JP2018526622A - ロボット音声探索回転システム及び方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、ロボット音声探索回転システム及び方法を公開し、ロボット音声探索回転システムは、音声活動検出ユニットにより、接収された音声信号を検出して、ユーザーからの音声信号が存在するか否かを判断して、音声識別の正確率を向上させ、音声探索ユニットにより、音声信号の方向角度を算出し、音声探索回転ユニットにより、方向角度値に従って、ロボットを駆動して、音声信号の音源方向に向け、これにより、音声識別の正確率及び信号対騒音比を向上させる。ロボット音声探索回転方法により、有効なユーザーから発信された音声信号を正確に取得でき、信号対騒音比及び音声識別の正確率を向上させることができる。

Description

本発明は、オーディオ識別に関し、特に、ロボット音声探索回転システム及び方法に関する。

音源定位技術は、音響学と電子装置により目標音場情報を受信し、従って、目標音源の位置を確定する技術である。現在のロボットシステムに適用する音源定位技術は、まだエネルギー値のより高い音源の定位に限られており、ユーザーからの音声に対する定位はないため、音源定位の過程で環境雑音の干渉を受けやすく、ロボットは方向を誤判断した場合、左右に揺れ動く現象が現れられ、同時にマイクアレイビームが話しているユーザーに対するアライメントにも影響を与え、マイクロホンアレイピックアップの信号対雑音比を低減し、音声識別に対してユーザー体験にある程度の影響を与えた。

発明の内容

既存の音源定位技術に存在している上述の問題に対して、本発明は、ユーザーの話している位置を探索して、ロボットを駆動してユーザーの話している方向に向け、これにより、音声識別の正確率と信号対雑音比を高めることを実現できることを目的としてロボット音声探索回転システム及び方法を提供する。

具体的な技術案は以下の通りであり、すなわち、
ロボット音声探索回転システムは、
音声信号を収集して、格納する音声収集ユニットと、
前記音声収集ユニットに連接され、前記音声信号にユーザーからの音声信号が存在するかどうかを検出して、検出結果を出力する音声活動検出ユニットと、
前記音声活動検出ユニットに連接され、前記検出結果において前記音声信号中に前記ユーザーからの音声信号が存在する場合、前記音声収集ユニットを制御して、前記音声信号に対応する位置情報を取得して、前記位置情報を出力する音声探索回転ユニットと、
前記音声収集ユニットと前記音声探索回転ユニットとにそれぞれ連接され、前記位置情報により、前記位置情報に対応する前記音声信号を取出して、前記位置情報に対応する前記音声信号により、方向角度値を算出して、出力する音声探索ユニットと、
を含む。

好ましくは、前記音声収集ユニットにおいて、記憶モジュールと、前記音声信号を収集して、出力する収集装置と、前記収集装置と記憶モジュールとにそれぞれ連接され、収集された前記音声信号を前記記憶モジュールに格納する録音モジュールと、を含む。

好ましくは、前記音声収集ユニットにおいて、前記収集装置に連接され、前記音声信号における左サウンドチャンネル信号と右サウンドチャンネル信号を混合して、混合音声情報を生成して、出力するサウンドチャンネル混合モジュールをさらに含む。

好ましくは、前記音声探索回転ユニットにおいて、
前記検出結果と前記位置情報と前記方向角度値とを接収する接収モジュールと、
前記検出結果において前記音声信号中に前記ユーザーからの音声信号が存在する場合、前記音声収集ユニットを制御して、前記ユーザーからの音声信号に対応する位置情報を取得して、且つ、前記位置情報を前記音声探索ユニットに送信して、前記音声探索ユニットにより、上記の方向角度値を取得することと、
前記接収モジュールに連接され、前記方向角度値によって、ロボットを駆動して、メインインターフェースを前記音声信号の音源方向に向ける実行モジュールと、
を含む。

好ましくは、前記音声探索ユニットにおいて、前記位置情報によって、前記音声収集ユニットにおける前記位置情報に対応する前記音声信号における左サウンドチャンネル信号と右サウンドチャンネル信号とを取得する取得モジュールを含む。

好ましくは、前記音声探索ユニットにおいて、前記取得モジュールに連接され、前記音声信号における左サウンドチャンネル信号と右サウンドチャンネル信号とによって、計算を行い、音源方向の上記の方向角度値を取得する探索処理モジュールをさらに含む。

