JP2014514791A - 音声信号の符号化及び認識を使用する音声測位 - Google Patents
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Abstract
【選択図】図3
Description
[00055]特定の測位手法の詳細に踏み込む前に、我々は、センサー及び音源の構成の検討と、それぞれの構成から導出され得る位置情報の概要とから始める。音声による測位の場合、センサーはマイクロホンであり、音源は音声送信機(例えば、ラウドスピーカー)である。それぞれが多くの異なる構成として存在する可能性があり、我々はここで主なカテゴリーを概説する。我々は、センサーが、携帯電話又はタブレットコンピュータなどの、消費者の間で人気が高いコンシューマデバイスのよくある構成要素である場合の適用に特に関心がある。したがって、我々の構成の例は、これらのデバイスを使用する。後で、我々は、構成のそれぞれに適用可能な方法の特定の例を与える。
既存の音源測位方式は、環境内の支配的な音源の位置を見つけることに焦点を当てている。対照的に、我々は、近辺にその他の音源が存在していても特定の(おそらくは非支配的な)音源の位置を見つける能力を必要とする。これを実現する1つの方法は、(例えば、非可聴電子透かし、又は背景音として許容できるように構築されたデータ信号などの)符号化されたデータ信号の存在を探すことである。別の方法は、コンテンツフィンガープリント技術を使用して、特定の音源がモバイルデバイスの近辺に存在することを認識することである。音源は指向性スピーカーである可能性があり、音源から放たれる音声の領域を形作るための追加の遮音構造物をともなって天井、壁、又は棚構造物内に設置される可能性がある。音源は、棚又は陳列棚の端(end−cap)のプロモーション用ディスプレイのような物体の中に配置される音声トランスデューサを備えた専用デバイス又はポータブルデバイス(例えば、シェルフトーカー(shelf talker)デバイス)である可能性がある。音源は、電源から配線されるか、又はバッテリーによってローカルで電力を供給される可能性がある。また、音源は、集中型の音源から駆動されるか、又は各音源若しくは音源の小さなグループが、異なる音源、潜在的には、フラッシュメモリ、圧縮音声デコーダ、デジタルアナログコンバータ、音声出力ドライバ、及び音声出力トランスデューサを含むデジタル音声再生デバイスのような音声出力源によって駆動されるように分散される可能性がある。
我々は、音声信号で情報を伝達するために使用される埋め込み信号(例えば、電子透かし、又は音源信号でデータを伝達する合成された音声)が、特にショッピングモールなどの騒がしい環境で周辺から取り込まれた音声から信頼性高く復元され得ることを保証する必要がある。とりわけ、電子透かしのロバスト性を向上させる1つの方法は、周辺の「雑音」レベルを感知し、検出が信頼できるように、送信される信号に埋め込まれる透かしの強度をリアルタイムで調整することである。
音源が特定された後、近接度の情報が推定される。マイクロホンアレイがモバイルデバイスで利用可能な場合、音源の相対的な方向がマイクロホンアレイから決定される。以下でさらに説明される1つの手法は、ロバストな電子透かしとフラジールな電子透かしとの組合せの透かし信号の劣化を測定するメトリックなどの信号強度メトリックを使用することである。そして、このメトリックは、そのメトリックを音源からマイクロホンまでの距離の推定値に変換するためのルックアップテーブルに与えられる。例えば、1つの実装において、透かしは、検出が音源からの距離に依存する異なるロバスト性レベルで埋め込まれる。音源からの距離が短くなるにつれて、次第により低い信号強度又はロバスト性の透かしを復元する能力が高まる。検出されることになる最も弱い透かしは、次に弱い透かしがもはや検出されない地点が音源からの距離に対応するので、音源からの距離の指標を提供する。
1.電子透かしを音声ストリームに導入するための異なる手法、
2.周辺音声レベルを感知すること、及びリアルタイムのマスキング計算のために、周辺音声レベルの音響心理学モデリングに基づいて透かしの強度を調整すること、並びに
3.近接度の推定が可能な透かし方式
を含むいくつかの代替的なシステムの実装の詳細を述べる。
[000111]既に、我々は、受信機で特定され得る音源信号を生成することによって音源を一意に特定するための技術の概要を述べた。この適用は、背景音の品質を劣化させず、さらに、モバイルデバイスのマイクロホンにより取り込まれた周辺音声から信頼性高く検出されるシグナリング技術の設計を必要とする。
