JP5929393B2 - 位置推定方法、装置及びプログラム - Google Patents
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Description
ここで、Xはデジタル録音されたサンプルのベクトル、FFTは高速フーリエ変換、abs は絶対値取得、logは対数(対数の底は任意)、IFFTは逆高速フーリエ変換を行う関数である。上記の式で求められるベクトル列はケプストラムと呼ばれ、この例では入力音源に重畳音が含まれているか否かを解析するために用いる。
ここで、Tempは温度センサ27で検知された摂氏温度である。このように、温度に応じて音速の値を補正することにより、より高精度にユーザ位置を推定することが可能となる。
(付記1)
同一平面上に設けられた3個のスピーカから同じ原音を一定期間のみ各スピーカ毎に異なる遅延時間の人工エコーを付加して出力し、各スピーカの出力に人工エコーが付加されている一定期間と他のスピーカの出力に人工エコーが付加されている一定期間とは排他的関係にあり、前記3個のスピーカ全ての出力に人工エコーが付加されていない一定期間が設けられ、
端末装置において、前記3個のスピーカの出力をマイクロホンで検知してサンプリングしたサンプル列のケプストラム解析でケプストラムを生成し、
前記端末装置において、前記ケプストラムのピークに基づき前記端末装置の位置から前記3個のスピーカの夫々までの距離の大小関係を示す距離順序を取得し、
前記端末装置において、前記距離順序と前記3個のスピーカの既知の位置とに基づいて前記端末装置の位置を推定する
ことを特徴とする、位置推定方法。
(付記2)
前記端末装置の位置の推定は、
前記3個のうち一対のスピーカの出力の前記マイクロホンへの到達時間差と音速の積から前記端末装置から見た前記一対のスピーカの距離差Lcaを求め、
前記3個のうち他の一対のスピーカの出力の前記マイクロホンへの到達時間差と音速の積から前記端末装置から見た前記他の一対のスピーカの距離差Lcbを求め、
焦点を前記一対のスピーカとして距離差がLcaとなる双曲線αと、焦点を前記他の一対のスピーカとして距離差がLcbとなる双曲線βを求め、
前記双曲線α,βを共に満たす連立双曲線方程式の交点から前記端末装置の位置を決定する
ことを特徴とする、付記1記載の位置推定方法。
(付記3)
前記連立双曲線方程式の複数の解候補を、前記端末装置から見た前記3個のスピーカの距離順序に基づいて絞り込む
ことを特徴とする、付記2記載の位置推定方法。
(付記4)
前記連立双曲線方程式の複数の解候補を前記距離順序に基づいて絞り込んだ後、前記3個のスピーカの位置を頂点とする三角形の領域内の解候補に絞り込む
ことを特徴とする、付記3記載の位置推定方法。
(付記5)
前記端末装置において、温度センサで検知した環境温度に応じて前記音速の値を補正する
ことを特徴とする、付記1乃至4のいずれか1項記載の位置推定方法。
(付記6)
前記ケプストラム解析を
Cepstrum = IFFT(log(abs(FFT(X))))
なる式に基づいて行い、Xはデジタル録音されたサンプルのベクトル、FFTは高速フーリエ変換、abs は絶対値取得、logは対数(対数の底は任意)、IFFTは逆高速フーリエ変換を行う関数である
ことを特徴とする、付記1乃至5のいずれか1項記載の位置推定方法。
(付記7)
前記端末装置において、前記3個のスピーカの既知の位置を示す情報をカメラで撮影し、撮影された情報の画像認識または文字認識で認識された前記既知の位置の座標値をメモリに格納する
ことを特徴とする、付記1乃至6のいずれか1項記載の位置推定方法。
(付記8)
同一平面上に設けられた3個のスピーカから同じ原音を一定期間のみ各スピーカ毎に異なる遅延時間の人工エコーを付加して出力し、各スピーカの出力に人工エコーが付加されている一定期間と他のスピーカの出力に人工エコーが付加されている一定期間とは排他的関係にあり、前記3個のスピーカ全ての出力に人工エコーが付加されていない一定期間が設けられるシステムで用いる位置推定装置であって、
前記3個のスピーカの出力を検知するマイクロホンと、
