KR20170015759A - Sound detecting system based phase-error filter using a dual microphone and its method - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a system and a method for sound source direction detection, and more particularly, to a system and a method for sound source direction detection based on a phase-error filter using a dual microphone which detect a warning horn sound for notifying a warning to a driver from among noises occurring around a vehicle and thereby provides the driver with the information about the occurring region of the sound, thereby enabling the driver to respond to whether the vehicle of the driver obstruct traffic flow and whether the driver threats other cars and guiding a safe driving. A system and a method for sound source direction detection based on a phase-error filter using a dual microphone according to the present invention is characterized by comprising: a detection unit including two microphones for detecting sound source information; a control unit for calculating sound source positional information including the direction and the distance of a sound source by using the sound source information received from the detecting unit; and an output unit for indicating the sound source positional information received from the control unit by a screen or a sound, wherein the control unit detects the direction of the sound source by applying a phase-error filter to the sound source information.

Description

듀얼 마이크를 이용한 위상오류필터 기반의 음원 방향 검출 시스템 및 그 방법{Sound detecting system based phase-error filter using a dual microphone and its method}[0001] The present invention relates to a phase error filter based on a dual microphone,

본 발명은 음원 방향 검출 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 차량 주위에서 발생하는 소음 가운데 운전자에게 주의를 알리는 경적음 등을 검출함으로써, 소리의 발생 영역에 대한 정보를 운전자에게 제공하여 교통 방해 흐름 여부 및 위협 운전 여부에 대한 대응 및 안전 운전을 유도할 수 있는 듀얼 마이크를 이용한 위상오류필터 기반의 음원 방향 검출 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a sound source direction detecting system and a method thereof, and more particularly, it relates to a sound source direction detecting system and a method thereof, which detect a sound, such as a warning sound, And more particularly, to a phase error filter based sound source direction detection system and method using a dual microphone capable of inducing a response to an operation and a safe operation.

최근 차량의 운행 중에 발생할 수 있는 각종 안전사고를 미연에 방지하기 위한 시스템이 개발되어 차량에 탑재되고 있는데, 그 예들로서 자차와 후행 차량과의 충돌 위험성을 경보하는 후방 및 측방 충돌 방지 경보장치가 있다. 이러한 충돌 방지 경보장치는 차량의 주행차선 변경시나 주차시 또는 주행 시에 운전자의 시야가 미치지 못하는 사각지대에서의 차량 및 운전자의 안전성을 확보하기 위한 장치로서 영상 카메라 센서, 초음파 센서 혹은 레이저 레이다 등을 사용하여 충돌 가능성이 있는 장애물의 유무를 감지하는 방법을 이용하거나, 음향 센서를 사용하여 차량 주위에서 발생하는 경적음 등의 음원을 파악하여 주변 위험으로부터 운전자의 주의를 요하도록 하는 장치 등이 개발되고 있다.BACKGROUND ART [0002] A system for preventing various safety accidents that may occur during the recent operation of a vehicle has been developed and mounted on a vehicle. For example, there are a rear and side collision warning device for warning a collision risk between a vehicle and a trailing vehicle . Such an anti-collision warning device is a device for securing the safety of the vehicle and the driver in a blind spot where the driver's visibility can not be attained when changing the driving lane of the vehicle, during parking or during driving, and is equipped with a video camera sensor, an ultrasonic sensor, A device for detecting the presence of an obstacle with a possibility of collision or a device for sensing the sound source such as a sound generated in the surroundings of the vehicle by using an acoustic sensor and requiring the driver to pay attention to the surrounding danger has been developed .

한편, 운행 중인 차량 주변에서는 다양한 소리가 발생하므로 차량 경적음과 같이 운전자가 주의해야 할 소리에 대한 반응이 둔감할 수 있어서 경적음이 어느 방향에서 어느 정도의 거리를 두고 울린 것인지, 자신의 차량을 향해 울린 것인지, 혹은 경적 소리가 울렸는지 여부에 대한 판단이 어려울 수 있다. On the other hand, since a variety of sounds are generated in the vicinity of the vehicle in operation, the response to the sound that the driver should be aware of, such as a vehicle sound signal, may be insensitive, so that the direction of the sound from the direction of the sound, It may be difficult to judge whether or not the sound of a beep sounded.

종래 대한민국 등록특허공보 제10-1419846 "위상차를 이용한 위치확인 시스템 및 방법"에는 센서의 위치, 센서 신호의 주파수 및 위상차를 이용하여 서로 다른 지점으로부터 수신된 신호의 발생 위치를 확인하는 시스템에 대하여 공지된 바, 센서가 감지한 입력 신호를 고속 퓨리에 변환 후 위상차를 이용하여 상관값을 연산하고 출력 상관값의 최대치를 구하게 되는데, 전 방향에서 신호들이 입력되기 때문에 일정 시간 간격에 입력 신호들이 각기 다른 방향과 지연을 가지게 되므로 여러 음원이 입력되는 상황에서는 특정 음원의 위상차를 연산하기 어려워 검출 성능이 떨어질 수 있다.
Korean Patent Registration No. 10-1419846 entitled " Positioning system and method using phase difference "describes a system for confirming the generation position of a signal received from different points using the position of a sensor, the frequency and phase difference of a sensor signal, The input signal detected by the sensor is subjected to fast Fourier transform and the correlation value is calculated using the phase difference to obtain the maximum value of the output correlation value. Since the signals are input in all directions, And thus the detection performance may be deteriorated because it is difficult to calculate the phase difference of a specific sound source in a situation where a plurality of sound sources are input.

