(57)【要約】【課題】設備コストが安価でかつ高い弁別精度が得られる環境音シグネチャ生成を可能にする。【解決手段】ユーザ端末ＭＳ１において、当該ユーザ端末ＭＳ１が位置する部屋Ｌ１内の環境音を複数回（Ｎ回）録音し、当該録音データをそれぞれフーリエ変換した後、周波数ごとに上記フーリエ変換された各測定音データから振幅に関するＣＤＦを算出して、当該ＣＤＦを周波数と振幅の関数として表したＣＤＦ曲面データを生成する。そして、この生成されたＣＤＦ曲面データから、ＣＤＦが複数のしきい値ｋ1 〜ｋn と一致するＣＤＦ断面をそれぞれ抽出し、当該抽出されたＣＤＦ断面を上記環境音のシグネチャデータとする。【選択図】図６
2016031520.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンピュータを備えたシステムが、環境音をもとに音のシグネチャを生成する環境音シグネチャ生成方法であって、
前記環境音を一定期間ずつ複数回測定してその測定音データをそれぞれ録音する過程と、
前記録音された各測定音データをそれぞれ振幅スペクトルを表すデータに変換する過程と、
周波数ごとに、前記変換された各振幅スペクトルを表すデータから振幅に関する累積分布関数（ＣＤＦ；Cumulative Distribution Function）を算出し、当該ＣＤＦを周波数と振幅の関数として表したＣＤＦ曲面データを生成する過程と、
前記生成されたＣＤＦ曲面のデータから、ＣＤＦが予め設定した複数のしきい値と一致するＣＤＦ断面をそれぞれ抽出し、当該抽出されたＣＤＦ断面を前記環境音のシグネチャを表すデータとして出力する過程と
を具備することを特徴とする環境音シグネチャ生成方法。
【請求項２】
環境音をもとに音のシグネチャを生成する環境音シグネチャ生成装置であって、
前記環境音を一定期間ずつ複数回測定してその測定音データをそれぞれ録音する手段と、
前記録音された各測定音データをそれぞれ振幅スペクトルを表すデータに変換する手段と、
周波数ごとに、前記変換された各振幅スペクトルを表すデータから振幅に関する累積分布関数（ＣＤＦ；Cumulative Distribution Function）を算出し、当該ＣＤＦを周波数と振幅の関数として表したＣＤＦ曲面データを生成する手段と、
前記生成されたＣＤＦ曲面データから、ＣＤＦが予め設定した複数のしきい値と一致するＣＤＦ断面をそれぞれ抽出し、当該抽出されたＣＤＦ断面を前記環境音のシグネチャを表すデータとして出力する手段と
を具備することを特徴とする環境音シグネチャ生成装置。
【請求項３】
請求項２に記載の環境音シグネチャ生成装置が備える各手段の処理を、当該環境音シグネチャ生成装置が備えるコンピュータに実行させるプログラム。
【請求項４】
端末装置と、当該端末装置との間で通信が可能なサーバ装置とを具備する位置推定システムが、前記端末装置及びサーバ装置が備えるコンピュータにより、閉空間内の環境音をもとに前記端末装置がいずれの閉空間に位置しているかを推定する位置推定方法であって、
前記端末装置が、閉空間内においてその環境音を一定期間ずつ複数回測定してその測定音データをそれぞれ録音する過程と、
前記端末装置及びサーバ装置のいずれか一方が、前記録音された各測定音データをもとに前記環境音のシグネチャを表すデータを生成する過程と、
前記サーバ装置が、複数の閉空間に対しそれぞれ生成された環境音シグネチャデータを、閉空間の識別情報と対応付けてシグネチャリスト記憶部に記憶する過程と、
前記サーバ装置が、前記端末装置が任意の閉空間内で録音した測定音データをもとに生成された環境音シグネチャデータを受け取った場合に、当該受け取った環境音シグネチャデータと、前記シグネチャリスト記憶部に記憶された複数の閉空間における環境音シグネチャデータとの間の類似度をそれぞれ算出し、当該算出された類似度が最大となる環境音シグネチャデータに対応付けられた閉空間の識別情報を、前記端末装置の位置の推定結果を表す情報として出力する過程と
を具備し、
前記環境音のシグネチャを表すデータを生成する過程は、
前記録音された各測定音データをそれぞれ振幅スペクトルを表すデータに変換する過程と、
周波数ごとに、前記変換された各振幅スペクトルを表すデータから振幅に関する累積分布関数（ＣＤＦ；Cumulative Distribution Function）を算出し、当該ＣＤＦを周波数と振幅の関数として表したＣＤＦ曲面データを生成する過程と、
前記生成されたＣＤＦ曲面のデータから、ＣＤＦが予め設定した複数のしきい値と一致するＣＤＦ断面をそれぞれ抽出し、当該抽出されたＣＤＦ断面を前記環境音のシグネチャを表すデータとして出力する過程と
を備えることを特徴とする位置推定方法。
【請求項５】
端末装置と、当該端末装置との間で通信が可能なサーバ装置とを具備し、閉空間内の環境音をもとに前記端末装置がいずれの閉空間に位置しているかを推定する位置推定システムであって、
前記端末装置は、閉空間内においてその環境音を一定期間ずつ複数回測定してその測定音データをそれぞれ録音する手段を備え、
前記端末装置及びサーバ装置のいずれか一方は、前記録音された各測定音データをもとに、前記環境音のシグネチャを表すデータを生成する手段を備え、
