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公開番号2025158791
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-17
出願番号2024061666
出願日2024-04-05
発明の名称環境音モニタ装置、環境音モニタ方法及びプログラム
出願人鹿島建設株式会社
代理人個人
主分類G01S 5/20 20060101AFI20251009BHJP(測定;試験)
要約【課題】建設現場において環境音を発生する音源の位置を、簡易に、かつ精度よく推定すること。
【解決手段】
環境音モニタ装置100は、複数のマイクロホンアレイ200からの音声信号に基づいて各マイクロホンアレイ200について音源推定方向ベクトルを算出し、各前記マイクロホンアレイ200について求めた音源推定方向ベクトルのすべての交点の平面位置座標を算出し、複数の前記交点を所定の数のクラスタに分類し、各前記クラスタについて属する前記交点の重心を算出し、各前記クラスタについて前記交点の前記重心に対する密集度を示す指標に基づいて、音源推定位置を決定する音源位置推定部113を備えている。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
それぞれが複数の集音手段を備えている、複数の集音ユニットからの音声信号に基づいて各前記集音ユニットについて音源の位置を指向する音源推定方向ベクトルを算出し、
各前記集音ユニットについて求めた音源推定方向ベクトルのすべての交点の平面位置座標を算出し、
複数の前記交点を所定の数のクラスタに分類し、各前記クラスタについて属する前記交点の重心を算出し、
各前記クラスタについて前記交点の前記重心に対する密集度を示す指標に基づいて、音源推定位置を決定する音源位置推定部を
備えている環境音モニタ装置。
続きを表示（約 930 文字）【請求項２】
決定された前記音源推定位置と、各前記集音ユニットの位置及び各前記集音ユニットによって測定された音圧レベルとにより各前記音源の音響パワーレベルを算出する音源解析部をさらに備えている、請求項１に記載の環境音モニタ装置。
【請求項３】
各前記クラスタについて、前記重心と各前記交点との間の距離の逆数の和を算出し、前記の和が所定の閾値より大きい前記クラスタの重心を音源推定位置として特定する、請求項１に記載の環境音モニタ装置。
【請求項４】
各前記クラスタについて、前記重心と各前記交点との間の距離の逆数の和を算出し、前記の和の値を２つのクラスタにクラスタリングし、得られた２つのクラスタのうち、平均値が大きいクラスタの重心を音源推定位置として特定する、請求項１に記載の環境音モニタ装置。
【請求項５】
コンピュータが、
それぞれが複数の集音手段を備えている、複数の集音ユニットからの音声信号に基づいて各前記集音ユニットについて音源の位置を指向する音源推定方向ベクトルを算出し、
各前記集音ユニットについて求めた音源推定方向ベクトルのすべての交点の平面位置座標を算出し、
複数の前記交点を所定の数のクラスタに分類し、各前記クラスタについて属する前記交点の重心を算出し、
各前記クラスタについて前記交点の前記重心に対する密集度を示す指標に基づいて、音源推定位置を決定する、
環境音モニタ方法。
【請求項６】
コンピュータに、
それぞれが複数の集音手段を備えている、複数の集音ユニットからの音声信号に基づいて各前記集音ユニットについて音源の位置を指向する音源推定方向ベクトルを算出し、
各前記集音ユニットについて求めた音源推定方向ベクトルのすべての交点の平面位置座標を算出し、
複数の前記交点を所定の数のクラスタに分類し、各前記クラスタについて属する前記交点の重心を算出し、
各前記クラスタについて前記交点の前記重心に対する密集度を示す指標に基づいて、音源推定位置を決定する処理を実行させる、
プログラム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、環境音モニタ装置、環境音モニタ方法及びプログラムに関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
建設現場において、重機から、また各種の工種において発生する音（以下「環境音」と総称する。）は、現場周辺の生活環境に影響を及ぼす側面があり、環境基準、騒音規制法では敷地境界における基準値を定めており、特定建設作業においてはその基準値を守ることが求められる。
【０００３】
現状では、基準値を守るために、建設現場の敷地境界に無指向性のマイクロホンを設置し、境界上における環境音レベルをモニタリングしているが、無指向性のマイクロホンでは音圧レベルのみが観測され、音源位置を知ることはできない。そこで、複数のマイクロホンを近接して並置させてなるマイクロホンアレイを複数用いて音の到来方向を推定し、到来方向の推定ベクトルを重ね合わせて音源位置を特定する手法が用いられる。図１に、複数のマイクロホンアレイを用いて音源位置の推定を行う状況を模式的に示している。図１では、簡単のために、長方形の敷地Ｆ内にある２つの音源ＳＳ１、ＳＳ２の位置を、３組のマイクロホンアレイ２００によって推定するようにしている。各マイクロホンアレイ２００による音の到来方向の推定処理は、例えば、浅野太、“知識の森２群（画像・音・言語）、６編（音響信号処理）、３章音源定位”、［ｏｎｌｉｎｅ］、２０１１年１１月、電子情報通信学会、［令和６年２月２１日検索］、インターネット＜https://www.ieice-hbkb.org/files/02/02gun_06hen_03.pdf＞等の文献に記載されている。図１に示すように、２つの音源ＳＳ１、ＳＳ２の位置は、３組のマイクロホンアレイ２００によって求められる音の到来方向を示すベクトル（以下「音源位置推定ベクトル」と呼ぶ。」）の交点として特定することができる。
【０００４】
しかし、この手法では、各マイクロホンアレイ２００において別の音源から受音されることによるベクトルの交点Ｐも検出される。この交点Ｐは音源推定とは関係がないものの、そのままでは音源位置を示す交点と区別することができない。
【０００５】
これについて、例えば非特許文献１では、得られた音源方向推定ベクトルのすべての交点に対し、２つの方向ベクトルの組み合わせでそれぞれ到来音源のスペクトルを求め、スペクトルの類似性という観点でクラスタリングを行い、その類似度から交点が実際の音源かどうかを判断している。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
Daniel Gabriel, et.al., "Iterative Outlier Removal Method Using In-Cluster Variance Changes in Multi-Microphone Array Sound Source Localization", The Proceedings of The 79th National Convention of IPSJ, pp. 2-229-230, Nagoya University, Nagoya, Mar. 16-18,2017
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、非特許文献１で提案されている手法では、方向ベクトルの組合せ数が多くなるとスペクトル演算に要する計算負荷が増加し、計算時間が長くなるという問題がある。このことは、特に、環境音の時間的な変化を継続的にモニタするために音源推定のための演算を反復して実行しようとする場合に問題となる。
【０００８】
本発明の目的の一つは、建設現場において環境音を発生する音源の位置を、簡易に、かつ精度よく推定することができる環境音モニタ装置、環境音モニタ方法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】
本発明の一つの態様は、それぞれが複数の集音手段を備えている、複数の集音ユニットからの音声信号に基づいて各前記集音ユニットについて音源推定方向ベクトルを算出し、各前記集音ユニットについて求めた音源推定方向ベクトルのすべての交点の平面位置座標を算出し、複数の前記交点を所定の数のクラスタに分類し、各前記クラスタについて属する前記交点の重心を算出し、各前記クラスタについて前記交点の前記重心に対する密集度を示す指標に基づいて、音源推定位置を決定する音源位置推定部を備えている環境音モニタ装置である。
【００１０】
前記の環境音モニタ装置は、さらに、決定された前記音源推定位置と、各前記集音ユニットの位置及び各前記集音ユニットによって測定された音圧レベルとにより各前記音源の音響パワーレベルを算出する音源解析部を備えるとしてもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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