JP2003156387A - Device and method for detecting abnormal sound - Google Patents

Device and method for detecting abnormal sound

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JP2003156387A
JP2003156387A JP2001358184A JP2001358184A JP2003156387A JP 2003156387 A JP2003156387 A JP 2003156387A JP 2001358184 A JP2001358184 A JP 2001358184A JP 2001358184 A JP2001358184 A JP 2001358184A JP 2003156387 A JP2003156387 A JP 2003156387A
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JP
Japan
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sound
abnormal sound
level
band
unit
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JP2001358184A
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Japanese (ja)
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Shinichi Minamizawa
真一 南澤
Koichiro Mizushima
考一郎 水島
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To precisely detect abnormal sounds by an accident, etc., by collecting a sound signal emitted from a running car, and processing it. SOLUTION: The sound of a running car, generated from a sound source (a car being the object), is received by a sound input portion 102, is converted into a digital value by an analog-to-digital converter 103, and is stored in a memory portion 104 after that. The stored data is inputted into an FET processing portion 105 as single-frame data, after the passage of a predetermined time, and hear time frequency axis conversion processing is performed. After that, levels by bands are computed in a data-by-bands computing portion 106. Next, the level for all the bands is computed in an all-band level computing portion 107. After that, variations among a plurality of frames are computed in a plurality of frame data processing portion 108. On the basis of these data, abnormal sound determination is performed in a detection portion 109. Abnormal sound detection information 110 is outputted, when a sound is determined as an abnormal sound, here.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、異常音検出装置お
よび方法に関し、特に、交通事故などの事故発生検出お
よび識別を行う装置に用いて好適な異常音検出装置およ
び方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an abnormal sound detection apparatus and method, and more particularly to an abnormal sound detection apparatus and method suitable for use in an apparatus for detecting and identifying an accident such as a traffic accident.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来この種の技術としては、特開平10-1
42042号に開示されている事故音検出回路がある。この
事故音検出回路は、図9に示されているように、波形整
形回路、A/D変換器、差分演算手段、および比較回路
を有し、マイクロホンで測定された音響信号91より事故
音を検出して事故音検出信号92を出力する事故音検出部
93と、事故音検出信号92をトリガー信号として、音響信
号に関してパワースペクトルを求めるためのパワースペ
クトル演算手段94と、パワースペクトルのパターンを形
成するためのスペクトルパターン演算手段95と、形成さ
れたスペクトルパターンと予めパターン発生回路97で設
定された設定パターンとを比較して双方のパターンが一
致する場合に最終的な事故音検出信号98を出力するパタ
ーン比較回路96とを具備しており、車両から発生する音
データをマイクロホンにより測定し、差分情報による閾
値判別を一次判定とし、その後スペクトルパターン、自
己相関パターン、および信号継続時間を予め登録されて
いるパターンと比較照合することにより事故の検出を行
うものである。
2. Description of the Related Art Conventionally, as this kind of technology, Japanese Patent Laid-Open No.
There is an accident sound detection circuit disclosed in No. 42042. As shown in FIG. 9, this accident sound detection circuit has a waveform shaping circuit, an A / D converter, a difference calculation means, and a comparison circuit, and outputs an accident sound from an acoustic signal 91 measured by a microphone. Accident sound detector that detects and outputs the accident sound detection signal 92
93, the accident sound detection signal 92 as a trigger signal, a power spectrum calculation means 94 for obtaining a power spectrum of an acoustic signal, a spectrum pattern calculation means 95 for forming a power spectrum pattern, and the formed spectrum pattern And a pattern comparison circuit 96 that outputs a final accident sound detection signal 98 when both patterns match by comparing the setting pattern set in advance with the pattern generation circuit 97, and is generated from the vehicle. To detect an accident by measuring sound data with a microphone and using the threshold value judgment based on the difference information as the primary judgment, and then comparing and collating the spectrum pattern, autocorrelation pattern, and signal duration with the preregistered pattern. Is.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実際に
道路周辺で発せられる音の内、レベルが大きい音は事故
音以外にも工事音や飛行機音、鳥獣・昆虫などの鳴き声
など様々であり、マイクロホン1つの入力信号に基づく
差分情報による判別では、これらと事故音や異常音との
識別が難しいだけでなく、実際の事故発生時に生じる事
故音は、例えば人の巻き込み事故などのように、通常走
行音と比ベ必ずしもレベルが大きいとは限らず、前記従
来の技術では検出できない。
However, among the sounds actually emitted around the road, there are various sounds with a high level, such as construction sounds, airplane sounds, and sounds of birds, beasts, and insects, in addition to accident sounds. Not only is it difficult to distinguish these from accident sounds and abnormal sounds by discrimination based on the difference information based on one input signal, but the accident sounds generated when an actual accident occurs, such as when a person is involved in an accident, The level is not always high compared with sound, and cannot be detected by the above-mentioned conventional technique.