好ましくは、前記収集装置はアレイマイクロホンにより、ピックアップされたアナログ音声信号をデジタル的な前記音声信号に変換して出力する。

前記ロボット音声探索回転システムに適用するロボット音声探索回転方法は、
前記音声信号を取得して格納する工程Ｓ１と、
前記音声信号中にユーザーからの音声信号が存在するかどうかを検出して、存在する場合、ステップＳ３を実行し、存在しない場合、工程Ｓ１を実行する工程Ｓ２と、
前記音声信号の位置情報を取得する工程Ｓ３と、
前記位置情報によって、前記位置情報に対応する前記音声信号を取得して、前記位置情報に対応する前記音声信号によって、方向角度値を算出する工程Ｓ４と、
前記方向角度値によって、ロボットを駆動して、メインインターフェースを前記音声信号の音源方向に向ける工程Ｓ５と、
を含む。

本発明の技術案により、ロボット音声探索回転システムは、音声活動検出ユニットにより、接収された音声信号を検出して、ユーザーからの音声信号が存在するかどうかを判断して、音声識別の正確率を向上させることができ、音声探索ユニットにより、音声信号の方向角度を算出し、音声探索回転ユニットにより、方向角度値に従って、ロボットを駆動して、音声信号の音源方向に向け、これにより、音声識別の正確率及び信号対騒音比を向上させることができる。ロボット音声探索回転方法により、有効なユーザーから発信された音声信号を正確に取得でき、信号対騒音比及び音声識別の正確率を向上させることができる。

図１は、本発明の一つ実施例のロボット音声探索回転システムのモジュール図である。 図２は、本発明のロボット音声探索回転方法の方法フローチャートである。

以下は、本発明の実施例の付図を参照しながら、本発明の技術案をはっきり、完全的に説明し、明らかに、記載されている実施例はただ本発明の一実施例であり、すべての実施例とするものではない。本発明の実施例に基づいて、当業者が創造的な労働をすることなく取得した他のすべての実施例は全て本発明の保護範囲内に属する。

説明では、衝突しない状況で、本発明中の実施例及び実施例における特徴を互いに組み合わせることができる。

以下、図面と具体的な実施例により、本発明をより詳しく説明するが、限定するものではない。

図１の示したように、ロボット音声探索回転システムは、
音声信号を収集して格納する音声収集ユニット２と、
音声収集ユニット２に連接され、音声信号にユーザーからの音声信号が存在するかどうかを検出して、検出結果を出力する音声活動検出ユニット１と、
音声活動検出ユニット１に連接され、検出結果において音声信号にユーザーからの音声信号が存在する場合、音声収集ユニット２を制御して、音声信号に対応する位置情報を取得して出力する音声探索回転ユニット４と、
音声収集ユニット２と音声探索回転ユニット４とにそれぞれ連接され、位置情報により、位置情報に対応する音声信号を取出して、位置情報に対応する音声信号により、方向角度値を算出し取得し、出力する音声探索ユニット３と、
を含む。

さらに、音声信号は、外界の騒音と、ユーザーからの話す音声信号とを含む。音声活動検出ユニット１により、接収された音声信号を検出して、音声信号にユーザーからの音声信号が存在する場合、音声収集ユニット２における当該ユーザーからの音声信号の位置情報を取得して、且つ、この位置情報を音声探索ユニット３に送信して、探索する。

本実施例では、音声活動検出ユニット１を使って、接収された音声信号を検出して、ユーザーからの音声信号が存在するか否かを判断することにより、音声識別の正確率を向上させ、音声探索ユニット３を使って、音声信号の方向角度を算出し、音声探索回転ユニット４を使って、方向角度により、ロボットを駆動し、音声信号の音源方向に向けるということにより、音声識別の正確率と信号対雑音比を向上させることができる。本実施例では、音声活動検出ユニット１が音声信号を検出する過程は既存技術であるため、音声信号を取得する具体的な過程はここに贅言しない。

好ましい実施例では、音声収集ユニット２は、記憶モジュール２２と、音声信号を収集して、出力する収集装置２１と、収集装置２１と記憶モジュール２２とにそれぞれ連接され、収集された音声信号を記憶モジュール２２に格納する録音モジュール２４とを含む。

好まし実施例では、音声収集ユニット２は、収集装置２１に連接され、音声信号における左サウンドチャンネル信号と右サウンドチャンネル信号を混合して、混合音声情報を生成して、出力するサウンドチャンネル混合モジュールをさらに含む。

本実施例では、サウンドチャンネル混合モジュール２３により、収集装置２１から出力された左サウンドチャンネル信号と右サウンドチャンネル信号を混合して、出力することができる。

