JP2014044083A - 騒音源探索システム - Google Patents

Abstract

【課題】多数の建設工事用機械の中からいずれが騒音源となっているのかを速やかに特定する。
【解決手段】本発明に係る騒音源探索システム１は、映像とともにその撮影方向を撮影方向情報として出力するビデオカメラ１０と、該ビデオカメラ近傍に配置され発生音の音圧を計測するｃ−ｃマイク１２と、該ｃ−ｃマイクで計測された音圧値を用いて発生音の到来角度を算出する到来角度算出部４４と、ビデオカメラ１０から得られた映像と到来角度算出部４４から得られた到来角度とを重ね合わせて合成映像を作成する合成映像作成部５４と、該合成映像を表示するモニター２６とを備えてなり、合成映像作成部５４は、映像上の到来角度の位置を撮影方向情報を用いて算出するとともに、該位置に音源位置マーカーを画像表示することで合成映像を作成するようになっている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、主として建設工事現場での騒音源探査に用いられる騒音源探索システムに関する。

建設工事が行なわれる現場では、ブルドーザ、トラクターショベル、バックホウなどの各種建設工事用機械が敷地内で稼働しており、それらの作動音をはじめとしたさまざまな発生音が周囲に伝播するが、何らの措置も講じない場合、上述の発生音が周囲に伝播して騒音となり、近隣住民に不測の健康被害あるいは生活被害を及ぼすことが懸念される。

そのため、建設工事に伴う騒音については騒音規制法に基づく規制が行われており、目標値を適宜設定するなどして、敷地内の建設工事による騒音が敷地境界において規制基準を上回らないようにしなければならない。

かかる状況下、建設工事に伴う騒音を監視すべく、従来からさまざまな技術開発が行われているが、目標値を越えたときに建設工事用機械を停止するなどの措置を取るためには、音源の位置を特定する必要があり、そのためには音源から伝播する音の到来方向を把握することが重要となる。

ここで、媒体中を伝播する音は、音圧及び粒子速度がその物理量であって、それらの積は伝播方向に沿って単位時間あたりに単位面積を流れるエネルギーに相当するため、この音響エネルギー、すなわち音響インテンシティを計測することができれば、それがベクトル量であることから音の到来角度を含めた音場の把握が可能となる。

音響インテンシティの計測は旧来から試みられているが、粒子速度を正確に計測することが難しいため、音波の運動方程式において慣性力と弾性力が等しいことを利用し、所定方向に沿って離間する２地点の音圧の差分から粒子速度を求めた上、該粒子速度を音圧（２地点の平均値）に乗じて時間平均をとることにより音響インテンシティを近似的に求める、いわゆる２マイクロホン法（ｐ−ｐ法）が音響インテンシティを求めるための代表的な算出法となっている（特許文献１〜３、非特許文献１）。

また、ｐ−ｐ法では、その算出にマイクロホン間の離間寸法が必要になるため、マイクロホンを正確に設置することが要求されるとともに、低周波域ではマイクロホン間の離間寸法が大きくなって装置が大型化するため、建設現場への適用にはおのずと限度があったが、指向性を有するマイクロホンを用いたｃ−ｃ法と呼ばれる音響インテンシティ算出法が研究開発されており、同算出法によれば、対象周波数に応じてマイクロホンの離間寸法を調整する必要がないため、小型化による用途拡大が可能となり、建設工事現場をはじめ、その普及が大いに期待されている（特許文献４〜６，非特許文献２，３）。

特開２００３−１１１１８３号公報 特開２０１１−１３０３０号公報 特開２０１１−２７６８７号公報 国際公開第２００９−１５３９９９号パンフレット 国際公開第２００６−０５４５９９号パンフレット 特開２００８−２４９７０２号公報

「環境騒音・建築音響の測定」（日本音響学会編、コロナ社発行、２００４年３月３０日初版発行） 「複数の指向性マイクロホンの方向別感度差を利用した音源探査」（日本音響学会講演論文集、２００６年３月、第７８１頁〜７８２頁） 「音場の方向情報のフーリエ級数展開に基づくインテンシティ計測法」（日本音響学会講演論文集、２００６年９月、第７２１頁〜７２２頁）

ここで、建設工事による騒音を監視するには、騒音が建設工事の敷地内における発生音に起因するのか、それとも建設工事とは関係のない敷地外での発生音に起因するのかを区別する必要がある。

しかしながら、敷地外から到来する発生音と区別しながら、敷地内に点在しあるいは該敷地内を縦横に走行する多数の建設工事用機械のいずれが騒音源となっているのかを適切かつ迅速に特定可能な技術は未だ開発されていない。

また、騒音規制法に基づく騒音監視は、計量法で定められた法定計量器、すなわち検定に合格した騒音計を用いる必要があるため、指向性を有するマイクロホンを用いたｃ−ｃ法では、騒音規制法に基づいた騒音監視が難しいという問題も生じていた。

一方、騒音計で計測された騒音値は、敷地内外におけるさまざまな発生音が反映されたものであるため、計測された騒音レベルが目標値を上回ったときにその原因が敷地内にあるのか敷地外にあるのかを区別することができず、結果として作業員による長時間の現場監視体制を余儀なくされるという問題も生じていた。

本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、建設現場の敷地内に点在しあるいは該敷地内を縦横に走行する多数の建設工事用機械の中からいずれが騒音源となっているのかを速やかに特定することが可能な騒音源探索システムを提供することを目的とする。

また、本発明は、小型化を可能にしつつ騒音規制法に基づいた騒音監視が可能でありかつ騒音レベルが目標値を上回ったときに騒音の原因が敷地内にあるのかどうかを適切に判断することが可能な騒音源探索システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る騒音源探索システムは請求項１に記載したように、撮影された映像とともにその撮影方位を撮影方位情報として出力する撮像手段と、該撮像手段近傍に配置され発生音の音圧を計測する音圧計測手段と、該音圧計測手段で計測された音圧値を用いて前記発生音の到来角度を算出する到来角度算出部と、前記撮像手段から得られた映像を合成対象映像、前記到来角度算出部から得られた到来角度を合成対象到来角度としてそれらを重ね合わせて合成映像を作成する合成映像作成部と、該合成映像を表示する表示手段とを備えてなり、前記合成映像作成部は、前記合成対象映像上の前記合成対象到来角度の位置を前記撮影方位情報を用いて算出するとともに、該位置に音源位置マーカーを画像表示することで前記合成映像を作成するようになっているものである。

また、本発明に係る騒音源探索システムは、前記撮像手段を魚眼レンズが備えられたビデオカメラで構成するとともに、前記到来角度算出部を前記発生音の到来角度が全方位にわたって算出されるように構成し、前記ビデオカメラで撮影された全周映像を展開して前記合成対象映像とする映像処理部を備えたものである。

また、本発明に係る騒音源探索システムは、前記音圧計測手段を、指向性を有する２つのマイクロホンを最大感度方向が互いに逆方向を向くように配置してマイクロホン対とし該マイクロホン対を互いに平行でない複数の軸線に沿ってかつそれらの原点を挟むようにそれぞれ配置して構成したものである。

また、本発明に係る騒音源探索システムは、前記撮像手段近傍に配置され発生音の音圧を騒音レベルとして計測する騒音計測手段と、
該騒音計測手段に内蔵されている周波数重み特性と実質同一の周波数重み特性で前記各マイクロホンで計測された音圧値をフィルタリングする聴感補正回路が設けられその処理結果を前記到来角度算出部に出力するフィルタ部と、
前記到来角度算出部で得られた到来角度を用いて所定時間幅における前記発生音の到来数を到来角度ごとに計数する到来頻度計数部と、
該到来頻度計数部で得られた到来角度ごとの到来数を全方位の総和で除して到来角度ごとの影響率を算出するとともに、該影響率及び前記騒音レベルを用いて所定角度範囲内の発生音に起因する騒音指標を角度別騒音レベルとして算出し、該角度別騒音レベルを前記騒音レベルとともに数値として前記表示手段に出力するように構成した騒音指標作成部とを備えたものである。

また、本発明に係る騒音源探索システムは、前記騒音レベル及び前記角度別騒音レベルの時刻歴波形を作成するとともに、前記騒音レベル及び前記角度別騒音レベルの数値に代えて、又は該数値に加えて前記時刻歴波形を前記表示手段に出力する騒音波形処理部を備えたものである。

