JP5607416B2 - 車外音検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両に設けられ、車両の外側の音である車外音を検出する車外音検出装置に関する。

車両の外側の音である車外音を検出する装置として、従来、本来の検出対象以外の背景雑音を含む音声を認識する音声認識装置がある（たとえば、特許文献１参照）。この音声認識装置は、複数の種類の雑音パターンを学習して保存しておき、音声認識を行う際に、複数種類の雑音パターンの中から、もっとも適したものを選択して使用する。この雑音パターンを音声の入力パターンから減算することにより、音声の認識率を高めることができるというものである。

また、車両の外側の音である車外音を検出するその他の装置として、運転者が接近車両情報を必要とする場合にのみ接近車両情報を提供する接近車両情報出力装置がある（たとえば、特許文献２参照）。この接近車両情報出力装置は、自車両が進入した交差点で、接近車両の走行音を検出して運転者に情報を提供するようにしている。

特開２０００−３３０５８７号公報 特開２０００−１１３３９５号公報

しかし、上記特許文献１に開示された音声認識装置においては、複数の種類の雑音パターンを予め学習して保存する。このとき、たとえば、特許文献２に開示された接近車両情報出力装置のように、自車両が進入した交差点で車外の音声をサンプリングして雑音パターンを学習することが考えられる。

しかし、雑音パターンを学習するにあたり、サンプリング位置が交差点内、あるいは交差点に近い位置であると、雑音とともに接近車両の走行音などの検出対象音もサンプリングしてしまう。このため、雑音と接近車両の走行音とを合わせてサンプリングしてしまい、雑音を精度よくサンプリングすることが困難となる。その結果、集音装置で集音した車外音から雑音のみを除去する際に、検出対象音も合わせて除去してしまうことが考えられ、検出対象音の検出精度が低くなってしまうという問題があった。

そこで、本発明の課題は、集音した車外音から検出対象音以外の音を確実に除去することができ、もって検出対象音を精度よく検出することができる車外音検出装置を提供することにある。

上記課題を解決した本発明に係る車外音検出装置は、車両に設けられ、車外の音を集音する集音手段と、集音手段で集音した車外の音から、検出対象音を検出する対象音検出手段と、集音手段によって集音された車外の音から、対象音検出手段によって検出対象音を検出する以前における検出対象音を含まない車外の騒音である対象音検出前車外音を検出する対象音検出前車外音検出手段と、対象音検出手段によって検出対象音を検出するにあたり、集音手段で検出した車外の音から対象音検出前車外音を減算して除去するフィルタリング手段と、を備え、対象音検出手段によって検出対象音を検出する位置である対象音検出位置が定められており、対象音検出位置とは、交差点から所定距離離れた位置であり、検出対象音を検出する以前とは、対象音検出位置よりも所定距離手前の位置に車両が到達したときであることを特徴とする。
また、上記課題を解決した本発明に係る車外音検出装置は、車両に設けられ、車外の音を集音する集音手段と、集音手段で集音した車外の音から、検出対象音を検出する対象音検出手段と、集音手段によって集音された車外の音から、対象音検出手段によって検出対象音を検出する以前における検出対象音を含まない車外の騒音である対象音検出前車外音を検出する対象音検出前車外音検出手段と、対象音検出手段によって検出対象音を検出するにあたり、集音手段で検出した車外の音から対象音検出前車外音を減算して除去するフィルタリング手段と、を備え、対象音検出手段によって検出対象音を検出する位置である対象音検出位置が定められており、対象音検出位置とは、交差点から所定距離離れた位置であり、検出対象音を検出する以前とは、車両が対象音検出位置に到達する時刻から所定時間前の時刻であることを特徴とする。

本発明に係る車外音検出装置は、集音手段で検出した車外の音から対象音検出前車外音を除去するフィルタリング手段と、を備えている。ここで、対象音検出前車外音は、対象音検出手段によって検出対象音を検出する以前における車外の音とされている。
対象音検出手段によって検出対象音を検出する以前においては、いまだ検出対象音が含まれていない可能性が高くなっている。このため、検出対象音以外の音を精度よく検出することができる。したがって、集音した車外音から検出対象音以外の音を確実に除去することができ、もって検出対象音を精度よく検出することができる。

また、対象音検出手段によって検出対象音を検出する位置である対象音検出位置が定められていることにより、検出対象音を検出する範囲に入る前に検出対象音以外の音をさらに精度よく検出することができる。その結果、検出対象音をさらに精度よく検出することができる。