상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은 차량 주행중 주위에서 발생하는 소음 등을 검출하여 소리의 발생 영역에 대한 정보를 운전자에게 제공함에 있어서, 일정 시간 동안에 다양한 방향에서 여러 음원이 센서에 감지되어 입력되는 상황에서는 특정 음원의 위상차를 연산하기 어려워 음원의 위치를 검출하는 성능이 떨어지는 문제점을 해결하기 위한 목적이 있다.
In order to solve the above problems, the present invention has been developed to provide a driver with information on a sound generation region by detecting noise generated in the surroundings of a vehicle while driving, There is a problem in that it is difficult to calculate a phase difference of a specific sound source in a situation where it is sensed and input to a sensor, and thus the performance of detecting the position of a sound source is poor.

본 발명의 상기 목적은 음원 방향 검출 시스템에 있어서, 음원 정보를 감지하는 두 개의 마이크로 구성하는 감지부와, 상기 감지부로부터 전달받은 상기 두 개의 음원 정보를 이용하여 음원 방향 및 거리를 포함하는 음원 위치정보를 산출하는 제어부 및 상기 제어부로부터 전달받은 상기 음원 위치정보를 화면 또는 음성으로 표시하는 출력부를 포함하되, 상기 제어부는 상기 음원 정보에 위상오류필터를 적용하여 음원의 방향을 검출하는 것을 특징으로 하는 듀얼 마이크를 이용한 위상오류필터 기반의 음원 방향 검출 시스템에 의해 달성된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a sound source direction detecting system comprising: a micro-sensing unit configured to detect sound source information; a sound source position detecting unit detecting a sound source position including a sound source direction and a distance using the two sound source information received from the sensing unit; Wherein the controller detects a direction of a sound source by applying a phase error filter to the sound source information, wherein the phase error filter is applied to the sound source information to display the sound source position information on a screen or a voice, This is achieved by a phase error filter based sound source direction detection system using a dual microphone.

또한, 본 발명의 다른 목적은 음원 방향 검출 방법에 있어서, 두 개의 마이크가 각각 음원 정보 A와 음원 정보 B를 감지하는 제1 단계와, 퓨리에 변환 모듈이 상기 마이크로부터 전달받은 상기 두 개의 음원 정보를 단기간 퓨리에 변환에 의해 각각 주파수 성분으로 변환하는 제2 단계와, 주변 소음 제거 모듈이 상기 퓨리에 변환 모듈로부터 전달받은 상기 두 개의 음원 정보에 적응형 필터를 적용하여 각각 주변 소음을 제거하는 제3 단계와, 음성 움직임 검출 모듈이 상기 주변 소음 제거 모듈을 거친 음원 정보로부터 음성 구간과 음성이 아닌 구간을 검출하는 제4 단계와, 타겟 음원 검출 모듈이 상기 제4 단계에서 검출한 상기 음성이 아닌 구간에 대하여 대역 통과 필터와 에너지 스펙트럼 밀도를 적용하여 타겟 음원을 검출하는 제5 단계 및 음원 방향 검출 모듈이 상기 타겟 음원에 위상오류필터를 적용하여 상기 타겟 음원의 방향을 검출하는 제6 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 듀얼 마이크를 이용한 위상오류필터 기반의 음원 방향 검출 방법에 의해 달성된다.
It is another object of the present invention to provide a sound source direction detecting method, comprising: a first step of detecting two sound sources A and B, respectively, of two microphones; a first step of detecting a sound source information A second step of converting the sound source information into a frequency component by short-time Fourier transform, a third step of applying an adaptive filter to the two sound source information received from the Fourier transform module, A fourth step of the voice motion detection module detecting a voice section and a voice section from the voice source information passed through the peripheral noise cancellation module, A fifth step of detecting a target sound source by applying a band-pass filter and an energy spectral density, The module is achieved by the sixth step the phase error filter based on the sound source direction detection method using a dual-microphone, characterized in that is comprises the that detects the direction of the target sound source by applying the phase error filter to the target sound source.

따라서, 본 발명의 듀얼 마이크를 이용한 위상오류필터 기반의 음원 방향 검출 시스템 및 그 방법은 차량 주행중 주위에서 발생하는 소음 등을 검출하여 소리의 발생 영역에 대한 정보를 운전자에게 제공함에 있어서, 일정 시간 동안에 다양한 방향에서 여러 음원이 센서에 감지되어 입력되는 상황에서는 특정 음원의 위상차를 연산하기 어려워 음원의 위치를 검출하는 성능이 떨어지는 문제점을 해결하여 다른 음원 검출 시스템보다 방향 예측 성능이 우수한 효과가 있다.
Accordingly, the phase error filter based sound source direction detection system and method thereof using the dual microphone of the present invention detect noise generated in the surroundings of a vehicle while driving and provide information to a driver on a sound generation area, It is difficult to calculate a phase difference of a specific sound source in a situation where a plurality of sound sources are sensed and input from various directions in a variety of directions. Therefore, there is an effect that direction prediction performance is superior to other sound source detection systems.