前記サーバ装置は、
事前に複数の閉空間に対しそれぞれ生成された環境音シグネチャデータを、閉空間の識別情報と対応付けて記憶したシグネチャリスト記憶部と、
前記端末装置が任意の閉空間内で録音した測定音データをもとに生成された環境音シグネチャデータを受け取った場合に、当該受け取った環境音シグネチャデータと、前記シグネチャリスト記憶部に記憶された複数の閉空間における環境音シグネチャデータとの間の類似度をそれぞれ算出し、当該算出された類似度が最大となる環境音シグネチャデータに対応付けられた閉空間の識別情報を、前記端末装置が位置する閉空間を表す情報として出力する手段と
を備え、
前記環境音のシグネチャを表すデータを生成する手段は、
前記録音された各測定音データをそれぞれ振幅スペクトルを表すデータに変換する手段と、
周波数ごとに、前記変換された各振幅スペクトルを表すデータから振幅に関する累積分布関数（ＣＤＦ；Cumulative Distribution Function）を算出し、当該ＣＤＦを周波数と振幅の関数として表したＣＤＦ曲面データを生成する手段と、
前記生成されたＣＤＦ曲面のデータから、ＣＤＦが予め設定した複数のしきい値と一致するＣＤＦ断面をそれぞれ抽出し、当該抽出されたＣＤＦ断面を前記環境音のシグネチャを表すデータとして出力する手段と
を備えることを特徴とする位置推定システム。
【請求項６】
閉空間内においてその環境音を一定期間ずつ複数回測定してその測定音データをそれぞれ録音する手段と、
前記録音された各測定音データをもとに、前記環境音のシグネチャを表すデータを生成する手段と
を具備し、
前記環境音のシグネチャを表すデータを生成する手段は、
前記録音された各測定音データをそれぞれ振幅スペクトルを表すデータに変換する手段と、
周波数ごとに、前記変換された各振幅スペクトルを表すデータから振幅に関する累積分布関数（ＣＤＦ；Cumulative Distribution Function）を算出し、当該ＣＤＦを周波数と振幅の関数として表したＣＤＦ曲面データを生成する手段と、
前記生成されたＣＤＦ曲面のデータから、ＣＤＦが予め設定した複数のしきい値と一致するＣＤＦ断面をそれぞれ抽出し、当該抽出されたＣＤＦ断面を前記環境音のシグネチャを表すデータとして出力する手段と
を備えることを特徴とする端末装置。
【請求項７】
事前に複数の閉空間に対しそれぞれ生成された環境音シグネチャデータを、閉空間の識別情報と対応付けて記憶したシグネチャリスト記憶部と、
任意の閉空間内において端末装置により環境音を一定期間ずつ複数回測定された測定音データを、前記端末装置から受信する手段と、
前記受信された各測定音データをもとに、前記任意の閉空間における環境音のシグネチャを表すデータを生成する手段と、
前記生成された任意の閉空間における環境音シグネチャデータと、前記シグネチャリスト記憶部に記憶された複数の閉空間における環境音シグネチャデータとの間の類似度をそれぞれ算出し、当該算出された類似度が最大となる環境音シグネチャデータに対応付けられた閉空間の識別情報を、前記端末装置が位置する閉空間を表す情報として出力する手段と
を具備し、
前記環境音のシグネチャを表すデータを生成する手段は、
前記受信された各測定音データをそれぞれ振幅スペクトルを表すデータに変換する手段と、
周波数ごとに、前記変換された各振幅スペクトルを表すデータから振幅に関する累積分布関数（ＣＤＦ；Cumulative Distribution Function）を算出し、当該ＣＤＦを周波数と振幅の関数として表したＣＤＦ曲面データを生成する手段と、
前記生成されたＣＤＦ曲面のデータから、ＣＤＦが予め設定した複数のしきい値と一致するＣＤＦ断面をそれぞれ抽出し、当該抽出されたＣＤＦ断面を前記環境音のシグネチャを表すデータとして出力する手段と
を備えることを特徴とするサーバ装置。
【請求項８】
請求項７記載のサーバ装置が備える各手段による処理を、前記サーバ装置が備えるコンピュータに実行させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、環境音をもとに音のシグネチャを生成する方法、装置及びプログラムと、この環境音シグネチャを用いた位置推定方法、システム、装置及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、商店街において店舗単位でユーザの位置を把握することができれば、ユーザの入店を検知してクーポンを配信するなどの多様なサービスが可能となる。ユーザの位置を測定する方法としては、例えば無線ＬＡＮ（Local Area Network）のアクセスポイントから送信される電波の受信電界強度（ＲＳＳＩ；Received Signal Strength Indicator）を利用してユーザ端末の位置を測定する方法が知られている。しかしこの種の方法では、電波が壁を透過しやすいことから、隣接する店舗間での誤検知が問題となる。
【０００３】
