対称性に基づくアレイ信号処理に関する研究

基于对称性的阵列信号处理研究

• 批准号: 10J06927
• 负责人: 伊藤 信貴
• 金额: $ 0.9万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 2011
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10J06927/
• 关键词: マイクロフォンアレイ; 雑音抑圧; 音源定位; 拡散性雑音; ポストフィルタ; ビームフォーマ; 時間周波数マスク; 音声強調; 信号処理; ミュージカルノイズ; キャリブレーション; 音源分離

本研究では、音響信号処理における課題であった拡散性雑音に頑健なマイクロフォンアレイ信号処理を扱った。拡散性雑音を共分散行列がなす空間における部分空間としてモデル化し、雑音を含まない直交補空間成分を用いて頑健に目的音を強調したり、目的音の到来方向を推定したりする新しいアレイ信号処理の枠組みを提案した。アレイ信号処理による雑音抑圧法としてはマルチチャンネルウィーナーフィルタが知られているが、従来は拡散性雑音環境下で、目的信号のパワースペクトルを精度よく推定するのが困難であった。これに対し、私は上述の雑音に侵されない補空間成分を用いてこれを精度よく推定する方法を提案した。特に本年度は、雑音モデルを一般の行列部分空間に拡張し、また本手法の一部に関する論文がIEEEのジャーナル誌に掲載された。上記手法では目的音の到来方向を既知としていたが、実際にはそれが未知であることも多いので、観測信号からそれを推定する手法が重要である。アレイ信号処理による複数音源の定位手法としては、共分散行列の固有値分解に基づくMUltiple Slgnal Classification(MUSIC)法が知られているが、共分散行列への拡散性雑音の寄与が原因で定位性能が低下する問題があった。これに対し、私は行列補完という数理的手法に基づき、共分散行列領域において雑音を除去することにより、拡散性雑音下でも正確に複数音源を定位可能な方法を提案した。本年度は特に、雑音を含む観測信号の大規模データベースを用いた性能評価により提案法の有効性を実証した。さらに、行列補完を用いて、目的信号を到来方向が未知でも強調する手法も提案した。12素子のマイクロフォンアレイを試作し、実環境雑音の存在下で音声強調や音源定位を行う実験を行い、実環境における提案法の有効性を示した。

This study で は, audio signal 処 に お け る subject で あ っ た company spread sexual 雑 に robust な マ イ ク ロ フ ォ ン ア レ イ signal 処 Richard を Cha っ た. Company spread sexual 雑 を covariance ranks が な す space に お け る part space と し て モ デ ル し, を 雑 notes contain ま な い orthogonal complement space composition を with い て operations, sound を に purpose emphasizes し た り presumption, purpose sound の arrival direction を し た り す る new し い ア レ イ signal 処 Richard の 枠 group み を proposal し た. ア レ イ signal 処 Richard に よ る 雑 圧 suppression method と し て は マ ル チ チ ャ ン ネ ル ウ ィ ー ナ ー フ ィ ル タ が know ら れ て い る が, 従 は company, divergence で 雑 sound environment, target signal の パ ワ ー ス ペ ク ト ル を precision よ く presumption す る の が difficult で あ っ た. こ れ に し seaborne, private は above の 雑 sound に invasion さ れ な composition を use い い fill space て こ れ を precision よ く presumption す る method proposed を し た. Special に は this year, 雑 モ デ ル を general の ranks part space に company, zhang し, ま た this gimmick の a に masato す る paper が IEEE の ジ ャ ー ナ ル tzu に first white jasmines load さ れ た. Written skill で は purpose sound の arrival direction を already know と し て い た が, be interstate に は そ れ が unknown で あ る こ と も more い の で, 観 signal か ら そ れ を presumption す る gimmick が important で あ る. Youdaoplaceholder0 <s:1> signal processing による complex sound source <s:1> localization techniques と て て, co-dispersive row-column <s:1> intrinsic value decomposition に basis づくMUltiple Slgnal Classification (MUSIC) method が know ら れ て い る が ranks, covariance へ の company spread sexual 雑 の sending and が で positioning performance low が す る problem が あ っ た. こ れ に し seaborne, private は ranks the と い う mathematical methods に base づ き, covariance ranks に お い て 雑 sound を remove す る こ と に よ り, company spread sexual 雑 under で も に plural sound source を correct positioning methods を な proposal し た. This year は に, を 雑 notes contain む 観 signal の large-scale デ ー タ ベ ー ス を with い た performance evaluation 価 に よ の り proposal method have sharper sex を card be し た. Youdaoplaceholder0, row and column completion を use さらに て, destination signal を direction of arrival が unknown で <s:1> emphasizing する technique た proposal た た. 12 element child の マ イ ク ロ フ ォ ン ア レ イ を attempt し, under the environment be 雑 sound の で sounds stressed や line sound source localization を う be 験 を い, be environment に お け の る proposal method have sharper sex を shown し た.

项目成果

トレースノルム最小化による行列補完に基づく拡散性雑音に頑健な複数音源定位

基于使用迹范数最小化的矩阵补全，对扩散噪声具有鲁棒性的多声源定位

• 发表时间: 2011
• 作者: 伊藤信貴;エマニュエル・ヴァンソン;小野順貴;レミ・グリボンヴァル;嵯峨山茂樹
• 通讯作者: 嵯峨山茂樹

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Diffuse Noise Suppression Using Crystal-Shaped Microphone Arrays

• DOI: 10.1109/tasl.2011.2112645
• 发表时间: 2011-09
• 期刊: IEEE Transactions on Audio, Speech, and Language Processing
• 作者: N. Ito;Hikaru Shimizu;Nobutaka Ono;S. Sagayama

共分散行列領域での雑音除去に基づく拡散性雑音に頑健な複数音源定位

基于协方差矩阵域中的噪声去除对扩散噪声具有鲁棒性的多声源定位

• 发表时间: 2010
• 作者: 伊藤信貴;エマニュエルヴァンソン;小野順貴;レミグリボンヴァル;嵯峨山茂謝
• 通讯作者: 嵯峨山茂謝