JP5287347B2 - Array type sensor calibration system, method and program - Google Patents
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Description
本発明は、アレイ型センサの校正システム、方法及びプログラムに関し、特に、マイクロフォンアレイやステレオカメラなど複数のセンシング情報を統合して処理するシステムあるいはこれを搭載するロボットにおける、センサ情報入力部の校正方法に関する。 The present invention relates to an array-type sensor calibration system, method, and program, and more particularly to a sensor information input unit calibration method in a system that integrates and processes a plurality of sensing information, such as a microphone array and a stereo camera, or a robot equipped with the system. About.
複数のマイクロフォンを用いて、音の指向性を制御することで音質を向上する技術(ビームフォーム)や、音源の位置や方向を推定する技術がある。マイクロフォンアレイは、所望の音声信号に重畳されている妨害信号を消去する技術の一つである。マイクロフォンアレイでは、まず所望信号(目的信号)の到来信号に感度の高い方向(ビーム)を形成する。同時に、妨害信号の到来信号に応じて感度の低い方向(ヌル)を適応的に形成し、方向に依存するこれらの感度差によって、マイク入力信号に含まれる妨害信号を抑圧する。 There are technologies for improving sound quality by controlling sound directivity using a plurality of microphones (beamform), and technologies for estimating the position and direction of a sound source. The microphone array is one of the techniques for eliminating the interference signal superimposed on a desired audio signal. In the microphone array, first, a highly sensitive direction (beam) is formed on an incoming signal of a desired signal (target signal). At the same time, a direction with low sensitivity (null) is adaptively formed according to the incoming signal of the interference signal, and the interference signal included in the microphone input signal is suppressed by the sensitivity difference depending on the direction.
マイクロフォンアレイについては、例えば特許文献1にその詳細が開示されている。音源検出は、所望の音声発生源から複数のマイクの各々までの距離に応じて異なるマイクへの到達時間差を利用して、三角測量の原理に基づき音声発生源の位置や方向を推定する技術である。 Details of the microphone array are disclosed in, for example, Patent Document 1. Sound source detection is a technology that estimates the position and direction of a sound source based on the principle of triangulation using the difference in arrival time to different microphones according to the distance from a desired sound source to each of a plurality of microphones. is there.
複数のマイクロフォンの校正方法としては、複数のマイクロフォン間の感度を均一に調整する方法として、調整対象となる複数のマイクロフォンに感度調整用の同じ校正信号を入力し、マイクロフォンの出力信号を比較することで調整する方法が特許文献2に開示されている。
As a method of calibrating multiple microphones, the same calibration signal for sensitivity adjustment is input to multiple microphones to be adjusted and the output signals of the microphones are compared as a method of uniformly adjusting the sensitivity between the multiple microphones. The method of adjusting with is disclosed in
これらの技術では、アレイを構成するマイクの個数および配置は事前に設計することを前提としており、設計情報から得られる位置関係の情報を用いて、音の指向性を制御するための処理や音質を向上するための処理、あるいは音源の位置や方向を推定する処理などの音声信号処理が行われる。 These technologies are based on the premise that the number and arrangement of microphones making up the array are designed in advance, and use the positional relationship information obtained from the design information to perform processing and sound quality for controlling sound directivity. Audio signal processing such as processing for improving the sound quality or processing for estimating the position and direction of the sound source is performed.
前記のように事前にマイクロフォンの個数および配置などのハードウェア仕様を決定する方式では、製造者しかマイクロフォンアレイ装置を製造することが出来ないため、次のような課題がある。 In the method of determining hardware specifications such as the number and arrangement of microphones in advance as described above, since only the manufacturer can manufacture the microphone array device, there are the following problems.
・組み立て型ロボットキットの場合、ロボットの形状は自由に変更できるにも関わらず、複数のマイクロフォンの配置を変更出来ないため、組み立て型ロボットの形状変更の自由度を狭めてしまう。 -In the case of an assembly-type robot kit, although the shape of the robot can be freely changed, the arrangement of a plurality of microphones cannot be changed, so the degree of freedom in changing the shape of the assembly-type robot is reduced.