また、本発明に係る騒音源探索システムは、前記撮像手段から得られた映像をデータ保存する映像データ蓄積手段と、前記音圧計測手段で計測された音圧値又は該音圧値を用いて前記到来角度算出部で算出された到来角度をデータ保存する音圧関連データ蓄積手段と、時刻指定手段と、同期部とを備え、該同期部は、前記時刻指定手段を介して入力された指定時刻に一致する撮影時刻の映像を前記映像データ蓄積手段から読み出してこれを前記合成対象映像とするとともに、前記指定時刻に一致する音圧計測時刻の音圧値を前記音圧関連データ蓄積手段から読み出し該音圧値を用いて前記到来角度算出部で算出された到来角度を前記合成対象到来角度とするか、又は前記指定時刻に一致する音圧計測時刻の到来角度を前記音圧関連データ蓄積手段から読み出してこれを前記合成対象到来角度とし、前記合成対象映像及び前記合成対象到来角度を前記合成映像作成部に出力するようになっているものである。

また、本発明に係る騒音源探索システムは、前記騒音レベル及び前記角度別騒音レベルの時刻歴波形を作成するとともに前記時刻指定手段を介して入力された指定時刻に一致する該時刻歴波形上の位置に再生位置マーカーを画像表示して時刻歴波形画像とし該時刻歴波形画像を前記表示手段に出力する騒音波形処理部を備えたものである。

また、本発明に係る騒音源探索システムは、前記到来角度算出部を、前記発生音のエネルギーの大きさが該発生音ごとのエネルギー値として算出されるように構成するとともに、前記到来頻度計数部を、前記発生音の到来数が該発生音のエネルギー値で重み付けされるように構成したものである。

また、本発明に係る騒音源探索システムは、前記音圧計測手段及び前記騒音計測手段を建設工事が行われる敷地の境界近傍に設置するとともに、該敷地を見渡す角度範囲を前記所定角度範囲として前記角度別騒音レベルが算出されるように前記騒音指標作成部を構成し、該角度別騒音レベルを敷地内騒音レベルとしたものである。

また、本発明に係る騒音源探索システムは、前記敷地内の建設工事用機械の種類に応じた周波数特性で前記各マイクロホンによる計測値をフィルタリングする重機選別回路を前記フィルタ部に設けるとともに、前記敷地内騒音レベルを重機別敷地内騒音レベルとしたものである。

また、本発明に係る騒音源探索システムは、前記敷地内騒音レベル又は前記重機別敷地内騒音レベルの大きさを予め定められた目標値と比較し該敷地内騒音レベル又は重機別敷地内騒音レベルが前記目標値を上回ったときに警報データを作成する警報作成部と、該警報作成部で作成された警報データを出力する警報出力部とを備えたものである。

また、本発明に係る騒音源探索システムは、前記警報出力部を前記敷地内で稼働する建設工事用機械に設けたものである。

本発明に係る騒音源探索システムにおいては、発生音の音圧を計測しつつその周辺の映像を撮像手段で撮影するとともに、計測された音圧値を用いて到来角度算出部で発生音の到来角度を算出し、撮像手段から得られた映像を合成対象映像、到来角度算出部から得られた到来角度を合成対象到来角度とした上、それらを重ね合わせて合成映像を作成し、これをモニター等の表示手段に表示するが、合成映像を作成するにあたっては、合成対象映像上の合成対象到来角度の位置を、撮影手段から出力された撮影方位情報を用いて算出し、該位置に音源位置マーカーを画像表示する。

このようにすると、発生音がどこから到来しているのかを周囲の映像上で確認することが可能となり、かくして騒音源の位置を適切かつ迅速に特定することができる。

本発明において映像とは、撮像手段を通して撮影され又はそれに加工が施された画像であって、撮像手段を通さずにコンピュータ上で創り出された画像とは区別するものとする一方、必ずしも動画像に限定されず、静止画像も含まれるものとする。

撮影方位情報は、例えば撮像手段に内蔵された電子コンパス等の方位センサーから出力させることが可能であり、撮像手段は例えば市販されているビデオカメラから適宜選択することができる。

発生音の到来角度に対応する映像上の位置を算出するには、上述した撮影方位情報に加えて、到来角度の基準方向に関する情報、すなわち何を基準として例えば右３０゜というように定めるのかという情報が必要となるが、かかる情報は、音圧計測手段の設置方向あるいは設置姿勢から一意にかつ一定値として定めることができるので、例えば初期条件として適宜設定しておけばよい。ちなみに、撮像手段と同様の方位センサーを音圧計測手段にも備えておき、該方位センサーから設置姿勢を出力させる構成とすることは可能である。

音源位置マーカーは、上述した撮影方位情報を用いて映像の基準方位と到来角度の基準方位とを一致させ、かかる状態で映像に重ね合わせることにより、発生音が映像上のどの位置から到来しているのかを把握することができる限り、任意の図形で構成することが可能であって、例えば円環で構成することができる。この場合、その中心が上述した映像上の位置となるように該映像上に重ね合わせればよいし、円環の大きさで発生音の音圧を表現させることも可能である。

合成対象映像は、撮像手段で得られた映像をそのまま用いてもよいし、一定の映像処理を施した加工映像を用いることも可能である。

ここで、音源が所定の角度範囲に分布していることが予めわかっているのであれば、音圧計測や撮像を全方位にわたって行う必要はないが、例えば、前記撮像手段を魚眼レンズが備えられたビデオカメラで構成するとともに、前記到来角度算出部を前記発生音の到来角度が全方位にわたって算出されるように構成し、前記ビデオカメラで撮影された全周映像を展開して前記合成対象映像とする映像処理部を備えたならば、映像を効率的に取得しつつ、騒音源を見落とさずに確実に探索することが可能となる。

音圧計測手段及び到来角度算出部は、音圧値を計測可能でかつその音圧値を用いて発生音の到来角度を算出することができる限り、任意の構成とすることが可能であって、例えばｐ−ｐ法であれば、２つの無指向性マイクロホンからなるマイクロホン対で到来角度を算出することができる（特許文献１〜３、非特許文献１）。

一方、ｃ−ｃ法であれば、指向性を有する２つのマイクロホンからなるマイクロホン対で計測された音圧の差分値を、記憶手段に予め格納された到来角度ごとのマイクロホン感度差に照合することで到来角度を推定したり（特許文献４，５、非特許文献２）、マイクロホン対でそれぞれ計測された音圧の加算値及び差分値を乗じるか又は二乗音圧の差分値を計算し、次いで音響インピーダンスρｃ（ρ；空気密度、ｃ；音速）で除することにより、該マイクロホン対の配置軸線に沿った音響インテンシティ成分を算出するとともに、別のマイクロホン対を用いて異なる軸線方向に沿った音響インテンシティ成分を同様に算出し、これら音響インテンシティのベクトル成分から到来角度を推定したりすることが可能である（特許文献４，６、非特許文献３）。

これらｃ−ｃ法によれば、対象周波数に関わらず、マイクロホンの離間寸法を一定に保つことができるため、ｐ−ｐ法よりも音圧計測手段の小型化が可能であり、建設現場への適用が容易となる。

ｃ−ｃ法に基づいて到来角度を算出する場合、音圧計測手段は、指向性を有する２つのマイクロホンを最大感度方向が互いに逆方向を向くように配置してマイクロホン対とし、該マイクロホン対を互いに直交する３つの軸線に沿ってそれぞれ配置する構成が主として想定されるが、２次元平面、例えば水平面で発生音の到来角度を近似的に把握すれば足りるのであれば、該水平面内で２方向に延びる２つの軸線に沿ってマイクロホン対をそれぞれ設置するようにしてもかまわない。一方、音響インテンシティのベクトル成分から到来角度を推定するにあたり、複数の軸線が必ずしも直交している必要はなく、例えば正四面体の中心から４つの頂点に向けてそれぞれ延びる４本の軸線に沿ってマイクロホン対をそれぞれ設置することで、三次元空間における到来角度の把握が可能である。

すなわち、ｃ−ｃ法に基づいて到来角度を算出する場合の音圧計測手段は、互いに平行でない複数の軸線に沿ってかつそれらの原点を挟むようにマイクロホン対をそれぞれ配置した構成とすれば足りる。

マイクロホンは、ｃ−ｃ法においては、カーディオイド、スーパーカーディオイド、ハイパーカーディオイドといった指向性を有するものとする。

上述したように、本発明においては、撮影や音圧計測を必ずしも全方位にわたって行う必要はないが、発生音の音圧を騒音レベルとして計測する騒音計測手段を別途備えた上、算出された到来角度を用いて所定時間幅における発生音の到来数を到来角度ごとに計数し、該到来角度ごとの到来数を全方位の総和で除して到来角度ごとの影響率を算出するとともに、該影響率及び騒音レベルを用いて所定角度範囲内の発生音に起因する騒音指標を角度別騒音レベルとして算出し、これらの数値を表示手段に出力するようにすれば、騒音規制法に基づく騒音監視を行いつつ、騒音源を合理的に探索することが可能となる。

