JP4868671B2 - Sound source search system - Google Patents

Sound source search system

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JP4868671B2
JP4868671B2 JP2001297293A JP2001297293A JP4868671B2 JP 4868671 B2 JP4868671 B2 JP 4868671B2 JP 2001297293 A JP2001297293 A JP 2001297293A JP 2001297293 A JP2001297293 A JP 2001297293A JP 4868671 B2 JP4868671 B2 JP 4868671B2
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浩之 和田
雅直 大脇
恭弘 山下
武 杉山
健史 財満
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中部電力株式会社
恭弘 山下
株式会社熊谷組
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Description

【0001】 [0001]
【発明の属する技術分野】 BACKGROUND OF THE INVENTION
本発明は、例えば、工場等での騒音対策のため、騒音源の位置を特定して表示する音源探査システムに関するものである。 The present invention is, for example, for noise control in a factory or the like, to a sound source search system for displaying to specify the position of the noise source.
【0002】 [0002]
【従来の技術】 BACKGROUND OF THE INVENTION
工場等では、電源ボックスやリレーなどのトランスから発生する50Hz/60Hz、もしくはそれらの倍音である低音の騒音が多く発生している。 In factories, noise bass is often generated a 50Hz / 60Hz or their harmonics, generated from the transformer such as a power supply boxes and relay. このような騒音に対しては、作業者が騒音発生機器の周囲の音圧分布を騒音計により測定して上記騒音源を特定して騒音対策を行うようにしていたが、騒音源の特定には多くの時間がかかり、効率的ではなかった。 For such a noise, the worker but had to perform the measurement to identify and noise control the noise source by the noise meter sound pressure distribution of ambient noise generation equipment, in particular noise source takes a lot of time, it was not efficient. そこで、音響的手法を用いて騒音等の音源を推定する方法が検討されてきている。 Therefore, a method of estimating the sound source, such as noise using acoustic techniques have been studied.
従来提案されている音源探査方法としては、(1)音圧波形の相関を用いる方法や(2)音響ホログラフィを用いる方法がある。 The sound source localization method proposed conventionally, there is a method using the method and (2) acoustic holography using correlation of (1) sound pressure waveform. (1)の方法は、相関関数の性質を利用し、複数の地点で採取した音圧波形の相関関係から音源の位置を推定するものであり、(2)の方法は、探査する空間に基本波を走査し、上記基本波と騒音とが干渉した干渉音を各走査方向についてそれぞれ記録し、この記録から基本波を走査させた空間の音圧分布を再現することにより騒音源を推定するものである。 The method of (1), utilizing the nature of the correlation function, which estimates the position of the sound source from the correlation between the sound pressure waveform taken at multiple points, the method of (2), the basic in space exploration which scans the waves, the interference sound and the fundamental wave and noise interferes recorded respectively for each scan direction, to estimate the noise source by reproducing the sound pressure distribution of space by scanning the fundamental wave from the recording it is.
【0003】 [0003]
【発明が解決しようとする課題】 [Problems that the Invention is to Solve
しかしながら、上記音圧波形の相関を用いる方法や音響ホログラフィを用いた方法は、測定や解析に長時間を要するので、限られた空間内では有効であるが、屋外において音源探査を行うような場合には、精度を向上させるため、装置が大型化してしまうといった問題点があった。 However, the method using the method and acoustic holography using a correlation of the sound pressure waveform, it takes a long time for measurement and analysis is effective within a limited space, if such as to perform sound source localization outdoors the order to improve the accuracy, device has a problem such increases in size.
また、指向性のマイクロフォンを用いて音源を特定する方法も考えられるが、工場等の騒音は、上述したように主に低周波領域の騒音であるため、音の指向性が低く、したがって、マイクロフォンに指向性を持たせた場合でも、音源の特定が困難であった。 Further, it is considered a method of identifying a sound source using a directional microphone, noise such as factories are the noise predominantly low frequency region as described above, is low directivity of sound, thus, the microphone even if you to have a directivity in a specific sound source it is difficult.
【0004】 [0004]
本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、簡単な構成で、屋外においても精度よく工場等の騒音などの騒音源を特定して表示することのできる音源探査システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the conventional problems, to provide a simple configuration, the sound source search system that can also be displayed to identify the noise source such as noise, such as precisely plant outdoors With the goal.
【0005】 [0005]
【課題を解決するための手段】 In order to solve the problems]
本発明の請求項1に記載の音源探査システムは、互いに交わる2つの直線上にそれぞれ所定の間隔で配置された2組のマイクロフォン対と、上記2組のマイクロフォン対の作る平面上にない第5のマイクロフォンとから成るマイクロフォン群と、上記各マイクロフォンの出力信号の到達時間差から音源の位置を推定する音源位置推定手段と、上記推定された音源位置近傍の映像を採取する映像採取手段と、上記推定された音源位置を上記採取された映像上に表示する表示手段とを備え、上記2組のマイクロフォン対の各マイクロフォンは、互いに直交する2つの直線上に正方形を構成するようにそれぞれ配置され、上記第5のマイクロフォンは、上記2つの直線に直交し上記正方形の中心を通る直線上に配置され、上記音源位置推定手 Sound source search system according to claim 1 of the present invention, two sets of microphones pairs disposed at each predetermined interval on two straight lines intersecting each other, the not on plane formed of the two pairs of microphones: 5 a microphone unit comprising a microphone, a sound source position estimating means for estimating a position of a sound source from the arrival time difference of the output signals of the respective microphones, a video collecting device for collecting the image of the vicinity of the position of the estimated sound source , the position of the estimated sound source and display means for displaying on a video image, which is the collection, each microphone of the two pairs of microphones pairs, respectively so as to form a square on two straight lines orthogonal to each other is arranged, the fifth microphone is placed on a straight line passing through the center of the square and orthogonal to the two straight lines, the source position estimation hands は、上記2つの直線のうちの一方の直線上に配置されたマイクロフォン対を構成する2個のマイクロフォン(M1,M3)間の音の到達時間差D 13 と他方の直線上に配置されたマイクロフォン対を構成する2個のマイクロフォン(M2,M4)間の音の到達時間差D 24 と比から音源の位置の水平角θを推定し、上記一方の直線上に配置された2個のマイクロフォン間の音の到達時間差D 13 と、他方の直線上に配置された2個のマイクロフォン間の音の到達時間差D 24 と、上記第5のマイクロフォンM5と上記正方形を構成する各マイクロフォンM1〜M4間の音の到達時間差(D 5j ;j=1〜4)とから音源の位置の仰角φを推定することを特徴とするものである。 , One of the straight two constituting the placed microphone pairs on the microphone (M1, M3) arrival time difference D 13 and the other straight line in arranged microphone pair of sound between one of the two straight lines two microphones constituting the (M2, M4) to estimate the horizontal angle θ from the time difference D 24 and the ratio reached a sound position of the sound source during the sound between two microphones arranged on one straight line above the arrival time difference D 13, two disposed on the other straight line and the arrival time difference D 24 of the sound between the microphones, the sound between the microphones M1~M4 constituting the fifth microphone M5 and the square it is characterized in that to estimate the elevation angle φ of the position of the sound source from the; (j = 1~4 D 5j) arrival time difference.