도 1은 본 발명에 따른 듀얼 마이크를 이용한 위상오류필터 기반의 음원 방향 검출 시스템의 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 듀얼 마이크를 이용한 위상오류필터 기반의 음원 방향 검출 방법에 대한 블록 다이어그램,
도 3은 본 발명에 따른 듀얼 마이크를 이용한 위상오류필터 기반의 음원 방향 검출 시스템을 차량에 적용한 예시도,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 듀얼 마이크를 이용한 위상오류필터 기반의 음원 방향 검출 방법을 나타내는 흐름도이다.1 is a block diagram of a phase error filter based sound source direction detection system using a dual microphone according to the present invention;
2 is a block diagram of a method of detecting a direction of a sound source based on a phase error filter using a dual microphone according to the present invention,
3 is a diagram illustrating an application of a phase error filter based sound source direction detection system using a dual microphone according to the present invention to a vehicle,
4 is a flowchart illustrating a method of detecting a direction of a sound source based on a phase error filter using a dual microphone according to an embodiment of the present invention.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.The terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms and the inventor may appropriately define the concept of the term in order to best describe its invention It should be construed as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are merely the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all the technical ideas of the present invention. Therefore, It is to be understood that equivalents and modifications are possible.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 듀얼 마이크를 이용한 위상오류필터 기반의 음원 방향 검출 시스템의 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 듀얼 마이크를 이용한 위상오류필터 기반의 음원 방향 검출 방법에 대한 블록 다이어그램이다. FIG. 1 is a block diagram of a phase error filter based sound source direction detection system using a dual microphone according to the present invention, FIG. 2 is a block diagram of a phase error filter based sound source direction detection method using a dual microphone .

도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 듀얼 마이크를 이용한 위상오류필터 기반의 음원 방향 검출 시스템은 음원 정보를 감지하는 감지부(100)와, 상기 감지부(100)로부터 전달받은 상기 음원 정보를 이용하여 음원 방향 및 거리를 포함하는 음원 위치정보를 산출하는 제어부(200) 및 상기 제어부(200)로부터 전달받은 상기 음원 위치정보를 화면 또는 음성으로 표시하는 출력부(300)를 포함하여 구성한다.1 and 2, a phase error filter based sound source direction detection system using dual microphones according to the present invention includes a sensing unit 100 for sensing sound source information, A control unit 200 for calculating sound source location information including a sound source direction and a distance using the sound source information and an output unit 300 for displaying the sound source location information received from the control unit 200 on a screen or by voice .

감지부(100)는 두 개의 마이크(110, 120)로 구성하며, 각 마이크(110, 120)를 통하여 감지한 각각의 음원 정보 A, B를 상기 제어부(200)로 전달하도록 한다.The sensing unit 100 includes two microphones 110 and 120 and transmits the tone generator information A and B sensed through the microphones 110 and 120 to the controller 200. [

한편, 상기 마이크(110, 120)를 차량에 적용하는 경우에는 차 실내에 장착하되, 차량 주위에서 경고하는 차량 경적음 등을 수신하는 운전자의 청각 기관과 가까우며 설치가 용이한 백미러 등에 장착하는 것이 바람직하다.On the other hand, when the microphones 110 and 120 are applied to a vehicle, it is preferable to mount the microphone 110 and 120 on a rearview mirror which is installed near the auditory organs of the driver, .

제어부(200)는 상기 마이크(110, 120)로부터 감지한 음원 정보를 전달받아 상기 음원 정보에 위상오류필터(Phased-error Based Filter)를 적용하여 음원의 방향을 검출하고 상기 음원 방향 및 거리를 포함하는 음원 위치정보를 산출하여 상기 출력부(300)로 전달하는데, 상세하게는 퓨리에 변환 모듈(210), 주변 소음 제거 모듈(220), 음성 움직임 검출 모듈(230), 타겟 음원 검출 모듈(240) 및 음원 방향 검출 모듈(250)을 포함하여 구성한다.The control unit 200 receives the sound source information sensed by the microphones 110 and 120 and detects a direction of the sound source by applying a phased-error based filter to the sound source information, And outputs the sound source position information to the output unit 300. The Fourier transform module 210, the peripheral noise reduction module 220, the voice movement detection module 230, the target sound source detection module 240, And a sound source direction detection module 250.

퓨리에 변환 모듈(210)은 상기 감지부(100)로부터 전달받은 상기 음원 정보를 단기간 퓨리에 변환(short time fourier transform)에 의해 주파수 성분으로 변환한다.The Fourier transform module 210 converts the sound source information received from the sensing unit 100 into a frequency component by a short time fourier transform.