すなわち、かかる構成においては、各マイクロホンによる音圧計測とは別に、騒音計測手段で発生音の音圧を騒音レベルとして計測する。騒音計測手段は、検定を受けた騒音計で構成するものとする。

次に、各マイクロホンによる計測値を騒音計測手段に内蔵されている周波数重み特性と実質同一の周波数重み特性、例えば騒音計測手段に内蔵されている周波数重み特性がＡ特性であればＡ特性でフィルタリングした後、到来角度算出部に出力し、次いで、上述したｃ−ｃ法の手順に従って発生音の到来角度を算出する。

なお、騒音レベルは、従来技術においては、周波数重み特性のうち、Ａ特性でフィルタリングされた音圧レベルを意味するが、本発明では、Ａ特性に限らず、聴感補正のための他の周波数重み特性も包摂されるとともに、後述する角度別騒音レベルをはじめ、敷地内騒音レベルや敷地外騒音レベルも同様とする。

到来角度算出部で発生音の到来角度を算出するにあたっては、例えば０．１秒を時間幅Δｔとし、該各時間幅Δｔにおいて発生音を０．００１秒間隔でサンプリングして、それぞれの到来角度を上述した推定方法で算出するようにすればよい。

次に、時間幅Δｔにおける発生音の到来数を、到来角度算出部で得られた到来角度データを用いて到来角度ごとに到来頻度計数部で計数する。

到来角度ごとに計数を行うにあたっては、２次元平面であれば、全周３６０゜を例えば０゜〜１０゜、１０゜〜２０゜・・・というように１０゜ずつに分割し、それらの角度幅ごとに発生音の到来数を計数し、３次元空間で把握するのであれば、例えば上述の２次元平面に直交する別の２次元平面について同様に発生音の到来数を計数すればよい。

次に、到来頻度計数部で得られた到来角度θごとの到来数をＮ(θ)、それらのθに関する総和、すなわち全方位の総和をΣＮ(θ)としたとき、次式、
Ｃ(θ)＝Ｎ(θ)／ΣＮ(θ) （２）
により、Ｃ(θ)を算出する。ここで、Ｃ(θ)は、
０≦Ｃ(θ)≦１
である。

Ｃ(θ)は、到来角度θごとの発生音の到来数Ｎ(θ)をそれらの総和ΣＮ(θ)で除したものであって、全方位からの発生音の到来頻度に対する到来角度θごとの到来頻度の比率であり、以下、Ｃ(θ)を影響率と呼ぶ。なお、θは、演算処理の便宜上、上述したように、０゜〜１０゜、１０゜〜２０゜・・・というように一定幅を持つ値として取り扱うことが想定されるが、騒音源の位置が変化せず到来角度が一定であるような場合においては、実質的に幅を持たない値として取り扱われることも考えられる。

影響率Ｃ(θ)は、上述したように全方位からの発生音の到来頻度に対する到来角度θごとの到来頻度の比率として定義されたものであるので、Ｃ(θ)を用いて騒音レベルを割り振ることにより、所定角度範囲からの発生音に起因する騒音指標を評価することができる。

例えば、角度範囲θ₁〜θ₂におけるＣ(θ)の総和ΣＣ(θ)（θ＝θ₁〜θ₂）をＣ_Tとすると、全方位から到来する発生音のエネルギーを便宜的にＥと定めてこれにＣ_Tを乗じた場合、その乗算結果は、所定角度範囲θ₁〜θ₂から到来した発生音のエネルギーＥ_Tと考えることができる。すなわち、
Ｅ_T＝Ｅ・Ｃ_T （３）
ここで、発生音のエネルギーの基準値をＥ₀とした場合、
Ｅ_T／Ｅ₀＝Ｅ／Ｅ₀・Ｃ_T
となるので、両辺の常用対数をとって１０を乗じると、
１０・ｌｏｇ(Ｅ_T／Ｅ₀)＝１０・ｌｏｇ(Ｅ／Ｅ₀)＋１０・ｌｏｇＣ_T （４）
となる。

一方、騒音レベルは、音圧の二乗、あるいは音のエネルギーをデシベル表示したものであって、（４）式の右辺第１項はこの騒音レベルに相当するため、これを騒音レベルＬ、左辺をＬ_Tとおけば、
Ｌ_T＝Ｌ＋１０・ｌｏｇＣ_T （１）
となる。

ここで、（１）式の右辺第２項がゼロ又は負の値をとることから、Ｌ_Tは、騒音レベルＬよりも小さな値であって、所定の角度範囲からの発生音に起因する騒音指標であると考えることができる。

従来技術における騒音レベルは、無指向性のマイクロホンを用いて発生音を全方位で計測することを前提とした騒音指標であって、到来角度の違いに応じて騒音を把握できるものではない。それに対し、上述の構成においては、全方位からの発生音の到来頻度に対する到来角度θごとの到来頻度の比率を算出し、これを影響率Ｃ(θ)と定義した上、該影響率又は所定の角度範囲θ₁〜θ₂におけるＣ(θ)の総和Ｃ_Tを用いて例えば（１）式の演算を行うことにより、全方位である騒音レベルＬを角度範囲ごとの騒音指標Ｌ_Tに割り振ることができる。

なお、所定の角度範囲からの発生音に起因する騒音指標は従来技術には存在しないため、以下、Ｌ_Tを角度別騒音レベルと呼び、全方位である騒音レベルＬとは区別することにする。

例えば、建設工事が行われる敷地を騒音監視エリアとし、該騒音監視エリアが計測地点から見て０゜〜３６゜の角度範囲で見渡される場合において、全周３６０゜を０゜〜３６゜とそれ以外の角度範囲に分割し、０゜〜３６゜の角度範囲においてΔｔの間に到来する発生音の到来数を５０、それ以外の角度範囲における到来数を５０とした場合、到来角度ごとの到来数の総和、すなわち全方位からの到来数は１００となるので、０゜〜３６゜の角度範囲における角度別騒音レベルＬ_Tは、
Ｌ_T＝Ｌ＋１０・ｌｏｇ(50/100)≒Ｌ−３
となり、角度別騒音レベルＬ_Tは、騒音レベルＬよりも約３ｄＢだけ小さくなる。すなわち、上記の例であれば、騒音レベルＬを用いて騒音監視を行うのではなく、該騒音レベルよりも３ｄＢ低い角度別騒音レベルＬ_Tを用いて騒音監視を行えばよいことがわかる。

このように、影響率及び騒音レベルを用いて角度別騒音レベルを算出するとともにこれらの数値を表示手段に出力するようにすれば、騒音計で計測された騒音レベルが、到来角度ごとの影響率に応じて所定角度範囲ごとに角度別騒音レベルとして割り振られるため、監視対象エリアに応じた角度範囲を適宜設定することにより、その角度範囲に対応する角度別騒音レベルが目標値を上回ったときだけ、騒音源の探索を行えば足りることとなり、監視対象エリア以外からの発生音、例えば周辺道路を走行する自動車からの発生音によって騒音レベルが目標値を上回るような、本来的に騒音源の探索が不要な場合にまで騒音源の探索を行う必要がなくなる。

また、騒音源の探索が必要な場合においても、上述したように発生音がどこから到来しているのかを周囲の映像上で即座に確認することができるので、騒音源の位置を適切かつ迅速に特定することが可能となる。

なお、影響率及び騒音レベルを用いて角度別騒音レベルを算出する上記構成は、監視対象となる発生音が監視対象外の発生音と合成された状態で騒音レベルとして計測されるがゆえに監視対象について適切な騒音対策を講じることができないすべての状況に適用することが可能であり、例えば騒音規制法が規制の対象としている金属加工機械、圧縮機、織機、印刷機といった製造機械が設置された生産施設や、さまざまな建設工事現場に適用することができる。

撮像手段で撮影された映像や音圧計測手段で計測された音圧値あるいは該音圧値から算出された到来角度は、データ保存せずともリアルタイムな騒音監視を行うことは可能であるが、撮像手段から得られた映像を映像データ蓄積手段にデータ保存するとともに、音圧計測手段で計測された音圧値又は該音圧値から算出された到来角度を音圧関連データ蓄積手段にデータ保存しておき、撮影及び音圧計測後又はそれらを行いながら、所望の指定時刻に一致する撮影時刻の映像を映像データ蓄積手段から読み出してこれを合成対象映像とするとともに、同じく指定時刻に一致する音圧計測時刻の音圧値を音圧関連データ蓄積手段から読み出す同期処理を行った上、該音圧値から到来角度算出部で到来角度を算出してこれを合成対象到来角度とし、これら合成対象映像及び合成対象到来角度を合成映像作成部に出力するようにすれば、リアルタイムな騒音監視を行いながら、あるいはそれとは別の機会に、過去の合成映像を用いた騒音対策の確認や検討を行うことが可能となり、例えば終日にわたってデータ保存された合成映像を見ながら、前日における発生音の状況を把握したり、騒音対策の効果確認あるいはあらたな対策の検討を行ったりすることができる。

