと推定収音手段間距離ｄ＾ｉｊｎ（Ｐ）との二乗誤差の和ｅ’（Ｐ）を求めれば、式（２）となる。なお、推定収音手段間距離ｄ＾ｉｊｎ（Ｐ）は推定収音間遅延時間差τ＾ｉｊｎ（Ｐ）にｃを乗算するのではなく、直接、推定収音手段間距離ｄ＾ｉｊｎ（Ｐ）を求めても良い。
【０００８】
【数２】
0005226989.tif 000003
また、上述のように、収音手段間距離入力部６１に収音手段間距離が入力される。ここで、マイクロホン番号Ｆ（ｑ）であるマイクロホン１１Ｆ（ｑ）と、マイクロホン番号Ｇ（ｑ）であるマイクロホン１１Ｇ（ｑ）との測定された距離を収音手段間距離ＤＦ（ｑ）Ｇ（ｑ）とする。ＤＦ（ｑ）Ｇ（ｑ）の測定の仕方として、人間が測定などをすれば良い。推定位置ベクトルＰから計算される推定収音手段間距離をＤ＾Ｆ（ｑ）Ｇ（ｑ）（Ｐ）とする。ＤＦ（ｑ）Ｇ（ｑ）とＤ＾Ｆ（ｑ）Ｇ（ｑ）（Ｐ）との関係は以下の式（３）で表される。
【０００９】
【数３】
0005226989.tif 000004
ここで、マイクロホンの位置を音源の位置を推定するには、式（３）の制約条件下で式（２）を最小化すればよい。そこで、式（２）と式（３）を変形して、１つの最小化問題に置き換えれば、式（４）になる。
【００１０】
【数４】
0005226989.tif 000005
ただし、λｑは重み係数であり、事前に設定される。λｑが大きいほど、式（４）が厳密に満たされるＰが求められる。ｅ（Ｐ）を最小化するＰを求めることで、測定収音間遅延時間差τｉｊｎと推定収音間遅延時間差τ＾ｉｊｎ（Ｐ）との誤差が最小となる推定音源位置、推定されるマイクロホンの位置を求めることができる。ただし、式（４）は非線形連立方程式であり、解析的に解くことは困難である。ここでは、逐次修正を用いた数値解析で求める。式（４）を最小化する推定されるマイクロホンの位置（ｘ＾ａ、ｙ＾ａ、ｚ＾ａ）と推定音源位置（Ｘ＾ａ、Ｙ＾ａ、ｚ＾ａ）を求めるには、ある点における勾配を求め、誤差ｅ（Ｐ）が小さくなる方向に、推定されるマイクロホンの位置、推定音源位置を修正していき、勾配が０になる点を求めればよい。従って、修正式は式（５）のようになる。
【００１１】
【数５】
0005226989.tif 000006
【００１２】
【数６】
0005226989.tif 000007
【００１３】
【数７】
0005226989.tif 000008
以上、示した方法により、音源の位置（ｘ＾ａ、ｙ＾ａ、ｚ＾ａ）とマイクロホンの位置（Ｘ＾ａ、Ｙ＾ａ、ｚ＾ａ）を推定できる。
【特許文献１】特開２００７−８１４５５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
従来の位置推定装置１０では、マイクロホン１１ｍの配置が１箇所に集中している場合に収音間遅延時間差測定部１３で生じる推定誤差の影響を受けやすく、収音手段の位置と信号源（音源）の位置の推定を大きく誤る。何故なら、マイクロホンの配置が１箇所に集中しているということは、ｄｉｊｎ、ｄ＾ｉｊｎ（Ｐ）が小さいということであり、誤った点で式（５）による勾配が０になってしまうからである。
【００１５】
本発明は、マイクロホンの配置が１箇所に集中している場合であっても、収音手段、信号源の位置を正しく推定する位置推定装置、その方法、そのプログラム、およびその記録媒体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】
【００１６】
この発明は、信号発生部と、収音間遅延時間差測定部と、収音放出間遅延時間差測定部と、推定部と、を備える位置推定装置。信号発生部は、Ｋ（Ｋは１以上の整数）チャネルの信号を発生する。収音間遅延時間差測定部は、信号発生部が出力するＫチャネルの信号のそれぞれを入力信号とするＫ個の放出手段から放出される放出信号とＮ個（Ｎは１以上の整数）の信号源から発せられる信号源信号とをＭ個（Ｍは２以上の整数）の収音手段が収音したＭチャネルの収音信号を用いて、当該Ｍチャネルの収音信号間の遅延時間差である測定収音間遅延時間差を測定する。収音放出間遅延時間差測定部は、Ｋ個の放出手段に入力されるＫチャネルの入力信号とＭチャネルの収音信号を用いて、Ｋチャネルの放出信号のそれぞれとＭチャネルの収音信号のそれぞれとの間の遅延時間差である測定収音放出間遅延時間差を測定する。推定部は、測定収音間遅延時間差と、測定収音放出間遅延時間差と、を用いて、収音手段の位置、放出手段の位置、信号源の位置を推定する。
【発明の効果】
【００１７】
上記の構成により、更にＫ個の放出手段を設け、Ｋ個の放出手段に入力されるＫチャネルの入力信号とＭチャネルの収音信号を用いて、Ｋチャネルの放出信号のそれぞれとＭチャネルの収音信号のそれぞれとの間の遅延時間差である測定収音放出間遅延時間差を測定する。そして収音間遅延時間差のみではなく測定収音放出間遅延時間差も用いる。こうすることで、信号源の位置推定、収音手段の位置推定に用いる情報量を増加させることができる。従って、どのような環境下にあっても、収音手段、信号源の位置を高精度に推定でき、更には、拡声手段の位置も推定できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に、発明を実施するための最良の形態を示す。なお、同じ機能を持つ構成部や同じ処理を行う過程には同じ番号を付し、重複説明を省略する。
【実施例１】
【００１９】
図２に位置推定装置５０−１の機能構成例を示し、図３に位置推定装置５０−１の主な処理の流れを示す。以下の説明では、信号源を音源とし、信号源信号を音源信号とし、収音手段をマイクロホンとし、拡声手段をスピーカとする。また、スピーカの数はＫ個（Ｋは１以上の整数）であり、１２ｋ（ｋ＝１，．．．，Ｋ）と示し、Ｍ個（Ｍは１以上の整数）のマイクロホンを１１ｍ（ｍ＝１，．．．，Ｍ）と示し、Ｎ個（Ｎは１以上の整数）の音源を１７ｎ（ｎ＝１，．．．，Ｎ）と示す。位置推定装置５０−１は、信号発生部１４、収音間遅延時間差測定部１３、収音放出間遅延時間差測定部１５、推定部１６、により構成される。
【００２０】
信号発生部１４は、スピーカ１２１とマイクロホン１１ｍの間の距離を測定するための信号を発生する。当該信号のチャネル数は、スピーカの数Ｋと同じである。また信号発生部１４よりの信号は、同時刻には１チャネルしか存在しないようにチャネル毎に順番に発生される。信号の種類は、例えば、白色雑音、ＴＳＰ（Ｔｉｍｅ  ｓｔｒｅｔｃｈｅｄ  ｐｕｌｓｅ）信号、Ｍ系列信号などである。信号発生部１４で発生された信号は入力信号Ｅｋとして、スピーカ１２ｋに入力され、スピーカ１２ｋから放出信号Ｃｋとして、放出される。
【００２１】