また、検出対象音を検出する以前としては、時間的あるいは距離的に規定することができる。

本発明に係る車外音検出装置によれば、集音した車外音から検出対象音以外の音を確実に除去することができ、もって検出対象音を精度よく検出することができる。

本発明に係る車外音検出装置のブロック構成図である。 （ａ）〜（ｃ）とも、車両におけるマイクロホンアレーの搭載例を示す斜視図である。 車外音検出装置における処理手順を示すフローチャートである。 外部騒音および接近車両の走行音の検出位置を説明するための図である。 車外音検出装置における信号の流れを説明するブロック線図である。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図示の便宜上、図面の寸法比率は説明のものと必ずしも一致しない。

図１は、本発明に係る車外音検出装置のブロック構成図である。図１に示すように、本実施形態に係る車外音検出装置Ｍは、音源検出ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１を備えている。音源検出ＥＣＵ１は、ＣＰＵ[Central ProcessingUnit]、ＲＯＭ[Read Only Memory]、ＲＡＭ[Random Access Memory]（図示せず）などからなる電子制御ユニットである。音源検出ＥＣＵ１には、マイクロホンアレー２、ナビゲーション装置３、通信装置４、撮像装置５、およびレーダセンサ６が接続されている。また、音源検出ＥＣＵ１には、表示器７が接続されている。

さらに、音源検出ＥＣＵ１は、マルチチャンネルＡＤ変換部１１、マイクロホンアレー処理部１２、判定処理部１３、および情報選択部１４を備えている。また、音源検出ＥＣＵ１は、車両検出処理部１５、および出力制御部１６を備えている。

マイクロホンアレー２は、複数、本実施形態では７個のマイクロホン２Ａ〜２Ｇを備えている。マイクロホンアレー２におけるマイクロホン２Ａ〜２Ｇは、車両の周囲における車外の音を集音している。マイクロホン２Ａ〜２Ｇは、集音した車外の音に関する集音情報を音源検出ＥＣＵ１に送信している。マイクロホン２Ａ〜２Ｇは、本発明の集音手段を構成する。

マイクロホンアレー２は、図２に示すように、車両Ｐの幅方向に並ぶように配置されている。マイクロホンアレー２は、図２（ａ）に示すように、車両Ｐにおけるバンパ部Ｂに設置されていてもよいし、図２（ｂ）に示すようにボンネットＢＮ内部におけるウィンドシールドの近傍に設置されていてもよい。あるいは、車両Ｐの天井部に設けられたルーフキャリアＲ内に設置されていてもよい。

ナビゲーション装置３は、全地球測位システム（ＧＰＳ、GlobalPositioning System）等を利用して自車両の現在の走行位置を検出するとともに、走行目的地までの各種案内を行う。また、ナビゲーション装置３は、自車両の現在位置周辺に関する地図情報を保持している。このナビゲーション装置３は、保持している地図情報に基づいて、自車両の現在の走行位置における道路の形状や周辺の建物の情報を含む走行路周辺情報を取得する。ナビゲーション装置３は、取得した自車両の現在の走行位置における走行路周辺に関する走行路周辺情報を音源検出ＥＣＵ１に送信する。

通信装置４は、交通情報を送受信する交通情報センタや交差点近くの道路等に設けられる路側装置などとの通信が可能とされている。通信装置４は、交通情報センタや路側装置走行路周辺情報を受信する。通信装置４は、受信した走行路周辺情報を音源検出ＥＣＵ１に送信する。

撮像装置５は、車両の前方に取り付けられており、車両の周囲を撮像する。撮像装置５は、撮像して得られた画像に基づいて、車両が走行する道路の走行路周辺情報を取得する。撮像装置５は、取得した走行路周辺情報を音源検出ＥＣＵ１に送信する。レーダセンサ６は、車両の前方位置に設けられており、車両の周囲における走行路周辺情報を検出する。レーダセンサ６は、検出した他車両などの走行路周辺情報を音源検出ＥＣＵ１に送信する。

マルチチャンネルＡＤ変換部１１には、マイクロホンアレー２におけるマイクロホン２Ａ〜２Ｇがそれぞれ接続されている。マルチチャンネルＡＤ変換部１１は、マイクロホン２Ａ〜２Ｇから送信される集音情報を各チャンネルのデジタル信号にＡＤ変換する。マルチチャンネルＡＤ変換部１１は、ＡＤ変換した集音情報をマイクロホンアレー処理部１２に出力する。

マイクロホンアレー処理部１２は、マルチチャンネルＡＤ変換部１１から出力された各チャンネルのデジタル信号に基づいて、音源データを生成する。ここでは、走行音を発生させる接近車両の走行音やその他の音などが音源となっている。また、接近車両の方向音が本発明の検出対象音となる。