【0006】 [0006]
請求項2に記載の音源探査システムは、上記第5のマイクロフォンと上記正方形を構成する各マイクロフォンとの距離を、上記マイクロフォン対における所定の間隔と等しくなるように上記第5のマイクロフォンを配置したものである。 Sound source search system according to claim 2, the distance between the microphones constituting the upper Symbol fifth microphone and the square, were placed the fifth microphone to be equal to the predetermined distance in the microphone pair it is intended.
【0007】 [0007]
請求項に記載の音源探査システムは、音圧レベルあるいは周波数の高低によって、上記表示される音源位置のシンボルの色を変化させるようにしたことを特徴とするもので、これにより、音源が複数ある場合でもそれぞれの音源の位置だけでなく、音圧レベルや周波数特性も表示できるので、音源の特徴を視覚的に判定することが可能となる。 Sound source search system according to claim 3, the level of sound pressure level or frequency, characterized in that so as to vary the color of the symbol of the sound source position to be the display, thereby, the sound source is a plurality not only the position of each sound source even some case, the sound pressure level and frequency characteristics can be displayed, it is possible to determine the characteristics of the sound source visually.
【0008】 [0008]
請求項に記載の音源探査システムは、上記マイクロフォン群を複数箇所移動させて、複数の測定点の音を採取することにより、音源位置の推定精度を向上させるようにしたものである。 Sound source search system according to claim 4, the microphone unit by a plurality of locations moved, by taking note of a plurality of measurement points, is obtained so as to improve the estimation accuracy of the sound source position.
【0009】 [0009]
請求項に記載の音源探査システムは、上記マイクロフォン群を回転させて、複数の角度で音を採取することにより、音源位置の推定精度を向上させるようにしたものである。 Sound source search system according to claim 5, by rotating the microphone group, by taking sound at a plurality of angles, in which so as to improve the estimation accuracy of the sound source position.
【0010】 [0010]
請求項に記載の音源探査システムは、上記マイクロフォン群により、所定の時間間隔で音を採取して各測定時間における音源位置を求めることにより、音源位置の移動状況を推定するようにしたものである。 Sound source search system according to claim 6, by the microphone group, by obtaining the sound source position at each measurement time were taken sound at a predetermined time interval, which was so as to estimate the moving state of the sound source position is there.
【0011】 [0011]
請求項に記載の音源探査システムは、上記マイクロフォン群の地上での絶対位置を測定する手段を備え、上記測定されたマイクロフォンの位置から音源位置の地上での絶対位置を特定するようにしたものである。 Those sound source search system according to claim 7, which comprises means for measuring an absolute position on the ground of the microphones group was to identify an absolute position on the ground of the sound source position from the position of the microphone that is the measurement it is.
【0012】 [0012]
また、請求項に記載の音源探査システムは、上記マイクロフォンで採取された異常のない状態にある騒音源の音圧データを記憶する手段と、新たに採取された音圧データと上記記憶された音圧データとを比較する手段とを設けて、異常音を発生する音源位置を特定することができるようにしたものである。 Also, sound source search system according to claim 8, means for storing the sound pressure data of the noise source in the absence of abnormalities taken by the microphone group, freshly harvested sound pressure data and the storage It was provided with means for comparing the sound pressure data, and which make it possible to identify the sound source position for generating abnormal sound.
【0013】 [0013]
【発明の実施の形態】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づき説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は本実施の形態1に係わる音源探査システムの概要を示す図で、M1〜M5は図示しない騒音源からの雑音の音圧レベルを測定するための測定用のマイクロフォン、11は音源位置近傍の映像を採取するためのCCDカメラ(以下、カメラという)、12は上記マイクロフォンM1〜M5の地上位置を同定するためのGPS、13はローパスフィルタを備え、上記マイクロフォンM1〜M5で採取された音圧信号から所定の周波数以下の成分を取り出し増幅する増幅器、14は上記増幅された音圧信号(アナログ信号)をデジタル信号に変換するA/D変換器、15は上記カメラ11の映像信号(アナログ信号)をデジタル信号に変換するビデオ入出力ユニットである。 Figure 1 is a diagram showing an outline of sound source search system according to the first embodiment, for measurement microphones for measuring the noise of the sound pressure level from noise source M1~M5 is not shown, near the sound source position 11 CCD camera for taking an image (hereinafter, referred to as a camera), 12 sound is GPS, 13 to identify the global position of the microphone M1~M5 that a low-pass filter, taken at the microphone M1~M5 amplifier for amplifying extracts predetermined frequency following components from pressure signal, 14 the amplified sound pressure signal a / D converter for converting the (analog signal) into a digital signal, 15 denotes a video signal (analog of the camera 11 a video output unit for converting a signal) to a digital signal.