前記マイクロホンの検知出力に基づいて前記位置推定装置の位置を推定する位置推定処理を実行するプロセッサとを備え、
前記位置推定処理は、
前記検知出力をサンプリングしたサンプル列のケプストラム解析でケプストラムを生成し、
前記ケプストラムのピークに基づき前記位置推定装置の位置から前記3個のスピーカの夫々までの距離の大小関係を示す距離順序を取得し、
前記距離順序と前記3個のスピーカの既知の位置とに基づいて前記位置推定装置の位置を推定する
ことを特徴とする、位置推定装置。
(付記9)
前記位置推定処理は、
前記3個のうち一対のスピーカの出力の前記マイクロホンへの到達時間差と音速の積から前記位置推定装置から見た前記一対のスピーカの距離差Lcaを求め、
前記3個のうち他の一対のスピーカの出力の前記マイクロホンへの到達時間差と音速の積から前記位置推定装置から見た前記他の一対のスピーカの距離差Lcbを求め、
焦点を前記一対のスピーカとして距離差がLcaとなる双曲線αと、焦点を前記他の一対のスピーカとして距離差がLcbとなる双曲線βを求め、
前記双曲線α,βを共に満たす連立双曲線方程式の交点から前記位置推定装置の位置を決定する
ことを特徴とする、付記8記載の位置推定装置。
(付記10)
前記位置推定処理は、前記連立双曲線方程式の複数の解候補を、前記位置推定装置から見た前記3個のスピーカの距離順序に基づいて絞り込む
ことを特徴とする、付記9記載の位置推定装置。
(付記11)
前記位置推定処理は、前記連立双曲線方程式の複数の解候補を前記距離順序に基づいて絞り込んだ後、前記3個のスピーカの位置を頂点とする三角形の領域内の解候補に絞り込む
ことを特徴とする、付記10記載の位置推定装置。
(付記12)
環境温度を検知する温度センサ
を更に備え、
前記位置推定処理は、前記温度センサで検知された環境温度に応じて前記音速の値を補正する
ことを特徴とする、付記8乃至11のいずれか1項記載の位置推定装置。
(付記13)
前記位置推定処理は、前記ケプストラム解析を
Cepstrum = IFFT(log(abs(FFT(X))))
なる式に基づいて行い、Xはデジタル録音されたサンプルのベクトル、FFTは高速フーリエ変換、abs は絶対値取得、logは対数(対数の底は任意)、IFFTは逆高速フーリエ変換を行う関数である
ことを特徴とする、付記8乃至12のいずれか1項記載の位置推定装置。
(付記14)
カメラと、
メモリ
を更に備え、
前記プロセッサは、前記カメラが前記3個のスピーカの既知の位置を示す情報を撮影すると、撮影された情報の画像認識または文字認識で認識された前記既知の位置の座標値を前記メモリに格納する
ことを特徴とする、付記8乃至13のいずれか1項記載の位置推定装置。
(付記15)
同一平面上に設けられた3個のスピーカから同じ原音を一定期間のみ各スピーカ毎に異なる遅延時間の人工エコーを付加して出力し、各スピーカの出力に人工エコーが付加されている一定期間と他のスピーカの出力に人工エコーが付加されている一定期間とは排他的関係にあり、前記3個のスピーカ全ての出力に人工エコーが付加されていない一定期間が設けられるシステムにおいて、端末装置のコンピュータに位置推定処理を実行させるプログラムであって、
前記3個のスピーカの出力を前記端末装置のマイクロホンで検知してサンプリングしたサンプル列のケプストラム解析でケプストラムを生成する手順と、
前記ケプストラムのピークに基づき前記端末装置の位置から前記3個のスピーカの夫々までの距離の大小関係を示す距離順序を取得する手順と、
前記距離順序と前記3個のスピーカの既知の位置とに基づいて前記端末装置の位置を推定する手順
を前記コンピュータに実行させることを特徴とする、プログラム。
(付記16)
前記端末装置の位置を推定する手順は、
前記3個のうち一対のスピーカの出力の前記マイクロホンへの到達時間差と音速の積から前記位置推定装置から見た前記一対のスピーカの距離差Lcaを求める手順と、
前記3個のうち他の一対のスピーカの出力の前記マイクロホンへの到達時間差と音速の積から前記位置推定装置から見た前記他の一対のスピーカの距離差Lcbを求める手順と、
焦点を前記一対のスピーカとして距離差がLcaとなる双曲線αと、焦点を前記他の一対のスピーカとして距離差がLcbとなる双曲線βを求める手順と、