Ｍ個のマイクロホン１１ｍは、スピーカ１２ｋよりの放出信号Ｃｋと音源１７ｎよりの音源信号ＡｎとをＭチャネルの収音信号Ｂｍとして収音する。収音間遅延時間差測定部１３は、Ｍチャネルの収音信号Ｂｍを用いて、当該Ｍチャネルの収音信号間の遅延時間差である測定収音間遅延時間差τｉｊｎを測定する（ステップＳ２）。ここで、測定収音間遅延時間差τｉｊｎは、ｎ番目の音源１７ｎよりの音源信号Ａｎについて、ｉ番目（ｉ＝１，．．．，Ｍ−１）のマイクロホン１１ｉとｊ番目（ｉ＝１，．．．，Ｍ）のマイクロホン１１ｊとの間の遅延時間差である。測定収音間遅延時間差τｉｊｎの測定の仕方の一例を示す。
【００２２】
図４に、収音間遅延時間差測定部１３の機能構成例を示す。収音間遅延時間差測定部１３は、Ｍ個のＦＦＴ手段２１ｍと、Ｍ個の白色化手段２２ｍと、収音手段対選択手段２３、共役化手段４０、乗算手段２４、ＩＦＦＴ手段２５、最大ピーク検出手段２６、により構成される。Ｍ個のＦＦＴ手段２１ｍは対応するマイクロホン１１ｍに接続されている。マイクロホン１１ｍよりの収音信号Ｂｍは対応するＦＦＴ手段２１ｍに入力される。ＦＦＴ手段２１ｍは時間領域の収音信号Ｂｍから周波数領域の収音信号Ｂ’ｍに変換する。周波数領域への変換の手法は、例えば公知のフーリエ変換などで行えばよい。白色化手段２２ｍは、収音信号Ｂ’ｍを白色化（フラット）して白色化収音信号ＷＢ’ｍを生成する。次に、収音手段対選択手段２３は、スイッチを切替えて、白色化収音信号ＷＢ’ｍのうち２つを選択する。このとき、全てのマイクロホンのペアの組み合わせについて以下の処理が実施されるように、収音手段対選択手段２３のスイッチの切り替えが行われる。この２つの白色化収音信号をＷＢ’ｉとＷＢ’ｊとする。選択された２つの白色化収音信号ＷＢ’ｉとＷＢ’ｊのうち、ＷＢ’ｊが共役化手段４０により共役がとられる。そして、乗算手段２４は、共役をとられた白色化収音信号ＷＢ’＊ｊと共役をとられていない白色化収音信号ＷＢ’ｉとを周波数領域ごとに乗算してクロススペクトルを求める。そして、乗算手段２４よりの出力信号は、ＩＦＦＴ手段２５により時間領域に変換され。白色化相互相関が求められる。次に、最大ピーク検出手段２６で、ＩＦＦＴ手段２５よりの白色化相互相関の最大ピークを検出し、最大ピークの地点の時間差が測定収音間遅延時間差τｉｊｎとして、出力される。
【００２３】
収音放出間遅延時間差測定部１５は、Ｋ個のスピーカ１２ｋに入力されるＫチャネルの入力信号ＥｋとＭチャネルの収音信号Ｂｍを用いて、Ｋチャネルの放出信号ＣｋのそれぞれとＭチャネルの収音信号Ｂｍのそれぞれとの間の遅延時間差である測定収音放出間遅延時間差δｋｍを測定する（ステップＳ４）。換言すれば、測定収音放出間遅延時間差δｋｍは、ｋ番目のスピーカ１２ｋからｍ番目のマイクロホン１１ｍまでの音が到達するのにかかる時間である。測定収音放出間遅延時間差δｋｍの測定の手法の一例を説明する。
【００２４】
図５に収音放出間遅延時間差測定部１５の機能構成例を示す。収音放出間遅延時間差測定部１５は、Ｍ個のＦＦＴ手段２１ｍ（ｍ＝１，．．．，Ｍ）、Ｍ個の白色化手段３２ｍ（ｍ＝１，．．．，Ｍ）、収音手段選択手段３３、Ｋ個のＦＦＴ手段３４ｋ（ｋ＝１，．．．，Ｋ）、Ｋ個の白色化手段３５ｋ（ｋ＝１，．．．，Ｋ）、放出手段選択手段３６、共役化手段４０、乗算手段３７、ＩＦＦＴ手段３８、最大ピーク検出手段３９、により構成される。
【００２５】
マイクロホン１１ｍよりの収音信号Ｂｍは対応するＦＦＴ手段３１ｍに入力される。ＦＦＴ手段３１ｍは、時間領域の収音信号Ｂｍを、例えばフーリエ変換などにより、周波数領域の収音信号Ｂ’ｍに変換する。白色化手段３２ｍは、周波数領域の収音信号Ｂ’ｍを白色化（フラット）して白色化収音信号ＷＢ’ｍを生成する。
【００２６】
一方、スピーカ１２ｋに入力される入力信号Ｅｋは、対応するＦＦＴ手段３４ｋに入力される。ＦＦＴ手段３４ｋは、時間領域の入力信号Ｅｋを、例えばフーリエ変換などにより、周波数領域の入力信号Ｅ’ｋに変換する。白色化手段３５ｋは、周波数領域の入力信号Ｅ’ｋを白色化（フラット）して白色化入力信号ＷＤ’ｋを生成する。次に、収音手段選択手段３３は白色化手段３２ｍの出力信号のうち１つを選択する。また、放出手段選択手段３６は白色化手段３５ｋの出力信号のうち１つを選択する。このとき、全てのＭ個のマイクロホン１１ｍと全てのＫ個のスピーカ１２ｋの組み合わせについて、以下の処理が実施されるように収音手段選択手段３３と放出手段選択手段３６のスイッチの切り替えは行われる
そして、収音手段選択手段３３で選択された白色化収音信号ＷＢ’ｍは、共役化手段４０により、共役をとられ、ＷＢ’＊ｍが生成される。乗算手段３７は、共役をとられた白色化収音信号ＷＢ’＊ｍと共役をとられていない白色化入力信号ＷＤ’ｋを周波数領域毎に乗算させ、クロススペクトルを求める。ＩＦＦＴ手段３８は、乗算手段３７の出力信号を、逆フーリエ変換などで、周波数領域から時間領域に戻して、白色化相関関を求める。最大ピーク検出手段３９は、ＩＦＦＴ手段３８よりの白色化相関関の最大ピークを検出し、その最大ピークの時間差を測定収音放出間遅延時間差δｋｍとして出力する。
【００２７】
説明を図２に戻す。推定部１６は、収音間遅延時間差測定部１３よりの測定収音間遅延時間差τｉｊｎと、収音放出間遅延時間差測定部１５よりの測定収音放出間遅延時間差δｋｍと、を用いて、位置推定装置５０−１の目的である、マイクロホン１１ｍの位置、音源１７ｎの位置、スピーカ１２ｋの位置を推定する（ステップＳ６）。ここで推定されるマイクロホン１１ｍの位置を（ｘ＾ｍ、ｙ＾ｍ、ｚ＾ｍ）とし、推定される音源１７ｎの位置を（Ｘ＾ｎ、Ｙ＾ｎ、Ｚ＾ｎ）とし、推定されるスピーカ１２ｋの位置を（Ｘ’＾ｋ、Ｙ’＾ｋ、Ｚ’＾ｋ）とする。ただし、全てのマイクロホンの位置、全ての音源の位置、全てのスピーカの位置が未知であるので、座標の基準位置を設ける。ここでは、１番目のマイクロホン１１１を原点（０、０、０）とし２番目のマイクロホン１１２と３番目のマイクロホン１１３を通る平面をｘｙ平面として座標を定義する。このように設定すれば、ｘ＾１＝０、ｙ＾１＝０、ｚ＾１＝０、ｙ＾２＝０、ｚ＾２＝０、ｚ＾３＝０となり、これらを定数とすることが出来る。マイクロホンの推定位置、音源の推定位置から求められる推定収音間遅延時間差τ＾ｉｊｎ（Ｐ）は以下のように表される。
【００２８】
【数８】
0005226989.tif 000009
ただしｃは音速であり、Ｐは３Ｍ＋３Ｎ＋３Ｋ−６個の要素を持つマイクロホンと音源との推定位置のベクトルであり、
Ｐ＝（ｘ＾２，．．．，ｘ＾Ｍ，ｙ＾３，．．．，ｙ＾Ｍ，ｚ＾４，．．．，ｘ＾Ｍ，