時刻指定手段は、時刻を数値で直接入力する構成でもかまわないが、再生位置を示すボタンをポインティングデバイスでスライド操作することで再生時刻を任意に変更あるいは指定するグラフィックインターフェースが知られており、これを表示手段に表示させるように構成することが可能である。

なお、音圧関連データ蓄積手段に蓄積すべきデータは、上述の音圧値に代えて、音圧値から到来角度算出部で算出された到来角度とすることも可能であり、その場合においては、音圧関連データ蓄積手段から到来角度を読み出し、これをそのまま合成対象到来角度とすればよい。また、リアルタイムな騒音監視を行う場合であっても、データ処理の関係上、撮像手段からの映像データと音圧計測手段で得られた到来角度データとの間でわずかながら時間差が生じる場合があり、それが無視できないのであれば、上述した構成を採用することによって、映像データと到来角度データとの同期をとるようにすればよい。

到来頻度計数部は、発生音の到来数が到来角度ごとに計数される限り、その構成は任意であって、例えば発生音が到来するたびに単純にその回数をカウントするようにしてもかまわないが、前記到来角度算出部を、前記発生音のエネルギーの大きさが該発生音ごとのエネルギー値として算出されるように構成するとともに、前記到来頻度計数部を、前記発生音の到来数が該発生音のエネルギー値で重み付けされるように構成したならば、影響率や角度別騒音レベルについても発生音のエネルギー値で重み付けされた形で算出されるため、騒音への影響がより支配的な発生音を主体として騒音監視を行うことが可能となる。

騒音レベルや角度別騒音レベルは、数値として表示手段に表示された場合であっても、上述したように合理的な騒音監視を行うことが可能であるが、騒音レベル及び角度別騒音レベルの時刻歴波形を作成するとともに、騒音レベル及び角度別騒音レベルの数値に代えて、又は該数値に加えて上述の時刻歴波形を表示手段に出力する騒音波形処理部を備えたならば、騒音レベルや角度別騒音レベルを過去の値と比較しながら現時点の値を確認することができるため、より適切な騒音監視が可能となる。

ここで、映像を映像データ蓄積手段にデータ保存するとともに、音圧値又は該音圧値から算出された到来角度を音圧関連データ蓄積手段にデータ保存する場合においては、時刻指定手段を介して入力された指定時刻に一致する該時刻歴波形上の位置に再生位置マーカーを画像表示して時刻歴波形画像とし、該時刻歴波形画像が前記表示手段に出力されるように騒音波形処理部を構成する。

このようにすれば、合成映像と同じ時刻における騒音レベルや角度別騒音レベルの大きさが、それらの時刻歴波形の位置として再生位置マーカーで示されるため、過去の合成映像を用いた騒音対策の検討をより綿密に行うことが可能となる。

本発明に係る騒音源探索システムを建設工事現場に適用するにあたり、音圧計測手段及び騒音計測手段を建設工事が行われる敷地内の任意箇所に設置するようにしてもかまわないし、角度別騒音レベルを算出する際の所定角度範囲を任意に設定してかまわないが、前記音圧計測手段及び前記騒音計測手段を建設工事が行われる敷地の境界近傍に設置するとともに、該敷地を見渡す角度範囲を前記所定角度範囲として前記角度別騒音レベルが算出されるように前記騒音指標作成部を構成したならば、騒音レベルが、敷地内で発生する発生音に起因する角度別騒音レベル（以下、敷地内騒音レベル）と敷地外で発生する発生音に起因する角度別騒音レベル（以下、敷地外騒音レベル）の２つに割り振られることとなり、かくして騒音対策をより効率的に行うことが可能となる。

具体的には、例えば敷地が長方形であってその隅部近傍に音圧計測手段を設置するのであれば所定角度範囲を９０゜とし、同じく長手側又は短手側縁部近傍に設置するのであれば１８０゜と設定することができる。

ここで、前記敷地内の建設工事用機械の種類に応じた周波数特性で前記各マイクロホンによる計測値をフィルタリングする重機選別回路を前記フィルタ部に設けるようにしたならば、算出された敷地内騒音レベルがどの建設工事用機械に起因するのかを容易に特定することが可能となる。以下、特定の建設工事用機械に対応した敷地内騒音レベルを、特に重機別敷地内騒音レベルと呼ぶ。

なお、重機別敷地内騒音レベルは、聴感補正のための周波数重み特性に加え、重機を選別するための周波数重み特性でフィルタリングされた新規な騒音指標であって、Ａ特性で聴感補正された従来の騒音レベルとは異なるものである。

重機選別回路は、複数の建設工事用機械に対応するように構成するとともに、どの建設工事用機械に対応したフィルタリングを行うのかを切換自在に構成しておき、さらには建設工事用機械に対応した周波数フィルタリングを行うかどうかについても切換自在に構成しておくのが望ましい。

上述した手順で算出された敷地内騒音レベル又は重機別敷地内騒音レベルをどのように騒音監視で用いるのかは任意であり、例えば終日にわたって算出された敷地内騒音レベル又は重機別敷地内騒音レベルに基づいて適切な騒音対策を検討した後、該騒音対策を翌日の施工作業に反映させるようにしてもかまわないが、前記敷地内騒音レベル又は前記重機別敷地内騒音レベルの大きさを予め定められた目標値と比較し該敷地内騒音レベル又は重機別敷地内騒音レベルが前記目標値を上回ったときに警報データを作成する警報作成部と、該警報作成部で作成された警報データを出力する警報出力部とを備えるようにしたならば、騒音対策をリアルタイムに講じることが可能となる。

ここで、警報出力部をどのような構成でどこに設置するかは任意であって、例えば工事事務所に設置したコンピュータに画面表示させるようにしておき、警報が出力されたときに工事事務所から建設工事用機械のオペレータに連絡を入れる方法も採用可能であるが、警報出力部を敷地内で稼働する建設工事用機械に設けるようにしたならば、騒音対策の即時性をさらに高めることが可能となる。この場合、警報出力部は、例えば運転席に設置された携帯情報端末を用いて構成することができる。

本実施形態に係る騒音源探索システム１の図であり、(a)は全体ブロック図、(b)は敷地配置図。 ｃ−ｃマイク１２の構成図。 本実施形態に係る騒音源探索システム１の詳細ブロック図。 本実施形態に係る騒音源探索システム１の説明図であり、(a)は敷地２及び一般道路４から発生音がそれぞれ到来する様子を示した図、(b)は音響インテンシティとその成分を示した図、(c)及び(d)は音響インテンシティと到来角度との関係を示した図。 発生音の到来数を到来角度ごとに計数する様子を示したグラフ。 時刻ｔ₁におけるモニター２６の表示状況を示した図。 時刻ｔ₂におけるモニター２６の表示状況を示した図。 変形例に係る騒音源探索システムのブロック図。 変形例に係る騒音源探索システムのブロック図。 変形例に係る騒音源探索システムのブロック図。

以下、本発明に係る騒音源探索システムの実施の形態について、添付図面を参照して説明する。

図１は、本実施形態に係る騒音源探索システムを示した全体ブロック図及び敷地配置図である。同図でわかるように、本実施形態に係る騒音源探索システム１は、建設工事が行われる敷地２で稼働する建設工事用機械３の騒音監視に適用されるものであり、敷地２の境界近傍であって該敷地と一般道路４との間に配置される子機１１に設けられた音圧計測手段としてのｃ−ｃマイク１２、騒音計測手段としての騒音計１３及び撮像手段としてのビデオカメラ１０と、敷地２内に立設された工事事務所６に配置される親機２１に設けられた演算処理部２２とを備える。