[000138]上述のように、モバイルデバイスのマイクロホン以外のセンサーが、位置及びナビゲーション情報を提供するのを支援するために使用される可能性がある。これらには、現在、スマートフォンによく搭載されている加速度計、コンパス/磁力計、ジャイロスコープ、カメラ、RFIDデバイス、及び衛星に基づくGPSが含まれる。スマートフォン及びビデオゲームコントローラに搭載されている加速度計又はジャイロスコープなどの加速度計又はジャイロスコープは、モバイルデバイスの向きを提供する。磁力計は、磁界を感知することによってコンパスのように向きを提供する。
[000146]上で、我々は、モバイルデバイスのユーザ並びにシステムオペレータ及びその他の関係者(constituent)にサービスを提供するために、ハンドセットで取り込まれた位置及び関連するデータ(音源信号、センサーからの向きのデータ)を処理するためのいくつかの方法の概略を述べた。システムに追跡層を導入することは、デバイスの位置を計算する中核機能の精度を高めるだけでなく、経時的なデータの追跡に基づいて構築されたアプリケーション層を通じて提供される追加サービスを可能にする。追跡層は、(例えば、モバイルデバイスと、モバイルデバイスからの位置を記録し、補間し、速度、動きの方向などの追加情報を付け加えられた、モバイルデバイスの連続的な経路を提供する支援ネットワークコンピューティング環境(「クラウド」)上のシステム内に実装される1組のメソッドである。位置検出イベントのこのデータ及びモバイルデバイスからのセンサーフィードは、システムの精度及びロバスト性を高め、位置、向き、連続的な経路、速度、加速度、物体の識別、及びその他の追跡情報を追跡層のAPIを通じてアプリケーション層のアプリケーションプログラムに提供するために使用される。アプリケーション層は、追跡層のサービスを使用して、デバイスのナビゲーション、ショッピングアプリケーション(ショッピングガイド、比較購買、プロモーション及びクーポンの引換え、モバイルデバイスからの電子購買など)、位置に基づく検索サービス、位置に基づくメッセージ及びソーシャルネットワーク、マーケット情報の収集などのようなアプリケーションを構築する。
[000152]アプリケーション層は、追跡層を使用してソフトウェアアプリケーションをユーザに提供するソフトウェアプログラミングの層である。このアプリケーションは、少なくとも部分的にユーザのデバイスで実行され、ユーザにサービスを提供するために追跡層のサービスとインタラクションするアプリケーションである可能性がある。また、このアプリケーションは、主としてシステム又はサーバ側で実行され、マーケット情報のデータ収集及び報告のようなサービスを企業に提供するアプリケーションである可能性がある。次の節で、我々は、アプリケーション層のさまざまなナビゲーションに関連するアプリケーションを説明する。
[000154]ナビゲーションアプリケーションは、追跡層からの基本的な位置情報と、デバイスの移動、向き、及び方向に関する追加情報とを使用してナビゲーションサービスを提供する。ナビゲーションアプリケーションは、デバイスのユーザを目的地又はひと続きの目的地に案内するアプリケーションを含む。これらの目的地は、ユーザによってインタラクティブに入力され、その他のユーザ入力に基づいて導出され、及び/又はコンテキストデータ若しくはコンテキストデータから導き出された推論からユーザセッション中に動的に生成される可能性がある。
[000185]我々が上で述べたように、ユーザのスマートフォン用のクレードル又は同様の形態のドッキングポートが、いくつかの特徴及び利点をもたらす。クレードル又は同様の形態のドッキングポートは、ハンズフリー自律動作モードを容易にする。さらに、クレードル又は同様の形態のドッキングポートは、ショッピングカートの基準系に対して、スマートフォン又はその他のモバイルデバイスのマイクロホン及びカメラを含むセンサーの位置を固定する。クレードル又は同様の形態のドッキングポートが対処する別の課題は、使い勝手である。買い物をしている人は、買い物をしているときにそれらの買い物をしている人のスマートフォンのモバイルアプリケーションとインタラクションする便利な方法を持たない場合、それらのモバイルアプリケーションを使用する可能性が低い。ユーザがデバイスとインタラクションすることをより簡単にすることによって、ユーザがモバイルアプリケーションを使用する可能性が高くなる。
おわりに
Claims (55)
- 施設内での屋内ナビゲーションのための方法であって、
モバイルデバイスのマイクロホンを通じて音声信号を受信するステップであり、前記マイクロホンが、前記施設内で人間の聴覚の周波数範囲を含む周波数範囲内の音を取り込む、ステップと、
前記音声信号の識別に基づいて前記施設内で前記モバイルデバイスの位置を決定するステップと、