また、20は入力手段であるキーボード21と音源位置推定の演算等を行う記憶・演算部22と画像表示手段であるディスプレイ23とを備えたパーソナルコンピュータで、上記記憶・演算部22は、図2の機能ブロック図に示すように、測定パラメータを記憶するパラメータ記憶手段24と、上記A/D変換されたマイクロフォンM1〜M5の音圧信号を用いて、騒音源の方向を推定する音源位置推定手段25と、上記カメラ11からの映像に、上記推定された音源位置を示す画像を付加した画像を生成して上記ディスプレイ23に送る画像合成手段26とを備えている。 Further, 20 is a personal computer having a display 23 which is a storage and computing unit 22 and an image display unit for performing arithmetic operations on the keyboard 21 and the source position estimation is input means, the storage and computing unit 22, FIG. 2 as shown in the functional block diagram, a parameter storage unit 24 for storing the measurement parameter, using a sound pressure signal of the a / D-converted microphone M1 to M5, the sound source position estimating means for estimating the direction of the noise source 25, the video from the camera 11, and an image synthesizing unit 26 to send to the display 23 to generate an image to which an image showing the estimated sound source position.
30は三脚から成る支持部材31と、この支持部材31の上部に配設された、マイクロフォンM1〜M5を搭載するための回転フレーム32とから成る基台で、上記回転フレーム32の下部に設けられた取り付け板33には、上記マイクロフォンM1〜M5の地上での絶対位置を測定するためのGPS12が取り付けられる。 30 is a support member 31 made of a tripod, which is disposed on top of the support member 31, with the base consisting of rotating frame 32. for mounting the microphone M1 to M5, provided in a lower portion of the rotating frame 32 the mounted plate 33, GPS12 for measuring the absolute position of the ground of the microphones M1~M5 is mounted. 以下、上記マイクロフォンM1〜M5とカメラ11とGPS12とを搭載した基台30を測定ユニット10と呼ぶ。 Hereinafter referred to as base 30 mounted with the aforementioned microphone M1~M5 the camera 11 and GPS12 the measuring unit 10.
【0014】 [0014]
次に、上記マイクロフォンM1〜M5の配列例について説明する。 It will now be described sequence example of the microphones M1 to M5.
マイクロフォンM1〜M4は、図1及び図3に示すように、それぞれの検出部がXY平面内において原点Oを中心とする正方形を構成するように、上記回転フレーム32上から上方(Z軸方向)に突出するように配置される。 Microphone M1~M4, as shown in FIGS. 1 and 3, so that each detector constitutes a square centered at the origin O in the XY plane, upwardly from upper the rotating frame 32 (Z-axis direction) It is arranged so as to protrude. 詳細には、マイクロフォンM1,M3の検出部がX軸上の点(L/2,0,0)及び(−L/2,0,0)に、マイクロフォンM2,M4の検出部が、上記X軸と直交するY軸上の点(0,L/2,0)及び(0,−L/2,0)に位置するように配置される。 In particular, the detector is a point on the X axis of the microphone M1, M3 (L / 2,0,0) and (-L / 2,0,0), the detection unit of the microphone M2, M4, the X point on the Y-axis perpendicular to the axis (0, L / 2,0) and (0, -L / 2,0) is arranged so as to be positioned.
また、第5のマイクロフォンM5は、図1及び図3に示すように、上記回転フレーム32の側面から突出して上方へ延長する略L字状の部材32Tの先端部に保持され、その検出部が上記マイクロフォンM1〜M4から構成する正方形の中心の上方に位置するように配置される。 The fifth microphone M5, as shown in FIGS. 1 and 3, is held in the distal end portion of the substantially L-shaped member 32T extending upwardly projects from the side surface of the rotating frame 32, the detection unit It is arranged so as to be positioned above the center of the square constituting the above microphones M1 to M4. 以下に、マイクロフォンM5の検出部の座標を示す。 Hereinafter, a coordinate of the detector microphone M5.
これにより、第5のマイクロフォンM5とマイクロフォンM1〜M4との距離が、マイクロフォン(M ,M )間の距離、及び、マイクロフォン(M ,M )間の距離Lと等しくなるように、上記各マイクロフォンM1〜M5が配置される。 Thus, the distance between the fifth microphone M5 and microphone M1~M4 is, the distance between the microphone (M 1, M 3), and, to be equal to the distance L between the microphone (M 2, M 4), each microphone M1~M5 are arranged. 本例では、上記配列の5つのマイクロフォンから成るマイクロフォン群を用いて、騒音源の水平方向θ及び仰角φを測定する。 In this example, using the microphone group consisting of five microphones of the array, to measure the horizontal θ and elevation φ of the noise source. なお、本例では、工場等で発生するトランスからの騒音を感度よく測定することができるように、上記Lを0.35mに設定した。 In this example, it occurs in a factory or the like can be measured with good sensitivity noise from the transformer, and sets the L to 0.35 m.
本例においては、1回の測定で音源位置を求めることができるが、図4に示すように、測定ユニット10の位置を複数箇所移動させたり、同一測定箇所で回転フレーム32を回転させた複数角度での測定を行うことにより、音源方向の測定精度を更に向上させるようにしている。 More in the present example, it is possible to obtain the sound source position in a single measurement, which as a position or a is multiple locations movement of the measuring unit 10 to rotate the rotating frame 32 at the same measurement point shown in FIG. 4 by performing measurements at an angle, so that further improve the sound source direction of the measurement accuracy.
【0015】 [0015]
ここで、上記マイクロフォンM1〜M5の出力から音源方向を推定する方法について説明する。 Here, a method of estimating the sound source direction from the output of the microphone M1 to M5. 実際の測定においては、音源の位置がマイクロフォンの位置から十分(例えば、10倍以上)離れているので、マイクロフォンに到達する音を平面波とみなすことが可能である。 In actual measurement, sufficient position of the sound source from the position of the microphone (e.g., 10 times or more) because apart, can be regarded as a plane wave sound that reaches the microphone. そこで、本例では、音源位置を求める際に、音源の位置がマイクロフォンの位置から十分離れており、音は平面波としてマイクロフォンに入射すると仮定して音源位置を推定する。 Therefore, in this embodiment, when determining the source position, the position of the sound source are sufficiently distant from the position of the microphone, the sound is assumed to enter the microphone as a plane wave to estimate the sound source position.