ｃ−ｃマイク１２は図２に示すように、指向性を有する６つのマイクロホン１２ａ〜１２ｆで構成してあるとともに、それらのうち、マイクロホン１２ａ，１２ｂ、マイクロホン１２ｃ，１２ｄ及びマイクロホン１２ｅ，１２ｆをそれぞれ最大感度方向が互いに逆方向を向くように、すなわち０゜と１８０゜を向くように配置して３組のマイクロホン対とし、該各マイクロホン対を互いに直交する３つの軸線、すなわちｘ，ｙ，ｚ軸に沿ってかつそれらの原点を挟むようにそれぞれ配置してあり、子機１１の周囲で発生した音（以下、発生音）の音圧を各マイクロホン１２ａ〜１２ｆで計測するようになっている。マイクロホン１２ａ〜１２ｆは、それぞれカーディオイド指向特性を持つマイクロホンで構成することができる。

騒音計１３は、発生音の音圧を騒音レベルとして計測するものであり、検定に合格済の市販騒音計から適宜選択すればよい。なお、騒音計１３には、環境騒音の測定で広く採用されているＡ特性を周波数重み特性としたフィルタ回路が内蔵されているものとする。

ビデオカメラ１０は、全周映像を撮影できるように魚眼レンズを備えてあるとともに、撮影された映像の撮影方位を撮影方位情報として出力可能な方位センサー１９を内蔵してある。

ここで、ｃ−ｃマイク１２には、計測された音圧値を増幅するアンプ１４とそれをデジタルデータに変換するＡ／Ｄコンバータ１５が、騒音計１３には、計測された騒音レベルをデジタルデータに変換するＡ／Ｄコンバータ１６が、ビデオカメラ１０には出力映像をキャプチャーするビデオキャプチャ１８がそれぞれ接続してあるとともに、それらの出力側には送信部１７が接続してあり、ｃ−ｃマイク１２、騒音計１３及びビデオカメラ１０とともに筐体（図示せず）の内部に設置してある。かかる筐体は、可搬性を有しかつ耐候性に配慮された構成とするのが望ましい。

一方、親機２１は、子機１１の送信部１７から無線送信されてきた送信データを受信する受信部２３とパソコン２４とで構成してあり、上述の演算処理部２２は、パソコン２４のマザーボード、ＣＰＵ、メモリー、内蔵ハードディスクといったハードウェアと該ハードウェア上で動作するソフトウェアとで構成してある。

パソコン２４には、演算処理部２２に必要なデータを読み出し、あるいは演算処理された結果を記憶するための外付けのハードディスク２５，２７と、演算処理結果を表示するための表示手段としてのモニター２６と、ポインティングデバイスであるマウス２８とを設けてある。

演算処理部２２は図３に示すように映像処理部５１を備えており、受信部２３を介して受信されたビデオカメラ１０からの全周映像を平面映像に展開し、これを映像データ蓄積手段としてのハードディスク２５にデータ保存するようになっている。

また、演算処理部２２は、受信部２３を介して受信されたｃ−ｃマイク１２による音圧の計測値を騒音計１３に内蔵された周波数重み特性と同じＡ特性でフィルタリングする聴感補正回路が設けられたフィルタ部４１と、該フィルタ部からの出力データを用いて発生音の到来角度を算出する到来角度算出部４４とを備えており、ハードディスク２７は、到来角度算出部４４で算出された到来角度をデータ保存する音圧関連データ蓄積手段として機能する。

演算処理部２２はさらに、時刻指定手段としての時刻指定部５２を介して入力された指定時刻に一致する撮影時刻の映像を合成対象映像としてハードディスク２５から読み出すとともに、上記指定時刻に一致する音圧計測時刻の到来角度を合成対象到来角度としてハードディスク２７から読み出す同期部５３と、該同期部から出力された合成対象映像及び合成対象到来角度を重ね合わせて合成映像を作成する合成映像作成部５４とを備えており、該合成映像作成部は、合成対象映像上の合成対象到来角度の位置を、ビデオカメラ１０に内蔵された方位センサー１９からの撮影方位情報を用いて算出するとともに、該位置に音源位置マーカーを画像表示することで合成映像を作成し、これをモニター２６に出力するようになっている。

時刻指定部５２は、モニター２６上に表示されるグラフィックインターフェースと、該グラフィックインターフェースで表示された再生位置を示すボタンをスライド操作するポインティングデバイスであるマウス２８とで構成してあり、再生時刻を任意に変更あるいは指定することができるようになっている。

一方、演算処理部２２は、到来角度算出部４４で得られた到来角度データを用いて時間幅Δｔにおける発生音の到来数を到来角度ごとに計数する到来頻度計数部４５と、該到来頻度計数部で得られた到来角度ごとの到来数Ｎ(θ)と受信部２３を介して送信されていた騒音計１３による騒音レベルＬとを用いて騒音指標を作成する騒音指標作成部４６とを備える。

ここで、騒音指標作成部４６は、到来角度ごとの到来数Ｎ(θ)をそれらの総和で除して到来角度ごとの影響率Ｃ(θ)を算出するとともに、該到来角度ごとの影響率Ｃ(θ)を用いて騒音レベルＬを角度別騒音レベルに割り振るようになっており、本実施形態においては、敷地２内の任意位置から子機１１のｃ−ｃマイク１２に向かう方向に対応した角度範囲（子機１１のｃ−ｃマイク１２から敷地２を見渡す角度範囲）、すなわち図１(b)で右方向を０゜、反時計廻りを正方向とした座標系であれば、０゜〜１８０゜と１８０゜〜３６０゜をそれぞれ角度範囲として角度別騒音レベルがそれぞれ算出されるように構成してある。以下、０゜〜１８０゜を角度範囲とした角度別騒音レベルを敷地内騒音レベルＬ_I、１８０゜〜３６０゜を角度範囲とした角度別騒音レベルを敷地外騒音レベルＬ_Oと呼ぶ。

演算処理部２２はさらに、騒音レベルＬ、角度別騒音レベルである敷地内騒音レベルＬ_I及び同じく角度別騒音レベルである敷地外騒音レベルＬ_Oの時刻歴波形を作成するとともに、時刻指定部５２を介して入力された指定時刻に一致する該時刻歴波形上の位置に再生位置マーカーを画像表示して時刻歴波形画像とし、該時刻歴波形画像をモニター２６に出力する騒音波形処理部５５を備える。

本実施形態に係る騒音源探索システム１を用いて敷地２内で稼働する建設工事用機械３に起因する騒音を監視するには、子機１１に備えられたビデオカメラ１０で該子機の周辺の映像を全周映像として撮影し、親機２１にデータ転送した後、該全周映像を映像処理部５１で水平映像に展開し、該水平映像をその撮影時刻とともに映像データ蓄積手段であるハードディスク２５にデータ保存する。

また、ビデオカメラ１０によって周辺の映像を撮影しつつ、騒音計１３で発生音の音圧を騒音レベルとして計測する。

発生音は図４(a)に示すように、敷地２内の建設工事用機械３に起因するものと一般道路４を走行する車両５に起因するものに大別されるが、騒音計１３では、それらが合成された状態で全方位である騒音レベルとして計測される。

一方、上述したビデオカメラ１０による撮影と騒音計１３による騒音レベルの計測を行うと同時に、ｃ−ｃマイク１２で発生音の音圧を計測し、これを親機２１にデータ転送する。なお、子機１１は図４(a)に示すように、ｃ−ｃマイク１２のｘ軸が同図右方向を向くように設置してあるものとする。

次に、各マイクロホン１２ａ〜１２ｆで計測された音圧値をＦＦＴ（図示せず）で周波数領域に変換してからフィルタ部４１の聴感補正回路でフィルタリングし、逆ＦＦＴ（図示せず）で時間領域に戻した後、発生音の到来角度を到来角度算出部４４で算出する。

到来角度算出部４４においては図４(b)に示すように、マイクロホン１２ａ，１２ｂからなるマイクロホン対で計測された音圧ｐ₁，ｐ₂からそれらの加算値と差分値とを算出し、次式、
(ｐ₁＋ｐ₂)・(ｐ₁−ｐ₂) （３）
のようにそれらを乗じるか、又は、二乗音圧の差分値、
(ｐ₁ ²−ｐ₂ ²) （４）
をとり、次いで、次式、
(ｐ₁＋ｐ₂)・(ｐ₁−ｐ₂)／ρｃ （５）
又は、
(ｐ₁ ²−ｐ₂ ²)／ρｃ （６）
で示すように、音響インピーダンスρｃ（ρ；空気密度、ｃ；音速）で除することにより、該マイクロホン対の配置軸線、すなわちｘ軸に沿った音響インテンシティ成分Ｉ_ｘを算出する。

同様に、マイクロホン１２ｃ，１２ｄからなるマイクロホン対で計測された音圧を用いてｙ軸に沿った音響インテンシティ成分Ｉ_ｙを算出するとともに、マイクロホン１２ｅ，１２ｆからなるマイクロホン対で計測された音圧を用いてｚ軸に沿った音響インテンシティ成分Ｉ_ｚを算出する。