前記モバイルデバイスの前記位置を監視するステップと、
前記モバイルデバイスの前記位置が、位置に基づく通知に関連する所定の位置内にあるときに、前記モバイルデバイスの出力デバイスで前記位置に基づく通知を出力するステップとを含む、方法。 - 前記決定するステップが、前記音声信号から識別情報を抽出することを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記音声信号が、屋内施設内の人に音声コンテンツを出力するためのラウドスピーカーの構成から出力される1組の音声信号のうちの1つである、請求項1に記載の方法。
- ラウドスピーカーの前記構成が、音声マスキングシステムのラウドスピーカーを含む、請求項3に記載の方法。
- ラウドスピーカーの前記構成が、場内放送システムのラウドスピーカーを含む、請求項3に記載の方法。
- 前記監視するステップが、前記モバイルデバイスの前記マイクロホンにより取り込まれた音声信号から導出された位置を追跡することと、前記位置の追跡に基づいて、前記施設内での屋内ナビゲーションに関するフィードバックを提供することとを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記フィードバックが、前記モバイルデバイスの周辺領域の地図に、前記モバイルデバイスの連続的な移動経路を描画することを含む、請求項6に記載の方法。
- 前記フィードバックが、ユーザ入力から導出された嗜好性に基づいて計算された前記施設内の経路に対する前記移動経路を描画することを含む、請求項7に記載の方法。
- 前記フィードバックが、
前記施設内の製品についての嗜好性を入力情報から導出することと、
前記施設内の前記製品の位置を決定することと、
前記モバイルデバイスが前記施設内の前記製品の前記位置に近接していると検出されるときにトリガーされるように、位置に基づく通知をスケジューリングすることと、
によって計算される位置に基づく通知に対応する、請求項6に記載の方法。 - 前記導出することが、前記入力情報として入力されたショッピングリスト内で前記製品を特定することを含む、請求項9に記載の方法。
- 前記導出することが、電子メッセージによりユーザに送信された電子的プロモーション内で前記製品を特定することを含む、請求項9に記載の方法。
- 前記導出することが、前記モバイルデバイスのユーザに関連するソーシャルネットワークサイトにポストされた電子メッセージから前記製品を特定することを含む、請求項9に記載の方法。
- 前記導出することが、モバイルデバイスでの製品のクーポン又はプロモーションの画像取込みによって取り込まれた入力情報から製品を特定することを含む、請求項9に記載の方法。
- 前記フィードバックが、前記モバイルデバイスがショッピングカートのクレードルにつながれている間にナビゲーションの指示を提供する前記モバイルデバイスからの自動音声メッセージを含む、請求項6に記載の方法。
- 前記モバイルデバイスの方位センサーからの方位データのサンプリングに基づいて前記モバイルデバイスの向きを追跡するステップを含む、請求項1に記載の方法。
- 音声取込みから導出された位置、及び方位データのサンプリングからの向きに基づいて前記モバイルデバイスで製品の通知を提供するステップを含む、請求項15に記載の方法。
- 前記施設内のユーザの通行を監視するステップと、前記施設内の前記ユーザの通行を監視する前記ステップから製品の通知を導出するステップとを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記ユーザの通行が、前記モバイルデバイスで取り込まれた音声信号から前記施設内のモバイルデバイスの位置を検出することによって監視される、請求項17に記載の方法。
- 前記ユーザの通行が、前記施設内の光ファイバーケーブルセンサーのネットワークによって監視される、請求項17に記載の方法。
- 前記モバイルデバイスで第1の位置で製品に関連する入力情報をユーザから受け、前記第1の位置で前記モバイルデバイスの位置を検出し、前記ユーザの入力情報及び前記第1の位置を含むポストをソーシャルネットワークに送信することによって、前記ソーシャルネットワークに位置に基づくポストを行うステップを含む、請求項1に記載の方法。
- モバイルデバイスが第1の位置に近接しているときを判定し、位置に基づくポストが前記モバイルデバイスのユーザの嗜好性を満足するかどうかを判定し、前記位置に基づくポストが前記モバイルデバイスの前記ユーザの前記嗜好性を満足すると判定することに応答して、前記モバイルデバイスでソーシャルネットワークでの前記ポストについて通知を発するステップを含む、請求項1に記載の方法。