주변 소음 제거 모듈(220)은 상기 퓨리에 변환 모듈(210)을 거친 음원 정보에 적응형 필터를 적용하여 주변 소음을 제거한다The ambient noise removing module 220 removes ambient noise by applying an adaptive filter to the sound source information through the Fourier transform module 210

음성 움직임 검출 모듈(230)은 상기 주변 소음 제거 모듈(220)을 거친 음원 정보로부터 음성 구간과 음성이 아닌 구간을 검출한다.The voice motion detection module 230 detects a voice interval and a voice interval from the sound source information passed through the ambient noise canceling module 220. [

타겟 음원 검출 모듈(240)은 상기 음성 움직임 검출 모듈(230)을 거친 음원 정보 가운데 상기 음성이 아닌 구간에 대하여 주파수 대역 통과 필터와 에너지 스펙트럼 밀도를 적용하여 타겟 음원을 검출한다.The target sound source detection module 240 detects a target sound source by applying a frequency band pass filter and an energy spectral density to the non-speech interval of the sound source information through the voice motion detection module 230.

음원 방향 검출 모듈(250)은 상기 타겟 음원 검출 모듈(240)을 거친 음원 정보와 상기 주변 소음 제거 모듈(220)을 거친 음원 정보를 전달받아, 두 개의 상기 음원 정보 사이의 시간 지연을 조정하며, 상기 음원 정보 각각의 위상을 구하여 상기 위상의 위상차를 연산하고, 상기 위상차를 이용하여 상기 위상오류필터의 이득을 산출한다.The sound source direction detection module 250 receives the sound source information through the target sound source detection module 240 and the sound source information through the ambient noise reduction module 220 and adjusts the time delay between the two sound source information, Calculates the phase difference of the phase by obtaining the phase of each of the sound source information, and calculates the gain of the phase error filter using the phase difference.

출력부(300)는 상기 제어부(200)의 상기 음원 방향 검출 모듈(250)로부터 전달받은 상기 음원 위치정보를 모니터 또는 스피커 등으로 출력하여 운전자에게 제시하도록 한다.The output unit 300 outputs the sound source location information received from the sound source direction detection module 250 of the control unit 200 to a monitor or a speaker to be presented to the driver.

도 3은 본 발명에 따른 듀얼 마이크를 이용한 위상오류필터 기반의 음원 방향 검출 시스템을 차량에 적용한 예시도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 듀얼 마이크를 이용한 위상오류필터 기반의 음원 방향 검출 방법을 나타내는 흐름도이다. FIG. 3 is a diagram illustrating an application of a phase error filter based sound source direction detection system using a dual microphone according to the present invention to a vehicle, FIG. 4 is a diagram illustrating a phase error filter based sound source direction using a dual microphone Fig.

도 3 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 듀얼 마이크를 이용한 위상오류필터 기반의 음원 방향 검출 방법은 두 개의 마이크가 각각 음원 정보 A와 음원 정보 B를 감지하는 제1 단계와, 퓨리에 변환 모듈이 상기 마이크로부터 전달받은 상기 두 개의 음원 정보를 단기간 퓨리에 변환에 의해 각각 주파수 성분으로 변환하는 제2 단계와, 주변 소음 제거 모듈이 상기 퓨리에 변환 모듈로부터 전달받은 상기 두 개의 음원 정보에 적응형 필터를 적용하여 각각 주변 소음을 제거하는 제3 단계와, 음성 움직임 검출 모듈이 상기 주변 소음 제거 모듈을 거친 하나의 상기 음원 정보 A로부터 음성 구간과 음성이 아닌 구간을 판단하여 음성이 아닌 구간을 검출하는 제4 단계와, 타겟 음원 검출 모듈이 상기 제4 단계에서 검출한 상기 음성이 아닌 구간에 대하여 대역 통과 필터와 에너지 스펙트럼 밀도를 적용하여 타겟 음원을 판단하여 검출하는 제5 단계 및 음원 방향 검출 모듈이 상기 타겟 음원에 위상오류필터를 적용하여 상기 타겟 음원의 방향을 검출하는 제6 단계를 포함하여 구성된다.3 to 4, a phase error filter based sound source direction detection method using dual microphones according to the present invention includes a first step in which two microphones sense sound source information A and sound source information B, respectively, and a Fourier transform A second step of the module converting the two sound source information received from the microphones into frequency components by short-time Fourier transform; and a second step of converting the two sound source information received from the Fourier transform module into an adaptive filter And a third step of removing the surrounding noises from the sound source information. The voice motion detection module detects a non-voice section from the one sound source information A passed through the peripheral noise canceling module, A fourth step, and a fourth step in which the target sound source detection module detects the sound source And a sixth step of detecting a direction of the target sound source by applying a phase error filter to the target sound source in a fifth step of determining and detecting a target sound source by applying a pass filter and an energy spectral density, do.

제1 단계에서 감지부(100)를 구성하는 마이크 1(110), 마이크 2(120)가 주위에서 발생하는 차량 경적음 등의 음원을 각각 음원 정보 A와 음원 정보 B로 감지하고(S10), 제2 단계에서 상기 음원 정보 A와 음원 정보 B는 상기 제어부(200)의 퓨리에 변환 모듈(210)에서 단기간 퓨리에 변환을 적용하여 각각 주파수 성분으로 변환하게 되며(S20), 제3 단계에서는 다시 주변 소음 제거 모듈(220)에서 주변 소음을 제거하게 된다(S30).In the first step, sound sources such as vehicle sound signals generated by the microphone 1 110 and the microphone 2 120 surrounding the sensing unit 100 are detected as sound source information A and sound source information B, respectively (S10) In step 2, the sound source information A and the sound source information B are respectively converted into frequency components by applying a short-term Fourier transform in the Fourier transform module 210 of the controller 200 (S20). In the third step, The module 220 removes ambient noise (S30).