・前記音声信号処理はアレイを構成するマイクロフォンの数を増やすと性能向上につなげることが可能になるが、アレイの構成を変更できないため、これが行えない。 The audio signal processing can improve the performance by increasing the number of microphones constituting the array, but cannot perform this because the array configuration cannot be changed.
上記の2つはいずれもマイクロフォンの配置を柔軟に変更できないことが共通的な課題であり、特に製品出荷後に変更できないことが大きな課題である。 The above two are common problems that the arrangement of the microphones cannot be changed flexibly. In particular, it is a big problem that the microphone arrangement cannot be changed after the product is shipped.
・その他にも、ロボットの種類毎に異なるマイクロフォンアレイ部品およびそれに対応するように信号処理アルゴリズムを仕向けた上で提供する必要があり、大量生産に向かず製造原価が高くなってしまうという問題がある。 -In addition, it is necessary to provide different microphone array parts for each type of robot and signal processing algorithms to cope with them, and there is a problem that the manufacturing cost becomes high because it is not suitable for mass production. .
上記は組み立てロボットを想定した場合であるが、この場合以外にも部屋や施設などの環境に複数のマイクロフォンを設置して音声信号処理を行う場合にも同様の問題がある。また、複数のマイクロフォンを用いた音声信号処理と同様に、複数のカメラの配置情報を用いて、撮像された画像内の物体などへの距離情報を算出するなどの処理を行うステレオカメラなどにおいても同様の課題がある。 Although the above is a case where an assembly robot is assumed, there is a similar problem in a case where a plurality of microphones are installed in an environment such as a room or a facility to perform audio signal processing. Similarly to audio signal processing using a plurality of microphones, a stereo camera that performs processing such as calculating distance information to an object in a captured image by using arrangement information of a plurality of cameras is also used. There are similar issues.
そこで本発明は、上記実情に鑑みて、脱着可能な複数のセンサを備えるシステムにおいてセンサの配置を変更した場合であっても適切に信号処理の内容を校正することを可能にしたアレイ型センサの校正システム、方法及びプログラムを提供することを目的とする。 Therefore, in view of the above situation, the present invention provides an array sensor that can appropriately calibrate the contents of signal processing even when the arrangement of sensors is changed in a system including a plurality of removable sensors. An object is to provide a calibration system, method and program.
上記目的を達成するために本発明は、下記の特徴を備えるアレイ型センサの校正システム、方法及びプログラムを提供する。 To achieve the above object, the present invention provides an array type sensor calibration system, method, and program having the following features.
本発明のアレイ型センサの校正システムは、個別に脱着可能な複数のセンサ部品の配置情報を含む構成情報を取得する構成情報取得手段と、取得した構成情報に応じて信号処理の内容を変更する信号処理制御手段と、を有する。 The array type sensor calibration system according to the present invention includes configuration information acquisition means for acquiring configuration information including arrangement information of a plurality of individually removable sensor components, and changes the contents of signal processing in accordance with the acquired configuration information. Signal processing control means .
本発明のアレイ型センサの校正方法は、個別に脱着可能な複数のセンサ部品の配置情報を含む構成情報を取得する構成情報取得工程と、取得した構成情報に応じて信号処理の内容を変更する信号処理制御工程と、を含む。 The array-type sensor calibration method of the present invention includes a configuration information acquisition step of acquiring configuration information including arrangement information of a plurality of individually removable sensor parts, and changes the contents of signal processing according to the acquired configuration information. And a signal processing control step .
本発明による校正プログラムは、アレイ型センサの校正システムを、個別に脱着可能な複数のセンサ部品の配置情報を含む構成情報を取得する構成情報取得手段と、取得した構成情報に応じて信号処理の内容を変更する信号処理制御手段として機能させる。 Calibration program according to the present invention, the calibration system of an array type sensor, a configuration information acquisition means for acquiring configuration information including the allocation information of the plurality of sensors parts removable individually, signal processing according to the acquired configuration information It functions as signal processing control means for changing the contents .