判定処理部１３は、ナビゲーション装置３、通信装置４、撮像装置５、およびレーダセンサ６から送信される走行路情報に基づいて、自車両と交差点との位置関係を判定する。ここで判定される自車両と交差点との位置関係としては、自車両の現在位置から交差点までの距離や自車両が現在位置から交差点に到達するまでの時間などが挙げられる。関係判定部１３は、自車両と交差点との位置関係に応じた位置関係情報を情報選択部１４に出力する。

情報選択部１４は、関係判定部１３から出力される位置関係情報に基づいて、マイクロホン２Ａ〜２Ｇが検出した車外の音について、接近車両の走行音や接近車両の走行音以外の音である外部騒音のいずれを検出するかを選択する。情報選択部１４では、自車両が外部騒音を検出する際の外部騒音検出位置を記憶している。

外部騒音検出位置は、交差点から所定距離、たとえば交差点から５０ｍ離れた位置に設定されている。情報選択部１４では、自車両が外部騒音検出位置にある場合には、外部騒音検出信号をマイクロホンアレー処理部１２に出力する。また、情報選択部１４は、自車両が接近車両検出位置、たとえば交差点から５ｍ離れた位置にある場合には、車両走行音検出信号をマイクロホンアレー処理部１２に出力する。マイクロホンアレー処理部１２は、生成した音源データを車両検出処理部１５に出力する。また、マイクロホンアレー処理部１２は、音源データを出力する際に、外部騒音であるか車両走行音であるかの音種類情報を音源データに付加して出力する。

車両検出処理部１５は、マイクロホンアレー処理部１２から出力された音源データに外部騒音を意味する音種類情報が付加されている場合には、出力された音源データを外部騒音の音源データとして一時的に記憶しておく。外部騒音が本発明の対象音検出前車外音となる。また、車両検出処理部１５は、本発明の対象音検出前車外音検出手段を構成する。

さらに、マイクロホンアレー処理部１２から出力された音源データに車両走行音を意味する音種類情報が付加されている場合には、出力された音源データから、一時的に記憶している音源データである一時記憶音源データを減算して除去し、修正した音源データである修正音源データを生成する。車両検出処理部１５は、本発明のフィルタリング手段を構成する。

車両検出処理部１５は、接近車両に相当する音源データテンプレートをデータベースに記憶している。車両検出処理部１５は、生成した修正音源データをデータベースに記憶している音源データテンプレートに参照して、接近車両の存在を検出する。車両検出処理部１５は、本発明の対象音検出手段を構成する。車両検出処理部１５は、接近車両の有無に関する接近車両情報を出力制御部１６に出力する。

出力制御部１６は、車両検出処理部１５から出力された接近車両情報に基づいて、警報を出力するための出力処理を行う。出力制御部１６は、出力処理に伴う警報信号を表示器７に送信する。

表示器７は、音を出力するスピーカや警報表示を行うモニタなどを備えている。表示器７は、出力制御部１６から送信される警報信号により、接近車両がある場合に、接近車両に関する情報を出力する。ここでは、たとえば接近車両の存在やその存在方向などをスピーカから出力したりモニタに表示したりする。

次に、本実施形態に係る車外音検出装置における処理手順について説明する。図３は、本実施形態に係る車外音検出装置における処理手順を示すフローチャートである。図３に示すように、本実施形態に係る車外音検出装置においては、まず、自車両の位置を取得する（Ｓ１）。

自車両の位置を取得したら、自車両が走行する方向における交差点の位置を取得する（Ｓ２）。ステップＳ１における自車両の位置およびステップＳ２における交差点の位置は、判定処理部１３において、ナビゲーション装置３から送信される走行路周辺情報に基づいて取得する。

自車両の位置および交差点の位置を取得したら、情報選択部１４において、自車両の位置が交差点の手前位置にあるか否かを判断する（Ｓ３）。自車両の位置が交差点の手前位置にあるか否かの判断については、自車両が交差点から所定距離、ここでは５０ｍの距離にあるか否かによって行われる。

その結果、自車両の位置が交差点の手前位置にあると判断した場合には、車両検出処理部１５に外部騒音のデータが記憶されているか否かを判断する（Ｓ４）。その結果、外部騒音のデータが記憶されていない場合には、車両検出処理部１５において、マイクロホンアレー処理部１２から出力される音源データを外部騒音（一時記憶音源データ）として記憶する（Ｓ５）。