상기 제3 단계를 거친 두 개의 상기 음원 정보 가운데 마이크 1(110)에서 감지하여 처리된 하나의 음원 정보 A는 상기 음성 움직임 검출 모듈(230)로 전달되고, 마이크 2(120)에서 감지하여 처리된 다른 음원 정보 B는 상기 음원 위치 검출 모듈(250)로 전달된다.One piece of sound source information A sensed and processed by the microphone 1 110 among the two pieces of sound source information that have been subjected to the third step is transmitted to the voice motion detection module 230, And the other sound source information B is transmitted to the sound source position detection module 250.

상기 제4 단계에서는 상기 음성 움직임 검출 모듈(230)에서 상기 음원 정보 A가 음성 정보인지를 판단하게 되는데(S40), 상기 음원 정보 A의 절대값을 이용하여 샘플단위로 저속 인벨로프와 고속 인벨로프를 연산하고 이때 고속 인벨로프가 상기 저속 인벨로프보다 작은 경우에는 음성 움직임 계수를 "0"으로 설정하여 상기 음성이 아닌 구간으로 검출하고, 그렇지 않은 경우에는 상기 음성 움직임 계수를 "1"로 설정하여 상기 음성 구간으로 검출하도록 함으로써, 상기 마이크(110)에서 감지되는 음원 정보에서 음성 성분을 제외한 상기 음성 아닌 구간 만을 검출하도록 하여 상기 타겟 음원 검출 모듈(240)로 전달하는데, 상기 음성 구간만 검출되는 경우에는 다시 상기 제1 단계부터 절차를 수행하도록 한다.In the fourth step, the voice motion detection module 230 determines whether the sound source information A is voice information (S40). Using the absolute value of the sound source information A, When the velocity envelope is smaller than the low velocity envelope, the voice motion coefficient is set to "0 " to detect the voice motion coefficient as a non-voice interval, To the target sound source detection module 240 by detecting only the non-sound section excluding the sound component from the sound source information detected by the microphone 110, The procedure is performed again from the first step.

다음으로 상기 제5 단계에서는 상기 타겟 음원 검출 모듈(240)에서 상기 음성 아닌 구간에 대하여 주파수 구간 대역 통과 필터를 적용한 후 에너지 스펙트럼 밀도의 절대값을 연산하게 되는데, 연산한 상기 절대값이 미리 설정한 임계값보다 큰 경우에는 타겟 음원 검출 계수를 "1"로 설정하여 타겟 음원으로 검출하고 상기 음원 위치 검출 모듈(250)로 전달하며(S50), 그렇지 않은 경우에는 상기 타겟 음원 검출 계수를 "0"으로 설정하게 되고 다시 상기 제1 단계부터 다시 절차를 수행하도록 한다.Next, in the fifth step, the target sound source detection module 240 applies the frequency band pass filter to the non-speech section, and then calculates the absolute value of the energy spectral density. The target sound source detection coefficient is set to "1" to be detected as a target sound source and transmitted to the sound source position detection module 250 (S50). Otherwise, the target sound source detection coefficient is set to & And the procedure is performed again from the first step.

마지막으로 상기 제6 단계에서는 상기 음원 방향 검출 모듈(250)에서 상기 제5 단계를 거친 상기 음원 정보 A 및 상기 제3 단계를 거치고 바로 입력된 상기 음원 정보 B를 각각 전달받아 이를 처리하여 음원의 방향을 검출하게 된다(S60).Finally, in the sixth step, the sound source information A through the fifth step in the sound source direction detection module 250 and the sound source information B inputted through the third step are received and processed, (S60).

상세하게 나타내면, 상기 제6 단계는 두 개의 상기 음원 정보 사이의 시간 지연을 조정하는 제6-1 단계와, 상기 음원 정보 각각의 위상을 구하고, 상기 위상의 위상차를 연산하는 제6-2 단계와, 상기 위상차를 이용하여 상기 위상오류필터의 이득을 구하는 제6-3 단계를 포함한다.In more detail, the sixth step includes a sixth step of adjusting a time delay between the two sound source information, a sixth step of obtaining phase of each of the sound source information and computing a phase difference of the phase, And a sixth step of obtaining a gain of the phase error filter using the phase difference.

즉, 상기 제6-1 단계에서 마이크와 타겟 음원과의 각도인 θ를 조절함으로써 아래의 연산에 의해 두 개의 상기 음원 정보 A, B 사이의 시간 지연 τ를 조정하며, 여기서 d는 듀얼 마이크 간의 거리, c는 소리 속도, fs는 샘플링 주파수이다.That is, in step 6-1, the time delay τ between the two sound source information A and B is adjusted by the following calculation by adjusting the angle θ between the microphone and the target sound source, where d is the distance between the dual microphones , c is the sound velocity, and fs is the sampling frequency.

Figure pat00001
Figure pat00001

이렇게 연산된 상기 시간 지연 τ는 아래의 연산 과정에서 상기 음원 정보 B에 적용하는데, 여기서 k는 시간 인덱스이고, ω는 각도 주파수이다.The calculated time delay? Is applied to the sound source information B in the following calculation process, where k is a time index and? Is an angular frequency.

