JPH1048308A - Apparatus and method for detecting object position - Google Patents

Apparatus and method for detecting object position

Info

Publication number
JPH1048308A
JPH1048308A JP20615296A JP20615296A JPH1048308A JP H1048308 A JPH1048308 A JP H1048308A JP 20615296 A JP20615296 A JP 20615296A JP 20615296 A JP20615296 A JP 20615296A JP H1048308 A JPH1048308 A JP H1048308A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
signal
impulse response
output
weight
signals
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP20615296A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hitoshi Nagata
仁史 永田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP20615296A priority Critical patent/JPH1048308A/en
Priority to US08/905,387 priority patent/US6157403A/en
Publication of JPH1048308A publication Critical patent/JPH1048308A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable even positions of a plurality of objects to be detected by outputting predetermined signals to the objects and receiving the reflected signals with a plurality of sensors to calculate the impulse responses or the like of the respective sensors from the output signals and received signals. SOLUTION: Signals are radiated from signal radiating means 1a such as a speaker, and antenna to a space, and the radiated signals are directly or from an object 6 or the like to reach a plurality of sensors 2a, 2b or the like. Signals of the respective sensors and signals of the means 1a are processed by a method of the use of a suited filter or the like to calculate the impulse response by the respective sensors. Then, the weight of an imagined position in each imagined position set to be grid points for example in a reserching space is figured out according to a predetermined system on the basis of the respective impulse responses to obtain the spatial distribution. A peak is detected from the distribution and the position is outputted as an object position. Thus, the positions of a plurality of objects can be presumed. Also, the use of a plurality of the signal outputting means improves the accuracy.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は自動的に物体位置を
検出する物体位置検出装置及び物体位置検出方法に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an object position detecting device and an object position detecting method for automatically detecting an object position.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、家屋の出入口や屋内における物体
の検出は、ビデオカメラにより入力した画像情報を処理
したり、照射した電波や光の変化をセンサでとらえるこ
とにより行っていた。しかし、これらの方法では、物体
が物影にあったり、カメラの視野外にあったりする場合
は検出できない。そこで、特開平7−146366号公
報は音波の回折効果を利用して物影の物体を検出する方
法を開示している。この方法は、音波を放射してその反
響音から音響的な伝達特性を求め、物体がないときとあ
るときにおける伝達特性の違いに基づいて物体の位置を
求めるものである。このとき、一つの音源と複数のセン
サまたは、同一の信号を出力する複数の音源と一つのセ
ンサにより、音響的な伝達特性の時間領域の表現である
インパルス応答を測定し、物体位置を検出している。
2. Description of the Related Art Heretofore, detection of an object at a doorway of a house or indoors has been performed by processing image information input by a video camera or detecting changes in radiated radio waves or light by a sensor. However, these methods cannot detect when the object is in the shadow or outside the field of view of the camera. Therefore, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-146366 discloses a method for detecting an object having a shadow by utilizing the diffraction effect of a sound wave. This method radiates a sound wave, obtains an acoustic transfer characteristic from the reverberation sound, and obtains a position of an object based on a difference between the transfer characteristic when there is no object and when there is a certain object. At this time, one sound source and a plurality of sensors or a plurality of sound sources outputting the same signal and one sensor measure an impulse response, which is a time-domain expression of acoustic transfer characteristics, and detect an object position. ing.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
開示技術においては、測定点に最も近い一つの物体の情
報を抽出しているため、一つの物体しか検出できず、複
数の物体を同時に検出したい場合に適合できないという
問題があった。
However, in the above disclosed technology, since information of one object closest to the measurement point is extracted, only one object can be detected, and it is desired to detect a plurality of objects simultaneously. There was a problem that the case could not be met.

【0004】本発明はこのような課題に着目してなされ
たものであり、その目的とするところは、物体が複数あ
る場合でもその位置を正確に検出することができる物体
位置検出装置及び物体位置検出方法を提供することにあ
る。
The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide an object position detecting apparatus and an object position detecting apparatus capable of accurately detecting the position even when there are a plurality of objects. It is to provide a detection method.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、第1の発明に係る物体位置検出装置は、所定の信
号を生成して任意の物体に向けて空間に出力する信号出
力手段と、前記物体から反射された信号を複数のセンサ
により個々に入力する信号入力手段と、前記信号出力手
段から出力された信号と、前記複数のセンサに入力され
た信号とに基づいて、各センサごとにインパルス応答を
求めるインパルス応答演算手段と、任意の一点に仮想位
置を定め、前記空間に出力された出力信号が該仮想位置
で反射したものとして前記信号入力手段に到達するまで
の伝搬時間を求め、この伝搬時間に基づいて計算される
各インパルス応答の成分から前記仮想位置の重みを算出
する重み算出手段と、前記仮想位置をずらしながら前記
重みを計算して、この重みが所定の閾値以上となる仮想
位置を前記物体の位置であると推定する物体位置推定手
段とを具備する。
In order to achieve the above object, an object position detecting apparatus according to a first aspect of the present invention provides a signal output means for generating a predetermined signal and outputting the signal to an arbitrary object toward a space. A signal input unit for individually inputting a signal reflected from the object by a plurality of sensors; a signal output from the signal output unit; and a signal input to the plurality of sensors. Impulse response calculation means for obtaining an impulse response for each, a virtual position is determined at an arbitrary point, and the propagation time until the output signal output to the space reaches the signal input means as reflected at the virtual position is determined. Determine, weight calculation means for calculating the weight of the virtual position from the components of each impulse response calculated based on this propagation time, and calculating the weight while shifting the virtual position, Weight is and a object position estimating means for estimating that the position of the object virtual position larger than a prescribed threshold value.

【0006】また、第2の発明に係る物体位置検出装置
は、第1の発明において、前記信号出力手段は、所定の
信号を任意の物体に向けて空間に出力する複数の信号放
射手段と、この複数の信号放射手段を介して個々に放射
される信号を生成する信号生成手段とを具備し、前記イ
ンパルス応答測定手段は、前記複数の信号放射手段に対
応したインパルス応答を測定し、前記物体位置推定手段
は、前記複数のインパルス応答の少なくとも一部に基づ
いて前記物体の位置を推定する。
In the object position detecting device according to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the signal output means includes a plurality of signal emission means for outputting a predetermined signal to a space toward an arbitrary object; Signal generating means for generating signals individually radiated through the plurality of signal emitting means, wherein the impulse response measuring means measures impulse responses corresponding to the plurality of signal emitting means, The position estimating means estimates a position of the object based on at least a part of the plurality of impulse responses.