平面波近似においては、マイクロフォンM とマイクロフォンM 間の時間遅れD ijと音源の位置の水平角θ及び仰角φとは、以下の式(1),(2)で表わせるので、各マイクロフォンM1〜M5の出力信号を周波数分析して、対象となる周波数fにおける各マイクロフォンM1〜M5への音の到達時間の差(時間遅れ)D ijを算出することにより、上記水平角θ及び仰角φを求めることができる。 In the plane wave approximation, the microphone M i and the microphone M horizontal angle θ and elevation position of the time delay D ij and the sound source between j phi, the following equation (1), so can be expressed by (2), each microphone M1 the output signal of ~M5 by frequency analysis, by calculating the difference (time delay) D ij the arrival time of the sound to each microphone M1~M5 at the frequency f of interest, the horizontal angle θ and elevation φ it can be determined.
【数1】 [Number 1]
なお、上記時間遅れD ijは、2つのマイクロフォン対M ,M に入力される信号のクロススペクトルP ij (f)を求め、更に、対象とする上記周波数fの位相角情報Ψ(rad)を用いて、以下の式(3)を用いて算出される。 Note that the time delay D ij has two microphone pairs M i, M j determine the cross-spectral P ij of the input signal (f), the further phase angle information of the frequency f of interest [psi (rad) using, it is calculated using the following equation (3).
【数2】 [Number 2]
なお、上記音源の位置は、各周波数毎に算出することができる。 The position of the sound source can be calculated for each frequency.
これにより、上記推定された音源位置近傍の映像をカメラ11により採取することにより、パーソナルコンピュータ20のディスプレイ23上に上記推定された音源位置を表示することができる。 Thus, an image of the estimated sound source position near by taking by the camera 11, it is possible to display the estimated sound source position on the display 23 of the personal computer 20.
【0016】 [0016]
次に、上記音源探査システムを用いた音源方向の推定方法について、図5のフローチャート基づき説明する。 Next, the sound source direction estimation method using the sound source search system, the flowchart of FIG. 5 based will be described.
はじめに、測定ユニット10を、雑音源からの雑音が採取できる箇所に設置した後、入力信号のレンジやカメラのレンズなどのシステム調整を行う(ステップS10)。 First, the measurement unit 10, after the noise from the noise source is placed at a position that can be collected, for system adjustments, such as range and camera lens of the input signal (step S10). なお、このとき、回転フレーム32を所定のスタート位置(仮の、X軸またはY軸)に合わせておく。 At this time, should the combined rotating frame 32 at a predetermined start position (provisional, X-axis or Y-axis).
次に、マイクロフォン数やサンプリング周波数などのパラメータを、キーボード21からパーソナルコンピュータ20の記憶・演算部22内のパラメータ記憶手段24に記憶する(ステップS11)。 Next, parameters such as number of microphones and the sampling frequency, and stores the keyboard 21 in the parameter storage unit 24 in the storage within calculation unit 22 of the personal computer 20 (step S11). 上記パラメータとしては、測定箇所数、マイクロフォン数やサンプリング周波数の他に、マイクロフォンの配列に関する情報、図示しないフィルタの通過周波数範囲、最大平均回数などがある。 As the parameter, the number of measurement points, in addition to the number of microphones and the sampling frequency, information about the array of microphones, the pass frequency range of the filter, not shown, and the like maximum average number. なお、パラメータ記憶手段24にはこれらの初期設定値が予め設定されており、通常は、変更するパラメータのみを入力する。 Incidentally, the parameter storage unit 24 and these initial set value is set in advance, usually, only enter the parameter to be changed.
次に、測定ユニット10に設けられたGPS12により、マイクロフォンM1〜M5の中心位置、すなわちマイクロフォン群の地上での絶対位置を測定してパーソナルコンピュータ20に取り込み(ステップS12)、その後、上記測定位置における測定回数とフレーム回転角とをキーボード21から入力する(ステップS13)。 Next, the GPS12 provided in the measurement unit 10, the center position of the microphone M1 to M5, i.e. incorporated into the personal computer 20 to measure the absolute position of the ground microphone group (step S12), the then in the measuring position the number of measurements and the frame rotation angle input from the keyboard 21 (step S13). なお、音圧レベル(音響情報)と映像情報とは、1回測定する毎に回転フレーム32を回転させて採取してもよいし、同一角度で複数回測定した後に回転フレーム32を回転させて採取するようにしてもよい。 Note that the sound pressure level (sound information) and the video information, may be collected by rotating the rotating frame 32 every time one measurement, by rotating the rotating frame 32 after measuring several times at the same angle it may be taken.
本実施の形態では、マイクロフォンM1〜M5とカメラ11とにより、フレーム回転角が0°(初期位置),90°,180°,270°である各位置において音響情報と映像情報とを1回ずつ採取し、上記採取された音響情報と映像情報とをパーソナルコンピュータ20に取り込む(ステップS14)ようにしている。 In this embodiment, by a microphone M1~M5 and camera 11, the frame rotation angle 0 ° (the initial position), 90 °, 180 °, once the audio and visual information at each position is 270 ° collected, it captures the audio and visual information that is the collected personal computer 20 is (step S14) as. すなわち、本例では、上記計4回の測定で当該測定箇所での測定を完了するように測定条件を設定した。 That is, in this example, was set measurement conditions so as to complete the measurement in the measurement position in the measurement of the four times. このとき、マイクロフォンM1〜M5の出力である音圧信号は、増幅器13で増幅されA/D変換器14でデジタル信号に変換される。 In this case, the sound pressure signal which is the output of the microphone M1~M5 is the A / D converter 14 is amplified by the amplifier 13 is converted into a digital signal. また、カメラ11からの映像信号はビデオ入出力ユニット15でデジタル信号に変換された後、パーソナルコンピュータ20に取り込まれる。 The video signal from the camera 11 is converted into a digital signal by the video input unit 15, it is taken into the personal computer 20.