ここで、ステップＳ３において自車両の位置が交差点の手前位置にないと判断した場合には、そのままステップＳ６に進む。また、ステップＳ４において、車両検出処理部１５に外部騒音のデータが記憶されている場合には、そのままステップＳ６に進む。このため、外部騒音は、自車両が接近車両検出位置に到達するまでに１回だけ記憶される。

続いて、情報選択部１４において、自車両の位置が接近車両検出位置であるか否かを判断する（Ｓ６）。自車両の位置が接近車両検出位置であるか否かの判断については、自車両が交差点から所定距離、ここでは５ｍの距離にあるか否かによって行われる。その結果、自車両の位置が接近車両検出位置にないと判断した場合には、車外音検出装置における処理を終了する。

一方、自車両の位置が接近車両検出位置にあると判断した場合には、車両検出処理部１５において、マイクロホンアレー処理部１２から出力される音源データから、記憶している外部騒音に基づく音源データを減算し（Ｓ７）、修正音源データを生成する。それから、生成した修正音源データに基づいて、接近車両を検出する（Ｓ８）。

たとえば、図４に示す交差点Ｘの近傍における接近車両検出位置Ｘ１に自車両Ｐ１がある場合に、接近車両Ｐ２の走行音を検出する場合、接近車両Ｐ２の走行音とともに外部騒音も合わせて検出してしまう。この外部騒音と接近車両Ｐ２の走行音とが合わさった車外の音から接近車両Ｐ２の走行音を検出しようとすると、その検出精度が低くなってしまう。また、種々の道路環境を想定して外部騒音を予め記憶しておくこともできるが、記憶している外部騒音と、今回の接近車両の走行音を検出する際における外部騒音とが一致することも少なく、やはり精度の高い検出が困難となる。

この点、本実施形態に係る車外音検出装置においては、自車両Ｐ１の位置が交差点Ｘの手前位置Ｘ２であるときに自車両Ｐ１おいて車外の騒音を検出している。交差点の手前位置では、接近車両の走行音を検出することはできず、交差点における車外の騒音を検出することができる位置である。このため、交差点の手前位置において車外の騒音を外部騒音として取得しておき、マイクロホンアレー処理部１２から出力される音源データから、記憶している外部騒音に基づく音源データを減算して修正音源データを生成することにより、精度よく接近車両Ｐ２の走行音を検出することができる。

また、本実施形態に係る車外音検出装置における信号の流れについて説明する。図５は、本実施形態に係る車外音検出装置における信号の流れを説明するブロック線図である。図５に示すように、本実施形態に係る車外音検出装置では、マイクロホン２Ａ〜２Ｇによって取得された音信号の周波数スペクトルが図２に示すマイクロホンアレー処理部１２に出力され、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）を通過した後、スペクトル分析が行われる。

スペクトル分析の結果は、車両検出処理部１５に出力される。ここで、車両検出処理部１５では、スペクトル分析の結果に外部騒音を意味する音種類情報が付加されている場合には、一時記憶音源データとして前の時刻の周波数スペクトルを保持している。続いて、マイクロホンアレー処理部１２で行われたスペクトル分析の結果に車両走行音を意味する音種類情報が付加されて車両検出処理部１５の出力された場合、車両検出処理部１５では、前の時刻の周波数スペクトルと、出力された周波数スペクトルとの時間差分を算出する。

ここで算出した周波数スペクトルと予めテンプレートとして記憶された周波数スペクトルのテンプレートを部分空間法によってマッチングする。マッチングの結果、両者の類似度が所定のしきい値を超える場合に、算出した周波数スペクトルとテンプレートとして記憶された周波数スペクトルとが類似していると考えられるので、接近車両の走行音であると判定することができる。

こうして接近車両の検出が済んだら、車両検出処理部１５に一時的に記憶されている外部騒音を消去する（Ｓ９）。その後、ステップＳ８における接近車両検出の結果、接近車両があるか否かを判断する（Ｓ１０）。その結果、接近車両があると判断した場合には、出力制御部１６において、情報提示処理を行う（Ｓ１１）。

情報提示処理では、警報を出力するための出力処理を行う。ここでの出力処理では、表示器７に接近車両の存在ある旨および接近車両の接近方向を出力させる処理を行う。こうして、車外音検出装置における処理を終了する。一方、ステップＳ１０において接近車両がないと判断した場合には、そのまま車外音検出装置における処理を終了する。

このように、本実施形態に係る車外音検出装置においては、接近車両の走行音を検出するにあたり、接近車両の走行音を検出する前に接近車両の走行音以外の音である外部騒音を検出している。このため、接近車両の走行音を検出するために集音した音源から外部騒音を除去することにより、接近車両の走行音を取り出すことができるので、精度よく接近車両を検出することができる。