好ましい実施例では、音声探索回転ユニット４は、
検出結果と位置情報と方向角度値とを接収する接収モジュール４１と、
検出結果において音声信号にユーザーからの音声信号が存在する場合、音声収集ユニット２を制御して、音声信号の位置情報を取得して、それに、位置情報を音声探索ユニット３に送信して、音声探索ユニット３により、方向角度値を取得することと、
接収モジュール４１に連接され、方向角度値により、ロボットを駆動して、メインインターフェースを標準音声信号の音源方向に向ける実行モジュール４２と、
を含む。

本実施例では、音声活動検出ユニット１から出力された検出結果において音声信号にユーザーからの音声信号が存在する場合、当該音声信号に対応する位置情報を取得して、通知イベントを出して、音声探索ユニット３が触発され、音声探索ユニット３は音声収集ユニット２における当該位置情報に対応する音声信号を取出して、方向角度値を算出し取得する。音声活動検出ユニット１から出力された検出結果において音声信号にユーザーからの音声信号が存在しない場合、音声探索ユニット３は待機状態のままで、音声活動検出ユニット１は音声信号を検出している状態である。

好ましい実施例では、音声探索ユニット３は、位置情報によって、音声収集ユニット２における位置情報に対応する音声信号にある左サウンドチャンネル信号と右サウンドチャンネル信号を取得する取得モジュール３１を含む。

本実施例では、取得モジュール３１により、音声収集ユニット２における位置情報に対応する音声信号を取出して、当該音声信号によって正確な方向角度値を取得し、これにより、探索正確度を向上させる。

好ましい実施例では、音声探索ユニット３は、取得モジュール３１に連接され、音声信号にある左サウンドチャンネル信号と右サウンドチャンネル信号により計算して、音源方向の方向角度値を取得する探索処理モジュール３２をさらに含む。

本実施例では、探索処理モジュール３２にある音声探索アルゴリズムＳＯ庫により、算出して、音源方向の方法角度値を取得する。

好ましい実施例では、収集装置２１はアレイマイクロホンを使い、アレイマイクロホンはピックアップされたアナログ音声信号をデジタル的な基礎音声信号に変換して、出力するために用いられる。

本実施例では、アレイマイクロホンは音声信号をピックアップして、マルチチャンネルの音声信号を解析して処理することにより、音源の位置を取得することができ、実行モジュール４２はアレイマイクロホンを駆動して、話しているユーザーに回転させることができ、よって、音声探索の雑音対抗能力を向上させる。

本実施例に提供されたロボット音声探索回転システムは、ロボットがユーザーの話している位置の定位を実現し、そしてロボットのメインインターフェースを回転させ、マイクアレイビームを話しているユーザーにアライメントする。ロボット音声探索回転システムは、音声収集ユニット２から音声信号を収集した後、音声活動検出ユニット１により、音声信号を検出して、音声信号にユーザーからの音声信号が存在するかどうかを判断して、音声信号が存在する場合、音声探索回転ユニット４に通知イベントを送信して、音声探索回転ユニット４は通知イベントを傍受した後、音声探索ユニット３を呼び出して、まずは音声活動検出ユニット１から出力された音声位置インデックスによって、アレイマイクロホンの左右サウンドチャンネルの音声信号を同期的に取得し、その後、音声探索アルゴリズムＳＯ庫により、方向角度値を算出して、なお、音声探索回転ユニット４に出力する。音声探索回転ユニット４は、方向角度値を取得した後、動力システムを呼び出して、ロボットのメインインターフェースをユーザーに回転させ、マイクアレイビームを話しているユーザーにアライメントさせる。

図２に示すように、ロボット音声探索回転システムに適用するロボット音声探索回転方法は、以下通りであり、すなわち、
音声信号を取得して、格納する工程Ｓ１と、
音声信号にユーザーからの音声信号が存在するか否かを検出して、検出結果を出力し、存在する場合に工程Ｓ３を実行し、存在しない場合に工程Ｓ１を実行する工程Ｓ２と、
音声信号の位置情報を取得する工程Ｓ３と、
位置情報によって、位置情報に対応する音声信号を取出して、位置情報に対応する音声信号によって、計算を行い、方向角度値を取得する工程Ｓ４と、
方向角度値によって、ロボットを駆動して、メインインターフェースを標準の音声信号の音源方向に回転させる工程Ｓ５と、
を含む。