次いで、音響インテンシティの各成分Ｉ_ｘ，Ｉ_ｙ，Ｉ_ｚを用いて、到来角度θを同図(c)及び(d)に示すようにｘ−ｙ平面での角度成分θ_ｘｙ及びｘ−ｚ平面での角度成分θ_ｘｚとして算出する。なお、ｙ−ｚ平面での角度成分θ_ｙｚを用いてもかまわない。

発生音の到来角度θを算出するにあたっては、例えば０．１秒を時間幅Δｔとし、該各時間幅Δｔにおいて発生音を０．００１秒間隔でサンプリングして、それぞれの到来角度θを上述した手順で算出する。

このようにして到来角度算出部４４で算出された到来角度は、その算出基礎となった音圧値の音圧計測時刻とともに、音圧関連データ蓄積手段であるハードディスク２７にデータ保存する。

次に、上述した時間幅Δｔにおける発生音の到来数を、到来角度算出部４４で得られた到来角度データを用いて到来角度ごとに到来頻度計数部４５で計数する。

到来角度ごとに計数を行うにあたっては、図５に示したように、全周３６０゜（同図では便宜上、左側の角度範囲を−１８０゜〜０゜とした）を例えば０゜〜１０゜、１０゜〜２０゜・・・というように１０゜ずつに分割し（横軸）、それらの角度範囲ごとに発生音の到来数Ｎ(θ)を計数する（縦軸）。

なお、到来角度ごとの計数は、説明の便宜上、２次元平面で音場が把握されるものとして説明するが、３次元空間で到来角度ごとの計数を行う場合は、到来角度を立体角と考えて同様に処理すればよい。

次に、到来頻度計数部４５で得られた到来角度ごとの到来数を全方位の総和で除して到来角度ごとの影響率を騒音指標作成部４６で算出する。すなわち、到来角度ごとの到来数をＮ(θ)とすると、到来角度ごとの影響率Ｃ(θ)は、
Ｃ(θ)＝Ｎ(θ)／ΣＮ(θ) （２）
ΣＮ(θ)；到来角度θに関するＮ(θ)の総和
と表すことができる。

次に、算出された影響率Ｃ(θ)を０゜〜１８０゜の角度範囲で総和してＣ_Iとする。ここで、Ｃ_Iは、図５においては、全体の面積に対する右側の面積の割合に相当する。

次に、Ｃ_Iを次式、
Ｌ_T＝Ｌ＋１０・ｌｏｇＣ_T （１）
のＣ_Tに代入し、０゜〜１８０゜を角度範囲とした角度別騒音レベル、すなわち敷地内騒音レベルＬ_Iを算出するとともに、１８０゜〜３６０゜の角度範囲で影響率Ｃ(θ)を総和してＣ_Oとし、上述したと同様の手順でＣ_Oを（１）式のＣ_Tに代入し、１８０゜〜３６０゜を角度範囲とした角度別騒音レベル、すなわち敷地外騒音レベルＬ_Oを算出する。

具体例として、Ｃ_Iが０．７であったとすると、敷地内騒音レベルＬ_Iは（１）式から、
Ｌ_I＝Ｌ＋１０・log(０．７)
＝Ｌ−１．６
となり、騒音レベルＬよりも１．６ｄＢ低くなる。

次に、騒音レベルＬ、角度別騒音レベルである敷地内騒音レベルＬ_I及び同じく角度別騒音レベルである敷地外騒音レベルＬ_Oの時刻歴波形を騒音波形処理部５５で作成し、これをハードディスク２９にデータ保存する。

上述したビデオカメラ１０による撮影、ｃ−ｃマイク１２による音圧計測及び騒音計１３による騒音計測を適宜行った後、時刻指定部５２を介して再生を開始したい所望の時刻を指定時刻として入力し、次いで、同期部５３において、入力された指定時刻に一致する撮影時刻の映像を合成対象映像としてハードディスク２５から読み出すとともに、上記指定時刻に一致する音圧計測時刻の到来角度を合成対象到来角度としてハードディスク２７から読み出す。

次に、同期部５３から出力された合成対象映像及び合成対象到来角度を合成映像作成部５４で重ね合わせて合成映像を作成する。

合成映像作成部５４においては、合成対象映像上の合成対象到来角度の位置を、ビデオカメラ１０に内蔵された方位センサー１９からの撮影方位情報を用いて算出するとともに、該位置に音源位置マーカーを画像表示することで合成映像を作成し、これをモニター２６に出力する。

一方、騒音波形処理部５５において、騒音レベルＬ、角度別騒音レベルである敷地内騒音レベルＬ_I及び同じく角度別騒音レベルである敷地外騒音レベルＬ_Oの時刻歴波形をハードディスク２９から読み出し、上述の指定時刻に一致する該時刻歴波形上の位置に再生位置マーカーを画像表示して時刻歴波形画像とし、該時刻歴波形画像をモニター２６に出力する。

図６は、時刻指定部５２を構成するモニター２６上のグラフィックインターフェース（図示せず）をマウス２８でスライド操作することで、再生時刻を時刻ｔ₁に指定したときのモニター２６の表示状況を示したものであって、該モニターには、東を中心とした１８０゜範囲の上段映像と、西を中心とした１８０゜範囲の下段映像と、それらに重ねて表示された円環で構成された音源位置マーカー６３とからなる合成映像６１と、騒音レベルＬ、敷地内騒音レベルＬ_I及び敷地外騒音レベルＬ_Oの各時刻歴波形に再生位置マーカー６４が重ねられてなる時刻歴波形画像６２とが映し出されており、同図においては、合成映像６１のうち、上段映像の東北東に対応する位置に音源位置マーカー６３が重ねて表示されているとともにその位置では油圧ショベル６５が稼働しており、再生位置マーカー６４は、上述の合成映像６１の再生タイミングにおいて、敷地内騒音レベルＬ_Iが目標値を上回っていることを示している。

したがって、時刻ｔ₁で敷地内騒音レベルＬ_Iが目標値を上回った原因となる騒音源は、油圧ショベル６５であるとの推定が可能であり、この時点で油圧ショベル６５を停止する騒音対策を講じるべきであると判断できる。

一方、図７は、再生時刻を時刻ｔ₂に指定したときのモニター２６の表示状況を同様に示したものであって、同図においては、合成映像６１のうち、下段映像の西に対応する位置に音源位置マーカー６３が重ねて表示されているとともに、その位置では、敷地外の道路において自動車６６が走行しており、再生位置マーカー６４は、上述の合成映像６１の再生タイミングにおいて、騒音レベルＬは目標値を上回っているが、敷地内騒音レベルＬ_Iは目標値を下回っていることを示している。

したがって、時刻ｔ₂で騒音レベルＬが目標値を上回ったのは、敷地外の道路を走行する自動車６６が騒音源となったことが大きな原因であって、敷地内騒音レベルＬ_Iは目標値未満であるため、敷地内では特段の騒音対策をとる必要がないと判断できる。

以上説明したように、本実施形態に係る騒音源探索システム１によれば、発生音の音圧をｃ−ｃマイク１２で計測しつつその周辺の映像をビデオカメラ１０で撮影するとともに、計測された音圧値を用いて到来角度算出部４４で発生音の到来角度を算出し、ビデオカメラ１０から得られた映像を合成対象映像、到来角度算出部４４から得られた到来角度を合成対象到来角度とした上、合成対象映像上の合成対象到来角度の位置を、ビデオカメラ１０から出力された撮影方位情報を用いて算出し、該位置に合成対象到来角度として音源位置マーカー６３を重ね合わせて合成映像を作成し、これをモニター２６に表示するようにしたので、発生音がどこから到来しているのかを周囲の映像上で確認することが可能となり、かくして騒音源の位置を適切かつ迅速に特定することができる。

また、本実施形態に係る騒音源探索システム１によれば、魚眼レンズが備えられたビデオカメラ１０で本発明の撮像手段を構成するとともに、到来角度算出部４４を発生音の到来角度が全方位にわたって算出されるように構成し、ビデオカメラ１０で撮影された全周映像を展開して合成対象映像とする映像処理部５１を備えるようにしたので、映像を効率的に取得しつつ、騒音源を見落とさずに確実に探索することが可能となる。