【0004】本発明は、このような問題点に鑑みてなさ
れたもので、交通事故などによる異常音を精度良く検出
することの可能な異常音検出装置および異常音検出方法
を提供するものである。
The present invention has been made in view of the above problems, and provides an abnormal sound detection device and an abnormal sound detection method capable of accurately detecting an abnormal sound caused by a traffic accident or the like. .

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明の異常音検出装置
は、受音部の出力信号を特定時間毎に周期的に切り出
し、帯域別のレベルを算出する帯域レベル算出部と、前
記帯域レベル算出部の出力から可聴帯域全体のレベルを
算出する全帯域レベル算出部と、前記全帯域レベル算出
部と出力の時間的変化量を算出する時間的変化量算出部
と、前記時間的変化量算出部の出力から異常音を検出す
る異常音検出部とを具備することを特徴とする。この構
成により、通常走行時には発生しない突発的な音の発生
やレベル変化を検出することが可能となり、異常音を検
出できることとなる。
SUMMARY OF THE INVENTION An abnormal sound detecting apparatus of the present invention comprises a band level calculating unit for periodically cutting out an output signal of a sound receiving unit at every specific time and calculating a level for each band, and the band level. An all-band level calculation unit that calculates the level of the entire audible band from the output of the calculation unit, a total-band level calculation unit and a temporal change amount calculation unit that calculates the temporal change amount of the output, and the temporal change amount calculation And an abnormal sound detection unit that detects an abnormal sound from the output of the unit. With this configuration, it is possible to detect a sudden sound generation or a level change that does not occur during normal traveling, and it is possible to detect an abnormal sound.

【0006】また、本発明の異常音検出装置は、予めデ
ータベースに格納された異常音データと前記異常音検出
部の出力とを比較し、異常音を識別する異常音識別部を
具備することを特徴とする。この構成により、異常音が
検出された後に、予め用意された異常音のデータベース
と比較することにより、異常音を識別することとなる。
Further, the abnormal sound detecting device of the present invention is provided with an abnormal sound discriminating section for comparing the abnormal sound data previously stored in the database with the output of the abnormal sound detecting section to discriminate the abnormal sound. Characterize. With this configuration, after the abnormal sound is detected, the abnormal sound is identified by comparing with a database of the abnormal sound prepared in advance.

【0007】さらに、本発明の異常音検出装置は、騒音
および通常走行音抑制用の逆フィルタを具備することを
特徴とする。この構成により、周囲の騒音や通常の車両
走行音の影響を除去し、異常音検出精度を高められるこ
ととなる。
Further, the abnormal sound detecting apparatus of the present invention is characterized by including an inverse filter for suppressing noise and normal running sound. With this configuration, the influence of ambient noise and normal vehicle running noise can be removed, and the accuracy of abnormal sound detection can be improved.

【0008】そして、本発明の異常音検出装置は、受音
部がマイクロホンアレイであり、前記マイクロホンアレ
イの出力を用いて検出対象エリアの指向性集音を行う指
向性集音部を有することを特徴とする。この構成によ
り、検出対象エリアの音を効率よく収集し、外来ノイズ
の影響を低減することで、高精度な異常音検出ができる
こととなる。
In the abnormal sound detecting device of the present invention, the sound receiving unit is a microphone array, and the sound receiving unit has a directional sound collecting unit for collecting directional sound in the detection target area using the output of the microphone array. Characterize. With this configuration, the sound in the detection target area is efficiently collected, and the influence of external noise is reduced, so that the abnormal sound can be detected with high accuracy.