本実施例により提供されたロボット音声探索回転方法は、ロボットがユーザーの話している位置の定位を実現し、そしてロボットのメインインターフェースを回転させ、マイクアレイビームを話しているユーザーにアライメントする。当該方法は、ユーザーからの有効な音声信号を正確に取得することができ、信号対騒音比及び音声識別の正確率を向上させられる。

以上の説明はただ本発明の好ましい実施例だけであり、本発明の実施例や保護範囲を限定する意図がない。当業者には、本発明の明細書及び付図された内容に基づいて作られた均等の置換えと均等の明らかな変更にり得られた方案は、すべて本発明の保護範囲内に属することに意識すべきである。

Claims (8)

1. 音声信号を収集する及び格納する音声収集ユニットと、
   前記音声収集ユニットに連接され、前記音声信号中にユーザーからの音声信号が存在するか否かを検出し、検出結果を出力する音声活動検出ユニットと、
   前記音声活動検出ユニットに連接され、前記検出結果において前記音声信号中に前記ユーザーからの音声信号が存在する場合、前記音声収集ユニットを制御して、前記ユーザーからの音声信号に対応する位置情報を取得して、前記位置情報を出力する音声探索回転ユニットと、
   前記音声収集ユニットと前記音声探索回転ユニットとにそれぞれ連接され、前記位置情報により、前記位置情報に対応する前記音声信号を取り出して、前記位置情報に対応する前記音声信号によって、計算を行い、方向角度値を得て、前記方向角度値を出力する音声探索ユニットと、
   を含むことを特徴とするロボット音声探索回転システム。
2. 前記音声収集ユニットにおいて、
   記憶モジュールと、
   前記音声信号を収集して、出力する収集装置と、
   前記収集装置と記憶モジュールとにそれぞれ連接され、収集された前記音声信号を前記記憶モジュールに格納する録音モジュールと、
   を含むことを特徴とする請求項１記載のロボット音声探索回転システム。
3. 前記音声収集ユニットにおいて、前記収集装置に連接され、前記音声信号における左サウンドチャンネル信号と右サウンドチャンネル信号を混合して、混合音声情報を生成して、出力するサウンドチャンネル混合モジュールをさらに含むことを特徴とする請求項２記載のロボット音声探索回転システム。
4. 前記音声探索回転ユニットにおいて、
   前記検出結果と前記位置情報と前記方向角度値とを接収する接収モジュールと、
   前記検出結果において前記音声信号中に前記ユーザーからの音声信号が存在する場合、前記音声収集ユニットを制御して、前記ユーザーからの音声信号に対応する位置情報を取得して、且つ、前記位置情報を前記音声探索ユニットに送信して、前記音声探索ユニットにより、前記方向角度値を取得することと、
   前記接収モジュールに連接され、前記方向角度値によって、ロボットを駆動して、メインインターフェースを前記音声信号の音源方向に向ける実行モジュールと、
   を含むことを特徴とする請求項１項記載のロボット音声探索回転システム。
5. 前記音声探索ユニットにおいて、前記位置情報によって、前記音声収集ユニットにおける前記位置情報に対応する前記音声信号における左サウンドチャンネル信号と右サウンドチャンネル信号とを取得する取得モジュールを含むことを特徴とする請求項１記載のロボット音声探索回転システム。
6. 前記音声探索ユニットにおいて、前記取得モジュールに連接され、前記音声信号における左サウンドチャンネル信号と右サウンドチャンネル信号とによって、計算を行い、音源方向の前記方向角度値を取得する探索処理モジュールをさらに含むことを特徴とする請求項５記載のロボット音声探索回転システム。
7. 前記収集装置はアレイマイクロホンにより、ピックアップされたアナログ音声信号をデジタル的な前記音声信号に変換して出力することを特徴とする請求項２記載のロボット音声探索回転システム。
8. 前記音声信号を取得して格納する工程Ｓ１と、
   是器音声信号中にユーザーからの音声信号が存在するか否かを検出して、存在する場合、ステップＳ３を実行し、存在しない場合、工程Ｓ１を実行する工程Ｓ２と、
   前記音声信号の位置情報を取得する工程Ｓ３と、
   前記位置情報によって、前記位置情報に対応する前記音声信号を取得して、前記位置情報に対応する前記音声信号によって、方向角度値を算出する工程Ｓ４と、
   前記方向角度値によって、ロボットを駆動して、メインインターフェースを前記音声信号の音源方向に向ける工程Ｓ５と、
   を含むことを特徴とする請求項１記載のロボット音声探索回転システムに適用するロボット音声探索回転方法。

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