【0007】また、第3の発明に係る物体位置検出装置
は、第1または第2の発明において、前記インパルス応
答測定手段は、初期状態のインパルス応答を推定する初
期状態推定モード選択手段と、初期状態のインパルス応
答を減算したものをインパルス応答とする初期インパル
ス応答減算手段とを具備する。
According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, the impulse response measuring means includes an initial state estimation mode selecting means for estimating an impulse response in an initial state; An initial impulse response subtracting means for obtaining an impulse response by subtracting the impulse response of the state.

【0008】また、第4の発明に係る物体位置検出方法
は、所定の信号を生成して任意の物体に向けて空間に出
力する信号出力工程と、前記物体から反射された信号を
複数のセンサにより個々に入力する信号入力工程と、前
記信号出力工程において出力された信号と、前記複数の
センサに入力された信号とに基づいて、各センサごとに
インパルス応答を求めるインパルス応答演算工程と、任
意の一点に仮想位置を定め、前記空間に出力された出力
信号が該仮想位置で反射したものとして信号入力位置に
到達するまでの伝搬時間を求め、この伝搬時間に基づい
て計算される各インパルス応答の成分から前記仮想位置
の重みを算出する重み算出工程と、前記仮想位置をずら
しながら前記重みを計算して、この重みが所定の閾値以
上となる仮想位置を前記物体の位置であると推定する物
体位置推定工程とを具備する。
The object position detecting method according to a fourth aspect of the present invention provides a signal output step of generating a predetermined signal and outputting the signal to an arbitrary object toward a space, and a plurality of sensors for outputting a signal reflected from the object. A signal inputting step of individually inputting, a signal output in the signal outputting step, and an impulse response calculating step of obtaining an impulse response for each sensor based on the signals input to the plurality of sensors; A virtual position is determined at one point, a propagation time until the output signal output to the space reaches the signal input position as reflected at the virtual position is determined, and each impulse response calculated based on this propagation time is calculated. A weight calculation step of calculating the weight of the virtual position from the components of the above, and the weight is calculated while shifting the virtual position, and the virtual position at which the weight is equal to or greater than a predetermined threshold value Comprising the object position estimating step of estimating that the position of the object.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】まず、本実施形態の概略を述べ
る。本実施形態では、複数のセンサの入力信号各々から
得られた複数のインパルス応答の成分から、探索範囲内
に任意に設定した仮想位置の重みを計算しこの重みが大
きな値となる位置を反射物体位置とすることにより、物
体が複数ある場合でもその位置を推定することができる
ようにしている。上記仮想位置の重みは、インパルス応
答測定のために空間に出力する信号が信号源から上記の
仮想位置を通ってセンサに達するまでの伝搬時間に基づ
いて計算されるインパルス応答の成分から計算する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First, an outline of the present embodiment will be described. In the present embodiment, the weight of a virtual position arbitrarily set in the search range is calculated from a plurality of impulse response components obtained from each of the input signals of the plurality of sensors, and a position where this weight has a large value is determined as a reflection object. By using the position, even if there are a plurality of objects, the position can be estimated. The weight of the virtual position is calculated from a component of the impulse response calculated based on a propagation time from the signal source to the sensor through the virtual position to reach the sensor from the signal source for measuring the impulse response.

【0010】以下に図面を参照して本発明の実施形態を
詳細に説明する。まず図1を参照して第1実施形態の概
略を説明する。図1において、本実施形態に係る物体位
置検出装置は、インパルス応答推定のための信号を生成
して屋内などの空間に信号を出力する信号出力部1と、
空間に出力され物体から反射して戻ってきた信号を複数
のセンサにより入力する信号入力部2と、出力信号と入
力信号とからインパルス応答を推定するインパルス応答
計算部3と、推定された複数のインパルス応答から物体
位置を決定する物体位置推定部4とを具備する。
An embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. First, an outline of a first embodiment will be described with reference to FIG. In FIG. 1, an object position detection device according to the present embodiment includes a signal output unit 1 that generates a signal for estimating an impulse response and outputs the signal to a space such as an indoor space.
A signal input unit 2 for inputting a signal output to space and reflected back from an object by a plurality of sensors; an impulse response calculation unit 3 for estimating an impulse response from an output signal and an input signal; An object position estimating unit 4 for determining an object position from the impulse response.

【0011】この構成において、信号出力部1から空間
に信号を放射し、放射された信号は直接、あるいは周囲
の物体に反射して信号入力部2のセンサに達する。この
結果、周囲の環境を反映した信号を、異なった位置に設
置された複数のセンサにより取り込むことになる。イン
パルス応答計算部3では、各々のセンサの信号と信号出
力部1から出力した信号との間でインパルス応答を各セ
ンサごとに計算する。重み算出手段を含む物体位置推定
部4は求められた複数のインパルス応答に基づき、探索
空間に設定した仮想位置ごとに重みを求める。この重み
の値が大きな値を示す位置が音源位置として求められ
る。
In this configuration, a signal is radiated from the signal output unit 1 to the space, and the radiated signal reaches the sensor of the signal input unit 2 directly or by being reflected by a surrounding object. As a result, signals reflecting the surrounding environment are captured by a plurality of sensors installed at different positions. The impulse response calculator 3 calculates an impulse response between each sensor and the signal output from the signal output unit 1 for each sensor. The object position estimating unit 4 including the weight calculating means obtains a weight for each virtual position set in the search space based on the plurality of obtained impulse responses. The position where the value of the weight shows a large value is obtained as the sound source position.