【0009】本発明の異常音検出方法は、受音部の出力
信号を特定時間毎に周期的に切り出して帯域別のレベル
を算出し、前記帯域別のレベルから可聴帯域全体のレベ
ルを算出し、前記可聴帯域全体のレベルの時間的変化量
を算出し、前記時間的変化量から異常音を検出すること
を特徴とする。この構成により、通常走行時には発生し
ない突発的な音の発生やレベル変化を検出することが可
能となり、異常音を検出できることとなる。
In the abnormal sound detection method of the present invention, the output signal of the sound receiving unit is periodically cut out at every specific time to calculate the level of each band, and the level of the entire audible band is calculated from the level of each band. , Calculating the amount of temporal change in the level of the entire audible band, and detecting an abnormal sound from the amount of temporal change. With this configuration, it is possible to detect a sudden sound generation or a level change that does not occur during normal traveling, and it is possible to detect an abnormal sound.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を用いて説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0011】(第1の実施の形態)図1は本発明の第1
の実施の形態における異常音検出処理のフロー図であ
る。図1に示すように、異常音検出処理が開始される
と、受音部(マイクロホン)101の出力は音入力部102お
よびA/D変換部103を経てメモリ部104に蓄積される。
予め時間窓として設定された時間が経過した後、その時
間に蓄積されたデータを1フレーム分のデータとして、
FFT(高速フーリエ変換)処理部105においてFFT
処理が施され、時間軸データから周波数軸データヘと変
換される。ここで変換されたデータは、帯域別データ算
出部106にて帯域毎のレベル算出が行われる。ここで
は、例えばバンドパスフィルタ処理や1/3オクターブバ
ンド毎の帯域レベル算出を行えば良い。さらに全帯域レ
ベル算出部107において、全帯域でのレベル算出が行わ
れる。次に、複数フレームデータ処理部108において、
帯域レベルの複数フレーム間での変化量、および全帯域
レベルの複数フレー ム間での変化量が算出される。こ
の後、検出部109において、帯域レベルの閾値処理と全
帯域レベルの閾値処理とが行われ、いずれかのレベルが
閾値を越えている場合には、フラグに1が立つ。そし
て、ここまでの処理をある一定回数繰り返した後、フラ
グ1の継続回数が閾値を越えた場合に異常音と判定し、
異常音検出信号110を出力する。
(First Embodiment) FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention.
6 is a flowchart of abnormal sound detection processing in the embodiment of FIG. As shown in FIG. 1, when the abnormal sound detection process is started, the output of the sound receiving unit (microphone) 101 is accumulated in the memory unit 104 via the sound input unit 102 and the A / D conversion unit 103.
After the time set as the time window in advance has elapsed, the data accumulated at that time is taken as one frame of data,
FFT (Fast Fourier Transform) processing section 105 FFT
Processing is performed, and time axis data is converted to frequency axis data. The data converted here is subjected to level calculation for each band by the band-specific data calculation unit 106. Here, for example, band pass filter processing or band level calculation for each 1/3 octave band may be performed. Further, the full band level calculation unit 107 calculates the level in all bands. Next, in the multi-frame data processing unit 108,
The amount of change in bandwidth level between multiple frames and the amount of change in all bandwidth level between multiple frames are calculated. After that, in the detection unit 109, the threshold processing of the band level and the threshold processing of the entire band level are performed, and if any of the levels exceeds the threshold, the flag is set to 1. Then, after repeating the processing up to this point a certain number of times, if the number of continuations of the flag 1 exceeds the threshold value, it is determined as an abnormal sound,
The abnormal sound detection signal 110 is output.

【0012】このとき、集音部101あるいは音入力部102
からメモリ部104までの一連の処理とFFT処理部105、
異常音検出部111の処理を順次行い、異常音検出の処理
を行ってからメモリ部104からA/D変換部103の入力へ
のルーチンを行い、処理負担を軽減することとしても良
い。あるいは音入力部102からメモリ部104への処理と、
FFT処理部105、異常音検出部111の処理を平行して行
い、処理速度を向上させても良い。
At this time, the sound collection unit 101 or the sound input unit 102
To the memory unit 104 and the FFT processing unit 105,
The processing of the abnormal sound detection unit 111 may be sequentially performed, and after the processing of abnormal sound detection is performed, the routine from the memory unit 104 to the input of the A / D conversion unit 103 may be performed to reduce the processing load. Alternatively, processing from the sound input unit 102 to the memory unit 104,
The processing of the FFT processing unit 105 and the abnormal sound detection unit 111 may be performed in parallel to improve the processing speed.

【0013】このように、本発明の第1の実施の形態に
よれば、マイクロホンの出力信号を時間窓を用いて周期
的に切出し、それぞれの時間窓データの帯域レベルと可
聴帯域全域における音圧レベルを算出し、さらに、これ
らのデータの複数フレームによる時間変化量を算出し、
次にこれらのパラメータの時間変化量を求めることで、
通常走行時には発生しない突発的な音の発生やレベル変
化を検出することが可能となり、異常音を検出できる。
As described above, according to the first embodiment of the present invention, the output signal of the microphone is periodically cut out by using the time windows, and the sound pressure in the band level of each time window data and the entire audible band. Calculate the level, and then calculate the amount of change over time in multiple frames of these data,
Next, by finding the amount of change over time in these parameters,
It becomes possible to detect sudden sound generation and level change that do not occur during normal running, and abnormal noise can be detected.

【0014】(第2の実施の形態)第2の実施の形態
は、異常音が検出された後に、予め用意された異常音の
データベースと比較することにより、異常音の識別を可
能としたものである。
(Second Embodiment) In the second embodiment, after the abnormal sound is detected, it is possible to identify the abnormal sound by comparing with a database of the abnormal sound prepared in advance. Is.

【0015】図2は本発明の第2の実施の形態における
異常音検出・識別処理のフロー図である。この図におい
て、受音部201からFFT処理部205まで、および異常音
検出部213は、それぞれ第1の実施の形態における同名
の処理部と同等である。
FIG. 2 is a flow chart of abnormal sound detection / identification processing according to the second embodiment of the present invention. In this figure, the sound receiving unit 201 to the FFT processing unit 205 and the abnormal sound detecting unit 213 are equivalent to the processing units of the same names in the first embodiment, respectively.