また、本実施形態に係る騒音源探索システム１によれば、発生音の音圧を騒音レベルとして計測する騒音計１３を別途備えた上、影響率Ｃ(θ)及び騒音レベルＬを用いて該騒音レベルを敷地内騒音レベルＬ_Iあるいは敷地外騒音レベルＬ_Oといった角度別騒音レベルに割り振り、これらを時刻歴波形としてモニター２６に出力するようにしたので、騒音監視の対象は、すべての発生音が反映された騒音レベルＬではなく、角度別騒音レベル、すなわち監視対象からの発生音だけが反映された角度別騒音レベルとなる。

したがって、監視対象エリアに応じた角度範囲を適宜設定することにより、その角度範囲に対応する角度別騒音レベルが目標値を上回ったときだけ、騒音源の探索を行えば足りることとなり、監視対象エリア以外からの発生音、例えば周辺道路を走行する自動車からの発生音によって騒音レベルが目標値を上回るような、本来的に騒音源の探索が不要な場合にまで騒音源の探索を行う必要がなくなる。

また、騒音源の探索が必要な場合においても、上述したように発生音がどこから到来しているのかを周囲の映像上で即座に確認することができるので、騒音源の位置を適切かつ迅速に特定することが可能となる。

また、本実施形態に係る騒音源探索システム１によれば、合成対象映像と合成対象到来角度を同期部５３でハードディスク２５，２７からそれぞれ読み出した上、それらを合成映像作成部５４に出力するようにしたので、リアルタイムな騒音監視を行いながら、あるいはそれとは別の機会に、過去の合成映像を用いた騒音対策の確認や検討を行うことが可能となり、例えば終日にわたってデータ保存された合成映像を見ながら、前日における発生音の状況を把握したり、騒音対策の効果確認あるいはあらたな対策の検討を行ったりすることができる。

また、本実施形態に係る騒音源探索システム１によれば、騒音レベルＬ、敷地内騒音レベルＬ_I及び敷地外騒音レベルＬ_Oの時刻歴波形を騒音波形処理部５５で作成するとともに、該時刻歴波形上の位置に再生位置マーカー６４を画像表示して時刻歴波形画像とし、該時刻歴波形画像をモニター２６に出力するようにしたので、合成映像と同じ時刻における騒音レベルや角度別騒音レベルの大きさが、それらの時刻歴波形の位置として再生位置マーカー６４で示されるため、過去の合成映像を用いた騒音対策の検討をより綿密に行うことが可能となる。

本実施形態では、撮影された映像データや計測音圧値から算出された到来角度データをハードディスク２５，２７に保存しておき、これらのうち、撮影時刻や音圧計測時刻が指定時刻に一致するものを同期部５３で読み出すようにしたが、このようないわば録画再生モードに代えて、タイムシフト再生（追っかけ再生）で処理することはもちろん可能であるし、図８に示すように、ハードディスク２５，２７及び時刻指定部５２を省略するとともに、同期部５３が省略された演算処理部２２ａを採用し、リアルタイムモードで処理することも可能である。

この場合においては、映像処理部５１で処理された映像が合成対象映像、到来角度算出部４４で算出された到来角度が合成対象到来角度となり、それらが合成映像作成部５４で合成されることになるが、現時点での状況が合成映像としてモニター２６に映し出されることになるため、図６のような場合においては、油圧ショベル６３を速やかに停止することができるとともに、図７のような場合には、現状を維持しつつ、引き続き騒音監視を継続するといった対応が可能となる。

ここで、本変形例の場合、騒音レベルＬ、敷地内騒音レベルＬ_I及び敷地外騒音レベルＬ_Oを、図６，７と同様に現時点までの時刻歴波形として、あるいは現時点での値としてモニター２６に画像表示することが可能であるが、再生位置マーカー６４は省略される。

また、本実施形態では、騒音レベルＬ、敷地内騒音レベルＬ_I及び敷地外騒音レベルＬ_Oといった騒音指標を時刻歴波形として作成しその上に再生位置マーカー６４が重ねられてなる時刻歴波形画像６２をモニター２６に表示するようにしたが、各時刻歴波形に代えて、再生時点での各騒音指標の数値を表示するとともに、再生位置マーカー６４に代えて再生時刻を表示するようにしてもかまわない。

かかる構成においては、一定時間内における発生音の変動状況の把握は困難となるが、騒音指標と合成映像とを関連付けた騒音監視は上述した実施形態と同様に可能である。

また、本実施形態及び上述の変形例においては、騒音計１３を備えるようにしたが、場合によっては、騒音計１３及びその計測結果を用いた処理を行う騒音波形処理部５５を省略してもかまわない。

図９(a)は、かかる変形例をリアルタイムモードに適用したものである。同図に示す構成においては、従来の騒音規制を踏まえた騒音監視を行うことはできなくなるが、周辺の映像と到来角度とを、撮影方位情報を用いて重ね合わせることで合成映像を作成し、これをモニター２６に表示することにより、発生音の音源を映像上で確認し、それによって騒音源の探索を効率よく行うことができるという点については、上述の実施形態と何ら変わりはない。

なお、同図に係る変形例では、騒音計１３を省略したことで聴感補正に関する整合をとる必要がなくなるため、フィルタ部４１も不要となる。

さらには、図９(b)に示すように、撮像手段として、例えば広角レンズを備えたビデオカメラ１０´を採用し、その映像を合成対象映像として直接用いることで、映像処理部５１を省略するとともに、音圧計測手段もｃ−ｃマイク１２に代えて、例えばｐ−ｐ法に従った構成のマイクロホン９１を用いることも可能である。

また、本実施形態では、到来角度算出部４４で得られた到来角度データを用いて発生音の到来数を到来角度ごとに到来頻度計数部４５で計数する際、発生音が到来するたびに単純にその回数をカウントするようにしたが、これに代えて、発生音のエネルギーの大きさが該発生音のエネルギー値として算出されるように到来角度算出部を構成するとともに、発生音の到来数が該発生音のエネルギー値で重み付けされるように到来頻度計数部を構成してもよい。

すなわち、到来角度算出部においては、マイクロホン１２ａ，１２ｂからなるマイクロホン対で計測された音圧ｐ₁，ｐ₂から次式、
Ｅ_P＝(ｐ₁＋ｐ₂)²
を演算することにより、発生音のエネルギーＥ_Pを算出する。

到来角度算出部で算出されたエネルギーＥ_Pは、必要に応じてハードディスクなどの記憶装置に適宜記憶させておけばよい。なお、マイクロホン１２ａ，１２ｂからなるマイクロホン対に代えて、マイクロホン１２ｃ，１２ｄからなるマイクロホン対、あるいはマイクロホン１２ｅ，１２ｆからなるマイクロホン対で計測された音圧を用いて発生音のエネルギーＥ_Pを算出するようにしてもかまわない。

次に、上述した実施形態と同様、到来角度算出部で得られた到来角度データを用いて発生音の到来数を到来角度ごとに到来頻度計数部で計数するが、単に「１」を累加していくのではなく、エネルギー値で重み付けされた回数を累加する。

すなわち、到来角度θに到来する発生音のうち、ｋ番目（１≦ｋ≦Ｍ）に到来する発生音のエネルギー値をＥ_P（ｋ）とすると、該到来角度における発生音の到来数Ｎ´(θ)を、次式、
Ｎ´(θ)＝Σ(１・Ｅ_P（ｋ）)（ｋ＝1,2,・・・Ｍ）
で算出する。

かかる変形例によれば、発生音の到来数を計数する際に該発生音のエネルギーの大きさで到来数が重み付けされるため、影響率や角度別騒音レベルも発生音のエネルギーの大きさで重み付けされる、すなわち騒音への影響がより支配的となる発生音を用いて、影響率や角度別騒音レベルが算出されることとなり、かくして合理的な騒音監視が可能となる。

また、上述した重み付けにより、発生音がさまざまな角度から到来する場合であっても、各発生音の到来角度を適切に把握ことが可能となる。

また、本実施形態では特に言及しなかったが、図１０に示すように、敷地内騒音レベルＬ_Iの大きさを予め定められた目標値と比較して該敷地内騒音レベルが目標値を上回ったときに警報データを作成する警報作成部４７を演算処理部２２に備えるとともに、敷地２内で稼働する建設工事用機械３に孫機３１を設置して該孫機に警報出力部３２を設け、該警報出力部を警報作成部４７で作成された警報データが出力されるように構成してもよい。

警報出力部３２は、建設工事用機械３の運転席に取り付けられた携帯情報端末を用いて構成することが可能であり、かかる場合、該携帯情報端末の画面に警報ボタンが点滅表示されるように若しくは警報色で表示されるように構成し、又は該携帯情報端末のスピーカーから警報アラームが鳴るように構成することが可能であり、警報作成部４７で作成されるべき警報データは、これら警報出力部３２の構成に応じて適宜作成すればよい。