【0012】上記した方法によれば、検出できる物体の
数は1個に限られず複数個の物体位置が推定可能であ
る。ここで、実際に信号を空間に出力するスピーカやア
ンテナなどの信号放射手段と、信号を入力するセンサ
は、例えば、図2のように、部屋の中に置くようにする
(信号放射手段1a、センサ2a、2b)。6は検出す
べき物体である。信号放射手段1aから出力する信号
は、例えば、白色雑音、インパルス、掃引正弦波バンド
ノイズなどであり、音波の場合、可聴帯域でもそれより
高い周波数帯域でもよい。空間に出力する信号は、音波
でも電波でもよいが、以降、便宜上音波として説明す
る。また、信号放射手段1aの放射特性としては、無指
向性、あるいは、検出対象とする物体の存在する範囲に
わたって一様となるようなゆるい指向性を有する特性に
するのが望ましい。
According to the above-described method, the number of detectable objects is not limited to one, and a plurality of object positions can be estimated. Here, a signal radiating unit such as a speaker or an antenna that actually outputs a signal to a space and a sensor that inputs a signal are placed in a room, for example, as shown in FIG. 2 (the signal radiating unit 1a, Sensors 2a, 2b). Reference numeral 6 denotes an object to be detected. The signal output from the signal radiation means 1a is, for example, white noise, impulse, swept sine wave band noise, or the like, and in the case of a sound wave, it may be in an audible band or a higher frequency band. The signal output to the space may be a sound wave or a radio wave, but will be described as a sound wave for convenience. Further, it is desirable that the radiation characteristic of the signal radiation means 1a be omnidirectional or a characteristic having a loose directivity that is uniform over a range where an object to be detected exists.

【0013】インパルス応答計算部3におけるインパル
ス応答の計算は、例えば、文献(電子情報通信学会論文
誌D−II vol.J77−D−II No.6pp.1
037−1047(1994.6))に示されているよ
うに、適応フィルタを用いて行なってもよいし、高速フ
ーリエ変換に基づくクロススペクトル法により行なって
もよいが、時間的に逐次行なうためには、適応フィルタ
による方法が望ましい。また、インパルスを信号として
空間に出力し、センサから入力した波形をそのままイン
パルス応答としてもよい図3は、適応フィルタを用いた
場合のインパルス応答計算部3の構成を示している。イ
ンパルス応答計算部3はセンサ数個分(1〜M)の適応
フィルタからなり、この場合、信号入力部2に入力した
信号を、センサのチャネルごとに読み出して各適応フィ
ルタ3a(1〜M)への入力信号として入力し、信号出
力部1で出力した信号を各適応フィルタ3aの希望信号
として入力する。
The calculation of the impulse response in the impulse response calculation unit 3 is performed, for example, according to the literature (Transactions of the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers D-II vol. J77-D-II No. 6pp.1).
037-1047 (1994.6)), may be performed using an adaptive filter, or may be performed using a cross spectrum method based on a fast Fourier transform. Is desirably a method using an adaptive filter. In addition, an impulse may be output to a space as a signal, and a waveform input from a sensor may be used as an impulse response as it is. FIG. 3 shows a configuration of the impulse response calculation unit 3 using an adaptive filter. The impulse response calculation unit 3 is composed of adaptive filters of several sensors (1 to M). In this case, the signal input to the signal input unit 2 is read out for each sensor channel, and each adaptive filter 3a (1 to M) is read. The signal output from the signal output unit 1 is input as a desired signal of each adaptive filter 3a.

【0014】以上2つの入力から、各適応フィルタ3a
により信号のサンプルごとに新たなインパルス応答が計
算され、同時に、入力信号中の出力信号成分をキャンセ
ルした信号が計算される。適応フィルタは、よく知られ
たLeast Mean Square (LMS)法でもよいし、Recurs
ive Least Square(RLS)でもよい。適応フィルタの
詳細については、文献(ヘイキン著:適応フィルタ入
門)に詳述されており、ここでは、LMS適応フィルタ
の一つであるNormalized LMS(NLMS)によるイ
ンパルス応答の測定について説明する図4は、NLMS
適応フィルタにより伝達系のインパルス応答を推定する
ための構成を示している。図4において、この構成は、
インパルス応答を表すFIRフィルタhと入力xの畳み
込みx*hを演算する畳み込み演算部11と、誤差e=
y−x*hに基づいてフィルタ係数を更新するフィルタ
更新部12と、入力信号のパワーpを計算するパワー計
算部13と、加算器14と、乗算器15とを具備してい
る。xは入力信号、yは希望信号である。
From the above two inputs, each adaptive filter 3a
, A new impulse response is calculated for each sample of the signal, and at the same time, a signal in which the output signal component in the input signal is canceled is calculated. The adaptive filter may be a well-known Least Mean Square (LMS) method,
ive Least Square (RLS). Details of the adaptive filter are described in detail in a document (Heiken: Introduction to Adaptive Filters). Here, FIG. 4 illustrating measurement of an impulse response by a Normalized LMS (NLMS) which is one of LMS adaptive filters is described. , NLMS
4 shows a configuration for estimating an impulse response of a transmission system using an adaptive filter. In FIG. 4, this configuration is
A convolution operation unit 11 for calculating a convolution x * h of an FIR filter h representing an impulse response and an input x;
The apparatus includes a filter update unit 12 that updates a filter coefficient based on y−x * h, a power calculation unit 13 that calculates the power p of an input signal, an adder 14, and a multiplier 15. x is an input signal and y is a desired signal.

【0015】インパルス応答hは次式によって更新さ
れ、 hj =hj-1 −a*e*x/2p (1) 更新の結果、希望信号と入力信号との間の伝達特性であ
るインパルス応答が求められ、同時に、誤差信号eが出
力される。この誤差信号eは入力信号xから希望信号成
分yをキャンセルした信号となっている。hj はj回の
更新後のインパルス応答、aはステップサイズであり、
0<a<1.0の範囲で実験的に決められるが、例えば
0.1などが用いられるまた、入力信号のパワーが雑音
に比べて小さい場合、雑音によって推定誤差が増大する
のを防ぐため、図5に示すように適応制御部16を図4
に追加して設け、入力信号のパワーpの値が定めたしき
い値より小さい場合はフィルタの更新を行わないように
する適応制御の処理が一般的に行われる。ここでは、適
応フィルタの更新をするか否かの適応制御情報を適応フ
ィルタ演算部の外部にも出力するようにしている。
The impulse response h is updated by the following equation: h j = h j-1 −a * e * x / 2p (1) As a result of the update, the impulse response which is a transfer characteristic between the desired signal and the input signal is obtained. Is obtained, and at the same time, an error signal e is output. The error signal e is a signal obtained by canceling the desired signal component y from the input signal x. h j is the impulse response after j updates, a is the step size,
It is experimentally determined in the range of 0 <a <1.0. For example, 0.1 or the like is used. Also, when the power of the input signal is smaller than the noise, the estimation error is prevented from increasing due to the noise. As shown in FIG.
In addition, when the value of the power p of the input signal is smaller than a predetermined threshold value, adaptive control processing for preventing the filter from being updated is generally performed. Here, adaptive control information as to whether or not to update the adaptive filter is also output outside the adaptive filter operation unit.