【0017】 [0017]
パーソナルコンピュータ20では、上記マイクロフォンM1〜M5からの音響情報を用い、上述した演算を行って音源の位置を推定する(ステップS15)。 In the personal computer 20, using acoustic information from the microphone M1 to M5, to estimate the location of the sound source by performing the calculation described above (step S15).
次に、全てのフレーム回転角での測定が終了したかどうかを判定し(ステップS16)、終了していない場合には、回転フレーム32を90°回転させた後、ステップS14に戻り、次のフレーム回転角での音響情報と映像情報とを採取する。 Next, it is determined whether the measurement at every frame rotation angle has been completed (step S16), and if not completed, after the rotating frame 32 rotate 90 °, the flow returns to step S14, the following to collect and audio and visual information in the frame rotation angle. また、全てのフレーム回転角での測定が終了した場合には、回転フレーム32を初期位置に戻すとともに、当該測定箇所で求められた音源位置の平均化処理を行う(ステップS17)。 Further, when the measurement at every frame rotation angle has been completed, as well as return the rotating frame 32 to the initial position, carries out the averaging processing of the sound source position obtained in the measurement points (step S17).
その後、全ての測定点での測定が終了したかどうかを判定し(ステップS18)、終了していない場合には、測定ユニット10を次の測定箇所に移動させて、上記ステップS12〜S17の操作を行う。 Thereafter, it is determined whether the measurement at all measurement points has been completed (step S18), and if not completed, by moving the measurement unit 10 to the next measurement point, the operation of step S12~S17 I do.
また、全ての測定箇所での測定が終了した場合には、上記各測定点での音源位置のデータから、最も確からしい音源位置を推定し(ステップS19)た後、図6に示すように、上記推定された音源位置を、上記音源位置が最もよく映っている映像画像を選び出して、上記画像中に音源位置推定エリアを表示する(ステップS20)。 Further, when the measurement at all measurement points has been completed from the data of the sound source position in each measurement point, after it was to estimate the most probable source position (step S19), as shown in FIG. 6, the estimated sound source position, and picked video image in which the sound source position is reflected best, displaying a sound source position estimation area in the image (step S20).
【0018】 [0018]
また、本発明の音源探査システムでは、複数の騒音源があった場合でも特定可能であり、かつ、それぞれの音源の周波数毎の寄与率も算出することができるので、例えば、図6の画像例に示すように、表示される音源近傍の画像に対して横軸を水平角θ、縦軸を仰角φとする座標付けを行い、上記座標(θ,φ)上に該当する音源位置のシンボルを表示することができる。 Further, in the sound source search system of the present invention can be identified even if a plurality of noise sources, and, since it is possible to calculate the contribution of each frequency of each sound source, for example, an image example of FIG. 6 as shown in the horizontal angle theta a horizontal axis relative to a sound source near the image displayed, the vertical axis performs a coordinate with which the elevation angle phi, the symbol of the sound source position corresponding on the coordinate (theta, phi) it can be displayed.
このとき、音圧レベルあるいは周波数の高低によって、上記表示される音源位置のシンボルの色を変化させるようにすることも可能である。 At this time, the level of sound pressure level or frequency, it is also possible to change the color of the symbol of the sound source position to be the display. 例えば、音圧レベルによって表示される音源位置のシンボルの色を変化させる場合には、音源位置が最もよく映っている映像画像中に、音圧レベルによって色分けされたシンボル(ここでは、円)を表示するとともに、上記画面の下方に、音源方向を横軸に、周波数を縦軸にとった周波数分布のグラフを表示し、更にそのシンボルを音圧レベルによって色分けするようにすれば、音圧レベルあるいは周波数のいずれか一方あるいは両方が異なる音源が複数ある場合でも、それぞれの音源の位置を視覚的に捉えることができるので、音源の特徴を容易にかつ詳細に把握することができる。 For example, when changing the color of the symbol of the sound source position to be displayed by the sound pressure level, in the video image source position is reflected best (here, a circle) symbol color-coded by the sound pressure level and displays, below the screen, the horizontal axis sound source direction, to display the graph of the frequency distribution on the vertical axis the frequency, if so further color the symbols by sound pressure level, sound pressure level Alternatively, even if either the one or both of the frequencies are a plurality of different sound sources, it is possible to capture the position of each sound source visually, it is possible to easily and understand in detail the characteristics of the sound source.
また、音源位置が最もよく映っている映像画像中に、周波数の高低によって色分けされたシンボルを表示し、この画面の下方に、音源方向を横軸に、音圧レベルを縦軸にとった音圧分布のグラフを表示するようにしてもよい。 Further, in the video image source position is reflected best, displays the symbols coded by the high and low frequencies, below the screen, took sound source direction on the horizontal axis, the sound pressure level on the vertical axis sound it is also possible to display a graph of the pressure distribution. このとき、上記グラフ中のシンボルも周波数の高低によって色分けするようにしてもよい。 At this time, it may be symbols in the graph so as to color the high and low frequencies.
【0019】 [0019]
このように、本実施の形態によれば、マイクロフォンM1〜M4を検出部がXY平面内において原点Oを中心とする正方形を構成するように配置するとともに、第5のマイクロフォンM5をその検出部が上記マイクロフォンM1〜M4から構成する正方形の中心の上方に位置し、かつ、上記マイクロフォンM5とマイクロフォンM1〜M4との距離が等しくなるように配置し、各マイクロフォンM1〜M5の出力信号の到達時間差から音源の方向を推定するとともに、上記推定された音源位置近傍の映像をカメラ11により採取し、パーソナルコンピュータ20のディスプレイ23上に表示された上記映像上に、上記推定された音源位置を表示するようにしたので、簡単な構成で、屋外においても精度よく工場等の騒音などの騒音源を特定し Thus, according to this embodiment, as well as arranged to form a square detector microphone M1~M4 is centered at the origin O in the XY plane, the detection unit of a fifth microphone M5 is located above the center of the square constituting the above microphones M1 to M4, and arranged so that the distance between the microphones M5 and the microphone M1 to M4 are equal, the arrival time difference of the output signals of the microphones M1~M5 with estimating the direction of the sound source, the estimated image of the sound source position near taken by the camera 11, on the displayed the image on the display 23 of the personal computer 20, to display the estimated sound source position since, in simple configuration, also accurately identify the noise source such as noise factories outdoors 表示することができる。 It can be displayed.