一方、部屋ごとにその環境音を利用して部屋間を弁別する方法が提案されている。環境音は壁を透過し難くかつ店舗特有の情報を豊富に含むため、部屋間の高い弁別性が期待できる。環境音を用いた部屋ごとの位置情報取得手法としては、例えば複数の録音装置を用いて環境音を録音して同一時刻での音声を比較し近接判定を行う方法（例えば非特許文献１を参照）や、部屋ごとにその環境音を特徴量（シグネチャ）化してデータベースに記録し、移動端末で録音した環境音のシグネチャと比較することで、部屋単位の位置推定を行う方法（例えば非特許文献２を参照）が提案されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】「スマートフォンによる環境音センシングを利用した近接判定手法」、信学技報、vol. 113，no. 328，ASN2013-111，pp. 115-120，2013年11月。
【０００５】
【非特許文献２】Indoor localization without infrastructureusing the acoustic background spectrum−S. P. Tarzia, et. al: “Indoor localization without infrastructure using the acoustic backgroundspectrum”, Proc. of ACM MobiSys 2011.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、非特許文献１に記載された判定方法では、環境音を利用した高精度の近接判定は可能であるものの、弁別したい部屋ごとにネットワーク接続された録音装置を設置する必要があり、実用化にあたって設備コストが高くなる。一方、非特許文献２に記載された方法では、設備コストは低く抑えられるが、部屋間の弁別に定常音が使用されるため、弁別精度が低い。
【０００７】
この発明は上記事情に着目してなされたもので、その第１の目的は、閉空間の特徴を反映した環境音シグネチャを確実に生成できるようにした環境音シグネチャ生成方法、装置及びプログラムを提供することである。
【０００８】
また第２の目的は、閉空間の特徴を反映した環境音シグネチャを利用して、設備コストが安価でかつ高い弁別精度が得られる、環境音シグネチャを用いた位置推定方法、システム、装置及びプログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するためにこの発明は、以下のような対策を講じたものである。  
すなわち、閉空間内の環境音は、時間軸によらず周波数が一定となる定常音（例えば空調の音）と非定常音とに大別できる。非定常音には、時間領域において不定期ながら周波数領域においてほぼ一定となる反復性の高い音、例えば喫茶店におけるコーヒ豆を挽く音と、時間領域において不規則かつ周波数領域においても散在する反復性の低い音、例えば音声がある。
【００１０】
この発明は、上記非定常音のうち反復性の高い非定常音がほぼ一定の周波数領域に多く分布する、つまり高頻度で観測されることに着目し、その特徴を抽出したシグネチャを生成する。また、このように生成した環境音シグネチャが閉空間ごとの特徴を多く反映していることに着目し、端末装置により集音された閉空間の環境音をもとに生成した環境音シグネチャと、事前に閉空間ごとに生成し記憶しておいたシグネチャとの類似度を計算し、類似度が最大となるシグネチャに対応する閉空間の識別情報を、上記端末装置が位置する閉空間の推定結果として出力する。
【００１１】
より具体的に説明すると、この発明の第１の観点は、コンピュータを備えたシステムにおいて環境音をもとに音のシグネチャを生成する際に、上記環境音を一定期間ずつ複数回測定してその測定音データをそれぞれ録音し、当該録音された各測定音データをそれぞれフーリエ変換した後、周波数ごとに上記フーリエ変換された各測定音データから振幅に関する累積分布関数（ＣＤＦ；Cumulative Distribution Function）を算出し、当該ＣＤＦを周波数と振幅の関数として表したＣＤＦ曲面データを生成する。そして、上記生成されたＣＤＦ曲面のデータから、ＣＤＦが予め設定した複数のしきい値と一致するＣＤＦ断面をそれぞれ抽出し、当該抽出されたＣＤＦ断面を上記環境音のシグネチャを表すデータとして出力する。
【００１２】
この発明の第２の観点は、端末装置と、当該端末装置との間で通信が可能なサーバ装置とを具備する位置推定システムにおいて、閉空間内の環境音をもとに上記端末装置がいずれの閉空間に位置しているかを推定する際に、先ず端末装置により、閉空間内においてその環境音を一定期間ずつ複数回測定してその測定音データをそれぞれ録音する。次に端末装置及びサーバ装置のいずれか一方において、上記録音された各測定音データをもとに上記環境音のシグネチャを表すデータを生成する。この環境音シグネチャデータの生成は、上記録音された各測定音データをそれぞれフーリエ変換した後、周波数ごとに上記フーリエ変換された各測定音データから振幅に関する累積分布関数（ＣＤＦ；Cumulative Distribution Function）を算出し、当該ＣＤＦを周波数と振幅の関数として表したＣＤＦ曲面データを生成する。