Figure pat00002
Figure pat00002

Figure pat00003
Figure pat00003

다음으로 상기 제6-2 단계에서는 상기 시간 지연을 조정한 상기 음성 정보 A, B 각각의 위상을 구한 후, 두 위상에 대한 위상차 φ를 아래의 연산 과정에 의해 구하게 된다. Next, in step 6-2, the phases of the audio information A and the audio information B adjusted for the time delay are obtained, and the phase difference? For the two phases is obtained by the following calculation process.

Figure pat00004
Figure pat00004

다음으로 상기 제6-3 단계에서는 상기 위상차를 이용하여 아래의 연산 과정에 의해 상기 위상오류필터의 이득 γ을 구하게 된다.Next, in step 6-3, the gain? Of the phase error filter is obtained by the following calculation process using the phase difference.

Figure pat00005
Figure pat00005

위 연산과정에서 상기 이득을 조절함으로써 두 마이크 신호를 위상오류필터에 통과 시 출력 음성의 인식률을 변화시킬 수 있으므로, 차량 충돌 방지 시스템이나 음원 인지 시스템에 적용할 때 실측값을 보고 값을 튜닝함으로써 출력 음성 인식률을 향상시킬 수 있게 되며, 이렇게 연산된 이득을 이용하여 두 마이크 신호를 합성하는 데 적용함으로써 특정 방향에 대한 지향성을 가지게 할 수 있다.Since the gain of the microphone can be changed by adjusting the gain in the above calculation process, the recognition rate of the output voice can be changed when passing through the phase error filter. Therefore, when applied to the vehicle collision avoidance system or the sound source recognition system, It is possible to improve the speech recognition rate. By applying the calculated gain to synthesize two microphone signals, it is possible to have directivity in a specific direction.

상기 음원 방향 검출 모듈(250)에서 마이크와 타겟 음원과의 각도인 θ를 조절하여 상기 시간 지연 τ를 상기 두 개의 음원 정보에 적용하고, 상기 위상오류필터를 통과시킨 후 θ에 따라 타겟 음원의 주파수 구간의 에너지 스펙트럼의 밀도를 연산하고, 밀도값이 최대가 되는 위치에 대한 θ 값을 찾음으로써 타겟 음원의 방향을 검출할 수 있다.The sound source direction detection module 250 adjusts the angle θ between the microphone and the target sound source so as to apply the time delay τ to the two sound source information and after passing the phase error filter, The direction of the target sound source can be detected by calculating the density of the energy spectrum of the section and finding the value of the position where the density value becomes the maximum.

기존 음원 방향 검출 시스템은 전 방향에서 듀얼 마이크에 신호들이 각기 다른 방향과 각각 다른 지연을 가진 신호들이 입력되면 그 신호들의 위상 차를 이용하여 연산된 출력 상관값의 최대치가 어떤 신호의 지연 인지를 모르기 때문에 음원 방향을 찾기 어려워지지만, 상기 위상오류필터를 사용하게 되면 입력신호의 위상 차를 이용한 지향성으로 입력 신호들이 각기 다른 방향에서 입력되더라도 상기 θ 조절 및 각 θ 마다 에너지 스펙트럼 밀도를 비교하여 최대값의 θ를 음원 방향으로 예측하기 때문에 실제 주행 상황에서 음원 위치 예측 성능이 우수하다.In a conventional sound source direction detection system, when a signal having a delay different from that of the other direction is input to the dual microphone in all directions, the maximum value of the output correlation value calculated using the phase difference of the signals is not known However, when the phase error filter is used, even if the input signals are input in different directions due to the directivity using the phase difference of the input signal, the energy spectral densities are adjusted for each of the [theta] Since θ is predicted in the direction of the sound source, the sound source position prediction performance is excellent in an actual driving situation.

한편, 상기 음원 방향 검출 모듈(250)에서 검출된 경적 음원 예측 방향각인 θ를 이용하여 경적 음원까지의 거리 및 방향을 아래 연산에 의해 산출하게 되는데, 여기서 ds는 듀얼 마이크와 경적 음원까지 거리 즉 자차와 타차와의 거리이고, dw는 진행 방향에 따른 자차와 타차의 차선 폭 거리를 나타낸다.The distance and direction to the horn sound source are calculated by the following calculation using the horn angle prediction direction angle θ detected by the sound source direction detection module 250. Here, ds is a distance between the dual microphone and the horn sound source And dw represents the distance between the vehicle along the traveling direction and the lane width of the other vehicle.

Figure pat00006
Figure pat00006

차량 충돌 방지 시스템에 적용되는 경우에, 차선 변경시 인접 차에서 경적음이 발생하고 본 발명에 따른 경적 음원 예측 방향각인 θ가 0 ~ 90°인 A 영역이라면 오른쪽 후방에서 진행중인 차량이, θ가 270 ~ 360°인 D 영역이라면 왼쪽 후방에 차량이 진행중임을 운전자에게 또는 자율 운전 시스템에 경고하여, 차속 감속 및 원래 위치로 돌아가도록 차량을 제어하게 된다.In the case of applying to a vehicle collision avoidance system, if a horn sound is generated in the adjacent vehicle at the time of lane change and an area A in which the horn sound source prediction direction angle θ according to the present invention is 0 to 90 °, If the vehicle is in the D region of 360 degrees, the vehicle is warned to the driver or the autonomous operation system that the vehicle is in the left rear side, and the vehicle is controlled to decelerate the vehicle and return to the original position.