Ｘ＾１，．．．，Ｘ＾Ｎ，Ｙ＾１，．．．，Ｙ＾Ｎ，Ｚ＾１，．．．，Ｚ＾Ｎ，
Ｘ’＾１，．．．，Ｘ’＾Ｋ，Ｙ’＾１，．．．，Ｙ’＾Ｋ，Ｚ’＾１，．．．，Ｚ’＾Ｋ）で表される。
【００２９】
次に、推定されるスピーカの位置と推定されるマイクロホンの位置から推定される推定収音放出間遅延時間差δ＾ｋｍ（Ｐ）は以下の式（２１）になる。
【００３０】
【数９】
0005226989.tif 000010
測定収音間遅延時間差τｉｊｎ、推定収音間遅延時間差τ＾ｉｊｎ（Ｐ）に音速ｃを乗じたものをそれぞれ測定収音手段間距離ｄｉｊｎ、推定収音手段間距離ｄ＾ｉｊｎ（Ｐ）とする。そして、測定収音手段間距離ｄｉｊｎ、推定収音手段間距離ｄ＾ｉｊｎ（Ｐ）の二乗誤差の和ｅ’（Ｐ）を求めれば、以下の式（２２）になる。
【００３１】
【数１０】
0005226989.tif 000011
次に、測定収音放出間遅延時間差δｋｍ、推定収音放出間遅延時間差δ＾ｋｍ（Ｐ）に音速ｃを乗じ、距離に換算したものをそれぞれ測定収音放出間距離Ｌｋｍ、推定収音放出間距離Ｌ＾ｋｍ（Ｐ）とし、測定収音放出間距離Ｌｋｍ、推定収音放出間距離Ｌ＾ｋｍ（Ｐ）の二乗誤差の和ｅ’’（Ｐ）を求めれば、以下の式（２３）になる。なお、推定収音手段間距離ｄ＾ｉｊｎ（Ｐ）を求める際に、推定収音間遅延時間差τ＾ｉｊｎ（Ｐ）にｃを乗算するのではなく、直接、推定収音手段間距離ｄ＾ｉｊｎ（Ｐ）を求めても良い。
【００３２】
【数１１】
0005226989.tif 000012
ここで、マイクロホンの位置、音源の位置、スピーカの位置、を推定するには、式（２２）と式（２３）を重みつきして結合させて、１つの最小化問題に置き換えればよい。置き換えた結果は以下の式（２４）である。
【００３３】
【数１２】
0005226989.tif 000013
ただし、βは重み係数であり、事前に設定される。βが大きいほど、式（２３）の誤差を最小化する重みが大きくなる。Ｌｋｍの測定誤差がｄｉｊｎの測定誤差に比べ小さい場合は、βを１よりも大きな値に設定すると、より精度の高い推定値に対する重みを大きくでき、より高精度な位置の推定をできる。
【００３４】
式（２４）に示したｅ１（Ｐ）を最小化する解を求めることで、ｄｉｊｎとｄ＾ｉｊｎ（Ｐ）との誤差、Ｌｋｍ、とＬ＾ｋｍ（Ｐ）との誤差が最小となるマイクロホン１１ｍの位置、音源１７ｎの位置、スピーカ１２ｋの位置を求めることができる。ただし、式（２４）は非線形連立方程式であり、解析的に解くことは困難である。ここでは、逐次修正を用いた数値解析で求める。式（２４）を最小化する推定収音手段位置（ｘ＾ａ、ｙ＾ａ、ｚ＾ａ）（ａ＝１，．．．，Ｍ）と推定音源位置（Ｘ＾ｂ、Ｙ＾ｂ、Ｚ＾ｂ）（ｂ＝１，．．．，Ｎ）と推定音源位置（Ｘ’＾ｃ、Ｙ’＾ｃ、Ｚ’＾ｃ）（ｃ＝１，．．．，Ｋ）を求めるには、ある点における勾配を求め、誤差ｅ（Ｐ）が小さくなる方向に、推定される収音手段の位置、推定される音源の位置、推定されるスピーカの位置を修正していき、勾配が０になる点を求めればよい。従って、修正式は式（２５）のようになる。ただし、逐次修正では、勾配が完全に０にはならないので、勾配が事前に設定した十分小さい値の閾値以下となった場合に推定位置の修正を停止する。閾値については後述する。
【００３５】
【数１３】
0005226989.tif 000014
【００３６】
【数１４】
0005226989.tif 000015
式（２５）を用いた位置推定処理の詳細を説明する。図６に推定部１６の機能構成例を示し、図７に推定部１６の主な処理の流れを示す。図６の例では、推定部１６は、更新手段４１、初期値設定手段４２、信号源位置記憶手段４３、収音手段位置記憶手段４４、放出手段位置記憶手段４５、判定手段４６により構成されている。以下の説明では、ｕ回修正後の推定されるマイクロホンの位置をＡ（ｕ）＝（ｘ＾ａ（ｕ）、ｙ＾ａ（ｕ）、ｚ＾ａ（ｕ））とし、推定される音源の位置をＢ（ｕ）＝（Ｘ＾ｂ（ｕ）、Ｙ＾ｂ（ｕ）、Ｚ＾ｂ（ｕ））とし、推定されるスピーカの位置をＣ（ｕ）＝（Ｘ’＾ｃ（ｕ）、Ｙ’＾ｃ（ｕ）、Ｚ’＾ｃ（ｕ））とする。
【００３７】
まず、更新手段４１は、測定収音放出間遅延時間差δｋｍと、測定収音間遅延時間差τｉｊｎとを読み込む（ステップＳ１００）。そして、初期値設定手段４２は、推定収音手段位置の初期値、推定音源位置の初期値、推定放出手段位置の初期値、つまり、０回修正後のそれぞれの値Ａ（０）＝（ｘ＾ａ（０）、ｙ＾ａ（０）、ｚ＾ａ（０））、Ｂ（０）＝（Ｘ＾ｂ（０）、Ｙ＾ｂ（０）、Ｚ＾ｂ（０））、Ｃ（０）＝（Ｘ’＾ｃ（０）、Ｙ’＾ｃ（０）、Ｚ’＾ｃ（０））を設定する。これらの初期値は任意の値でよい。次に、Ａ（０）は収音手段位置記憶手段４４に、Ｂ（０）は信号源位置記憶手段に、Ｃ（０）は放出手段位置記憶手段４５に、記憶される。そして、式（２５）により、Ａ（０）、Ｂ（０）、Ｃ（０）、δｋｍ、τｉｊｎ、とを用いて、ベクトルＰ、つまり、Ｎ個の信号源の位置、Ｍ個の収音手段の位置、Ｋ個の放出手段の位置を式（２５）により更新する（ステップＳ１０４）。更新後の推定収音手段位置、推定音源位置、推定音源位置は更新の都度、収音手段位置記憶手段４４に、信号源位置記憶手段４３に、放出手段位置記憶手段４５に、記憶される。
【００３８】
また、逐次修正では、勾配が完全に０にはならない。従って、判定手段４６が、これら更新が終了したと判定すると（ステップＳ１０６）、例えば、更新停止信号を生成し、更新処理を停止させる。以下に、判定手段４６の判定処理の一例を説明する。
【００３９】
判定手段４６が、更新手段４１の更新処理に用いる式（２５）中の更新量ｇｒａｄ  ｅ１（Ｐ）が十分に小さいか否かを判定し、十分小さければ、更新が終了したと判定する。例えば、更新量ｇｒａｄ  ｅ１（Ｐ）の総和ΣＰ│ｇｒａｄ  ｅ１（Ｐ）│と、事前に設定された閾値Ｔｃとを比較し、Ｔｃ＞ΣＰ│ｇｒａｄ  ｅ１（Ｐ）│になれば、判定手段４６が更新が終了したと判定する。ここで、ΣＰ│ｇｒａｄ  ｅ１（Ｐ）│は、ベクトルＰで規定される全ての位置についての「ｇｒａｄ  ｅ１（Ｐ）」の合計である。その他、Ｔｃ≧ΣＰ│ｇｒａｄ  ｅ１（Ｐ）│になった場合や、修正回数ｕが予め定められた閾値以上になった場合に、判定手段４６が更新が終了したと判定するようにしても良い。そして、修正後の音源の位置、マイクロホンの位置、スピーカの位置が推定された音源の位置、推定されたマイクロホンの位置、推定されたスピーカの位置として、推定部１６から出力される（ステップＳ１０８）。
【００４０】