そして、この生成されたＣＤＦ曲面のデータからＣＤＦが予め設定した複数のしきい値と一致するＣＤＦ断面をそれぞれ抽出し、当該抽出されたＣＤＦ断面を前記環境音のシグネチャを表すデータとして出力することによって実現される。そしてサーバ装置では、事前に複数の閉空間に対しそれぞれ生成された環境音シグネチャデータを、閉空間の識別情報と対応付けてシグネチャリスト記憶部に記憶しておき、上記端末装置が任意の閉空間内で録音した測定音データをもとに生成された環境音シグネチャデータを上記端末装置から受け取った場合に、当該受け取った環境音シグネチャデータと、上記シグネチャリスト記憶部に記憶された複数の閉空間における環境音シグネチャデータとの間の類似度をそれぞれ算出する。そして、当該算出された類似度が最大となる環境音シグネチャデータに対応付けられた閉空間の識別情報を、上記端末装置の位置の推定結果を表す情報として出力する。
【発明の効果】
【００１３】
この発明によれば以下のような作用効果が奏せられる。  
第１の観点によれば、環境音をフーリエ変換したデータをもとにＣＤＦを周波数と振幅の関数として表したＣＤＦ曲面データが生成され、このＣＤＦ曲面データから抽出されたＣＤＦ断面が上記環境音のシグネチャデータとして用いられる。このため、非定常音の中でも閉空間の特徴を反映する反復性の高い音の特徴を反映させた音の特徴量（シグネチャ）を生成することが可能となる。
【００１４】
第２の観点によれば、第１の観点と同様に生成された、非定常音の中でも閉空間の特徴を反映する反復性の高い音の特徴を表すシグネチャが閉空間ごとに事前に生成されてシグネチャリスト記憶部に記憶される。そして、この状態で端末装置により集音された環境音をもとに同様に生成した環境音シグネチャと、上記シグネチャリスト記憶部に記憶された各閉空間のシグネチャとの類似度が最大となるシグネチャに対応する閉空間が、上記端末装置の位置の推定結果として出力される。このため、閉空間に環境音を測定するための複数の録音装置を設置することなく、ユーザの端末装置により集音された環境音をもとに、端末装置が複数の閉空間のうちどの閉空間に位置するかを、高精度に弁別することが可能となる。
【００１５】
すなわち、この発明の第１の観点によれば、閉空間の特徴を反映した環境音シグネチャを確実に生成することが可能な環境音シグネチャ生成方法、装置及びプログラムを提供することができる。
【００１６】
またこの発明の第２の観点によれば、閉空間の特徴を反映した環境音シグネチャを利用することで、設備コストが安価でかつ高い弁別精度を得ることが可能な環境音シグネチャを用いた位置推定方法、システム、装置及びプログラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】この発明の一実施形態に係る位置推定システムの概略構成図。
【図２】図１に示した位置推定システムで使用されるユーザ端末の機能構成を示すブロック図。
【図３】図１に示した位置推定システムで使用される測位サーバの機能構成を示すブロック図。
【図４】図３に示した測位サーバのシグネチャリスト記憶部に記憶されるシグネチャリストの一例を示す図。
【図５】図２及び図３に示したユーザ端末及び測位サーバによる処理手順と処理内容を示すフローチャート。
【図６】図５に示した処理手順のうちシグネチャ生成処理の手順と処理内容を示すフローチャート。
【図７】図５に示した処理手順のうちシグネチャ比較処理の手順と処理内容を示すフローチャート。
【図８】図６に示したシグネチャ生成処理の過程で生成される、ＦＦＴされた環境音データの一例を示す図。
【図９】図６に示したシグネチャ生成処理の過程で生成される、ある周波数ｆ1 におけるＣＤＦとヒストグラムの一例を示す図。
【図１０】周波数ごとに生成されたＣＤＦをもとに生成されるＣＤＦ曲面の一例を示す図。
【図１１】ＣＤＦ曲面においてＣＤＦがしきい値ｋ1 と一致する断面と、当該断面におけるシグネチャデータの一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照してこの発明に係わる実施形態を説明する。  
［一実施形態］
（構成）
図１は、この発明の一実施形態に係る位置推定システムの概略構成図であり、図中Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３はそれぞれ閉空間を構成する店舗の部屋を示している。各部屋Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３内にはそれぞれ無線ＬＡＮ（Local Area Network）のアクセスポイントＡＰ１，ＡＰ２，ＡＰ３が設置してあり、これらのアクセスポイントＡＰ１，ＡＰ２，ＡＰ３は通信ネットワークＮＷを介して測位サーバＳＶに接続されている。アクセスポイントＡＰ１，ＡＰ２，ＡＰ３は、部屋Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３ごとに、その部屋内に位置するユーザ端末ＭＳ１，ＭＳ２，ＭＳ３と、測位サーバＳＶとの間の通信を中継する。なお、通信ネットワークＮＷは、インターネットに代表されるＩＰ網と、ＩＰ網に対しアクセスするためのアクセス網とから構成される。