【0016】入力信号のパワーの値は、適応フィルタ本
体に入力する希望応答の現時点から例えば128点過去
までの128点のサンプルから平均パワーを求め、適応
停止/続行の適応制御情報をサンプル1点ごとに出力す
るようにする。適応フィルタ本体はこの適応制御情報に
基づき、適応動作を行う。上記のしきい値は、例えば希
望信号である放射出力信号の平均値から20dB低い値
とするようにする。
The value of the power of the input signal is obtained by calculating the average power from the 128 samples from the present time of the desired response input to the adaptive filter main body to, for example, 128 points in the past, and applying the adaptive control information of the adaptation stop / continue to one sample. Output each time. The adaptive filter main body performs an adaptive operation based on the adaptive control information. The above threshold value is set to, for example, a value 20 dB lower than the average value of the radiation output signal as the desired signal.

【0017】次に、複数のインパルス応答に基づいて行
なう物体位置推定部4の処理について説明する。例え
ば、信号出力手段とセンサ、物体が図6に示すように配
置されているものとする。
Next, the processing of the object position estimating unit 4 performed based on a plurality of impulse responses will be described. For example, it is assumed that a signal output unit, a sensor, and an object are arranged as shown in FIG.

【0018】このとき、出力信号が信号放射手段1aか
ら出力され、伝搬速度cで伝搬して物体6で反射し、i
番目のセンサに達するまでの伝搬時間は、 Ti=(rso+roi)/c で表される。インパルス応答の成分は、時間遅れごとの
反射波成分の大きさを表すと考えられ、各インパルス応
答から、この伝搬時間に相当する時間遅れ成分を抽出す
る。通常インパルス応答の成分は、サンプリング周期ご
とに得られるため仮想位置の物体からの反射信号の伝搬
時間Tiに最も近い時間遅れを四捨五入で求めてもよい
し、次式のように線形補間によりサンプリング周期の整
数倍でない時間遅れの点のインパルス応答の値を求めて
もよい。
At this time, an output signal is output from the signal emitting means 1a, propagates at a propagation speed c, is reflected by the object 6, and
The propagation time to reach the th sensor is expressed as Ti = (r so + r oi ) / c. The component of the impulse response is considered to represent the magnitude of the reflected wave component for each time delay, and a time delay component corresponding to this propagation time is extracted from each impulse response. Since the component of the normal impulse response is obtained at each sampling period, the time delay closest to the propagation time Ti of the reflection signal from the object at the virtual position may be rounded off, or the sampling period may be obtained by linear interpolation as in the following equation. The value of the impulse response at a point with a time delay that is not an integral multiple of may be determined.

【0019】 Wi=(n+1−Ti)*hi(n−1)+(Ti−n)*hi(n) (2) ここで、Tsはサンプリング周期、nはTi/Tsを切
り捨てた整数、hi(k)はi番目のセンサのインパル
ス応答の時間遅れkの点の値である。また、インパルス
応答のエネルギーに注目して Wi=(n+1−Ti)*|hi(n−1)|2 +(Ti−n)*|hi(n)|2 (3) としてもよい。また、伝搬による減衰を考慮し、 Wi=(n+1−Ti)*|hi(n−1)/(rso+roi)|2 +(Ti−n)*|hi(n)/(rso+roi)|2 (4) としてもよい。
Wi = (n + 1−Ti) * hi (n−1) + (Ti−n) * hi (n) (2) where Ts is a sampling period, n is an integer obtained by truncating Ti / Ts, hi (K) is the value at the point of the time delay k of the impulse response of the i-th sensor. Moreover, the impulse Wi = focused on the energy of the response (n + 1-Ti) * | hi (n-1) | 2 + (Ti-n) * | hi (n) | may be two (3). In consideration of attenuation due to propagation, Wi = (n + 1- Ti) * | hi (n-1) / (r so + r oi) | 2 + (Ti-n) * | hi (n) / (r so + r oi ) | 2 (4).

【0020】伝搬時間に相当した上記の成分を各インパ
ルス応答について求めた後、これらの和ΣWiをとって
仮想位置の重みとし、これを仮想位置の位置を変えて探
索範囲全域に渡って計算する。このとき、重みの計算の
和でなく、積でもよい。仮想位置は、例えば、図7に示
すように、探索範囲に複数の格子点を設定し、この設定
した格子点すべてについて重みを計算し、重みの空間的
な分布を求める。最後に、求まった重みの分布からピー
クを検出し、その位置を物体位置として出力する。
After the above components corresponding to the propagation time are obtained for each impulse response, the sum ΣWi of them is taken as the weight of the virtual position, and this is calculated over the entire search range by changing the position of the virtual position. . At this time, a product may be used instead of the sum of the weights. For the virtual position, for example, as shown in FIG. 7, a plurality of grid points are set in a search range, weights are calculated for all the set grid points, and a spatial distribution of weights is obtained. Finally, a peak is detected from the obtained distribution of weights, and the position is output as an object position.

【0021】次に、図8を参照しながら以上の処理の流
れを説明する。まず、初期設定として、信号放射手段1
aの位置とセンサ2aの位置、探査範囲、探査の刻み幅
などを設定する(ステップS1)。
Next, the flow of the above processing will be described with reference to FIG. First, as an initial setting, the signal radiation means 1
The position of a, the position of the sensor 2a, the search range, the step size of the search, and the like are set (step S1).