前記双曲線α,βを共に満たす連立双曲線方程式の交点から前記位置推定装置の位置を決定する手順
を含むことを特徴とする、付記15記載のプログラム。
(付記17)
前記端末装置の位置を推定する手順は、前記連立双曲線方程式の複数の解候補を、前記位置推定装置から見た前記3個のスピーカの距離順序に基づいて絞り込む手順
を更に含むことを特徴とする、付記16記載のプログラム。
(付記18)
前記端末装置の位置を推定する手順は、前記連立双曲線方程式の複数の解候補を前記距離順序に基づいて絞り込んだ後、前記3個のスピーカの位置を頂点とする三角形の領域内の解候補に絞り込む手順
を更に含むことを特徴とする、付記17記載のプログラム。
(付記19)
前記端末装置の温度センサで検知した環境温度に応じて前記音速の値を補正する手順
を前記コンピュータに実行させることを特徴とする、付記15乃至18のいずれか1項記載のプログラム。
(付記20)
前記ケプストラムを生成する手順は、前記ケプストラム解析を
Cepstrum = IFFT(log(abs(FFT(X))))
なる式に基づいて行い、Xはデジタル録音されたサンプルのベクトル、FFTは高速フーリエ変換、abs は絶対値取得、logは対数(対数の底は任意)、IFFTは逆高速フーリエ変換を行う関数である
ことを特徴とする、付記15乃至19のいずれか1項記載のプログラム。
(付記21)
前記端末装置のカメラで撮影された前記3個のスピーカの既知の位置を示す情報の画像認識または文字認識で認識された前記既知の位置の座標値を前記端末装置のメモリに格納する手順
を前記コンピュータに実行させることを特徴とする、付記15乃至20のいずれか1項記載のプログラム。
2 端末装置
11 PC
12A〜12C 加算回路
13A〜13C 遅延回路
14A〜14C セレクタ
15A〜15C DAC
16A〜16C アンプ
21 プロセッサ
22 DMAC
25 メモリ
26 マイクロホン
30 操作部
Claims (6)
- 同一平面上に設けられた3個のスピーカから同じ原音を一定期間のみ各スピーカ毎に異なる遅延時間の人工エコーを付加して出力し、各スピーカの出力に人工エコーが付加されている一定期間と他のスピーカの出力に人工エコーが付加されている一定期間とは排他的関係にあり、前記3個のスピーカ全ての出力に人工エコーが付加されていない一定期間が設けられるシステムで用いる位置推定装置であって、
前記3個のスピーカの出力を検知するマイクロホンと、
前記マイクロホンの検知出力に基づいて前記位置推定装置の位置を推定する位置推定処理を実行するプロセッサとを備え、
前記位置推定処理は、
前記検知出力をサンプリングしたサンプル列のケプストラム解析でケプストラムを生成し、
前記ケプストラム解析の結果から、前記人工エコーを付加された区間での前記ケプストラムのピークの出現位置を特定することにより取得した、前記検知出力に重畳されている前記人工エコーの、各スピーカ毎に異なる前記遅延時間と、前記3個のスピーカの出力の前記マイクロホンまでの到達遅延とに基づき、前記位置推定装置の位置から前記3個のスピーカの夫々の位置までの距離の大小関係を示す、前記位置推定装置から見た前記3個のスピーカの距離順序を取得し、
前記3個のスピーカの位置の既知の座標値に基づいて、3つの存在し得る、前記位置推定装置から見た前記3個のスピーカうち各対のスピーカの距離差が一定の点のプロットであり、焦点が前記各対のスピーカの位置となる双曲線のうち、前記距離順序に基づき前記位置推定装置から最も近距離のスピーカの位置を1つの焦点とする2つの双曲線を選択して、2連立双曲線方程式を解くことで、前記位置推定装置の位置を推定する、
ことを特徴とする、位置推定装置。 - 前記位置推定処理は、
前記3個のうち一対のスピーカの出力の前記マイクロホンへの到達時間差と音速の積から前記位置推定装置から見た前記一対のスピーカの距離差Lcaを求め、
前記3個のうち他の一対のスピーカの出力の前記マイクロホンへの到達時間差と音速の積から前記位置推定装置から見た前記他の一対のスピーカの距離差Lcbを求め、