【0016】本実施の形態では、異常音が検出部209で
検出された後、異常音識別部210において、予め事故種
別音データベース212に蓄積されている帯域レベルとの
比較、およびパターンマッチングを行うことにより、異
常音の識別を行い、異常音検出識別情報211を出力す
る。
In the present embodiment, after the abnormal sound is detected by the detection unit 209, the abnormal sound identification unit 210 performs comparison with the band level accumulated in the accident type sound database 212 in advance and pattern matching. Thus, the abnormal sound is identified and the abnormal sound detection identification information 211 is output.

【0017】ここで、データベース212には、車両走行
音に加え、事故音、緊急車両音、鳥獣類の鳴き声、工事
音、飛行機音など、通常走行以外で考えられる音に関す
るデータが蓄積されている。さらに、識別の方法として
は、全帯域レベル、複数フレーム処理パラメータを入力
とする判別分祈により行う方法、線形予測分析に基づく
方法、LPCケプストラムによるスペクトル形状比較等
を用いても良い。この識別結果により、異常音の識別を
行うことができる。
Here, in the database 212, in addition to vehicle running sounds, data relating to sounds other than normal running, such as accident sounds, emergency vehicle sounds, birds and animals crying, construction sounds, airplane sounds, etc., are stored. . Further, as a method of identification, a method of performing all-band level, a method of discriminating and splitting in which a plurality of frame processing parameters are input, a method based on linear prediction analysis, a spectrum shape comparison by LPC cepstrum, and the like may be used. An abnormal sound can be identified based on this identification result.

【0018】このように、本発明の第2の実施の形態に
よれば、異常音が検出された後に、予め用意された異常
音のデータベース上に存在する種別毎の重心値やスペク
トルパターンと比較することにより、異常音の識別が可
能となる。
As described above, according to the second embodiment of the present invention, after the abnormal sound is detected, it is compared with the centroid value or the spectrum pattern for each type existing in the database of the abnormal sound prepared in advance. By doing so, the abnormal sound can be identified.

【0019】(第3の実施の形態)第3の実施の形態
は、周囲の騒音や通常の車両走行音の影響を除去するた
めの騒音抑制用の逆フィルタを備えることにより、異常
音検出精度を高めたものである。
(Third Embodiment) The third embodiment is provided with an inverse filter for noise suppression for eliminating the influence of ambient noise and normal vehicle running noise, thereby making it possible to detect abnormal sounds accurately. It is a heightened one.

【0020】図3は本発明の第3の実施の形態における
異常音検出・識別処理のフロー図である。この図におい
て、受音部301からFFT処理部305まで、異常音検出部
314、および異常音識別部311は、それぞれ第2の実施の
形態における同名の処理と同等である。
FIG. 3 is a flow chart of abnormal sound detection / identification processing according to the third embodiment of the present invention. In this figure, from the sound receiving unit 301 to the FFT processing unit 305, an abnormal sound detecting unit
The process 314 and the abnormal sound identification unit 311 are respectively the same as the processes of the same name in the second embodiment.

【0021】本実施の形態では、異常音検出部314の前
段にフィルタ部306を設けた。このフィルタ部306では、
逆フィルタ処理による能動的な騒音抑制処理を行う。
In the present embodiment, the filter unit 306 is provided before the abnormal sound detector 314. In this filter unit 306,
Performs active noise suppression processing by inverse filter processing.

【0022】具体的な逆フィルタ処理は、図4に示すよ
うに、FFT処理部からの出力を入力信号x(n)とし、
この入力信号x(n)に対して近似逆フィルタ401を用いて
フィルタリング処理を施すことにより、騒音および通常
走行音を抑制し、下記の式[1]で表わされる騒音抑制
信号y(n)を出力する。
As a concrete inverse filter processing, as shown in FIG. 4, the output from the FFT processing section is used as an input signal x (n),
By performing filtering processing on the input signal x (n) using the approximate inverse filter 401, noise and normal running noise are suppressed, and the noise suppression signal y (n) represented by the following formula [1] is obtained. Output.