【0022】次に信号出力処理は、十分長い、例えば6
0秒間分のランダム雑音系列をメモリに記憶しておき、
これを読み出してDA変換し、スピーカから出力するよ
うにし、データが終了したらデータの先頭に戻って読み
出してこれを繰り返すようにし、これを全体の処理が終
了するまで続ける(ステップS2)。
Next, the signal output processing is sufficiently long, for example, 6
The random noise sequence for 0 seconds is stored in the memory,
The data is read out, DA converted, and output from the speaker. When the data is completed, the data is returned to the beginning of the data and read out, and this is repeated until the entire processing is completed (step S2).

【0023】次に信号入力処理は、音波の場合センサの
信号のAD変換であり、たとえばサンプリング周波数は
40kHzとし、例えば1秒分のリングバッファに記憶
するようにし、これを全体の処理が終了するまで続け
る。このAD変換は、すべてのセンサについて行う(ス
テップS3)。
Next, the signal input processing is the AD conversion of the signal of the sensor in the case of a sound wave. For example, the sampling frequency is set to 40 kHz and stored in a ring buffer for one second, for example, and the entire processing is completed. Continue until. This AD conversion is performed for all the sensors (step S3).

【0024】なお、信号入力部2の信号取り込み処理
と、信号出力部1における出力信号の生成および空間へ
の出力の処理は、他の処理とは独立して並列に動作させ
るようにする。
The signal fetching process of the signal input unit 2 and the process of generating an output signal and outputting to a space in the signal output unit 1 are operated in parallel independently of other processes.

【0025】次に入力信号を1ブロック長、例えば10
24点分リングバッファから読み出す。読み出しはすべ
てのセンサについて行う(ステップS4)。次に出力信
号を1ブロック長、例えば1024点分、出力信号を記
憶してあるメモリから読み出す。読み出しはデータの先
頭から行い、次にこのステップで読み出すときには、今
読み出したデータの最後のデータの次から読み出すよう
にし、データの最後まで読み出したときには、データの
先頭に戻って繰り返すようにする(ステップS5)。
Next, the input signal is converted into one block length, for example, 10 blocks.
Data is read from the ring buffer for 24 points. Reading is performed for all sensors (step S4). Next, the output signal is read out from the memory storing the output signal for one block length, for example, for 1024 points. Reading is performed from the beginning of the data. When reading is performed in the next step, reading is performed from the next data after the last data of the currently read data, and when reading to the end of the data is performed, returning to the beginning of the data is repeated ( Step S5).

【0026】次に、読み出した1ブロック長の入力デー
タと出力データから、適応フィルタによりインパルス応
答を計算し更新する。計算はすべての適応フィルタにつ
いて行う(ステップS6)。
Next, the impulse response is calculated and updated by the adaptive filter from the read input data and output data of one block length. The calculation is performed for all adaptive filters (step S6).

【0027】次に、探索する空間に仮想位置を設定し、
仮想位置の重みを例えば式(3)により計算する。仮想
位置は、例えば、図7に示すように、探索範囲に設定し
た格子点とするようにし、設定した格子点すべてについ
て重みを計算し、重みの空間的な分布を求める(ステッ
プS7)。
Next, a virtual position is set in the search space,
The weight of the virtual position is calculated by, for example, Expression (3). The virtual position is, for example, a grid point set in the search range, as shown in FIG. 7, calculates weights for all the set grid points, and obtains a spatial distribution of the weights (step S7).

【0028】次にステップS7で求めた重みの分布から
ピークを求め、ピーク位置の重みが定めたしきい値以上
のピーク位置を物体位置として出力する(ステップS
8)。ここで、ピーク検出のためのしきい値は、例え
ば、探査範囲にわたる重み分布の平均値から3dB上の
レベルに設定することもできるが、実施する場面に応じ
て実験的に決めるのがよい。
Next, a peak is obtained from the distribution of the weights obtained in step S7, and a peak position at which the weight of the peak position is equal to or greater than the determined threshold is output as an object position (step S7).
8). Here, the threshold value for peak detection can be set, for example, to a level 3 dB higher than the average value of the weight distribution over the search range, but it is better to experimentally determine it according to the situation in which it is performed.

【0029】以上ステップS4からステップS8までを
処理終了まで繰り返す。なお、本発明で対象とする信号
はインパルス応答が推定できるものならなんでもよく、
音波に限らず電波でもよい。また、対象とする空間も、
空中に限らず、水中でも、地中でもよい。
Steps S4 to S8 are repeated until the processing is completed. It should be noted that the signal to be used in the present invention may be any signal for which an impulse response can be estimated.
Not only sound waves but also electric waves may be used. Also, the target space is
Not only in the air, but also in the water or the ground.

【0030】上記した第1実施形態によれば、複数の物
体位置の推定が可能となり、さらに、複数のセンサの信
号から、出力信号成分をキャセンルした信号波形が得ら
れる。この出力信号成分をキャンセルした信号波形は、
音声収録などを目的としたマイクロホンアレイの信号と
しても使うことができる。
According to the above-described first embodiment, it is possible to estimate the positions of a plurality of objects, and to obtain a signal waveform obtained by canceling the output signal components from the signals of the plurality of sensors. The signal waveform with this output signal component canceled is
It can also be used as a signal from a microphone array for voice recording.

【0031】次に、本発明の第2実施形態について説明
する。本実施形態は、複数の信号放射手段から空間に信
号を出力し、各信号放射手段に対応したインパルス応答
を求めることにより、実質的にセンサ数を増やしたのと
同等な物体位置の推定精度を得ることを可能にするもの
である。すなわち、一つのセンサに対し、信号放射手段
の数の分のインパルス応答を求めることになるので、セ
ンサの数をM、信号放射手段の数をNとすると、M*N
個の適応フィルタを用いてインパルス応答がM*N個求
められることになり、仮想位置の重みを求める際の加算
回数が増え、推定精度が改善される。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. The present embodiment outputs signals to a space from a plurality of signal emitting means, and obtains an impulse response corresponding to each signal emitting means, thereby substantially estimating an object position estimation accuracy equivalent to increasing the number of sensors. Is what makes it possible to get That is, since the number of impulse responses corresponding to the number of signal radiating means is determined for one sensor, M * N where M is the number of sensors and N is the number of signal radiating means.
M * N impulse responses are obtained using the number of adaptive filters, so that the number of additions when obtaining the weight of the virtual position increases, and the estimation accuracy is improved.