【００１９】
ユーザ端末ＭＳ１，ＭＳ２，ＭＳ３は以下のように構成される。図２はその機能構成を示すブロック図である。  
すなわち、ユーザ端末ＭＳ１，ＭＳ２，ＭＳ３は携帯電話機やスマートフォン、タブレット型端末等の携帯端末からなり、制御ユニット１と、入力表示デバイス２と、マイクロフォン３と、無線インタフェース部４と、記憶部５を備えている。
【００２０】
入力表示デバイス２は、例えば液晶ディスプレイ上にタブレットシートを配置したタブレット型のデバイスからなり、制御ユニット１に対しユーザの操作データを入力すると共に、制御ユニット１から出力された表示データを表示する。マイクロフォン３は、通常は通話用として使用されるが、この実施形態では部屋Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３内の環境音を集音する目的でも使用される。
【００２１】
無線インタフェース部４はアンテナ４１を有し、制御ユニット１の制御の下でアクセスポイントＡＰ１，ＡＰ２，ＡＰ３との間で無線信号を送受信する。記憶部５は、例えばＳＳＤ（Solid State Drive）等の随時書き込み読み出しが可能な不揮発性記憶媒体からなり、電話帳データやスケジュールデータ、送受信データを保存するために使用されると共に、環境音の音データを録音しかつシグネチャの生成過程で生成されるデータを保存するために使用される。
【００２２】
制御ユニット１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）及びプログラムメモリを有し、この実施形態を実現するために必要な制御機能として、ブラウザ１１と、録音制御部１２と、シグネチャ生成部１３を備えている。これらの制御機能１１〜１３はいずれもプログラムメモリに格納されたプログラムを上記ＣＰＵに実行させることにより実現される。
【００２３】
ブラウザ１１は、各種Ｗｅｂサーバにアクセスするために使用されると共に、この実施形態では測位サーバＳＶにアクセスするためにも使用される。録音制御部１２は、部屋Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３内の環境音シグネチャを生成する際に、上記マイクロフォン３を使用して一定時間ずつ複数回にわたり部屋内の環境音を集音し、この集音した環境音の音データを記憶部５に格納する処理を行う。
【００２４】
シグネチャ生成部１３は、上記記憶部５に記憶された環境音の音データをもとに、時間領域において不定期ながら周波数領域においてほぼ一定となる反復性の高い非定常音、つまり部屋ごとの特徴が多く反映された非定常音の特徴を抽出し、これを当該部屋における環境音のシグネチャとするもので、その処理内容は後に詳しく述べる。
【００２５】
一方、測位サーバＳＶは以下のように構成される。図３はその機能構成を示すブロック図である。  
すなわち、測位サーバＳＶは、制御ユニット６と、通信インタフェース部７と、シグネチャリスト記憶部８と、地図データ記憶部９を備えている。
【００２６】
シグネチャリスト記憶部８及び地図データ記憶部９の記憶媒体としては、ＨＤＤ（Hard Disc Drive）又はＳＳＤ（Solid State Drive）が用いられる。通信インタフェース部７は、制御ユニット６の制御の下で、通信ネットワークＮＷにおいて規定されたプロトに従いユーザ端末ＭＳ１，ＭＳ２，ＭＳ３との間でデータ通信を行う。
【００２７】
シグネチャリスト記憶部８は、部屋Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３ごとに事前に生成された環境音の特徴を反映したシグネチャデータを、部屋Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の識別情報（部屋ＩＤ）に対応付けて記憶するために用いられる。図４はこのシグネチャリストの一例を示すものである。地図データ記憶部９には、部屋Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３を含むサービスエリアの地図データが、部屋Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の識別情報（部屋ＩＤ）に対応付けて記憶されている。
【００２８】
制御ユニット６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）及びプログラムメモリを備え、この実施形態を実現するために必要な制御機能として、シグネチャリスト管理部６１と、シグネチャ比較部６２と、地図データ提供部６３を備えている。これらの制御機能６１〜６３はいずれもプログラムメモリに格納されたプログラムを上記ＣＰＵに実行させることにより実現される。
【００２９】
シグネチャリスト管理部６１は、ユーザ端末の位置推定処理に先立つシグネチャリストの作成過程において、部屋Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の環境音シグネチャデータをユーザ端末ＭＳ１，ＭＳ２，ＭＳ３から取得し、この取得した環境音シグネチャデータを部屋ＩＤに対応付けてシグネチャリスト記憶部８に記憶させる処理を行う。