本発明によれば、脱着可能な複数のセンサを備えるシステムにおいてセンサの配置を変更した場合であっても適切に信号処理の内容を校正することが可能となる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, even if it is a case where arrangement | positioning of a sensor is changed in the system provided with the several sensor which can be attached or detached, it becomes possible to calibrate the content of signal processing appropriately.
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。 Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1を参照すると、本発明の第1の実施の形態は、組み立て型のロボットであって、頭部上ユニット1Aと、頭部下ユニット1Bと、頭部上ユニット1Aと頭部下ユニット1Bとの間に挟み込む形で接続されたセンサユニット2と、頭部上ユニット1Aの球面側の表面に接続されたステレオカメラユニット3と、頭部接続用支柱ユニット4と、首ユニット5と、胴体ユニット6と、胴体ユニット6の右側面に接続された車輪右ユニット7Aと、胴体ユニット6の左側面に接続された車輪左ユニット7Bと、胴体ユニット6の背面に接続されたキャスターユニット8とを含む。
Referring to FIG. 1, the first embodiment of the present invention is an assembly-type robot, which includes an
図2は本発明の第1の実施の形態のセンサユニットの外観構成図である。図示の構成は、本発明におけるセンサユニット2の代表的な構成例の一つである。図2に示すように、センサユニット2は、センサ装着用台座21と、装着型センサ部品22Aと、装着型センサ部品22Bと、装着型センサ部品22Cとを備えている。センサ装着用台座21は、多数の装着型センサ部品を取り付けるための装着部を備えている。なお、図2では、センサ装着用台座21には3つの装着型センサ部品が台座の最も外側にのみしか取り付けられていないが、4つ以上の装着型センサ部品を取り付けることが可能であるとともに、台座の最も外側部以外の部分にも取り付けることが可能である。
FIG. 2 is an external configuration diagram of the sensor unit according to the first embodiment of the present invention. The illustrated configuration is one of typical configuration examples of the
図3は、本発明の第1の実施の形態の機能ブロック図であり、センサアレイと、センサアレイの構成に対応するための処理部と、センサアレイを構成する複数センサ情報を統合する信号処理部とを含むブロック図である。 FIG. 3 is a functional block diagram of the first embodiment of the present invention, and is a signal array for integrating a sensor array, a processing unit for corresponding to the configuration of the sensor array, and information on a plurality of sensors constituting the sensor array. It is a block diagram containing a part.
配置情報取得手段31は、センサユニット2に装着されたそれぞれの装着型センサ部品の配置に応じて、その座標情報と装着されたセンサの合計数を算出する。センサユニット2のそれぞれのセンサ装着部に、例えばセンサ部品を装着型センサ部品を装着している状態では通電状態になり、装着型センサ部品を装着していない状態では非通電状態になる電気的スイッチを組込んでおき、通電状態の部品の位置に応じて、センサ装着用台座21上で予め定義していた基準点と座標系における座標値に変換する。ここでの基準点と座標位置の定義方法については、任意に定義することが可能であり、例えばセンサ装着用台座が円形の場合は円の中心を原点とする極座標系としてもよいし、センサ装着用台座が長方形の場合は長方形の対角線の交点を原点とするxy座標系としてもよい。
The arrangement
信号処理制御手段32は、配置情報取得手段31から装着されたセンサの合計数と、装着された全てのセンサの座標情報を受け取り、センサ信号処理の処理内容を装着されたセンサの合計数と装着された全てのセンサの座標とに応じた所望の処理内容に適合させるための信号処理制御情報を生成する。
The signal
センサ入力信号取得手段33は、センサユニット2に装着した全てのセンサ部品からの信号を取得する。信号処理コア部34は、センサ入力信号取得手段33の出力である複数センサのディジタル信号と信号処理制御手段32の出力である制御情報に基づき、信号処理内容を変更して、統合された信号処理結果を出力する。
The sensor input
統合された信号処理結果は、信号処理コア部34の処理内容が例えば音源位置検出処理であれば音源までの距離と方向を出力することになり、また信号処理コア部34の処理内容が例えばマイクロフォンアレイであれば目的信号を増幅するとともに、妨害信号を抑圧した信号を出力することになる。