ここで、外部騒音を検出するにあたり、交差点Ｘの手前位置Ｘ２であるときに自車両Ｐ１おいて車外の騒音を検出している。このため、接近車両の検出を行う以前の車外の音を精度よく検出することができるので、たとえば接近車両の走行音を含まない車外の騒音のテンプレートを用いる場合などと比較して、接近車両の走行音以外の音を精度よく検出することができる。したがって、集音した車外音から接近車両の走行音以外の音を確実に除去することができ、もって接近車両の走行音を精度よく検出することができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。たとえば、７本のマイクロホン２Ａ〜２Ｇを備えるマイクロホンアレー２としたが、他の数の複数のマイクロホンを備えるマイクロホンアレーとすることもできる。さらには、マイクロホンアレーに代えて、マイクロホンを１本とした態様とすることもできる。

また、上記実施形態では、走行音検出位置から５０ｍ離れた位置とされているが、その他の距離、たとえは１０ｍ、３０ｍなどとすることもできる。あるいは、走行音検出位置に到達した時刻から所定時間、たとえば５秒前、１０秒前に検出された音を外部騒音とすることもできる。あるいは、交差点に進入して減速を開始してから停止するまでの距離として設定される距離することもできる。

さらに、上記実施形態では、外部騒音検出位置が予め定められているが、外部騒音検出位置を適宜設定することもできる。たとえば、交差点に進入する際に自車両が減速を開始した位置とすることができるし、交差点までの距離と自車両の車速や減速度から算出する態様とすることもできる。

また、上記実施形態では、車外音として接近車両の走行音を挙げているが、他の車外音とすることもできる。たとえば、移動体の発生音である緊急車両のサイレン音、歩行者が発生する歩行者発生音などとすることもできる。この場合、移動体の種類等によっては、音源検出ＥＣＵ１を車両の外部に設置する態様とすることもできる。さらに、上記実施形態では、ナビゲーション装置３、通信装置４、撮像装置５、およびレーダセンサ６から送信される走行路周辺情報に基づいて、自車両や交差点の位置などを取得しているが、他の態様とすることもできる。

１…音源検出ＥＣＵ、２…マイクロホンアレー、２Ａ〜２Ｇ…マイクロホン、３…ナビゲーション装置、４…通信装置、５…撮像装置、６…レーダセンサ、７…表示器、１１…マルチチャンネルＡＤ変換部、１２…マイクロホンアレー処理部、１３…判定処理部、１４…情報選択部、１５…車両検出処理部、１６…出力制御部、Ｍ…車外音検出装置、Ｐ…車両、Ｐ１…自車両、Ｐ２…接近車両、Ｘ…交差点、Ｘ１…接近車両検出位置、Ｘ２…（交差点の）手前位置。

Claims (2)

1. 車両に設けられ、車外の音を集音する集音手段と、
   前記集音手段で集音した車外の音から、検出対象音を検出する対象音検出手段と、
   前記集音手段によって集音された車外の音から、前記対象音検出手段によって前記検出対象音を検出する以前における前記検出対象音を含まない前記車外の騒音である対象音検出前車外音を検出する対象音検出前車外音検出手段と、
   対象音検出手段によって前記検出対象音を検出するにあたり、前記集音手段で検出した車外の音から前記対象音検出前車外音を減算して除去するフィルタリング手段と、
   を備え、
   前記対象音検出手段によって前記検出対象音を検出する位置である対象音検出位置が定められており、
   前記対象音検出位置とは、交差点から所定距離離れた位置であり、
   前記検出対象音を検出する以前とは、前記対象音検出位置よりも所定距離手前の位置に前記車両が到達したときであることを特徴とする車外音検出装置。
2. 車両に設けられ、車外の音を集音する集音手段と、
   前記集音手段で集音した車外の音から、検出対象音を検出する対象音検出手段と、
   前記集音手段によって集音された車外の音から、前記対象音検出手段によって前記検出対象音を検出する以前における前記検出対象音を含まない前記車外の騒音である対象音検出前車外音を検出する対象音検出前車外音検出手段と、
   対象音検出手段によって前記検出対象音を検出するにあたり、前記集音手段で検出した車外の音から前記対象音検出前車外音を減算して除去するフィルタリング手段と、
   を備え、
   前記対象音検出手段によって前記検出対象音を検出する位置である対象音検出位置が定められており、
   前記対象音検出位置とは、交差点から所定距離離れた位置であり、
   前記検出対象音を検出する以前とは、前記車両が前記対象音検出位置に到達する時刻から所定時間前の時刻であることを特徴とする車外音検出装置。

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