【００３０】
シグネチャ比較部６２は、ユーザ端末の位置推定過程において、ユーザ端末ＭＳ１，ＭＳ２，ＭＳ３から地図データの表示を要求するリクエストが受信された場合に、当該ユーザ端末から環境音シグネチャデータを受信し、この受信した環境音シグネチャデータと、上記シグネチャリスト記憶部８に記憶されている各部屋Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の環境音シグネチャデータとの類似度を算出する。そして、この算出された類似度が最大となる環境音シグネチャデータに対応する部屋ＩＤを、上記シグネチャリスト記憶部８から読み出す処理を行う。
【００３１】
地図データ提供部６３は、上記シグネチャリスト記憶部８から読み出された部屋ＩＤに対応する地図データを地図データ記憶部９から読み出す。そして、当該読み出された地図データを、ユーザ端末が位置する部屋を表す情報として、通信インタフェース部７から要求元のユーザ端末へ送信する処理を行う。
【００３２】
（動作）
次に、以上のように構成された位置推定システムの動作を説明する。  
（１）シグネチャリストの登録
測位サーバＳＶのシグネチャリスト記憶部８には、サービスエリアに含まれる部屋Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３ごとに生成された環境音シグネチャデータがシグネチャリストとして事前に登録される。その登録処理は測位サーバＳＶのシグネチャリスト管理部６１の制御の下で行われるが、環境音シグネチャデータはユーザ端末ＭＳ１〜ＭＳ３において以下のように生成される。
【００３３】
すなわち、ユーザ端末ＭＳ１〜ＭＳ３は、先ず部屋Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３内において環境音を複数（Ｎ回）録音し、それぞれの録音データに対しフーリエ変換を行って振幅スペクトルを求める。次に周波数ごとに上記得られたＮ個の振幅データに対し振幅αの大きい方から累積分布関数（ＣＤＦ；Cumulative Distribution Function）を算出し、当該ＣＤＦを周波数と振幅の関数として表したＣＤＦ曲面データを生成する。そして、このＣＤＦ曲面データにおいて、定数ｋ（０＜ｋ＜１）についてＣＤＦｆ(α)＝ｋとなるような周波数と振幅の二次元平面からなる断面を抽出し、この抽出した断面を環境音のシグネチャデータとする。
【００３４】
最後に、部屋Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３ごとに異なる時間において生成したｍ個のシグネチャデータ間の類似度の平均が最大となるような定数ｋを決定し、Ｎ・ｍ個の録音データをもとに登録用のシグネチャデータを生成する。この登録用のシグネチャデータはユーザ端末ＭＳ１〜ＭＳ３から無線ＬＡＮのアクセスポイントＡＰ１〜ＡＰ３を経由して測位サーバＳＶへ送られ、測位サーバＳＶのシグネチャリスト管理部６１によりシグネチャリスト記憶部８に格納される。
【００３５】
かくして、部屋Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３ごとに当該部屋の特徴を反映した反復性の高い非定常音を表しかつ時不変性を有する環境音シグネチャデータをシグネチャリスト記憶部８に記憶することができる。
【００３６】
なお、以上の説明ではユーザ端末ＭＳ１，ＭＳ２，ＭＳ３を用いてそれぞれ部屋Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の環境音シグネチャを生成するようにしたが、１台のユーザ端末（例えばＭＳ１）を用いて部屋Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の環境音シグネチャデータを順次生成するようにしてもよい。
【００３７】
上記シグネチャ生成方法は、定数ｋを決定する処理を除いて後述するユーザ端末の位置推定時に使用されるシグネチャ生成方法と同一であるため、位置推定処理の説明においてさらに詳しく述べる。
【００３８】
（２）ユーザ端末の位置推定
シグネチャリスト記憶部８にシグネチャリストが登録された状態で、ユーザ端末ＭＳ１〜ＭＣ３の位置推定は次のように行われる。ここでは、ユーザ端末ＭＳ１を所持するユーザが、自身が存在する部屋Ｌ１に対応する地図データの表示を要求し、この要求をトリガとしてユーザの位置推定処理を実行する場合を例にとって説明する。
【００３９】
図５は、ユーザ端末ＭＳ１及び測位サーバＳＶによる位置推定処理の手順と処理内容を示すフローチャートである。  
ユーザ端末ＭＳ１においてユーザが測位サーバＳＶへのアクセス操作を行うと、ユーザ端末ＭＳ１は先ずステップＳ１１によりブラウザ１１が起動し、測位サーバＳＶに対しアクセスする。これに対し測位サーバＳＶは、ステップＳ１２において、上記アクセスにより指定されたＵＲＬに対応するＷｅｂページの表示データをダウンロードする。ダウンロードされたＷｅｂページの表示データは、アクセス元のユーザ端末ＭＳ１の入力表示デバイス２に表示される。