【0023】y(n)=H(z)・x(n) … 式[1]Y (n) = H (z) · x (n) Equation [1]

【0024】ここで、近時逆フィルタ401の伝達関数H
(z)は、遅延回路403における遅延量z(-m)で定義される
騒音データおよび車両通行音検知回路402の出力n(k)に
よって動的に更新される。したがって、マイクロホンで
受音した過去数フレームの音響信号のスペクトル平均デ
ータでフィードバックをかけ、動的に逆フィルタを生成
し、受音信号との畳み込みを行うことで、受音信号から
背景ノイズや車両の通常走行音を低減させることが可能
となり、突発的に生じた異常音や事故音を顕在化させる
ことが出来ることから、後段の異常音検出部314におい
て、より精度良く異常音を検出することが可能となる。
Here, the transfer function H of the recent inverse filter 401
(z) is dynamically updated by the noise data defined by the delay amount z (-m) in the delay circuit 403 and the output n (k) of the vehicle traffic noise detection circuit 402. Therefore, by performing feedback with the spectrum average data of the acoustic signals of the past several frames received by the microphone, dynamically generating an inverse filter, and performing convolution with the received signal, background noise and vehicle noise from the received signal can be obtained. Since it is possible to reduce the normal traveling sound of the vehicle and to make the abnormal sound and the accident sound that suddenly occur visible, it is possible to detect the abnormal sound with higher accuracy in the abnormal sound detection unit 314 in the subsequent stage. Is possible.

【0025】このように、本発明の第3の実施の形態に
よれば、周囲の騒音や通常の車両走行音の影響を除去す
るための騒音抑制用の逆フィルタを備えることにより、
異常音としてのS/Nを向上させ、異常音検出精度を高
めることが可能となる。
As described above, according to the third embodiment of the present invention, by providing the noise suppression inverse filter for eliminating the influence of the ambient noise and the normal vehicle running noise,
It is possible to improve the S / N as an abnormal sound and improve the abnormal sound detection accuracy.

【0026】(第4の実施の形態)第4の実施の形態
は、指向性集音を実施することにより、対象エリアの音
を効率よく収集し、外来ノイズの影響を低減すること
で、高精度な異常音検出を可能としたものである。
(Fourth Embodiment) In the fourth embodiment, the sound in the target area is efficiently collected by carrying out the directional sound collection, and the influence of the external noise is reduced, so that This enables accurate abnormal sound detection.

【0027】図5は本発明の第4の実施の形態における
異常音検出・識別処理のフロー図である。
FIG. 5 is a flow chart of abnormal sound detection / identification processing according to the fourth embodiment of the present invention.

【0028】本実施の形態では、受音部501は、複数個
のマイクロホンを1次元のライン状や2次元の面状に配
置したマイクロホンアレイによるものである。また、受
音部501を構成するマイクロホンの数は3〜16個程度
が適当であり、異常音の発生周波数帯を考慮に入れ、マ
イクロホンの間隔はターゲットの波長λを考慮に入れて
設定するが、ここでは3〜10cm程度が適当である。
In the present embodiment, the sound receiving unit 501 is a microphone array in which a plurality of microphones are arranged in a one-dimensional line shape or a two-dimensional surface shape. Further, it is appropriate that the number of microphones constituting the sound receiving unit 501 is about 3 to 16, and the frequency band of the abnormal sound is taken into consideration, and the interval between the microphones is set in consideration of the target wavelength λ. Here, about 3 to 10 cm is suitable.

【0029】図6は、マイクロホンアレイの設置例を示
す図である。マイクロホンアレイ601は計測対象エリア
の中心にマイクロホンアレイ601の構成面の中心が向く
ように、例えば道路602の側に、図6(a)の配置図、
図6(b)の立面図、図6(c)の平面図のように設置
される。ここで、マイクロホンアレイ601の構成面の中
心と道路中央とを結ぶ直線がマイクロホンアレイ601の
構成面の中心を通る鉛直線となす角度をα、前記鉛直線
とマイクロホンアレイ601の構成面とのなす角度をθ、
マイクロホンアレイ601の構成面の中心を通り道路617の
路面に沿う方向を有する直線からの角度偏移をβとす
る。
FIG. 6 is a diagram showing an installation example of the microphone array. The microphone array 601 is arranged on the road 602 side so that the center of the constituent surface of the microphone array 601 faces the center of the measurement target area.
It is installed as shown in the elevation view of FIG. 6B and the plan view of FIG. Here, an angle formed by a straight line connecting the center of the constituent surface of the microphone array 601 and the center of the road with a vertical line passing through the center of the constituent surface of the microphone array 601, is defined by the vertical line and the constituent surface of the microphone array 601. The angle is θ,
The angle deviation from a straight line passing through the center of the constituent surface of the microphone array 601 and extending along the road surface of the road 617 is β.

【0030】以上のように構成された受音部501からの
出力は、音入力部502にて入力され、AD変換部503によ
り各マイクロホン毎にサンプリングされ、更に個別にメ
モリ部504にて蓄積される。これらのデータは、予め設
定されたフレーム時間が経過した後、FFT処理部505
においてFFT処理が施され、その後、指向性制御部51
5内の係数畳み込み部506で係数の畳み込み、同期加算部
507で同期加算が行われ、対象エリアの指向性集音を行
う。
The output from the sound receiving unit 501 configured as described above is input to the sound input unit 502, sampled for each microphone by the AD conversion unit 503, and further stored individually in the memory unit 504. It These data are stored in the FFT processing unit 505 after the preset frame time has elapsed.
Is subjected to FFT processing, and then the directivity control unit 51
Coefficient convolution unit 506 in 5 performs coefficient convolution and synchronous addition unit
Synchronous addition is performed in 507 to collect directional sound in the target area.