また、マイクロフォンM1〜M5とカメラ11とGPS12とを基台30に搭載した測定ユニット10を複数箇所移動させたり、同一測定箇所で回転フレーム32を回転させた複数角度での測定を行うことにより、音源方向の測定精度を向上させることができる。 Further, by measuring of the microphone M1~M5 the camera 11 and GPS12 or to a plurality of locations move the measuring unit 10 mounted on the base 30, a plurality angle of rotating the rotating frame 32 at the same measurement point, it is possible to improve the sound source direction of the measurement accuracy.
【0020】 [0020]
なお、上記例実施の形態では、第5のマイクロフォンM5とマイクロフォンM1〜M4との距離が、マイクロフォン(M ,M )間の距離、及び、マイクロフォン(M ,M )間の距離Lと等しくなるように、上記各マイクロフォンM1〜M5を配置したが、マイクロフォンの配置方法はこれに限るものではなく、基本的には、上記距離は必ずしも等しくなくてもよく、互いに交わる2つの直線上にそれぞれ所定の間隔で2組のマイクロフォン対を配置し、更に、上記2組のマイクロフォン対の作る平面上にない位置に第5のマイクロフォンを配置すればよい。 Incidentally, in the above example embodiment, the distance between the fifth microphone M5 and microphone M1~M4 is, the distance between the microphone (M 1, M 3), and the distance between the microphone (M 2, M 4) L to be equal to, but arranged above each microphone M1 to M5, arranging method of the microphone is not limited to this, basically, the above distance may not necessarily equal, the two straight lines intersecting each other respectively disposed two sets of microphones pairs at a predetermined interval, further, it may be arranged a fifth microphone not located on the plane to make the above two sets of microphones pairs. 但し、音源方向の推定計算を簡便に行うためには、マイクロフォンの配置を対称性の高い配置とすることが好ましく、上記2組のマイクロフォン対の各マイクロフォンを、互いに直交する2つの直線上に正方形を構成するようにそれぞれ配置するとともに、上記2つの直線に直交し上記正方形の中心を通る直線上に第5のマイクロフォンを配置し、上記第5のマイクロフォンと正方形を構成するマイクロフォンとの距離が等しくなるように配置することが特に好ましい。 However, in order to easily perform the estimation calculation of the sound source direction, a square arrangement of the microphone is preferably of a highly symmetrical arrangement, each microphone of the two sets of microphones pairs, on two straight lines orthogonal to each other with each arranged to form a perpendicular to the two straight lines arranged fifth microphone on a straight line passing through the center of the square, the distance between the microphones constituting the fifth microphone and the square are equal it is particularly preferable to arrange so that.
また、上記例では、各測定箇所で、回転フレーム32を回転させる測定を行ったが、単に、測定ユニット10を複数箇所移動させるだけでもよいし、同一測定箇所で回転フレーム32を回転させる測定のみを行っても、音源位置を精度よく測定することができる。 Further, in the above example, at each measurement point, but was measured to rotate the rotating frame 32 simply may be the measurement unit 10 only by a plurality of locations moved, only the measurement of rotating the rotating frame 32 at the same measurement point even if the can measure better sound source position accuracy. 但し、回転フレーム32を回転させない場合には、カメラ11を推定された音源方向に回転させて、最適な騒音源付近の画像を採取する必要がある。 However, the case of not rotating the rotary frame 32 rotates the camera 11 to the estimated sound source direction, it is necessary to collect images around the optimum noise source.
また、各マイクロフォンの距離は上記例に限るものではなく、騒音源の性質により、適宜決定されるものであることは言うまでもない。 The distance of each microphone is not limited to the above example, the nature of the noise source, it goes without saying that is appropriately determined.
また、一つの測定箇所あるいは測定角度において、所定の時間間隔で音を採取して各測定時間における音源位置を求めることにより、音源位置の移動状況を推定することも可能である。 Further, in one measurement point or the measurement angles, by determining the sound source position at each measurement time were taken sound at predetermined time intervals, it is also possible to estimate the moving state of the sound source position.
【0021】 [0021]
また、上記音源探査システムでは、上述したように、複数ある音源の各周波数毎の寄与率も算出することができるので、本発明のシステムに、上記マイクロフォンで採取された異常のない状態にある騒音源の音圧データを記憶する手段と、新たに採取された音圧データと上記記憶された音圧データとを比較する手段とを設けることにより、新たに採取された音圧データの特定周波数の音圧レベルが上記過去のデータよりも大きくなったり、今までにピークのない周波数帯域に新たなピークが現れたりするなどの、定常とは異なる音(異常音)を発生するような音源位置を特定することができる。 Further, in the above sound source search system, as described above, since the contribution of each frequency of a plurality of sound sources can be calculated, the system of the present invention, in the absence of abnormalities taken by the microphone noise means for storing the sound pressure data sources, by providing a means for comparing the newly harvested sound pressure data and the stored sound pressure data, the specific frequency of the sound pressure data newly collected may become the sound pressure level is greater than the historical data, such as a new peak or appear to no frequency band peak ever, the sound source position so as to generate different sound (abnormal sound) and constant it can be identified.
したがって、本発明の音源探査システムを用いて、騒音源の異常検出システムを構成し、この騒音源の異常検出システムを、例えば、工場内の所定の箇所に設置して、定期的に音源位置の測定を行うことにより、トランスやモータの故障による異常音を発する騒音源の位置を特定することができるので、騒音を発生する機器の異常を検出することができる。 Thus, by using the sound source search system of the present invention, constitute abnormality detection system of the noise source, the abnormality detection system of this noise source, for example, installed at predetermined positions within the plant, the regular sound source position by measuring, it is possible to specify the position of the noise source that emits an abnormal sound due to a failure of the transformer or motor, it is possible to detect the abnormality of the device generating noise.