【0032】本実施形態の全体構成は上記した第1実施
形態と同じであるが、信号出力部とインパルス応答計算
部の構成内容を変えて複数の信号出力に対応するように
している。
The overall configuration of this embodiment is the same as that of the above-described first embodiment, except that the configuration of the signal output section and the impulse response calculation section is changed so as to support a plurality of signal outputs.

【0033】図9は第2実施形態に係る信号出力部の構
成を示す図である。信号出力部1は、出力信号を生成す
る信号生成部1aと、複数の信号放射部1b(1〜N)
とからなり、各出力信号は信号放射部1bから空間に出
力されると同時に、インパルス応答計算部3へも出力さ
れる。信号生成部1aでは第1実施形態と同様に、十分
長い、例えば60秒間分の信号系列をメモリに記憶して
おき、これを読み出して信号放射部1bに送り、データ
が終了したらデータの先頭に戻って読み出してこれを繰
り返すようにし、これを全体の処理が終了するまで続け
る。このとき、信号放射部1bごとに相関のない異なっ
たランダム信号系列を用意し、信号放射部1bごとに別
の信号系列を送るようにする。
FIG. 9 is a diagram showing a configuration of a signal output unit according to the second embodiment. The signal output unit 1 includes a signal generation unit 1a that generates an output signal, and a plurality of signal emission units 1b (1 to N).
Each output signal is output to the space from the signal radiating unit 1b and is also output to the impulse response calculating unit 3 at the same time. As in the first embodiment, the signal generation unit 1a stores a sufficiently long signal sequence, for example, for 60 seconds in a memory, reads it out, sends it to the signal radiating unit 1b, and when the data ends, puts it at the beginning of the data. It returns to read and repeats this, and continues until the whole processing is completed. At this time, a different random signal sequence having no correlation is prepared for each signal radiating unit 1b, and another signal sequence is transmitted for each signal radiating unit 1b.

【0034】インパルス応答計算部3は、上記複数の出
力信号各々と各センサ入力信号との間のインパルス応答
を計算するように、図10に示すような構成を有する。
図10において、インパルス応答を計算する適応フィル
タはセンサ数*信号放射部の数だけあり、信号入力部2
の各センサ1からMの入力信号と、信号出力部1からN
の各信号を入力としてインパルス応答を測定するように
なっている。
The impulse response calculator 3 has a configuration as shown in FIG. 10 so as to calculate an impulse response between each of the plurality of output signals and each sensor input signal.
In FIG. 10, the number of adaptive filters for calculating the impulse response is equal to the number of sensors * the number of signal radiating sections.
Input signal of M from each sensor 1 and signal output unit 1 to N
The impulse response is measured using each of the above signals as an input.

【0035】センサには複数の信号出力手段からの信号
が重畳して入力するが、センサの信号成分のうち、適応
フィルタの希望入力である信号出力部1からNの信号と
相関のない成分は雑音として処理され、観測時間を経る
間に影響が減少するため、問題にならない。
Signals from a plurality of signal output means are superimposed and input to the sensor. Of the signal components of the sensor, components having no correlation with the signals from the signal output units 1 to N, which are the desired inputs of the adaptive filter, This is not a problem because it is treated as noise and its effect decreases over the observation time.

【0036】第2実施形態の場合、処理の手順は第1実
施形態と比較すると、インパルス応答の計算回数がセン
サ数分からセンサ数*信号出力手段数分に増えるのと、
物体位置推定処理において用いるインパルス応答の数が
MからM*Nに増えるだけであって処理手順に本質的な
差はないのであらためて説明しない。
In the case of the second embodiment, the processing procedure is different from that of the first embodiment in that the number of impulse response calculations increases from the number of sensors to the number of sensors * the number of signal output means.
Since the number of impulse responses used in the object position estimating process only increases from M to M * N and there is no essential difference in the processing procedure, it will not be described again.

【0037】以下に本発明の第3実施形態を説明する。
第2実施形態はインパルス応答推定のために無相関なラ
ンダム信号を空間に出力する場合を例にとったが、この
場合、出力信号が雑音として働くため、インパルス応答
の推定精度が低下する恐れと、適応フィルタの収束速度
が低下する恐れがある。本実施形態ではこれらの問題を
避けるため、互いに時間的に重ならないような信号を出
力する場合と、信号出力部1の間で互いに異なる周波数
領域の成分からなる信号を出力する場合とについて説明
する。
Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be described.
In the second embodiment, a case where an uncorrelated random signal is output to space for estimating an impulse response is taken as an example. In this case, since the output signal acts as noise, the estimation accuracy of the impulse response may decrease. However, the convergence speed of the adaptive filter may be reduced. In this embodiment, in order to avoid these problems, a description will be given of a case where signals that do not overlap with each other are output and a case where a signal including components in different frequency domains is output between the signal output units 1. .

【0038】互いに時間の異なるように信号を出力する
場合、信号生成部において信号として記憶するデータ内
容を、例えば図11のようにする。図11は、信号放射
部1からNに対応した信号データの内容を示しており、
同時には1個の信号出力手段のデータのみ信号があり、
他は無音となっている。また、残響も考慮し、すべての
信号放射部1bが無音となる時間をとるため、図11中
のToで示した短い無音区間、例えば500m秒を各有
信号区間の前後に入れてもよい。有信号区間のデータ
は、パルス系列でも、ランダム信号でもよい。
When signals are output at different times from each other, data contents stored as signals in the signal generator are as shown in FIG. 11, for example. FIG. 11 shows the contents of signal data corresponding to the signal emitting units 1 to N,
At the same time, there is a signal only for the data of one signal output means,
Others are silent. Also, in consideration of reverberation, a short silence section, for example, 500 ms, indicated by To in FIG. 11, for example, may be inserted before and after each signaled section in order to take a time during which all signal radiating sections 1b are silent. The data in the signaled section may be a pulse sequence or a random signal.

【0039】上述の信号を用いてインパルス応答測定を
行う場合、インパルス応答測定部3の適応フィルタは第
1実施形態で述べたように、希望信号である放射出力信
号のレベルに応じ、フィルタ係数の更新の停止/続行の
制御を行い、雑音による適応を防ぐようにする。
When the impulse response measurement is performed using the above-described signals, the adaptive filter of the impulse response measurement unit 3 determines the filter coefficient according to the level of the radiation output signal, which is the desired signal, as described in the first embodiment. Control of the suspension / continuation of the update is performed to prevent adaptation due to noise.