【0031】ここで、指向性集音の実現手段として、遅
延和アレイなどの各マイクロホン間の時間差を利用する
方法をとれば良いが、より指向性を持たせる必要があれ
ばLMSアレイなどのフィルタを構成する方法を用いて
も良い。
Here, as a means for realizing directional sound collection, a method of utilizing a time difference between microphones such as a delay sum array may be used, but if it is necessary to provide more directivity, a filter such as an LMS array is used. You may use the method of comprising.

【0032】図7にLMSアレイの構成例を示す。LM
Sアレイは、空間上に複数の音源方向を想定し、それら
のうちの所望の方向のみを集音できるフィルタ係数を算
出するものである。N個の音源とM個のマイクロホン間
の伝達関数をCn,mと表わす。Cn,mは直接音の遅延時間
のみに着目すると、下記の式[2]のように表わせる。
FIG. 7 shows a configuration example of the LMS array. LM
The S-array assumes a plurality of sound source directions in space, and calculates a filter coefficient capable of collecting only a desired direction among them. The transfer function between N sound sources and M microphones is represented as Cn, m. Focusing only on the delay time of the direct sound, Cn, m can be expressed as the following formula [2].

【0033】Cn,m=е-jω{DO-(m-1)τn}…式[2]Cn, m = е -jω {DO- (m-1) τn} Equation [2]

【0034】ここで、 Dm=D0-(m-1)τn (m=1,2,…,M:マイク数) …式[3] τn=(dsinθn)/с …式[4] である。Here,   Dm = D0- (m-1) τn (m = 1,2, ..., M: number of microphones) Equation [3]   τn = (dsinθn) / с Equation [4] Is.

【0035】また、D0は予め設定した固定遅延量、с
は音速である。このとき、Dmは所望の方向θnから音が
到来する場合に位相が一致する遅延量を表す(感度を良
くしたい音源方向をθnとする)。
D0 is a preset fixed delay amount, с
Is the speed of sound. At this time, Dm represents the delay amount in which the phases match when the sound arrives from the desired direction θn (the sound source direction for which the sensitivity is desired to be improved is θn).

【0036】Cn,mを要素とする行列をCとし、フィル
タ係数Xmを要素とする行ベクトルをXとすると、 出力
における各音源の応答Ynを要素とする行ベクトルYは
下記の式[5]で表わされる。
When a matrix having Cn, m as an element is C and a row vector having a filter coefficient Xm as an element is X, a row vector Y having a response Yn of each sound source at the output as an element is given by the following equation [5]. It is represented by.

【0037】CX=Y …式[5]CX = Y Equation [5]

【0038】式[5]は連立方程式であり、Yとして例
えば所望の方向以外を0と設定し、これを満たすXの最
小二乗解を下記の式[6]の正規方程式により求めるこ
とで所望の方向に指向性を向けるフィルタ係数が算出で
きる。
The equation [5] is a simultaneous equation. For example, Y is set to 0 in directions other than the desired direction, and the least squares solution of X satisfying this is obtained by the normal equation of the following equation [6]. It is possible to calculate the filter coefficient that directs the direction.

【0039】X=(CHC+βI)CHY …式[6]X = (C H C + βI) C H Y Equation (6)

【0040】この式において、Hは転置行列を表し、I
は単位行列を表す。ここで、対象エリアに指向性が向く
ようなYを設定し、フィルタ係数Xを算出することで、
指向性集音が可能となるため、対象エリア内で発生した
異常音のS/N向上、および周囲で発生するノイズの影
響の低減を図ることができる。この後段における異常音
検出部516および異常音識別部512の作用については第2
の実施の形態における同名の部分と同等である。
In this equation, H represents a transposed matrix, and I
Represents an identity matrix. Here, by setting Y that directivity is directed to the target area and calculating the filter coefficient X,
Since directional sound collection is possible, it is possible to improve the S / N ratio of abnormal sound generated in the target area and reduce the influence of noise generated in the surroundings. The operation of the abnormal sound detecting unit 516 and the abnormal sound identifying unit 512 in the latter stage will be described in the second section.
It is equivalent to the part of the same name in the embodiment of.

【0041】このように、本発明の第4の実施の形態に
よれば、受音部が複数個のマイクロホンからなるマイク
ロホンアレイ構造を有し、指向性集音を実施することに
より、対象エリアの音を効率よく収集し、外来ノイズの
影響を低減することで、高精度な異常音検出が可能とな
る。
As described above, according to the fourth embodiment of the present invention, the sound receiving unit has a microphone array structure including a plurality of microphones, and by performing directional sound collection, Highly accurate abnormal sound detection is possible by efficiently collecting sounds and reducing the influence of external noise.