【0022】 [0022]
【発明の効果】 【Effect of the invention】
以上説明したように、本発明によれば、互いに直交する2つの直線上に正方形を構成するように配置された2組のマイクロフォン対と、上記2組のマイクロフォン対の作る正方形の中心を通る直線上に配置された第5のマイクロフォンとから成るマイクロフォン群の各マイクロフォンの出力信号の到達時間差から音源の位置を推定するとともに、上記推定された音源位置近傍の映像を採取して、上記推定された音源位置を上記映像上に表示するようにしたので、簡単な構成で、騒音源を特定して表示することができる。 As described above, according to the present invention, through two sets of microphones pairs and which are arranged to form a square two straight line you mutually orthogonal, the center of the square to make the above two sets of microphones pairs thereby estimating the position of the sound source from the arrival time difference of the output signals of each microphone of the microphone group consisting of a fifth microphone arranged on a straight line, collect the image of the vicinity of the estimated sound source position, the estimated the sound source position because be displayed on the video, a simple configuration can be displayed by specifying the noise source.
このとき、上記音源位置推定手段では、上記2つの直線のうちの一方の直線上に配置されたマイクロフォン対を構成する2個のマイクロフォン間の音の到達時間差と他方の直線上に配置された2個のマイクロフォン間の音の到達時間差との比から音源の位置の水平角を推定し、上記2つの直線のうちの一方の直線上に配置されたマイクロフォン対を構成する2個のマイクロフォン間の音の到達時間差と、他方の直線上に配置されたマイクロフォン対を構成する2個のマイクロフォン間の音の到達時間差と、上記第5のマイクロフォンと上記正方形を構成する各マイクロフォン間の音の到達時間差とから音源の位置の仰角を推定する。 At this time, in the sound source position estimation unit, disposed two arrival time differences of the sound between the microphones and the other straight line constituting one straight line in the arranged microphones pairs of said two straight lines 2 number of estimating the horizontal angle position of the sound source from the ratio of the arrival time difference of the sound between the microphones, sound between two microphones constituting one straight line in the arranged microphones pairs of said two straight lines a time difference of arrival, the arrival time difference of the sound between the two microphones constituting the microphone pairs disposed in the other straight line, and the arrival time difference of the sound between the microphones constituting the fifth microphone and the square to estimate the elevation angle of the position of the sound source from.
また 、上記第5のマイクロフォンと上記正方形を構成する各マイクロフォンとの距離を、上記マイクロフォン対における所定の間隔と等しくなるように上記第5のマイクロフォンを配置するようにすれば、到達時間差を求めるマイクロフォン対の間隔を等しくできるので、音源位置の推定計算を更に容易に行うことができる。 Further, the distance between the microphones constituting the fifth microphone and the square, it suffices to place the fifth microphone to be equal to the predetermined distance in the microphone pair, determining the arrival time difference Microphones since it equally apart pairs, it can be more easily perform estimation calculation of the sound source position.
【0023】 [0023]
また、音圧レベルあるいは周波数の高低によって、上記画像として表示される音源位置のシンボルの色を変化させることにより、音圧レベルや周波数特性も表示できるようにしたので、音源が複数ある場合でもそれぞれの音源の位置だけでなく、音源の特徴を視覚的に判定することができる。 Further, each with high and low sound pressure level or frequency, by changing the color of the symbol of the sound source position to be displayed as the image, sound since pressure level and frequency characteristics were also to be displayed, even if the sound sources are multiple not only the location of the sound source, it is possible to visually determine the characteristics of the sound source.
また、上記マイクロフォンで採取された異常のない状態にある騒音源の音圧データを記憶する手段と、新たに採取された音圧データと上記記憶された音圧データとを比較する手段とを設けて、異常音を発生する音源位置を特定するようにしたので、騒音を発生する機器の異常を確実に検出することができる。 Further, the means for comparing and means for storing the sound pressure data of the noise source in the absence of abnormalities taken by the microphone group and a sound pressure data newly collected sound pressure data with the memory provided. Thus specifying the sound source position for generating abnormal sound, it is possible to reliably detect the abnormality of the device generating noise.
【0024】 [0024]
更に、上記マイクロフォン群を複数箇所移動させたり、上記マイクロフォン群を回転させて、複数の測定点あるいは複数の角度で測定するようにしたので、音源位置の推定精度を向上させることができる。 Further, the microphone unit or to a plurality of locations moved, by rotating the microphone group. Thus for measuring a plurality of measurement points or at a plurality of angles, it is possible to improve the accuracy of estimating the sound source position.
また、所定の時間間隔で音を採取して各測定時間における音源位置を求めるようにしたので、音源位置の移動状況を推定することができる。 Also, collect sound at a predetermined time interval since to obtain the sound source position at each measurement time, it is possible to estimate the moving state of the sound source position.
また、上記マイクロフォン群の地上での絶対位置を測定する、例えばGPSのような位置特定手段を設けたので、音源位置の地上での絶対位置を特定することができる。 Moreover, measures the absolute position of the ground of the microphones group, for example is provided with the position specifying means, such as GPS, it is possible to identify the absolute position of the ground position of a sound source.
【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
【図1】 本発明の実施の形態に係わる音源探査システムの概要を示す図である。 1 is a diagram showing an outline of a sound source search system according to an embodiment of the present invention.
【図2】 本実施の形態に係わるパーソナルコンピュータの記憶・演算部の機能ブロック図である。 2 is a functional block diagram of a storage and computing unit of the personal computer according to the present embodiment.
【図3】 マイクロフォンの配列状態を示す図である。 3 is a diagram showing an arrangement of microphones.
【図4】 測定ユニットの移動状態を説明するための図である。 4 is a diagram for explaining a moving state of the measurement unit.
【図5】 本実施の形態に係わる音源探査方法のフローチャートである。 5 is a flowchart of a sound source localization method according to the present embodiment.
【図6】 本実施の形態に係わる表示画面の一例を示す図である。 6 is a diagram showing an example of a display screen according to this embodiment.