한편, θ가 90 ~ 180°인 B 영역 또는 180 ~ 270°인 C 영역 구간 안에 있는 경우에는 위험 신호로 인지하지 않는 음영 처리를 함으로써 경적 신호들 중에 실제 위험 신호를 판별할 수 있도록 한다On the other hand, when the angle is in the B region of 90 to 180 degrees or in the C region of 180 to 270 degrees, the actual danger signal can be discriminated among the horn signals by shading not recognized as a danger signal

본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 ㅎ통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken by way of illustration, Various changes and modifications may be made by those skilled in the art.

100 : 감지부 200 : 제어부
210 : 퓨리에 변환 모듈 220 : 주변 소음 제거 모듈
230 : 음성 움직임 검출 모듈 240 : 타겟 음원 검출 모듈
250 : 음원 방향 검출 모듈 300 : 출력부100: sensing unit 200:
210: Fourier transform module 220: ambient noise reduction module
230: voice motion detection module 240: target sound source detection module
250: Sound source direction detection module 300:

Claims (11)

음원 방향 검출 시스템에 있어서,
음원 정보를 감지하는 두 개의 마이크로 구성하는 감지부;
상기 감지부로부터 전달받은 상기 두 개의 음원 정보를 이용하여 음원 방향 및 거리를 포함하는 음원 위치정보를 산출하는 제어부; 및
상기 제어부로부터 전달받은 상기 음원 위치정보를 화면 또는 음성으로 표시하는 출력부를 포함하되,
상기 제어부는 상기 음원 정보에 위상오류필터를 적용하여 음원의 방향을 검출하는 것을 특징으로 하는 듀얼 마이크를 이용한 위상오류필터 기반의 음원 위치 검출 시스템.
A sound source direction detection system comprising:
A micro-sensing unit for sensing sound source information;
A control unit for calculating sound source position information including a sound source direction and a distance using the two sound source information received from the sensing unit; And
And an output unit for displaying the sound source location information received from the control unit on a screen or by voice,
Wherein the controller detects a direction of a sound source by applying a phase error filter to the sound source information.
제 1 항에 있어서,
상기 제어부는 상기 감지부로부터 전달받은 상기 음원 정보를 단기간 퓨리에 변환에 의해 주파수 성분으로 변환하는 퓨리에 변환 모듈을 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 듀얼 마이크를 이용한 위상오류필터 기반의 음원 방향 검출 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the control unit comprises a Fourier transform module for converting the sound source information received from the sensing unit into a frequency component by short-term Fourier transform, wherein the control unit includes a phase error filter based on a phase error filter.
제 2 항에 있어서,
상기 제어부는 상기 퓨리에 변환 모듈을 거친 음원 정보에 적응형 필터를 적용하여 주변 소음을 제거하는 주변 소음 제거 모듈을 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 듀얼 마이크를 이용한 위상오류필터 기반의 음원 방향 검출 시스템.
3. The method of claim 2,
Wherein the control unit includes an ambient noise canceling module for removing ambient noise by applying an adaptive filter to the sound source information through the Fourier transform module.
제 3 항에 있어서,
상기 제어부는 상기 주변 소음 제거 모듈을 거친 음원 정보로부터 음성 구간과 음성이 아닌 구간을 검출하는 음성 움직임 검출 모듈을 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 듀얼 마이크를 이용한 위상오류필터 기반의 음원 방향 검출 시스템.
The method of claim 3,
Wherein the controller comprises a voice movement detection module for detecting a voice interval and a non-voice interval from the sound source information that has passed through the peripheral noise reduction module.
제 4 항에 있어서,
상기 제어부는 상기 음성이 아닌 구간에 대하여 주파수 대역 통과 필터와 에너지 스펙트럼 밀도를 적용하여 타겟 음원을 검출하는 타겟 음원 검출 모듈을 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 듀얼 마이크를 이용한 위상오류필터 기반의 음원 방향 검출 시스템.
5. The method of claim 4,
Wherein the control unit includes a target sound source detection module for detecting a target sound source by applying a frequency band pass filter and an energy spectral density to the non-speech section. The sound source direction based on a phase error filter using a dual microphone Detection system.
제 5 항에 있어서,
상기 제어부는 두 개의 상기 음원 정보 사이의 시간 지연을 조정하며, 상기 음원 정보 각각의 위상을 구하여 상기 위상의 위상차를 연산하고, 상기 위상차를 이용하여 상기 위상오류필터의 이득을 산출하는 음원 방향 검출 모듈을 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 듀얼 마이크를 이용한 위상오류필터 기반의 음원 방향 검출 시스템.
6. The method of claim 5,
The control unit adjusts the time delay between the two sound source information, calculates the phase difference of each phase by obtaining the phases of the sound source information, and calculates the gain of the phase error filter using the phase difference. And a phase error filter based on the dual microphone.
음원 방향 검출 방법에 있어서,
두 개의 마이크가 각각 음원 정보 A와 음원 정보 B를 감지하는 제1 단계;