【0042】(第5の実施の形態)第5の実施の形態
は、第1乃至第4の実施の形態を統合したものである。
図8は本発明の第5の実施の形態における異常音検出・
識別処理のフロー図である。
(Fifth Embodiment) The fifth embodiment is an integration of the first to fourth embodiments.
FIG. 8 shows the abnormal sound detection and the abnormal sound detection in the fifth embodiment of the present invention.
It is a flowchart of an identification process.

【0043】本実施の形態では、フィルタ部806におい
て第3の実施の形態のフィルタ部306と同様、騒音およ
び通常走行音の抑制を行うことができ、指向性集音部81
6により第4の実施の形態の指向性集音部515と同様、対
象エリアに絞った集音ができ、異常音検出部817におい
て第1乃至第4の実施の形態の異常音検出部111、213、
314、516と同様、帯域別レベルデータ、全帯域レベルデ
ータ、複数フレームデータの処理を行うことで異常音検
出を可能とし、さらに異常音識別部813において第2乃至
第4の実施の形態の異常音識別部210、311、512と同
様、異常音の識別を高精度に行うことを可能とするもの
である。
In the present embodiment, the filter unit 806 can suppress noise and normal running sound, as in the filter unit 306 of the third embodiment, and the directional sound collecting unit 81 can be used.
As in the case of the directional sound collecting unit 515 of the fourth embodiment, the sound collection targeting the target area can be performed by the 6, and the abnormal sound detecting unit 817 allows the abnormal sound detecting unit 111 of the first to fourth embodiments, 213,
Similar to 314 and 516, abnormal sound can be detected by processing band level data, all band level data, and multiple frame data, and the abnormal sound identifying unit 813 can detect abnormal sounds in the second to fourth embodiments. Similar to the sound identifying sections 210, 311, 512, it is possible to identify abnormal sounds with high accuracy.

【0044】本実施の形態では、音源(対象車両)から
発生する可聴帯域音を受音部(マイクロホンアレイ)80
1で受音し、受音部801から出力されるアナログ電気信号
を音入力部802で入力し、AD変換部803でAD変換後、
時間窓切出し部で特定時間窓毎に逐次切出す。切り出さ
れたデータは、FFT処理部805でフーリエ変換後、フ
ィルタ部806にて周囲騒音や通常走行音を動的に抑制し
た後、指向性集音部816にて対象エリアで発生した音の
抽出を行った上で、各パラメータを異常音検出部817へ
送る。そして、異常音検出部817においてこれらのパラ
メータから異常音検出判定を行い、異常音と判定された
ものについては異常音識別部813にて異常音の識別を行
う。これらの情報を統合して出力することで、実際の異
常音発生事象の検出と異常音種別の特定を行うことがで
きる。
In the present embodiment, the sound receiving section (microphone array) 80 receives the audible band sound generated from the sound source (target vehicle).
The sound input unit 802 receives the analog electric signal output from the sound receiving unit 801 by the sound input unit 802, and after AD conversion by the AD conversion unit 803,
The time window cutout unit sequentially cuts out every specific time window. The cut-out data is Fourier-transformed by the FFT processing unit 805, the ambient noise and the normal running sound are dynamically suppressed by the filter unit 806, and then the sound generated in the target area is extracted by the directional sound collecting unit 816. Then, each parameter is sent to the abnormal sound detector 817. Then, the abnormal sound detection unit 817 makes an abnormal sound detection determination from these parameters, and if the abnormal sound is determined, the abnormal sound identification unit 813 identifies the abnormal sound. By integrating and outputting these pieces of information, it is possible to detect an actual abnormal sound generation event and specify an abnormal sound type.

【0045】[0045]

【発明の効果】以上のように本発明は、可聴帯域全体の
音響信号レベルの時間的変化量による処理、逆フィルタ
処理による周囲騒音や通常走行音の動的抑制、指向性集
音による対象エリア音の限定収集を行うことで、異常音
および事故の検出を精度良く行うことが可能になるとい
う優れた効果を有する異常音検出装置および方法を提供
することができるものである。
As described above, according to the present invention, the processing by the temporal change amount of the acoustic signal level in the entire audible band, the dynamic suppression of the ambient noise and the normal running sound by the inverse filter processing, and the target area by the directional sound collection are performed. It is possible to provide an abnormal sound detection apparatus and method having an excellent effect that it is possible to accurately detect abnormal sounds and accidents by performing limited collection of sounds.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態における異常音検出
処理のフロー図、
FIG. 1 is a flow chart of abnormal sound detection processing according to the first embodiment of the present invention,

【図2】本発明の第2の実施の形態における異常音検出
・識別処理のフロー図、
FIG. 2 is a flowchart of abnormal sound detection / identification processing according to the second embodiment of the present invention;