【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS
10 測定ユニット、M1〜M5 マイクロフォン、11 カメラ、 10 measuring unit, M1 to M5 microphone, 11 a camera,
12 GPS、13 増幅器、14 A/D変換器、 12 GPS, 13 amplifier, 14 A / D converter,
15 ビデオ入出力ユニット、20 パーソナルコンピュータ、 15 video output unit, 20 a personal computer,
21 キーボード、22 記憶・演算部、23 ディスプレイ、 21 keyboard, 22 storage and computing unit, 23 display,
24 パラメータ記憶手段、25 音源位置推定手段、26 画像合成手段、 24 parameter memory means, 25 a sound source position estimating portion, 26 the image synthesizing means,
30 基台、31 支持部材、32 回転フレーム、32T L字状の部材、 30 base plate, 31 supporting members, 32 rotating frame, 32T L-shaped member,
33 取り付け板。 33 mounting plate.

Claims (8)

  1. 互いに交わる2つの直線上にそれぞれ所定の間隔で配置された2組のマイクロフォン対と、上記2組のマイクロフォン対の作る平面上にない第5のマイクロフォンとから成るマイクロフォン群と、 And two sets of microphones pairs disposed at each predetermined interval on two straight lines intersecting each other, a microphone group consisting of a fifth microphone is not on the plane to make the above two sets of microphones pairs,
    上記各マイクロフォンの出力信号の到達時間差から音源の位置を推定する音源位置推定手段と、 A sound source position estimating means for estimating a position of a sound source from the arrival time difference of the output signals of the respective microphones,
    上記推定された音源位置近傍の映像を採取する映像採取手段と、 A video sampling means for sampling the image of the vicinity of the position of the estimated sound source,
    上記推定された音源位置を上記採取された映像上に表示する表示手段とを備え The position of the estimated sound source and display means for displaying on a video image, which is the collection,
    上記2組のマイクロフォン対の各マイクロフォンは、互いに直交する2つの直線上に正方形を構成するようにそれぞれ配置され、 The two sets of the microphones of the microphone pair are arranged so as to constitute a square on two straight lines orthogonal to each other,
    上記第5のマイクロフォンは、上記2つの直線に直交し上記正方形の中心を通る直線上に配置され、 The fifth microphone is placed on a straight line passing through the center of the square and orthogonal to the two straight lines,
    上記音源位置推定手段は、 The sound source position estimating means,
    上記2つの直線のうちの一方の直線上に配置されたマイクロフォン対を構成する2個のマイクロフォン間の音の到達時間差と他方の直線上に配置された2個のマイクロフォン間の音の到達時間差との比から音源の位置の水平角を推定し、 Arrival time difference of the sound between the two two microphones arranged in the arrival time difference and the other straight line sound between the microphones constituting one straight line in the arranged microphones pairs of said two straight lines and the ratio estimates the horizontal angle position of the sound source from the,
    上記2つの直線のうちの一方の直線上に配置されたマイクロフォン対を構成する2個のマイクロフォン間の音の到達時間差と、他方の直線上に配置されたマイクロフォン対を構成する2個のマイクロフォン間の音の到達時間差と、上記第5のマイクロフォンと上記正方形を構成する各マイクロフォン間の音の到達時間差とから音源の位置の仰角を推定することを特徴とする音源探査システム Between two microphones constituting the arrival time difference of the sound between the two microphones constituting one straight line in the arranged microphones pairs of said two straight lines, a microphone pairs disposed in the other straight line sound source search system, characterized by the arrival time difference of sound, the elevation of the position of the sound source from the arrival time differences of the sound between the microphones constituting the fifth microphone and the square estimation.
  2. 上記第5のマイクロフォンと上記正方形を構成する各マイクロフォンとの距離を、上記マイクロフォン対における所定の間隔と等しくなるように上記第5のマイクロフォンを配置したことを特徴とする請求項に記載の音源探査システム。 Instrument according to claim 1, characterized in that the distance between the microphones constituting the fifth microphone and the square, were placed the fifth microphone to be equal to the predetermined distance in the microphone pair exploration system.
  3. 音圧レベルあるいは周波数の高低によって、上記表示される音源位置のシンボルの色を変化させるようにしたことを特徴とする請求項1 または請求項2に記載の音源探査システム。 The level of sound pressure level or frequency, sound source search system according to claim 1 or claim 2, characterized in that so as to vary the color of the symbol position of the sound source to be the display.
  4. 上記マイクロフォン群を複数箇所移動させるようにしたことを特徴とする請求項1〜請求項のいずれかに記載の音源探査システム。 Sound source search system according to any of claims 1 to 3, characterized in that so as to plurality of positions move the microphone group.
  5. 上記マイクロフォン群を回転可能としたことを特徴とする請求項1〜請求項のいずれかに記載の音源探査システム。 Sound source search system according to any of claims 1 to 4, characterized in that the rotatable the microphone group.
  6. 上記マイクロフォン群により、所定の時間間隔で音を採取し、音源位置の移動状況を推定するようにしたことを特徴とする請求項1〜請求項のいずれかに記載の音源探査システム。 By the microphone group, collected sounds at a predetermined time interval, sound source search system according to any one of claims 1 to 5, characterized in that so as to estimate the moving state of the position of the sound source.
  7. 上記マイクロフォン群の地上での絶対位置を測定する手段を設けたことを特徴とする請求項1〜請求項のいずれかに記載の音源探査システム。 Sound source search system according to any of claims 1 to 6, characterized in that a means for measuring an absolute position on the ground of the microphones groups.
  8. 上記マイクロフォン群で採取された異常のない状態にある騒音源の音圧データを記憶する手段と、新たに採取された音圧データと上記記憶された音圧データとを比較する手段とを設けて、異常音を発生する音源の位置を特定するようにしたことを特徴とする請求項1に記載の音源探査システム。 Provided means for comparing means for storing the sound pressure data of the noise source in the absence of abnormalities taken by the microphone group, and a freshly harvested sound pressure data and the stored sound pressure data , sound source search system according to claim 1, characterized in that so as to identify the location of the sound source for generating the abnormal sound.
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