If the processing content of the signal
図4は、センサユニットが図2の、装着型センサ部品22A〜22Cを、装着型マイクロフォン42A〜42Cに置き換えた場合の構成図である。図4に示す構成の場合、信号処理コア部34の処理内容は、音源方向検出信号処理又は目的音声強調処理である(両方の処理でもよい)。
FIG. 4 is a configuration diagram in the case where the
図5は、センサユニットが図2の、装着型センサ部品22A〜22Cを、装着型ビデオカメラ52A〜52Bに置き換えた場合の構成図である。図4に示す構成の場合、信号処理コア部34の処理内容は、ステレオ画像処理である。
FIG. 5 is a configuration diagram when the
上記実施形態の概略構成及び当該構成が奏する効果について、以下に説明する。 The schematic configuration of the above embodiment and effects achieved by the configuration will be described below.
上記実施形態では、複数のマイクロフォンやステレオカメラなど複数のセンシング情報を統合して処理するシステムあるいはこのシステムを搭載するロボットにおいて、個々のマイクやカメラをブロックなどの脱着可能な部品として構成している。そして、上記実施形態は、前記部品を組み上げた際に個数や配置情報を取得する構成情報取得手段として機能する配置情報取得手段31と、取得した構成情報に応じて信号処理の内容を変更する信号処理制御手段32と、各部品が出力する信号を取り込むセンサ信号入力手段とを具備する。 In the above embodiment, in a system that integrates and processes a plurality of sensing information such as a plurality of microphones and stereo cameras or a robot equipped with this system, each microphone and camera are configured as removable parts such as blocks. . And the said embodiment is the signal which changes the content of the signal processing according to the arrangement | positioning information acquisition means 31 which functions as a configuration information acquisition means which acquires the number and arrangement | positioning information when the said components are assembled | assembled The process control means 32 and the sensor signal input means which takes in the signal which each component outputs are comprised.
上述の構成によれば、複数のマイクロフォンやステレオカメラなどのセンサ部品の配置や個数を変更しても、変更後の位置情報や個数を時間差無しに自動的に取得することが可能になる。加えて、取得した情報に対応するように信号処理のパラメータなどを変更する仕組みを予め組み込んでおくことにより、センサ部品の配置や個数の変更に適応する信号処理を実現できるようになる。つまり、上述の構成によれば、脱着可能な部品を任意に組み合わせた場合でも、構成情報を手動で作成することなく配置から自動的に作成できる。 According to the configuration described above, even if the arrangement and number of sensor components such as a plurality of microphones and stereo cameras are changed, it is possible to automatically acquire the changed position information and number without any time difference. In addition, by incorporating in advance a mechanism for changing signal processing parameters and the like so as to correspond to the acquired information, it is possible to realize signal processing adapted to changes in the arrangement and number of sensor components. That is, according to the above-described configuration, even when detachable parts are arbitrarily combined, the configuration information can be automatically created from the arrangement without manually creating the configuration information.