- 施設内での屋内ナビゲーションのためのシステムであって、
位置に対応する一意に特定可能な音声信号をそれぞれが送信する音源の構成と、
前記施設内の音源の識別情報を提供する音声検出イベントを前記施設内のモバイルデバイスから受信し、前記検出イベントからモバイルデバイスの位置を計算し、前記施設内で前記モバイルデバイスの位置を監視し、前記モバイルデバイスの前記位置が通知に関連する位置にあるときに前記モバイルデバイスに前記通知を送信するための1つ又は複数のコンピュータとを備える、システム。 - 前記音源が、前記施設内の場内音声再生システムのラウドスピーカーを備える、請求項22に記載のシステム。
- 前記場内音声再生システムが、場内放送システムを備える、請求項23に記載のシステム。
- 前記場内音声再生システムが、音声マスキングシステムを備える、請求項23に記載のシステム。
- 前記モバイルデバイスが、無線電話を備え、前記音声検出イベントが、前記施設内のスピーカーから出力され、前記無線電話のマイクロホンにより取り込まれた音声内の識別情報の検出イベントである、請求項22に記載のシステム。
- 前記モバイルデバイスが、前記施設内のショッピングカートのクレードルにつながれる、請求項22に記載のシステム。
- 前記モバイルデバイスが、無線電話を備え、前記ショッピングカートのクレードルが、無線電話のためのバッテリー充電ステーションを含む、請求項27に記載のシステム。
- 通行監視システムをさらに備え、前記通行監視システムが、前記施設内の通行についての情報を提供し、前記情報から位置に基づく通知が生成され、前記施設内の前記モバイルデバイスに送信される、請求項22に記載のシステム。
- 前記通行監視システムが、光ファイバーセンサーのネットワークを備える、請求項29に記載のシステム。
- コンピュータによって実行されるときに、
マイクロホンで取り込まれた音声信号から音源識別情報を検出するステップと、
施設内のモバイルデバイスの位置を計算するためのプロセスに前記音源識別情報を提供するステップと、
前記モバイルデバイスの前記位置が位置に基づく通知に関連する前記施設内の所定の位置内にあるときに、前記モバイルデバイスの出力デバイスで前記位置に基づく通知を生成するステップとを含む、屋内ナビゲーションのための方法を実行する命令が記憶されているコンピュータ可読媒体。 - 前記モバイルデバイスのメモリを備える、請求項31に記載のコンピュータ可読媒体。
- 前記モバイルデバイスが、無線電話を備え、前記マイクロホンが、前記無線電話のマイクロホンである、請求項32に記載のコンピュータ可読媒体。
- コンピュータによって実行されるときに、
モバイルデバイスのマイクロホンから取り込まれた音声内で検出された音源識別情報を受信するステップと、
前記音源識別情報を使用して施設内のモバイルデバイスの位置を計算するステップと、
前記モバイルデバイスの前記位置が位置に基づく通知に関連する前記施設内の所定の位置内にあるときに、前記モバイルデバイスで出力するための前記位置に基づく通知を生成するステップとを含む、屋内ナビゲーションのための方法を実行する命令が記憶されているコンピュータ可読媒体。 - 前記モバイルデバイスと通信するサーバコンピュータのメモリを備える、請求項34に記載のコンピュータ可読媒体。
- モバイルデバイスの位置を決定するための方法であって、
前記モバイルデバイスのマイクロホンで2つ以上の異なる音源からの音声信号を受信するステップであり、前記音声信号が、聴取者に実質的に同じように聞こえるが、前記異なる音源を判別するための異なる特徴を有する、ステップと、
前記音声信号から決定される区別の付く特徴の2つ以上の層に基づいて前記音声信号を互いに判別するステップであり、第1の層が、音源のグループを特定するための情報を提供し、第2の層が、前記グループ内の特定の音源を特定するための情報を提供する、ステップと、
前記特定の音源の特定に基づいて、前記特定の音源の位置を決定するステップと、
前記特定の音源の前記位置に基づいて前記モバイルデバイスの位置を決定するステップとを含む、方法。 - 前記音源の前記位置と、前記受信された音声信号の相対的な属性とに基づいて前記モバイルデバイスの位置を決定するステップを含む、請求項36に記載の方法。
- 前記相対的な属性が、前記受信された音声信号の到達時間を含む、請求項37に記載の方法。
- 前記相対的な属性が、異なる音源からの音声信号の強度の分析から導出された信号強度メトリックを含む、請求項37に記載の方法。
- 前記モバイルデバイスが、携帯電話を備える、請求項36に記載の方法。
- 前記音声信号を判別するステップが、ホスト音声コンテンツに符号化された電子透かしを検出することを含む、請求項36に記載の方法。