푸리에 변환 모듈이 상기 마이크로부터 전달받은 상기 두 개의 음원 정보를 단기간 퓨리에 변환에 의해 각각 주파수 성분으로 변환하는 제2 단계;
주변 소음 제거 모듈이 상기 퓨리에 변환 모듈로부터 전달받은 상기 두 개의 음원 정보에 적응형 필터를 적용하여 각각 주변 소음을 제거하는 제3 단계;
음성 움직임 검출 모듈이 상기 주변 소음 제거 모듈을 거친 하나의 상기 음원 정보 A로부터 음성 구간과 음성이 아닌 구간을 판단하여 음성이 아닌 구간을 검출하는 제4 단계;
타겟 음원 검출 모듈이 상기 제4 단계에서 검출한 상기 음성이 아닌 구간에 대하여 주파수 대역 통과 필터와 에너지 스펙트럼 밀도를 적용하여 타겟 음원을 판단하여 검출하는 제5 단계; 및
음원 방향 검출 모듈이 상기 타겟 음원에 위상오류필터를 적용하여 상기 타겟 음원의 방향을 검출하는 제6 단계;
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 듀얼 마이크를 이용한 위상오류필터 기반의 음원 방향 검출 방법.
In the sound source direction detecting method,
A first step in which the two microphones sense the sound source information A and the sound source information B, respectively;
A second step of the Fourier transform module converting the two sound source information received from the microphones into frequency components by short-term Fourier transform;
A third step of applying an adaptive filter to the two sound source information received from the Fourier transform module by the peripheral noise canceling module to remove ambient noises respectively;
A fourth step of detecting a non-voice interval by determining a voice interval and a voice interval from one voice source information A through the voice noise detection module;
A fifth step of determining and detecting a target sound source by applying a frequency band pass filter and an energy spectral density to a section of the target sound source detection module that is not the sound detected in the fourth step; And
A sixth step of the sound source direction detection module detecting a direction of the target sound source by applying a phase error filter to the target sound source;
Wherein the phase error filter is configured to detect a direction of a sound source based on a phase error filter using a dual microphone.
제 7 항에 있어서,
상기 제3 단계를 거친 두 개의 상기 음원 정보 가운데 하나의 음원 정보 A는 상기 제4 단계 내지 사이 제5 단계를 거친 후 상기 제6 단계로 진행하고, 다른 하나의 음원 정보 B는 바로 상기 제6 단계로 진행하는 것을 특징으로 하는 듀얼 마이크를 이용한 위상오류필터 기반의 음원 방향 검출 방법.
8. The method of claim 7,
The sound source information A among the two sound source information that has undergone the third step proceeds from the fourth step to the fifth step and then proceeds to the sixth step and the other sound source information B is transmitted to the sixth step The method comprising the steps of: detecting a direction of a sound source based on a phase error filter using a dual microphone;
제 7 항에 있어서,
상기 제4 단계는 상기 음원 정보 A의 절대값을 이용하여 샘플단위로 저속 인벨로프와 고속 인벨로프를 연산하고, 상기 고속 인벨로프가 상기 저속 인벨로프보다 작은 경우만을 상기 음성이 아닌 구간으로 판단하여 검출하는 것을 특징으로 하는 듀얼 마이크를 이용한 위상오류필터 기반의 음원 방향 검출 방법.
8. The method of claim 7,
In the fourth step, a low velocity envelope and a fast envelope are computed in units of samples using the absolute value of the sound source information A, and only when the fast envelope is smaller than the low velocity envelope, And a phase error filter for detecting a direction of a sound source based on a phase error filter using a dual microphone.
제 7 항에 있어서,
상기 제5 단계는 상기 에너지 스펙트럼 밀도의 절대값이 미리 설정한 임계값보다 큰 경우에만 상기 타겟 음원으로 검출하는 것을 특징으로 하는 듀얼 마이크를 이용한 위상오류필터 기반의 음원 방향 검출 방법.
8. The method of claim 7,
Wherein the fifth step detects the target sound source only when the absolute value of the energy spectral density is greater than a preset threshold value.
제 7 항에 있어서,
상기 제6 단계는 상세하게는 상기 제5 단계까지 거친 상기 음원 정보 A 및 상기 제3 단계를 마치고 바로 입력된 상기 음원 정보 B를 이용하여,
두 개의 상기 음원 정보 사이의 시간 지연을 조정하는 제6-1 단계;
상기 음원 정보 각각의 위상을 구하고, 상기 위상의 위상 차를 연산하는 제6-2 단계;
상기 위상 차를 이용하여 상기 위상오류필터의 이득을 구하는 제6-3 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 듀얼 마이크를 이용한 위상오류필터 기반의 음원 방향 검출 방법.





8. The method of claim 7,
In detail, the sixth step is performed by using the sound source information A through the fifth step and the sound source information B inputted immediately after the third step,
A sixth step of adjusting a time delay between the two sound source information;
A step 6-2 of obtaining the phase of each of the sound source information and calculating a phase difference of the phase;
A sixth step of obtaining a gain of the phase error filter using the phase difference;
And detecting a direction of a sound source based on a phase error filter using a dual microphone.





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