かかる変形例によれば、敷地内騒音レベルＬ_Iが目標値を上回った場合に警報作成部４７で警報データを作成するとともに、該警報データを、親機２１に設けられた送信部及び孫機３１に設けられた受信部（いずれも図示せず）を介して受信し、これを警報出力部３２に出力するため、敷地２内の建設工事用機械３に対する騒音対策をリアルタイムに講じることが可能となる。

また、本実施形態では特に言及しなかったが、聴感補正回路に加えて、建設工事用機械３の種類に応じた発生音の周波数特性でフィルタリングを行う重機選別回路をフィルタ部４１に設けるようにしてもよい。

重機選別回路は、ブルドーザ、トラクターショベル、バックホウといったさまざまな建設工事用機械の稼働による発生音を種類ごとに周波数分析して各重機に固有の発生音の周波数特性を調査した上、各重機からの発生音を選択的に通すことができるようにかつ互いに切換自在となるように構成する。各重機に固有の周波数特性は、一般乗用車や列車における走行音の周波数特性とも区別されているのが望ましい。

かかる構成によれば、ｃ−ｃマイク１２で得られた計測値から特定の建設工事用機械に起因する計測値だけを取り出すことが可能となり、特定の建設工事用機械を対象とした騒音監視が可能となる。

なお、建設工事用機械３に孫機３１を設置して該孫機に警報出力部３２を設ける上記変形例においては、特定の建設工事用機械を対象としたフィルタリングを行っている間に重機別敷地内騒音レベルが目標値を超えたとき、該建設工事用機械に設置された孫機３１で警報データが受信されるように構成しておくのが望ましい。

具体的構成としては例えば、フィルタリングの対象となる重機情報をフィルタリングの切換動作と連動させる形で騒音指標作成部４６に記憶しておき、重機別敷地内騒音レベルが目標値を超えたと騒音指標作成部４６で判定されたとき、記憶された重機情報を読み出して該重機情報を警報データに含めるように警報作成部４７を構成するとともに、該警報データが、対象となる建設工事用機械の携帯情報端末に出力されるように警報出力部３２を構成しておくことが考えられる。

１ 騒音源探索システム
２ 敷地
３ 建設工事用機械
１０ ビデオカメラ（撮像手段）
１１ 子機
１２ ｃ−ｃマイク（音圧計測手段）
１２ａ〜１２ｆ マイクロホン
１３ 騒音計（騒音計測手段）
１９ 方位センサー
２１ 親機
２２ 演算処理部
２５ ハードディスク（映像データ蓄積手段）
２６ モニター（表示手段）
２７ ハードディスク（音圧関連データ蓄積手段）
３１ 孫機
３２ 警報出力部
４１ フィルタ部
４４ 到来角度算出部
４５ 到来頻度計数部
４７ 警報作成部
５１ 映像処理部
５２ 時刻指定部
５３ 同期部
５４ 合成映像作成部
５５ 騒音波形処理部
６１ 合成画像
６２ 時刻歴波形画像
６３ 音源位置マーカー
６４ 再生位置マーカー

Claims (12)

1. 撮影された映像とともにその撮影方位を撮影方位情報として出力する撮像手段と、該撮像手段近傍に配置され発生音の音圧を計測する音圧計測手段と、該音圧計測手段で計測された音圧値を用いて前記発生音の到来角度を算出する到来角度算出部と、前記撮像手段から得られた映像を合成対象映像、前記到来角度算出部から得られた到来角度を合成対象到来角度としてそれらを重ね合わせて合成映像を作成する合成映像作成部と、該合成映像を表示する表示手段とを備えてなり、前記合成映像作成部は、前記合成対象映像上の前記合成対象到来角度の位置を前記撮影方位情報を用いて算出するとともに、該位置に音源位置マーカーを画像表示することで前記合成映像を作成するようになっていることを特徴とする騒音源探索システム。
2. 前記撮像手段を魚眼レンズが備えられたビデオカメラで構成するとともに、前記到来角度算出部を前記発生音の到来角度が全方位にわたって算出されるように構成し、前記ビデオカメラで撮影された全周映像を展開して前記合成対象映像とする映像処理部を備えた請求項１記載の騒音源探索システム。
3. 前記音圧計測手段を、指向性を有する２つのマイクロホンを最大感度方向が互いに逆方向を向くように配置してマイクロホン対とし該マイクロホン対を互いに平行でない複数の軸線に沿ってかつそれらの原点を挟むようにそれぞれ配置して構成した請求項１又は請求項２記載の騒音源探索システム。
4. 前記撮像手段近傍に配置され発生音の音圧を騒音レベルとして計測する騒音計測手段と、
   該騒音計測手段に内蔵されている周波数重み特性と実質同一の周波数重み特性で前記各マイクロホンで計測された音圧値をフィルタリングする聴感補正回路が設けられその処理結果を前記到来角度算出部に出力するフィルタ部と、
   前記到来角度算出部で得られた到来角度を用いて所定時間幅における前記発生音の到来数を到来角度ごとに計数する到来頻度計数部と、
   該到来頻度計数部で得られた到来角度ごとの到来数を全方位の総和で除して到来角度ごとの影響率を算出するとともに、該影響率及び前記騒音レベルを用いて所定角度範囲内の発生音に起因する騒音指標を角度別騒音レベルとして算出し、該角度別騒音レベルを前記騒音レベルとともに数値として前記表示手段に出力するように構成した騒音指標作成部とを備えた請求項３記載の騒音源探索システム。
5. 前記騒音レベル及び前記角度別騒音レベルの時刻歴波形を作成するとともに、前記騒音レベル及び前記角度別騒音レベルの数値に代えて、又は該数値に加えて前記時刻歴波形を前記表示手段に出力する騒音波形処理部を備えた請求項４記載の騒音源探索システム。
6. 前記撮像手段から得られた映像をデータ保存する映像データ蓄積部と、前記音圧計測手段で計測された音圧値又は該音圧値を用いて前記到来角度算出部で算出された到来角度をデータ保存する音圧関連データ蓄積部と、時刻指定手段と、同期部とを備え、該同期部は、前記時刻指定手段を介して入力された指定時刻に一致する撮影時刻の映像を前記映像データ蓄積部から読み出してこれを前記合成対象映像とするとともに、前記指定時刻に一致する音圧計測時刻の音圧値を前記音圧関連データ蓄積部から読み出し該音圧値を用いて前記到来角度算出部で算出された到来角度を前記合成対象到来角度とするか、又は前記指定時刻に一致する音圧計測時刻の到来角度を前記音圧関連データ蓄積部から読み出してこれを前記合成対象到来角度とし、前記合成対象映像及び前記合成対象到来角度を前記合成映像作成部に出力するようになっている請求項４記載の騒音源探索システム。
7. 前記騒音レベル及び前記角度別騒音レベルの時刻歴波形を作成するとともに前記時刻指定手段を介して入力された指定時刻に一致する該時刻歴波形上の位置に再生位置マーカーを画像表示して時刻歴波形画像とし該時刻歴波形画像を前記表示手段に出力する騒音波形処理部を備えた請求項６記載の騒音源探索システム。
8. 前記到来角度算出部を、前記発生音のエネルギーの大きさが該発生音ごとのエネルギー値として算出されるように構成するとともに、前記到来頻度計数部を、前記発生音の到来数が該発生音のエネルギー値で重み付けされるように構成した請求項４乃至請求項７のいずれか一記載の騒音源探索システム。
9. 前記音圧計測手段及び前記騒音計測手段を建設工事が行われる敷地の境界近傍に設置するとともに、該敷地を見渡す角度範囲を前記所定角度範囲として前記角度別騒音レベルが算出されるように前記騒音指標作成部を構成し、該角度別騒音レベルを敷地内騒音レベルとした請求項４乃至請求項８のいずれか一記載の騒音源探索システム。
10. 前記敷地内の建設工事用機械の種類に応じた周波数特性で前記各マイクロホンによる計測値をフィルタリングする重機選別回路を前記フィルタ部に設けるとともに、前記敷地内騒音レベルを重機別敷地内騒音レベルとした請求項９記載の騒音源探索システム。
11. 前記敷地内騒音レベル又は前記重機別敷地内騒音レベルの大きさを予め定められた目標値と比較し該敷地内騒音レベル又は重機別敷地内騒音レベルが前記目標値を上回ったときに警報データを作成する警報作成部と、該警報作成部で作成された警報データを出力する警報出力部とを備えた請求項９又は請求項１０記載の騒音源探索システム。
12. 前記警報出力部を前記敷地内で稼働する建設工事用機械に設けた請求項１１記載の騒音源探索システム。

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