【００４０】
この状態でユーザが、表示されたＷｅｂページにおいて自身の現在位置を表す地図データの表示を要求するための操作を行ったとする。そうすると、ブラウザ１１の制御の下で、ステップＳ１３により測位サーバＳＶに対し地図の表示リクエストが送信される。この地図の表示リクエストをステップＳ１４で受信すると、測位サーバＳＶは環境音シグネチャデータの受信待機状態となる。
【００４１】
上記地図表示リクエストの送信が終了するとユーザ端末ＭＳ１は、ステップＳ１５により録音制御部１２を起動し、この録音制御部１２の制御の下、部屋Ｌ１の環境音を複数回（Ｎ回）録音する処理を実行する。例えば、１０秒間に１回の周期で１秒間録音する動作を４回行う。環境音は、マイクロフォン３により集音されたのち、例えば８kHzでサンプリングされて記憶部５に保存される。
【００４２】
上記録音処理が終了すると、ユーザ端末ＭＳ１はステップＳ１６によりシグネチャ生成部１３を起動し、このシグネチャ生成部１３の制御の下、環境音シグネチャデータの生成を以下のように行う。図６はこの環境音シグネチャデータの生成処理の手順と処理内容を示すフローチャートである。
【００４３】
すなわち、先ずステップＳ１６１により、上記記憶部５に保存されたＮ個の録音データをそれぞれフーリエ変換（ＦＦＴ）し、振幅スペクトルを求める。図８はこのフーリエ変換により得られた振幅スペクトルの一例を示すものである。次にステップＳ１６２において、上記Ｎ個の録音データの振幅スペクトルをもとに、周波数ごとに振幅の大きい方から累積分布関数（ＣＤＦ；Cumulative Distribution Function）を算出する。例えば、図９に示すように周波数ｆ1 に対するＣＤＦを算出し、以下同様に周波数ｆ2 ，ｆ3 ，ｆ4 に対するＣＤＦをそれぞれ算出する。なお、図９では参考のためヒストグラムＨも併せて図示している。そうして、複数の周波数に対するＣＤＭが算出されると、これらのＣＤＭをもとに、図１０に示すように当該各ＣＤＦを周波数と振幅の関数として表したＣＤＦ曲面を表すデータを生成する。
【００４４】
次にステップＳ１６３において、上記生成されたＣＤＦ曲面のデータから、ＣＤＦが予め設定した複数（ｎ個）のしきい値ｋ1 〜ｋn と一致するＣＤＦ断面をそれぞれ抽出する。例えば、しきい値ｋ1 に対しては、図１１に示すようにＣＤＦ＝ｋ1となるＣＤＦ断面を抽出する。そして、この抽出されたＣＤＦ断面を表すデータを上記環境音のシグネチャデータＳｉｇk1として記憶部５に一旦保存する。このとき、上記シグネチャ生成処理により得られる環境音シグネチャは、
Ｓｉｇk  (f)＝ＣＤＦf−１(k)
と表すことができる。
【００４５】
上記環境音シグネチャデータの生成が終了すると、ユーザ端末ＭＳ１のシグネチャ生成部１３は、ステップＳ１７において、上記保存されたｎ個の環境音シグネチャデータを無線インタフェース部４から測位サーバＳＶに向け送信する。なお、このとき部屋Ｌ１のアクセスポイントＡＰ１から基地局ＩＤを取得しておき、この基地局ＩＤを部屋Ｌ１を識別するための情報（部屋ＩＤ）として上記ｎ個の環境音シグネチャデータに付与し、送信する。
【００４６】
一方、測位サーバＳＶは、ステップＳ１８によりユーザ端末ＭＳ１からの環境音シグネチャデータの送信を監視している。この状態で、通信インタフェース部７により環境音シグネチャデータを受信すると、ステップＳ１９によりシグネチャ比較部６２を起動し、以後このシグネチャ比較部６２の制御の下で、シグネチャ比較処理を以下のように実行する。図７はその処理手順と処理内容を示すフローチャートである。
【００４７】
すなわち、先ずステップＳ１９１において、１つの部屋を選択し、この選択した部屋に対応付けられた環境音シグネチャデータをシグネチャリスト記憶部８から読み出す。次にステップＳ１９２において、上記受信した環境音シグネチャデータと、上記読み出された環境音シグネチャデータとの類似度、例えばシグネチャベクトル間のコサイン類似度を算出し、この算出された類似度を制御ユニット６内の作業メモリに保存する。次にステップＳ１９３により、シグネチャリスト記憶部８に記憶されている全てのシグネチャデータとの類似度の計算が終了したか否かを判定し、未計算のシグネチャデータが残っている場合にはステップＳ１９１に戻り、ステップＳ１９２により未計算のシグネチャデータとの類似度の計算を繰り返す。
【００４８】
上記ステップＳ１９３の判定の結果、シグネチャリスト記憶部８に記憶されている全てのシグネチャデータとの類似度の計算が終了すると、ステップＳ１９４により、上記算出された全類似度の中から最大のものを選択する。そして、この最大の類似度が得られたときのシグネチャデータに対応する部屋ＩＤを、ステップＳ１９５によりシグネチャリスト記憶部８から読み出す。この場合は、部屋Ｌ１に対応付けて記憶されたシグネチャデータとの類似度が最大となるので、部屋Ｌ１の部屋ＩＤ（ＩＤL1）が読み出される。
【００４９】