従来の位置推定装置１０は、測定収音間遅延時間差τｉｊｎを用いて、位置を推定していた。マイクロホンが１箇所に集中している等の場合、式（２）に示すｅ’（Ｐ）が小さくなる。また、式（３）に示す値ＤＦ（ｑ）Ｇ（ｑ）は、固定値である。従って、式（４）に示すｅ（Ｐ）の値は小さくなり、結果として、式（５）による逐次修正において、誤った点で勾配が０になってしまい、正しい位置を推定できなかった。
【００４１】
しかし、位置推定装置５０−１は、測定収音間遅延時間差τｉｊｎのみではなく、測定収音放出間遅延時間差δｋｍをも用いて、音源の位置、マイクロホンの位置、スピーカの位置を推定する。従って、マイクロホンが１箇所に集中している等の場合、式（２２）に示すｅ’（Ｐ）は小さくなるが、式（２３）に示すｅ’’（Ｐ）は小さくはならない。よって、式（２４）に示すｅ１（Ｐ）は小さくならず、式（２５）による逐次修正において、正しい点で勾配が０に近づき、正しい位置を推定できるようになった。
【００４２】
また、信号発生部１４は、上述の通り、同時刻には１チャネルしか存在しない入力信号Ｅｋを発生する。もし、信号発生部１４がＧ（Ｇ≧２）チャネルの入力信号Ｅｋを発生すると、Ｇチャネルの放出信号が放出され、Ｇ−１チャネルの放出信号が雑音信号として収音信号Ｂｍに混ざってしまい、収音間遅延時間差測定部１３、収音放出間遅延時間差測定部１５の処理が正確に行われなくなる。また、Ｇ−１チャネルの入力信号Ｅｋが収音放出間遅延時間差測定部１５に入力されると、収音放出間遅延時間差測定部１５の処理が正確に行われなくなる。従って、信号発生部１４が同時刻には１チャネルしか存在しない入力信号Ｅｋを発生することで、収音間遅延時間差測定部１３、収音放出間遅延時間差測定部１５は処理を正確に行うことができる。
【００４３】
なお、いくつかのスピーカやマイクロホンがフレーム等で固定されている場合は、（１）２つのマイクロホンの間の距離である収音手段間距離、（２）２つのスピーカの間の距離である放出手段間距離、（３）マイクロホンとスピーカの間の距離である収音手段放出手段間距離、が既知である。また、音源がテープレコーダーの場合など、固定されており、当該音源がフレームで固定されている場合は、（４）２つの音源の間の距離である信号源間距離、（５）信号源とマイクロホンとの間の距離である信号源収音手段間距離、（６）信号源とスピーカとの間の距離である信号源放出手段間距離、が既知である。
【００４４】
これら６つの距離の少なくとも１つを固有パラメータと定義する。以下で説明する実施例２〜実施例７の推定部１６は、測定収音間遅延時間差τｉｊｎと、測定収音放出間遅延時間差δｋｍの他に、固有パラメータを用いて推定をする。
【実施例２】
【００４５】
実施例２では、２つのマイクロホンの間の距離である収音手段間距離が既知である場合を説明する。図８に実施例２の位置推定装置５０−２の機能構成例を示す。位置推定装置５０−２は位置推定装置５０−１と比較して、収音手段間距離入力部６１を備える点で異なる。収音手段間距離を用いることで、位置推定装置５０−１と比較して、情報量が増え、更に、高精度な位置を推定できる。Ｑ個（Ｑは１以上の整数）の収音手段間距離が既知である場合は、収音手段間距離入力部６１が備えられ、収音手段間距離は事前に収音手段間距離入力部６１に入力される。マイクロホン番号Ｆ（ｑ）（ｑ＝１，．．．，Ｑ）であるマイクロホン１１Ｆ（ｑ）と、マイクロホン番号Ｇ（ｑ）であるマイクロホン１１Ｇ（ｑ）との測定された距離を収音手段間距離ＤＦ（ｑ）Ｇ（ｑ）とする。ＤＦ（ｑ）Ｇ（ｑ）の測定の仕方として、人間が測定などをすれば良い。推定される位置ベクトルＰから計算される推定収音手段間距離をＤ＾Ｆ（ｑ）Ｇ（ｑ）（Ｐ）とする。ＤＦ（ｑ）Ｇ（ｑ）とＤ＾Ｆ（ｑ）Ｇ（ｑ）（Ｐ）との関係は以下の式（３８）で表される。
【００４６】
【数１５】
0005226989.tif 000016
ここで、マイクロホンの位置と音源の位置とスピーカの位置を推定するには、式（３８）の制約条件下で式（２４）中のｅ１を最小化すればよい。そこで、式（３８）を二乗誤差の形式に変形して、式（２４）に追加し、１つの最小化問題に置き換えれば、式（３９）になる。
【００４７】
【数１６】
0005226989.tif 000017
ただし、λｑは、重み係数であり、事前に設定される。λｑが大きいほど、式（３８）が厳密に満たされる解が求まる。
【００４８】
式（３９）に示したｅ２（Ｐ）を最小化する解を求めることで、ｄｉｊｎとｄ＾ｉｊｎ（Ｐ）との誤差、Ｌｋｍ、とＬ＾ｋｍ（Ｐ）との誤差が最小となるマイクロホン１１ｍの位置、音源１７ｎの位置、スピーカ１２ｋの位置を求めることができる。ただし、式（３９）は非線形連立方程式であり、解析的に解くことは困難である。ここでは、逐次修正を用いた数値解析で求める。式（３９）を最小化する推定されるマイクロホンの位置（ｘ＾ａ、ｙ＾ａ、ｚ＾ａ）（ａ＝１，．．．，Ｍ）と推定される音源の位置（Ｘ＾ｂ、Ｙ＾ｂ、Ｚ＾ｂ）（ｂ＝１，．．．，Ｎ）と推定されるスピーカの位置（Ｘ’＾ｃ、Ｙ’＾ｃ、Ｚ’＾ｃ）（ｃ＝０，．．．，Ｋ）を求めるには、ある点における勾配を求め、誤差ｅ（Ｐ）が小さくなる方向に、推定されるマイクロホンの位置、推定される音源の位置、推定されるスピーカの位置を修正していき、勾配が０になる点を求めればよい。従って、修正式は式（４０）のようになる。
【００４９】
【数１７】
0005226989.tif 000018
【００５０】
【数１８】
0005226989.tif 000019
【００５１】
【数１９】
0005226989.tif 000020
推定部１６は、式（４１）〜式（５３）を用いて、音源の位置、マイクロホンの位置、放出手段の位置を推定する。
【００５２】
このように、位置推定装置５０−２は位置推定装置５０−１と比較して、収音手段間距離ＤＦ（ｑ）Ｇ（ｑ）と推定収音手段間距離をＤ＾Ｆ（ｑ）Ｇ（ｑ）を用いることで、使用する情報量を更に増やすことができ、結果として、より高精度な位置を推定できる。
【実施例３】
【００５３】
実施例３では、２つのスピーカの間の距離である放出手段間距離が既知である場合を説明する。図９に実施例３の位置推定装置５０−３の機能構成例を示す。位置推定装置５０−３は位置推定装置５０−２と比較して、放出手段間距離入力部７１を備える点で異なる。放出手段間距離を用いることで、位置推定装置５０−２と比較して、情報量が増え、更に高精度に位置を推定できる。Ｒ個（Ｒは１以上の整数）の放出手段間距離が既知である場合は、放出手段間距離入力部７１が備えられ、放出手段間距離は事前に放出手段間距離入力部７１に入力される。スピーカ番号Ｖ（ｒ）（ｒ＝１，．．．，Ｒ）であるスピーカ１２Ｖ（ｒ）と、スピーカ番号Ｗ（ｒ）であるスピーカ１２Ｗ（ｒ）との測定された距離を放出手段間距離ΨＶ（ｒ）Ｗ（ｒ）とする。ΨＶ（ｒ）Ｗ（ｒ）の測定の仕方として、人間が測定などをすれば良い。推定される位置ベクトルＰから計算される推定放出手段間距離をΨ＾Ｖ（ｒ）Ｗ（ｒ）（Ｐ）とする。ΨＶ（ｒ）Ｗ（ｒ）とΨ＾Ｖ（ｒ）Ｗ（ｒ）（Ｐ）との関係は以下の式（５４）で表される。