【0040】以上の処理の流れは、第2実施形態で述べ
た処理の流れと同様である。次に、信号出力手段の間で
互いに異なる周波数領域の成分からなる信号を出力する
場合について説明する。この場合、信号生成部1aに記
憶するデータを、例えば図12に示すような周波数特性
を有するものとするようにする。図12は信号放射部1
b(1〜N)に対応した信号データの周波数特性を示し
ており、各々が櫛形の帯域を持つようなものとしてい
る。各櫛形周波数特性において、パワーの大きい周波数
帯域が信号放射部同士で互いに重ならないようにしてい
る。このような櫛形の周波数特性をもった信号波形は、
例えば、複数の異なった周波数の正弦波を重畳させるこ
とによって生成できる。
The above processing flow is the same as the processing flow described in the second embodiment. Next, a case will be described in which the signal output means outputs signals composed of components in different frequency domains. In this case, the data stored in the signal generation unit 1a has frequency characteristics as shown in FIG. 12, for example. FIG. 12 shows the signal radiating section 1.
It shows frequency characteristics of signal data corresponding to b (1 to N), each of which has a comb-shaped band. In each comb-shaped frequency characteristic, a frequency band having a large power is prevented from overlapping with each other in the signal radiation portions. The signal waveform having such a comb-shaped frequency characteristic is
For example, it can be generated by superimposing a plurality of sine waves of different frequencies.

【0041】図12の信号出力部1の信号の場合、パワ
ーを有する周波数帯域は、図中に示したfa1からfb
1、fa2からfb2、fa3からfb3、fa4から
fb4、fa5からfb5の各帯域であり、この帯域に
周波数をもつ正弦波は、次式 sin(2πk(fbi−fai)/(N−1))、 (1<=i<5、0<k<=N−1)によって生成でき
る。ここで、iはパワーのある帯域の数、Nは正弦波の
数、例えば10、kは正弦波の番号であり、Nを大きく
すれば該帯域が密に覆われることになる。
In the case of the signal output from the signal output unit 1 shown in FIG. 12, the frequency band having the power ranges from fa1 to fb shown in FIG.
1, sine waves having frequencies in these bands are represented by sin (2πk (fbi-fai) / (N−1)). , (1 <= i <5, 0 <k <= N−1). Here, i is the number of bands having power, N is the number of sine waves, for example, 10, k is the number of sine waves, and if N is increased, the band will be covered more densely.

【0042】上記の異なる周波数帯域の信号を用いてイ
ンパルス応答を計算する場合、インパルス応答計算部3
の適応フィルタは、図13に示すような構成を用いる。
ここで、20は櫛形フィルタ、21は適応フィルタ本体
であり、例えば図4、図5で示した構成のものである。
図13は、上記の櫛形フィルタ20を通した信号を各適
応フィルタ本体21に供給する構成を示しており、櫛形
フィルタ20の特性は櫛形フィルタ20が接続された適
応フィルタ本体21に入力される出力信号の周波数特性
と一致するようにする。処理の流れは、第2実施形態の
適応フィルタ演算(図8、ステップ6)のステップに該
櫛形フィルタを通す処理が追加されるだけである。
When calculating the impulse response using the signals of the different frequency bands, the impulse response calculator 3
Has a configuration as shown in FIG.
Here, reference numeral 20 denotes a comb filter, and reference numeral 21 denotes an adaptive filter main body, which has a configuration shown in FIGS. 4 and 5, for example.
FIG. 13 shows a configuration in which the signal passed through the comb filter 20 is supplied to each adaptive filter main body 21, and the characteristics of the comb filter 20 are such that the output to be input to the adaptive filter main body 21 to which the comb filter 20 is connected is shown. Make it match the frequency characteristics of the signal. The processing flow is the same as that of the second embodiment except that a step of passing the comb filter is added to the step of the adaptive filter operation (FIG. 8, step 6).

【0043】次に本発明の第4実施形態を説明する。第
4実施形態では、信号出力手段から空間に出力する信号
の強度を、物体位置に応じて変化させる。これまで述べ
たように、本実施形態ではインパルス応答測定のために
空間に音波や電波などの信号を出力している。位置の検
出対象が人間である場合や探査範囲に人が存在する場
合、出力信号を人にとって不快でなく、また害を及ぼさ
ないものにする必要がある。例えば、音波を出力する場
合、可聴帯域であれば耳障りであり、可聴帯域外の周波
数帯域を使ったとしても、強度が大きければ人体に害を
及ぼす可能性がある。この影響は信号放射手段、例えば
スピーカと人間との距離が近いほど大きいと考えられ
る。そこで、物体が検出された場合に、検出された物体
と信号放射手段との間の距離を求め、この距離に基づい
て出力信号の強度を変化させるようにしている。
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. In the fourth embodiment, the intensity of the signal output from the signal output unit to the space is changed according to the position of the object. As described above, in this embodiment, a signal such as a sound wave or a radio wave is output to a space for impulse response measurement. When the position is to be detected by a human or when a human is present in the search range, the output signal needs to be unpleasant and harmless to the human. For example, when outputting a sound wave, it is harsh in the audible band, and even if a frequency band outside the audible band is used, it may harm the human body if the intensity is high. This effect is considered to be greater as the distance between the signal radiating means, for example, the speaker and the person is shorter. Therefore, when an object is detected, the distance between the detected object and the signal emitting means is obtained, and the intensity of the output signal is changed based on this distance.

【0044】上記の目的のため、第4実施形態では第2
実施形態の信号出力部の構成を図14に示すような構成
とし、物体位置推定部からの物体位置の情報を入力する
ようにしている。
For the above purpose, in the fourth embodiment, the second
The configuration of the signal output unit of the embodiment is configured as shown in FIG. 14, and the information on the object position from the object position estimating unit is input.