- 前記音声信号を判別するステップが、コンテンツフィンガープリントの認識を実行することによって異なる音源を判別することを含む、請求項36に記載の方法。
- 前記判別するステップが、音源のグループ又は特定の音源に関連するエコーパターンを検出することを含む、請求項36に記載の方法。
- 前記判別するステップが、周波数トーンのパターンを検出することを含む、請求項36に記載の方法。
- 前記判別するステップが、それぞれの音源デバイスからの前記音声信号の出力の前に前記音声信号に加えられた変化のパターンを検出することを含み、前記変化が別々に検出可能であるが、前記出力された音声信号が聴取者によって同じ信号であると知覚される、請求項36に記載の方法。
- 前記変化のパターンが、音声再生システムからスピーカーへの経路にある信号処理回路によって挿入される、請求項45に記載の方法。
- 前記変化のパターンが、一時的なジッタを含む、請求項45に記載の方法。
- 可聴範囲内の音源信号を受信して電子信号に変換するためのマイクロホンであり、前記音源信号が、聴取者に実質的に同じように聞こえるが、異なる音源を判別するための異なる特徴を有する、マイクロホンと、
受信された音声信号に対応する前記電子信号にアクセスし、第1の層が音源のグループを特定するための情報を提供し、第2の層が前記グループ内の特定の音源を特定するための情報を提供する、前記音声信号から決定される区別の付く特徴の2つ以上の層に基づいて前記音声信号を互いに判別し、前記特定の音源の特定に基づいて前記特定の音源の位置を決定し、前記特定の音源の前記位置に基づいてモバイルデバイスの位置を決定するための1つ又は複数のプロセッサとを備える位置システム。 - 音声再生デバイスによって出力される音声信号を制御するためのコントローラであり、前記音声信号が、前記音声再生デバイスに接続された複数のラウドスピーカーのグループを特定するための特徴の第1の層を備える、コントローラと、
前記音声再生デバイスと第1のラウドスピーカーとの間に接続された信号プロセッサであり、前記信号プロセッサが接続されている前記第1のラウドスピーカーからの前記音声信号を判別するために前記音声信号に信号特徴の第2の層を導入する、信号プロセッサと、
前記音声信号の一意の特徴の層と前記複数のラウドスピーカーの位置との間の関連付けを記憶するデータベースであり、問い合わせに応答して、前記複数のラウドスピーカーからの音声信号から導出された一意の特徴に対応するラウドスピーカーの位置を提供する、データベースとを備える、音声信号生成システム。 - 前記信号プロセッサが、遅延線回路を備え、前記遅延線回路が、前記遅延線回路に接続されている特定のラウドスピーカーに関連するエコーパターンを導入する、請求項49に記載のシステム。
- 前記信号プロセッサが、前記信号プロセッサが接続されている特定のラウドスピーカーに関連する周波数トーンのパターンを導入するための周波数発振器を備える、請求項49に記載のシステム。
- モバイルデバイスの位置を決定するための方法であって、
前記モバイルデバイスのセンサーで2つ以上の異なる音源からの音源信号を受信するステップと、
前記音源信号から決定される区別の付く特徴の2つ以上の層に基づいて前記音源信号を互いに判別するステップであり、第1の層が、音源のグループを特定するための情報を提供し、第2の層が、前記グループ内の特定の音源を特定するための情報を提供する、ステップと、
前記特定の音源の特定に基づいて、前記特定の音源の位置を決定するステップと、
前記特定の音源の前記位置と、受信された音源信号の相対的な属性とに基づいて前記モバイルデバイスの位置を決定するステップとを含む、方法。 - モバイルデバイスの位置を決定するための方法であって、
前記モバイルデバイスのマイクロホンで2つ以上の異なる音源からの音声信号を受信するステップであり、前記音声信号が、聴取者に実質的に同じように聞こえるが、前記異なる音源を判別するための異なる特徴を有する、ステップと、
前記音声信号から決定された区別の付く特徴に基づいて前記音声信号を互いに判別するステップであり、前記区別の付く特徴が、特定の音源を特定するための情報を提供する、ステップと、
前記特定の音源の特定に基づいて、前記特定の音源の位置を決定するステップと、
前記特定の音源の前記位置と、前記受信された音声信号の相対的な属性とに基づいて前記モバイルデバイスの位置を決定するステップとを含む、方法。 - 前記相対的な属性が、異なる音声信号の到達時間を含む、請求項51に記載の方法。
- 前記相対的な属性が、異なる音声信号源からの信号の強度を含む、請求項51に記載の方法。
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