【００５４】
【数２０】
0005226989.tif 000021
ここで、マイクロホンの位置と音源の位置とスピーカの位置を推定するには、式（５４）の制約条件と式（３８）の制約条件を満たすように、式（２４）のｅ１を最小化すればよい。そこで、式（３８）と式（５４）を二乗誤差の形式に変形して、式（２４）に追加し、１つの最小化問題に置き換えれば、式（５５）になる。
【００５５】
【数２１】
0005226989.tif 000022
ただし、λｒは、重み係数であり、事前に設定される。λｒが大きいほど、式（５４）が厳密に満たされる解が求まる。
【００５６】
式（５５）に示したｅ３（Ｐ）を最小化する解を求めることで、ｄｉｊｎとｄ＾ｉｊｎ（Ｐ）との誤差、Ｌｋｍ、とＬ＾ｋｍ（Ｐ）との誤差が最小となるマイクロホン１１ｍの位置、音源１７ｎの位置、スピーカ１２ｋの位置を求めることができる。ただし、式（５５）は非線形連立方程式であり、解析的に解くことは困難である。ここでは、逐次修正を用いた数値解析で求める。式（５５）を最小化する推定されるマイクロホンの位置（ｘ＾ａ、ｙ＾ａ、ｚ＾ａ）（ａ＝１，．．．，Ｍ）と推定される音源位置（Ｘ＾ｂ、Ｙ＾ｂ、Ｚ＾ｂ）（ｂ＝１，．．．，Ｎ）と推定されるスピーカの位置（Ｘ’＾ｃ、Ｙ’＾ｃ、Ｚ’＾ｃ）（ｃ＝０，．．．，Ｋ）を求めるには、ある点における勾配を求め、誤差ｅ（Ｐ）が小さくなる方向に、推定されるマイクロホンの位置、推定される音源の位置、推定されるスピーカの位置を修正していき、勾配が０になる点を求めればよい。従って、修正式は式（５６）のようになる。
【００５７】
【数２２】
0005226989.tif 000023
【００５８】
【数２３】
0005226989.tif 000024
【００５９】
【数２４】
0005226989.tif 000025
推定部１６は、式（５６）〜式（６９）を用いて、音源の位置、マイクロホンの位置、スピーカの位置を推定する。
【００６０】
このように、位置推定装置５０−３は位置推定装置５０−２と比較して、放出手段間距離ΨＦ（ｑ）Ｇ（ｑ）と推定放出手段間距離をΨ＾Ｆ（ｑ）Ｇ（ｑ）（Ｐ）を用いることで、情報量を更に増やすことができ、結果として、より高精度に位置を推定できる。また、放出手段間距離入力部５１を実施例１で説明した位置推定装置５０−１（図２参照）に追加しても、実施できる。
【実施例４】
【００６１】
実施例４では、マイクロホンとスピーカの間の距離である収音手段放出手段間距離が既知である場合を説明する。図１０に実施例４の位置推定装置５０−４の機能構成例を示す。位置推定装置５０−４は位置推定装置５０−３と比較して、収音手段放出手段間距離入力部８１を備える点で異なる。収音手段放出手段間距離を用いることで、位置推定装置５０−３と比較して、情報量が増え、更に、高精度な位置を推定できる。Ｓ個（Ｓは１以上の整数）の収音手段放出手段間距離が既知である場合は、収音手段放出手段間距離入力部８１が備えられ、収音手段放出手段間距離は事前に収音手段放出手段間距離入力部８１に入力される。スピーカ番号Ｔ（ｓ）（ｓ＝１，．．．，Ｓ）であるスピーカ１２Ｔ（ｓ）と、マイクロホン番号Ｕ（ｓ）であるスピーカ１１Ｕ（ｓ）との測定された距離を収音手段放出手段間距離ΦＴ（ｓ）Ｕ（ｓ）とする。ΦＴ（ｓ）Ｕ（ｓ）の測定の仕方として、人間が測定などをすれば良い。推定される位置ベクトルＰから計算される推定収音手段放出手段間距離をΦ＾Ｔ（ｓ）Ｕ（ｓ）（Ｐ）とする。ΦＴ（ｓ）Ｕ（ｓ）とΦ＾Ｔ（ｓ）Ｕ（ｓ）（Ｐ）との関係は以下の式（７０）で表される。
【００６２】
【数２５】
0005226989.tif 000026
ここで、マイクロホンの位置と音源の位置とスピーカの位置を推定するには、式（３８）、式（５４）、式（７０）の制約条件を満たすように、式（２４）中のｅ１を最小化すればよい。そこで、式（３８）、式（５４）、式（７０）を二乗誤差の形式に変形して、式（２４）に追加し、１つの最小化問題に置き換えれば、式（７１）になる。
【００６３】
【数２６】
0005226989.tif 000027
ただし、ξｓは、重み係数であり、事前に設定される。ξｓが大きいほど、式（７０）が厳密に満たされる解が求まる。
【００６４】
式（７１）に示したｅ４（Ｐ）を最小化する解を求めることで、ｄｉｊｎとｄ＾ｉｊｎ（Ｐ）との誤差、Ｌｋｍ、とＬ＾ｋｍ（Ｐ）との誤差が最小となるマイクロホン１１ｍの位置、音源１７ｎの位置、スピーカ１２ｋの位置を求めることができる。ただし、式（７１）は非線形連立方程式であり、解析的に解くことは困難である。ここでは、逐次修正を用いた数値解析で求める。式（７１）を最小化する推定されるマイクロホンの位置（ｘ＾ａ、ｙ＾ａ、ｚ＾ａ）（ａ＝１，．．．，Ｍ）と推定音源位置（Ｘ＾ｂ、Ｙ＾ｂ、ｚ＾ｂ）（ｂ＝１，．．．，Ｎ）と推定音源位置（Ｘ’＾ｃ、Ｙ’＾ｃ、ｚ’＾ｃ）（ｃ＝０，．．．，Ｋ）を求めるには、ある点における勾配を求め、誤差ｅ（Ｐ）が小さくなる方向に、推定されるマイクロホンの位置、推定される音源の位置、推定されるスピーカの位置を修正していき、勾配が０になる点を求めればよい。従って、修正式は式（７２）のようになる。
【００６５】
【数２７】
0005226989.tif 000028
【００６６】
【数２８】
0005226989.tif 000029
【００６７】
【数２９】
0005226989.tif 000030
【００６８】
【数３０】
0005226989.tif 000031
推定部１６は、式（７３）〜式（８５）を用いて、音源の位置、マイクロホンの位置、スピーカの位置を推定する。
【００６９】
このように、位置推定装置５０−４は位置推定装置５０−３と比較して、収音手段放出手段間距離ΦＴ（ｓ）Ｕ（ｓ）と推定収音手段放出手段間距離Φ＾Ｔ（ｓ）Ｕ（ｓ）（Ｐ）を用いることで、情報量を更に増やすことができ、結果として、より高精度な位置を推定できる。また、収音手段放出手段間距離入力部８１は、位置推定装置５０−１（図２参照）や位置推定装置５０−２（図８参照）に設けてもよい。
【実施例５】
【００７０】
実施例５では、２つの音源の間の距離である信号源間距離が既知である場合を説明する。図１１に、実施例５の位置推定装置５０−５を示す。位置推定装置５０−５は位置推定装置５０−４と比較して、信号源間距離入力部９１を備える点で異なる。信号源間距離は事前に測定され、信号源間距離入力部９１に入力される。そのほかの処理は実施例２〜４で説明したものと同様である。