前記一対のスピーカの位置を焦点として当該焦点の距離差がLcaとなる双曲線αと、前記他の一対のスピーカの位置を焦点として当該焦点の距離差がLcbとなる双曲線βを求め、
前記双曲線α,βを共に満たす前記2連立双曲線方程式の交点から前記位置推定装置の位置を決定する
ことを特徴とする、請求項1記載の位置推定装置。 - 前記位置推定処理は、前記2連立双曲線方程式の複数の解候補を、前記距離順序に基づいて絞り込む
ことを特徴とする、請求項2記載の位置推定装置。 - 前記位置推定処理は、前記2連立双曲線方程式の前記複数の解候補を前記距離順序に基づいて絞り込んだ後、前記3個のスピーカの位置の前記既知の座標値を頂点とする三角形の領域内の解候補に絞り込む
ことを特徴とする、請求項3記載の位置推定装置。 - 同一平面上に設けられた3個のスピーカから同じ原音を一定期間のみ各スピーカ毎に異なる遅延時間の人工エコーを付加して出力し、各スピーカの出力に人工エコーが付加されている一定期間と他のスピーカの出力に人工エコーが付加されている一定期間とは排他的関係にあり、前記3個のスピーカ全ての出力に人工エコーが付加されていない一定期間が設けられるシステムにおいて、端末装置のコンピュータに位置推定処理を実行させるプログラムであって、
前記3個のスピーカの出力を前記端末装置のマイクロホンで検知してサンプリングしたサンプル列のケプストラム解析でケプストラムを生成し、
前記ケプストラム解析の結果から、前記人工エコーを付加された区間での前記ケプストラムのピークの出現位置を特定することにより取得した、前記マイクロホンで検知した前記3個のスピーカの出力に重畳されている前記人工エコーの、各スピーカ毎に異なる前記遅延時間と、前記3個のスピーカの出力の前記マイクロホンまでの到達遅延とに基づき、前記端末装置の位置から前記3個のスピーカの夫々の位置までの距離の大小関係を示す、前記端末装置から見た前記3個のスピーカの距離順序を取得し、
前記3個のスピーカの位置の既知の座標値に基づいて、3つの存在し得る、前記端末装置から見た前記3個のスピーカうち各対のスピーカの距離差が一定の点のプロットであり、焦点が前記各対のスピーカの位置となる双曲線のうち、前記距離順序に基づき前記端末装置から最も近距離のスピーカの位置を1つの焦点とする2つの双曲線を選択して、2連立双曲線方程式を解くことで、前記端末装置の位置を推定する、
処理を前記コンピュータに実行させることを特徴とする、プログラム。 - 同一平面上に設けられた3個のスピーカから同じ原音を一定期間のみ各スピーカ毎に異なる遅延時間の人工エコーを付加して出力し、前記3個のスピーカの出力に基づき端末装置の位置を推定する位置推定方法であって、
各スピーカの出力に人工エコーが付加されている一定期間と他のスピーカの出力に人工エコーが付加されている一定期間とは排他的関係にあり、前記3個のスピーカ全ての出力に人工エコーが付加されていない一定期間が設けられ、
前記3個のスピーカの出力をマイクロホンで検知してサンプリングしたサンプル列のケプストラム解析でケプストラムを生成し、
前記ケプストラム解析の結果から、前記人工エコーを付加された区間での前記ケプストラムのピークの出現位置を特定することにより取得した、前記マイクロホンで検知した前記3個のスピーカの出力に重畳されている前記人工エコーの、各スピーカ毎に異なる前記遅延時間と、前記3個のスピーカの出力の前記マイクロホンまでの到達遅延とに基づき、前記端末装置の位置から前記3個のスピーカの夫々の位置までの距離の大小関係を示す、前記端末装置から見た前記3個のスピーカの距離順序を取得し、
前記3個のスピーカの位置の既知の座標値に基づいて、3つの存在し得る、前記端末装置から見た前記3個のスピーカうち各対のスピーカの距離差が一定の点のプロットであり、焦点が前記各対のスピーカの位置となる双曲線のうち、前記距離順序に基づき前記端末装置から最も近距離のスピーカの位置を1つの焦点とする2つの双曲線を選択して、2連立双曲線方程式を解くことで、前記端末装置の位置を推定する、
処理を前記端末装置のプロセッサが実行することを特徴とする、位置推定方法。
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