続いて測位サーバＳＶは、ステップＳ２０により地図データ提供部６３を起動し、この地図データ提供部６３の制御の下、上記シグネチャデータ比較処理により特定された部屋ＩＤに対応する部屋Ｌ１を表す地図データを地図データ記憶部９から読み出す。そして、この読み出された地図データを表示するためのデータを生成し、通信インタフェース部７から要求元のユーザ端末ＭＳ１へ送信する。ユーザ端末ＭＳ１は、上記地図データが無線インタフェース部４により受信されると、ブラウザ１１の制御の下、ステップＳ２１において受信された地図データを入力表示デバイス２に表示させる。
【００５０】
なお、上記地図データの送信に際し、測位サーバＳＶは対応する部屋Ｌ１に関する付加情報、例えば当該部屋が店舗であれば当該店舗の売り出し情報、お薦め商品やクーポン等の情報を併せて送信するようにしてもよい。
【００５１】
（効果）
以上詳述したように本実施形態では、ユーザ端末ＭＳ１において、当該ユーザ端末ＭＳ１が位置する部屋Ｌ１内の環境音を複数回（Ｎ回）録音し、当該録音データをそれぞれフーリエ変換した後、周波数ごとに上記フーリエ変換された各測定音データから振幅に関するＣＤＦを算出して、当該ＣＤＦを周波数と振幅の関数として表したＣＤＦ曲面データを生成する。そして、この生成されたＣＤＦ曲面データから、ＣＤＦが複数のしきい値ｋ1 〜ｋn と一致するＣＤＦ断面をそれぞれ抽出し、当該抽出されたＣＤＦ断面を上記環境音のシグネチャデータとして、測位サーバＳＶへ送信する。測位サーバＳＶは、事前に複数の部屋Ｌ１〜Ｌ３についてそれぞれ生成された環境音シグネチャデータをシグネチャリスト記憶部８に記憶しておき、上記ユーザ端末ＭＳ１から受信した環境音シグネチャデータと、上記シグネチャリスト記憶部８に記憶された環境音シグネチャデータとの間の類似度をそれぞれ計算する。そして、この計算された類似度が最大となる環境音シグネチャデータに対応付けられた部屋ＩＤをもとに、地図データ記憶部９から対応する地図データを読み出してユーザ端末ＭＳ１へ送信し表示させるようにしている。
【００５２】
したがって、部屋Ｌ１〜Ｌ３ごとに、非定常音の中でも閉空間の特徴を反映する反復性の高い音の特徴を反映させた音のシグネチャデータを生成することが可能となる。すなわち、部屋Ｌ１〜Ｌ３間の弁別性の優れた環境音シグネチャデータを生成することができる。そして、上記環境音シグネチャデータを用いることで、ユーザ端末がどの部屋Ｌ１〜Ｌ３に位置するかをより正確に判定することが可能となり、位置推定精度を高めることができる。また、各部屋Ｌ１〜Ｌ３には通信機能を備えた録音装置を設置する必要がないので、設備コストを低く抑えることができる。
【００５３】
［他の実施形態］
なお、この発明は上記一実施形態に限定されるものではない。例えば、前記一実施形態ではシグネチャ生成処理をユーザ端末ＭＳ１〜ＭＳ３で行う場合を例にとって説明したが、シグネチャ処理を測位サーバＳＶで行うようにしてもよい。この場合ユーザ端末ＭＳ１〜ＭＳ３は、録音制御部１２の制御の下で得られた複数の環境音データを、そのまま或いは符号化圧縮して測位サーバＳＶへ送信し、測位サーバＳＶは上記ユーザ端末から送信された環境音データを受信して保存した後、シグネチャ生成処理を行う。このようにすると、ユーザ端末ＭＳ１〜ＭＳ３の処理負荷を低減してバッテリ寿命の延長を図ることが可能となり、またシグネチャ生成処理から位置推定結果をユーザ端末に提供するまでに要する時間を短縮して位置推定処理の応答性を高めることが可能となる。
【００５４】
前記一実施形態では、事前にユーザ端末ＭＳ１〜ＭＳ３により各部屋Ｌ１〜Ｌ３の環境音を録音してその録音データをもとに環境音シグネチャリストを生成し、シグネチャリスト記憶部８に格納するようにした。しかし、それに限らず各部屋Ｌ１〜Ｌ３の構造や設備、使われ方を理論解析することでシグネチャデータを生成し、このシグネチャデータをシグネチャリスト記憶部８に格納するようにしてもよい。
【００５５】
その他、閉空間の種類や用途、端末装置及びサーバ装置の種類や構成、端末装置及びサーバ装置の処理手順と処理内容、環境シグネチャデータの用途等についても、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施可能である。
【００５６】
要するにこの発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【符号の説明】
【００５７】
ＭＳ１〜ＭＳ３…ユーザ端末、ＳＶ…測位サーバ、ＮＷ…通信ネットワーク、Ｌ１〜Ｌ３…部屋、ＡＰ１〜ＡＰ３…アクセスポイント、１…ユーザ端末の制御ユニット、２…入力表示デバイス、３…マイクロフォン、４…無線インタフェース部、５…記憶部、６…測位サーバの制御ユニット、７…通信インタフェース部、８…シグネチャリスト記憶部、９…地図データ記憶部、１１…ブラウザ、１２…録音制御部、１３…シグネチャ生成部、６１…シグネチャリスト管理部、６２…シグネチャ比較部、６３…地図データ提供部。
【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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