【００７１】
このように、信号源間距離を用いることで、位置推定装置５０−４と比較して、情報量を更に増やすことができ、結果として、より高精度に位置を推定できる。
また、信号源間距離入力部９１は、位置推定装置５０−１、５０−２、５０−３以下で説明する５０−６、５０−７に備えても良い。
【実施例６】
【００７２】
実施例６では、音源とマイクロホンの間の距離である信号源収音手段間距離が既知である場合を説明する。図１２に、実施例６１の位置推定装置５０−６を示す。位置推定装置５０−６は位置推定装置５０−５と比較して、信号源収音手段間距離入力部１０１を備える点で異なる。信号源収音手段間距離は事前に測定され、信号源収音手段間距離入力部１０１に入力される。そのほかの処理は実施例２〜４で説明したものと同様である。
【００７３】
このように、信号源収音手段間距離を用いることで、位置推定装置５０−５と比較して、情報量を更に増やすことができ、結果として、より高精度な位置を推定できる。信号源収音手段間距離入力部１０１は、位置推定装置５０−１、５０−２、５０−３、５０−４、に備えても良い。
【実施例７】
【００７４】
実施例７では、音源とスピーカの間の距離である信号源放出手段間距離が既知である場合を説明する。図１３に、実施例７の位置推定装置５０−７を示す。位置推定装置５０−７は位置推定装置５０−６と比較して、信号源放出手段間距離入力部１１１を備える点で異なる。信号源放出手段間距離は事前に測定され、信号源放出手段間距離入力部１１１に入力される。そのほかの処理は実施例２〜４で説明したものと同様である。
【００７５】
このように、信号源放出手段間距離を用いることで、位置推定装置５０−６と比較して、情報量を更に増やすことができ、結果として、より高精度な位置を推定できる。信号源放出手段間距離入力部１１１は、位置推定装置５０−１、５０−２、５０−３、５０−４、５０―５に備えても良い。
【実施例８】
【００７６】
図１４に、実施例８の位置推定装置５０−８の推定部１６’の機能構成例を示す。推定部１６’は、位置推定装置５０−１〜５０−７が有する推定部１６（図６参照）と比較して、設定手段１２１を有する点で異なる。また、位置推定装置５０−８は、実施例２〜４で説明した式（３９）や式（５５）や式（７１）に示すように、更新手段４１が、収音手段間距離、放出手段間距離、収音手段放出手段間距離、のうち少なくとも１つに重み係数（λｑ、γｒ、ξｓ）を乗算したものを用いて、更新量を計算する場合に適用できる。
【００７７】
設定手段１２１は、収音手段間距離、放出手段間距離、収音手段放出手段間距離のうち重み係数が乗算されたものが重視されるように、更新量の値が小さくなるに従って、乗算で用いられる重み係数を大きくする。重み係数（λｑ、γｒ、ξｓ）は設定手段１２１により、逐次設定される。以下の処理の詳細について説明する。
【００７８】
測定収音手段間距離ｄｉｊｎ、測定収音放出間距離Ｌｋｍは誤差を含むが、測定された収音手段間距離ＤＦ（ｑ）Ｇ（ｑ）、測定された放出手段間距離ΨＶ（ｒ）Ｗ（ｒ）、測定された収音手段放出手段間距離ΦＴ（ｓ）Ｕ（ｓ）、はフレーム等で固定された距離なので、ほとんど誤差を含まない。従って、式（３９）や式（５５）や式（７１）に含まれる重み係数λｑ、γｒ、ξｓを大きな値に設定して、式（３８）、式（５４）、式（７０）の条件を満たすような推定位置Ｐを求めることが望ましい。ただし、逐次修正の初期段階からλｑ、γｒ、ξｓを大きな値に設定すると、ｄｉｊｎとｄ＾ｉｊｎ（Ｐ）との誤差、Ｌｋｍ、とＬ＾ｋｍ（Ｐ）との誤差が最小化することが十分行われないうちに、更新が終了したとみなされてしまう可能性がある。そこで、更新の終了に近づくにつれて、λｑ、γｒ、ξｓを、大きな値に設定するようにすればよい。式（２５）、式（４０）、式（５６）、式（７２）記載のｅ１〜ｅ４をまとめてｅＡＬＬとすると、更新量ｇｒａｄｅＡＬＬ（Ｐ）の総和ΣＰ│ｇｒａｄｅＡＬＬ（Ｐ）│と、複数の閾値Ｔ（ｉ）（ｉ＝１，．．．，Ｉとし、Ｉは２以上の整数）とを比較して、Ｔ（ｉ）＞ΣＰ│ｇｒａｄｅＡＬＬ（Ｐ）│になった場合に、もしくは、Ｔ（ｉ）≧ΣＰ│ｇｒａｄｅＡＬＬ（Ｐ）│になった場合に、λｑ（ｉ）、γｒ（ｉ）、ξｓ（ｉ）を設定する。ここで、λｑ（ｉ）、γｒ（ｉ）、ξｓ（ｉ）は、Ｔ（ｉ）が小さくなるほど、大きくなるように事前に設定する。
【００７９】
このように、重み係数λｑ、γｒ、ξｓを逐次的に修正することで、正確な情報である収音手段間距離ＤＦ（ｑ）Ｇ（ｑ）、放出手段間距離ΨＶ（ｒ）Ｗ（ｒ）、収音手段放出手段間距離ΦＴ（ｓ）Ｕ（ｓ）を重視して、位置推定装置５０−８は位置を推定でき、結果として推定精度を向上できる。
【実施例９】
【００８０】
図１５に実施例９の位置推定装置５０−９の機能構成例を示す。位置推定装置５０−９は音源１７ｎが大きく移動する場合などに有効である。図１５記載の位置推定装置５０−９は、位置推定装置５０−１と比較して、収音間遅延時間差記憶部１３１と、第１新信号源検出部１３２を有する点で異なる。また、以下の説明では、収音間遅延時間差測定部１３が、過去に測定した収音間遅延時間差をτｉｊｎ、ＯＬＤとし、現在、測定した収音間遅延時間差をτｉｊｎ、ＮＥＷとする。収音間遅延時間差記憶部１３１は、新たな位置にある（移動した）音源の測定収音間遅延時間差を記憶する。新たな位置にある音源の認定は第１新信号源検出部１３２が行う。新たな位置にある音源の認定の方法として、収音間遅延時間差測定部が測定した現在の測定収音間遅延時間差τｉｊｎ、ＮＥＷと、収音間遅延時間差記憶部１３１に記憶されている過去の測定収音間遅延時間差τｉｊｎ、ＯＬＤと、の距離を求める。そして当該距離が予め定められた閾値以上もしくは閾値を超えれば新たな位置にある音源と認定する。ここで、距離とは、τｉｊｎ、ＮＥＷやτｉｊｎ、ＯＬＤとを引き数とする距離関数の関数値や、τｉｊｎ、ＮＥＷやτｉｊｎ、ＯＬＤとの類似度などのことである。距離関数とは、Ｘ＝τｉｊｎ、ＮＥＷとＹ＝τｉｊｎ、ＯＬＤとすると、Ｘ−Ｙ、Ｘ／Ｙ、（Ｘ−Ｙ）の２乗平均などである。そしてこの関数値が大きいということは、過去の測定収音間遅延時間差τｉｊｎ、ＯＬＤについての音源と、現在の測定収音間遅延時間差τｉｊｎ、ＮＥＷについての音源とが離れているということである。また、類似度が小さい場合も同様のことが言える。従って、τｉｊｎ、ＯＬＤについての音源とτｉｊｎ、ＮＥＷについての音源とが離れている場合に、第１新信号源検出部１３２はτｉｊｎ、ＮＥＷについての音源を、新たな位置にある音源と認定する。以下の説明では、「距離に関する関数」とは、（Ｘ−Ｙ）の２乗平均の場合を説明する。