【図3】本発明の第3の実施の形態における異常音検出
・識別処理のフロー図、
FIG. 3 is a flowchart of abnormal sound detection / identification processing according to the third embodiment of the present invention;

【図4】本発明の第3の実施の形態における逆フィルタ
の構成例を示す図、
FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of an inverse filter according to a third embodiment of the present invention,

【図5】本発明の第4の実施の形態における異常音検出
・識別処理のフロー図、
FIG. 5 is a flow chart of abnormal sound detection / identification processing according to the fourth embodiment of the present invention;

【図6】本発明の第4の実施の形態における異常音検出
・識別方法の設置図、
FIG. 6 is an installation diagram of an abnormal sound detection / identification method according to a fourth embodiment of the present invention;

【図7】本発明の第4の実施の形態における指向性制御
部構成を示す図、
FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a directivity control unit according to a fourth embodiment of the present invention,

【図8】本発明の第5の実施の形態における異常音検出
・識別処理のフロー図、
FIG. 8 is a flowchart of abnormal sound detection / identification processing according to the fifth embodiment of the present invention;

【図9】従来の事故音検出回路のブロック図である。FIG. 9 is a block diagram of a conventional accident sound detection circuit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101、201、301、501、801 受音部 106、206、307、508、809 帯域別データ算出部 107、207、308、509、810 全帯域レベル算出部 108、208、309、510、811 複数フレームデータ処理部 109、209、310、511、812 検出部 210、311、512、813 異常音識別部 212、313、514、815 異常音データベース 306、806 フィルタ部 515、816 指向性集音部 101, 201, 301, 501, 801 Sound receiving part 106, 206, 307, 508, 809 Band-specific data calculator 107, 207, 308, 509, 810 Total bandwidth level calculation unit 108, 208, 309, 510, 811 Multiple frame data processing unit 109, 209, 310, 511, 812 Detector 210, 311, 512, 813 Abnormal sound identification section 212, 313, 514, 815 Abnormal sound database 306, 806 Filter section 515, 816 Directional sound collector

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2G064 AB16 AB21 BA05 BD02 CC06 CC13 CC42 CC43 CC46 CC52 CC61 5D015 DD02    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    F-term (reference) 2G064 AB16 AB21 BA05 BD02 CC06                       CC13 CC42 CC43 CC46 CC52                       CC61                 5D015 DD02

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 集音部の出力信号を特定時間毎に周期的
に切り出し、帯域別のレベルを算出する帯域レベル算出
部と、前記帯域レベル算出部の出力から可聴帯域全体の
レベルを算出する全帯域レベル算出部と、前記全帯域レ
ベル算出部の出力の時間的変化量を算出する時間的変化
量算出部と、前記時間的変化量算出部の出力から異常音
を検出する異常音検出部とを具備することを特徴とする
異常音検出装置。
1. A band level calculation unit that periodically cuts out an output signal of a sound collection unit for each specific time and calculates a level for each band, and a level of the entire audible band is calculated from an output of the band level calculation unit. Full band level calculation unit, temporal change amount calculation unit that calculates the temporal change amount of the output of the full band level calculation unit, and abnormal sound detection unit that detects an abnormal sound from the output of the temporal change amount calculation unit An abnormal sound detection device comprising:
【請求項2】 予めデータベースに格納された異常音デ
ータと前記異常音検出部の出力とを比較し、異常音を識
別する異常音識別部を具備することを特徴とする請求項
1記載の異常音検出装置。
2. The abnormal sound identifying section for comparing the abnormal sound data stored in advance in a database with the output of the abnormal sound detecting section to identify the abnormal sound. Sound detector.
【請求項3】 騒音および通常走行音抑制用の逆フィル
タを具備することを特徴とする請求項1記載の異常音検
出装置。
3. The abnormal sound detection device according to claim 1, further comprising an inverse filter for suppressing noise and normal running sound.
【請求項4】 前記受音部はマイクロホンアレイであ
り、前記マイクロホンアレイの出力を用いて検出対象エ
リアの指向性集音を行う指向性集音部を有することを特
徴とする請求項1記載の異常音検出装置。
4. The sound receiving unit is a microphone array, and has a directional sound collecting unit that collects directional sound in a detection target area using an output of the microphone array. Abnormal sound detection device.
【請求項5】 受音部の出力信号を特定時間毎に周期的
に切り出して帯域別のレベルを算出し、前記帯域別のレ
ベルから可聴帯域全体のレベルを算出し、前記可聴帯域
全体のレベルの時間的変化量を算出し、前記時間的変化
量から異常音を検出することを特徴とする異常音検出方
法。
5. The level of the entire audible band is calculated by periodically cutting out the output signal of the sound receiving unit at specific time intervals to calculate the level of each band, and calculating the level of the entire audible band from the level of each band. Is calculated, and an abnormal sound is detected from the temporal change amount.
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