したがって、信号処理機能を構成する元の信号を取得する部品の個数や配置を柔軟に変更することが可能になり、組み立てロボットなどのデザインの自由度を確保できるようになる。また、所望の信号処理の性能に応じて部品の個数を追加・削減することや、所望の外観デザインを実現するために部品の配置を変更することが可能になる。また副次的な効果としては、同一の部品を使って、多様な信号処理性能を実現でき、またさまざまな大きさ、形状のアレイセンサシステムが構成できるようになることから、部品の共通化による量産効果により、製造原価を低減化することも期待できる。 Therefore, it is possible to flexibly change the number and arrangement of parts that acquire the original signal that constitutes the signal processing function, and it is possible to secure the degree of freedom in designing an assembly robot or the like. Further, the number of components can be added / reduced according to the desired signal processing performance, and the arrangement of the components can be changed in order to realize a desired appearance design. As a secondary effect, the same parts can be used to achieve various signal processing performances, and array sensor systems of various sizes and shapes can be configured. It can also be expected to reduce manufacturing costs due to mass production effects.
なお、図3に示した各手段(配置情報取得手段31、信号処理制御手段32、センサ入力信号取得手段33、信号処理コア部34)は、図1に示したようなシステム若しくは組み立てロボットに内蔵させた図示しないマイコン等のハードウェアと、当該ハードウェアを利用するソフトウェアプログラムによって実現することができる。また、そのようなソフトウェアプログラムによっても上述した効果と同等の効果を奏することができる。また、そのようなソフトウェアプログラムは、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶させて可搬性を高めることができる。
Note that each unit (the arrangement
1A 頭部上ユニット
1B 頭部下ユニット
2 センサユニット
3 ステレオカメラユニット
4 頭部接続用支柱ユニット
5 首ユニット
6 胴体ユニット
7A 車輪右ユニット
7B 車輪左ユニット
8 キャスターユニット
21 センサ装着用台座
22A〜22C 装着型センサ部品
31 配置情報取得手段
32 信号処理制御手段
33 センサ入力信号取得手段
34 信号処理コア部
42A〜42C 装着型マイクロフォン部品
52A、52B 装着型ビデオカメラ
1A
Claims (10)
取得した構成情報に応じて信号処理の内容を変更する信号処理制御手段と、
を有するアレイ型センサの校正システム。 Configuration information acquisition means for acquiring configuration information including arrangement information of a plurality of sensor parts that can be individually detached ,
Signal processing control means for changing the contents of the signal processing according to the acquired configuration information;
Calibration system of an array-type sensor that have a.
を有する、請求項1記載のアレイ型センサの校正システム。 A plurality of sensor parts configured as individually removable parts;
The array type sensor calibration system according to claim 1, comprising:
前記構成情報取得手段は、前記センサ部品の各々が前記台座部品に対してどのように配置されているかという情報に係る配置情報を、前記構成情報として取得する、請求項2記載のアレイ型センサの校正システム。 A pedestal part to which two or more of the sensor parts can be attached;
The array type sensor according to claim 2 , wherein the configuration information acquisition unit acquires , as the configuration information, arrangement information related to information on how each of the sensor components is arranged with respect to the pedestal component. Calibration system.
前記配置情報は、前記センサ部品の装着の有無を判断する手段による判断に基づいて決定する、請求項3記載のアレイ型センサの校正システム。 The pedestal component has means for determining whether or not the sensor component is mounted at a position where the sensor component can be attached,
4. The array type sensor calibration system according to claim 3 , wherein the arrangement information is determined based on a determination by means for determining whether or not the sensor component is mounted.
取得した構成情報に応じて信号処理の内容を変更する信号処理制御工程と、
を含む、アレイ型センサの校正方法。 A configuration information acquisition step for acquiring configuration information including arrangement information of a plurality of sensor parts that can be individually detached ,
A signal processing control step for changing the content of the signal processing according to the acquired configuration information;
A method for calibrating an array-type sensor.
個別に脱着可能な複数のセンサ部品の配置情報を含む構成情報を取得する構成情報取得手段と、
取得した構成情報に応じて信号処理の内容を変更する信号処理制御手段として機能させる、校正プログラム。 Array type sensor calibration system
Configuration information acquisition means for acquiring configuration information including arrangement information of a plurality of sensor parts that can be individually detached ,
To function as a signal processing control means for changing the contents of the signal processing according to the acquired configuration information, the calibration program.
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