【００８１】
図１６に第１新信号源検出部１３２の機能構成例を示す。第１新信号源検出部１３２は、二乗誤差計算手段１４１、閾値比較手段１４２で構成されている。例えば、二乗誤差計算手段１４１は、収音間遅延時間差測定部１３よりの現在の収音間遅延時間差τｉｊｎ、ＮＥＷから、収音間遅延時間差記憶部１３１に記憶されている過去の収音間遅延時間差τｉｊｎ、ＯＬＤを減算して二乗平均する。二乗誤差計算手段１４１は、例えば以下の式を演算する。
【００８２】
【数３１】
0005226989.tif 000032
閾値比較手段１４２の比較によりｅｆ＜Ｔｆの場合は、τｉｊｎ、ＮＥＷについての音源が新たな位置にある音源でない、つまり、音源が（あまり）移動していないと認識する。また、ｅｆ＜Ｔｆではなくｅｆ≦Ｔｆの場合でも、τｉｊｎ、ＮＥＷについての音源は新たな位置にある音源ではない、つまり、音源が（あまり）移動していないと認識してもよい。
【００８３】
また、閾値比較手段１４２の比較により、ｅｆ≧Ｔｆの場合もしくはｅｆ＞Ｔｆの場合、τｉｊｎ、ＮＥＷについての音源を新た位置にある音源でない、つまり、音源が移動していると認識する。そして、閾値比較手段１４２が、音源が移動していると認識すると、記憶命令信号を生成出力して、現在の収音間遅延時間差τｉｊｎ、ＮＥＷを収音間遅延時間差記憶部１３１に記憶させる
そして、推定部１６は、収音間遅延時間差記憶部１３１に記憶されている全ての収音間遅延時間差と、測定収音放出間遅延時間差とを用いて推定する。
【００８４】
位置推定装置５０−９のような構成にして、現在の収音間遅延時間差τｉｊｎ、ＮＥＷを用いることで、音源が移動したとても、高精度に位置を推定できる。また、過去の収音間遅延時間差τｉｊｎ、ＯＬＤを用いることで、移動する前の音源の位置を推定することもできる。なお、収音間遅延時間差記憶部１３１と第１新信号源検出部１３２は位置推定装置５０−２〜８に追加しても良い。
【実施例１０】
【００８５】
次に、実施例１０の位置推定装置５０−１０を図１５を用いて説明する。位置推定装置５０−１０は、第１新信号源検出部１３２が第１新信号源検出部１３２’に代替されている点で、位置推定装置５０−９と異なる。図１７に、第１新信号源検出部１３２’の機能構成例を示す。第１新信号源検出部１３２’は、平均計算手段１４３を有する点で、第１新信号源検出部１３２’と異なる。式（８６）記載のｅｆについて、ｅｆ＜Ｔｆの場合もしくはｅｆ≦Ｔｆは、上述したとおり、音源位置が（あまり）移動していないと、第１新信号源検出部１３２中の閾値比較手段１４２が認識する。この場合は、平均計算手段１４３が、収音間遅延時間差τｉｊｎ、ＮＥＷと過去の収音間遅延時間差τｉｊｎ、ＯＬＤの平均収音間遅延時間差τｉｊｎ、AVGを計算する。そして過去の収音間遅延時間差τｉｊｎ、ＯＬＤが平均収音間遅延時間差τｉｊｎ、ＡＶＧに更新される。
【００８６】
このように、音源が移動していないと認識された場合に、収音間遅延時間差τｉｊｎ、ＯＬＤを平均収音間遅延時間差τｉｊｎ、ＡＶＧに更新することで、記憶されていた収音間遅延時間差の正確性が増すので、位置推定装置５０−１０は、より高精度に位置を推定できる。なお、位置推定装置５０−１〜９に第１新信号源検出部１３２’と収音間遅延時間差記憶部１３１とを追加してもよい。
【実施例１１】
【００８７】
次に、実施例１１の位置推定装置５０−１１を図１５を用いて説明する。位置推定装置５０−１１は、収音間遅延時間差記憶部１３１が収音間遅延時間差記憶部１３１’に代替されている点で、位置推定装置５０−９と異なる。収音間遅延時間差記憶部１３１’は記憶する収音間遅延時間差τｉｊｎの個数について、上限が与えられる。上限をＧ個とすると、収音間遅延時間差記憶部１３１’はG個の収音間遅延時間差τｉｊｎを記憶する。そして、G＋１個目の収音間遅延時間差τｉｊｎを記憶する際に、最も古く記憶された収音間遅延時間差τｉｊｎは破棄される。このようにして、収音間遅延時間差記憶部１３１’が、G＋１個以上の収音間遅延時間差τｉｊｎを記憶しないことで、収音間遅延時間差記憶部１３１を少ないメモリで構成できる。
【実施例１２】
【００８８】
図１８に、変形例４の位置推定装置５０−１２の機能構成例を示す。位置推定装置５０−１２は、収音放出間遅延時間差記憶部１３３と第２新信号源検出部１３４を有する点で位置推定装置５０−１と異なる。位置推定装置５０−９中の第１新信号源検出部１３２は、実施例８で説明したように、現在の収音間遅延時間差τｉｊｎ、ＮＥＷと、過去の収音間遅延時間差τｉｊｎ、ＯＬＤとを用いる。位置推定装置５０−１０中の第２新信号源検出部１３４は、現在の収音放出間遅延時間差δｋｍ、ＮＥＷと、過去の収音放出間遅延時間差δｋｍ、ＯＬＤとを用いて、音源の移動を検出する。過去の収音放出間遅延時間差δｋｍ、ＯＬＤは収音放出間遅延時間差記憶部１３３に記憶される。収音放出間遅延時間差記憶部１３３、第２新信号源検出部１３４の処理はそれぞれ、収音間遅延時間差記憶部１３１、第１新信号源検出部１３２と同様なので、ここでは省略する。
【００８９】
また、第２新信号源検出部１３４を第２新信号源検出部１３４’と代替してもよい。第２新信号源検出部１３４’は、音源があまり移動していないと認定すると、収音間遅延時間差τｉｊｎ、ＮＥＷと過去の収音間遅延時間差τｉｊｎ、ＯＬＤの平均収音間遅延時間差τｉｊｎ、AVGを計算し、τｉｊｎ、ＯＬＤをτｉｊｎ、ＡＶＧに更新するようにしてもよい（第１新信号源検出部１３２’の構成と同様）。また、収音放出間遅延時間差記憶部１３３を収音放出間遅延時間差記憶部１３３’と代替してもよい。収音放出間遅延時間差記憶部１３３’は記憶する測定収音放出間遅延時間差の個数について上限を有する（収音間遅延時間差記憶部１３１’と同様）。
なお、収音放出間遅延時間差記憶部１３３と新信号源検出部１３４とを位置推定装置５０−２〜１２に追加させても良い。
【実施例１３】
【００９０】
図１９に、実施例１３の位置推定装置５０−１３の機能構成例を示す。位置推定装置５０−１３は、有音区間検出部１５１を有する点で、位置推定装置５０−１と異なる。
【００９１】
有音区間検出部１５１は、収音信号Ｂｍ中の有音区間を検出する。検出方法の一例を示す。収音信号Ｂｍ（ｍ＝１，．．．，Ｍ）を全て加算した信号を加算信号ｘ（ｔ）とする。ｔは時間を示す。この加算信号を短時間平均したものをＸ（ｔ）とする。Ｘ（ｔ）の雑音信号Ｎ（ｔ）のレベルはＸ（ｔ）に対してディップホールド処理することで推定でき、例えば、以下の式（８７）を用いて、計算される。
Ｎ（ｔ）＝Ｘ（ｔ）    Ｎ（ｔ−１）≧Ｘ（ｔ）
Ｎ（ｔ）＝ｕ・Ｎ（ｔ−１）＋（１−ｕ）Ｘ（ｔ）    Ｎ（ｔ−１）＜Ｘ（ｔ）
（８７）
ここで、ｕは推定される雑音信号Ｎ（ｔ）のレベル上昇時の平滑化定数であり、０＜ｕ＜１の値をとる。ｕが１に近いと緩やかな雑音信号のレベルの上昇となり、ディップホールドの効果が得られる。
【００９２】
次に、有音区間検出部１５１は、有音区間と雑音区間の検出は、雑音信号Ｎ（ｔ）のレベルに予め設定した定数を乗じた閾値ＴＮ（ｔ）とＸ（ｔ）を比較することで行う。有音区間検出部１５１は、ＴＮ（ｔ）≦Ｘ（ｔ）であれば、雑音区間と検出し、ＴＮ（ｔ）＞Ｘ（ｔ）であれば、有音区間と検出する。ここで雑音区間とは、音源以外の雑音源が存在した場合に、当該雑音源よりの雑音信号を含む区間である。
【００９３】
収音間遅延時間差測定部１３は、有音区間と検出された収音信号について測定収音間遅延時間差τｉｊｎを測定する。このような構成にすることで、より正確に測定収音間遅延時間差τｉｊｎを測定できるという効果と雑音の位置を推定しなくなるという効果を得ることができる。
【００９４】
なお、図１９に破線で示すように、収音放出間遅延時間差測定部１５は、入力信号Ｅｋと収音信号Ｂｍ中の検出された有音区間とを用いて処理を行うこともできる。このようにすることで、収音放出間遅延時間差測定部１５は、より正確に、測定収音放出間遅延時間差δｋｍを測定できる。有音区間検出部１５１は、位置推定装置５０−２〜１２に追加することもできる。
【実施例１４】
【００９５】
図２０に実施例１４の位置推定装置５０−１４の機能構成例を示す。位置推定装置５０−１４は、信号発生部１４がない点で位置推定装置５０−１と異なる。ＴＶ会議などで位置推定装置５０−１４を使用する場合、遠隔地からの音声が受信される。この遠隔地からの音声をスピーカ１２ｋの入力信号Ｅｋとする。このような構成にすることで、信号発生部１４を省略できる。信号発生部１４を省略する構成は、位置推定装置５０−２〜１３にも適用できる。
【００９６】
［実験結果］
図２１に、実験を行ったときのマイクロホン、スピーカ、音源の配置を示す。ただし、グループ１とグループ２（破線で囲まれている）は、マイクロホンとスピーカがフレームで固定されており、マイクロホン間の距離（収音手段間距離）、スピーカ間の距離（放出手段間距離）、マイクロホンとスピーカとのの間の距離（収音手段放出手段間距離）は既知である。この配置はＴＶ会議を想定しており、グループ１がテレビカメラなどが設置されているＴＶ会議装置を想定していて、グループ２が収音用のテーブル置きマイクである。図２２は実験のグループ１のマイク数、グループ２のマイク数、グループ１のスピーカ数、話者数を示したものである。以下の説明では、（グループ１のマイク数、グループ２のマイク数、グループ１のスピーカ数、話者数）とする。従来技術１〜４は、位置推定装置１０を用いた場合であり、従来技術１は（４、０、０、１）、従来技術２は（８、０、０、１）、従来技術３は（４、５、０、１）、従来技術４は（４、４、０、２）である。また、本発明１とは位置推定装置５０−２を用いた場合であり、本発明１は（４、４、１、１）、本発明２は（４、４、２、１）である。図２３は実験結果を示した折れ線グラフを示す。横軸は、収音間遅延時間差の実測値に含まれる誤差の標準偏差と収音放出手段間遅延時間の実測値に含まれる誤差の標準偏差である。ただし誤差はガウス分布するように与えた。縦軸は位置推定結果の推定誤差であり、誤差が小さいほど高精度な推定が行われているということである。この結果より、どの従来技術よりも本発明の位置推定装置のほうが推定誤差が大幅に小さく、精度良い推定が行われていることが確認できる。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】従来の位置推定装置の機能構成例を示す図。
【図２】実施例１の位置推定装置の機能構成例を示す図。
【図３】位置推定装置の主な処理の流れを示す図。
【図４】収音間遅延時間差測定部の機能構成例を示す図。
【図５】収音放出間遅延時間差測定部の機能構成例を示す図。
【図６】推定部の機能構成例を示す図。
【図７】推定部の主な処理の流れを示す図。
【図８】実施例２の位置推定装置の機能構成例を示す図。
【図９】実施例３の位置推定装置の機能構成例を示す図。
【図１０】実施例４の位置推定装置の機能構成例を示す図。
【図１１】実施例５の位置推定装置の機能構成例を示す図。
【図１２】実施例６の位置推定装置の機能構成例を示す図。
【図１３】実施例７の位置推定装置の機能構成例を示す図。
【図１４】実施例８の位置推定装置の推定部の機能構成例を示す図。
【図１５】実施例９〜１１の位置推定装置の機能構成例を示す図。
【図１６】第１新信号源検出部の機能構成例を示す図。
【図１７】実施例１１の第１新信号源検出部の機能構成例を示す図。
【図１８】実施例１２の位置推定装置の機能構成例を示す図。
【図１９】実施例１３の位置推定装置の機能構成例を示す図。
【図２０】実施例１４の位置推定装置の機能構成例を示す図。
【図２１】シミュレーションの配置を示す図。
【図２２】シミュレーションの条件を示す図。
【図２３】シミュレーション結果を示す図。
【図１】
0005226989.tif 000041
【図２】
0005226989.tif 000042
【図３】
0005226989.tif 000043
【図４】
0005226989.tif 000044
【図５】
0005226989.tif 000045
【図６】
0005226989.tif 000046
【図７】
0005226989.tif 000047
【図８】
0005226989.tif 000048
【図９】
0005226989.tif 000049
【図１０】
0005226989.tif 000050
【図１１】
0005226989.tif 000051
【図１２】
0005226989.tif 000052
【図１３】
0005226989.tif 000053
【図１４】
0005226989.tif 000054
【図１５】
0005226989.tif 000055
【図１６】
0005226989.tif 000056
【図１７】
0005226989.tif 000057
【図１８】
0005226989.tif 000058
【図１９】
0005226989.tif 000059
【図２０】
0005226989.tif 000060
【図２１】
0005226989.tif 000061
【図２２】
0005226989.tif 000062
【図２３】
0005226989.tif 000063