【0045】図14において、1dは信号放射部、1c
は出力信号生成部であり、出力信号生成部1cで信号放
射部1dの数N個のチャネルの信号を生成する際、物体
位置推定部4において推定された物体位置に基づいて強
度を変えるようにしている。なお、信号放射部1dが1
個の場合の第1実施形態の構成に対しては、信号放射部
1dの数Nを1にしただけで全く同じ構成で適用できる
ことは言うまでもない。
In FIG. 14, 1d is a signal radiating section, 1c
Is an output signal generation unit. When the output signal generation unit 1c generates signals of the number N channels of the signal emission unit 1d, the intensity is changed based on the object position estimated by the object position estimation unit 4. ing. The signal radiating section 1d is 1
It goes without saying that the same configuration can be applied to the configuration of the first embodiment in which the number N of the signal radiation units 1d is set to one.

【0046】次に上述の出力信号生成部1cを含む信号
出力部の処理について図15を参照して説明する。ま
ず、物体との距離に応じて出力信号を変化させる際の適
用範囲設定のため、初期設定ステップにおいて適用最大
距離Rmax を設定する(ステップS1)。これは、適用
最大距離よりも近い範囲の物体が検出されたときのみ出
力信号を変化させるために設けた値であり、検出精度の
低い遠い物体に対して反応しないようにするためであ
る。
Next, the processing of the signal output section including the output signal generation section 1c will be described with reference to FIG. First, an applicable maximum distance Rmax is set in an initial setting step to set an applicable range when an output signal is changed according to a distance from an object (step S1). This is a value provided to change the output signal only when an object within a range shorter than the applicable maximum distance is detected, and is to prevent a response to a distant object having low detection accuracy.

【0047】次に、出力信号データを記憶したメモリか
ら1ブロック分、例えば1024点のデータを読み出す
(ステップS2)。次に、物体位置推定部4からの物体
位置検出の情報を調べ(ステップS3)、物体が検出さ
れている場合には次のステップS4に進み、検出されて
いない場合には信号放射部1dからこのブロックの信号
を空間に出力して(ステップS7)ステップS2に戻
る。
Next, data of one block, for example, 1024 points is read from the memory storing the output signal data (step S2). Next, the information of the object position detection from the object position estimating unit 4 is checked (step S3). If the object is detected, the process proceeds to the next step S4. If the object is not detected, the process proceeds from the signal emitting unit 1d. The signal of this block is output to space (step S7), and the process returns to step S2.

【0048】次に、ステップS4では、物体位置と信号
出力手段との間の距離Rを求める。信号出力手段が複数
する場合は、小さい方の値をRとする。次に上記のRと
適用最大距離Rmax とを比較し、R<Rmax ならば次の
ステップS6に進み、そうでなければステップS7に進
む(ステップS5)。
Next, in step S4, a distance R between the object position and the signal output means is obtained. When there are a plurality of signal output means, the smaller value is R. Next, the above R is compared with the applicable maximum distance Rmax. If R <Rmax, the process proceeds to the next step S6, and if not, the process proceeds to step S7 (step S5).

【0049】次のステップS6では、先にステップS2
で読み出した信号データの振幅をR/Rmax 倍にする。
次に信号放射部1dに信号データを送って空間に信号を
出力し(ステップS7)、ステップS2に戻り、以降同
様に繰り返す。
In the next step S6, first, in step S2
The amplitude of the read signal data is made R / Rmax times.
Next, signal data is sent to the signal radiating section 1d to output a signal to the space (step S7), the process returns to step S2, and the same is repeated thereafter.

【0050】次に本発明の第5実施形態を説明する。第
5実施形態では、信号出力手段から空間に出力する信号
の強度を、物体位置に応じて変化させるようにする。こ
れまでに述べたように、本実施形態では、インパルス応
答測定のため、空間に音波や電波などの信号を出力して
いる。位置の検出対象が人間である場合固定した物体か
らの反射音成分が強く含まれることがある。これらの固
定した物体を除いて移動物体のみを検出したい場合、簡
単に行うには、物体位置推定部において推定される重み
の分布において、時間的に不変な重み成分を差し引くこ
とにより、時間的に変化する移動物体のみ検出すること
が可能である。一方、インパルス応答の成分中で時間的
に不変の成分を先に差し引いておき、残りのインパルス
応答で物体位置推定を行うようにしても移動する物体の
位置検出が行える。本実施例は、該インパルス応答の差
を用いて移動物体の推定を行うものである。
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described. In the fifth embodiment, the intensity of the signal output from the signal output unit to the space is changed according to the position of the object. As described above, in the present embodiment, a signal such as a sound wave or a radio wave is output to a space in order to measure an impulse response. When the position detection target is a human, a reflected sound component from a fixed object may be strongly included. When it is desired to detect only a moving object excluding these fixed objects, a simple method is to subtract a time-invariant weight component from the distribution of weights estimated by the object position estimating unit, thereby obtaining It is possible to detect only moving objects that change. On the other hand, the position of a moving object can be detected by subtracting a time-invariant component from among the components of the impulse response first and estimating the object position using the remaining impulse responses. In this embodiment, a moving object is estimated using the difference between the impulse responses.

【0051】図16は第5実施形態の構成を示す図であ
り、移動物体のないときに時間的に不変なインパルス応
答の成分のみを測定することを指示する測定モード制御
部22を、第1実施形態から第5実施形態の基本構成で
ある図1に追加した構成になっている。ここで、差し引
くベースの成分としてインパルス応答を測定するか、ベ
ースの成分を差し引いたものをインパルス応答として出
力するか、の別を測定モードと呼ぶことにする。
FIG. 16 is a diagram showing the configuration of the fifth embodiment, in which the measurement mode control unit 22 for instructing to measure only the component of the impulse response that is temporally invariant when there is no moving object is provided by the first mode. This is a configuration added to FIG. 1, which is the basic configuration of the fifth embodiment to the fifth embodiment. Here, whether to measure an impulse response as a base component to be subtracted or to output a result obtained by subtracting the base component as an impulse response is referred to as a measurement mode.

【0052】該ベースインパルス応答測定の指示は、利
用者により、スイッチや、計算機のキーボード、マウス
などから行ってもよいし、物体位置検出処理開始直後の
定めた一定時間、例えば5秒間を自動的にベースインパ
ルス応答測定モードとし、5秒経過後は通常のインパル
ス応答推定を行うようにしてもよい。後者のように一定
時間自動的に測定する場合、測定モード制御部22は、
例えば、図17に示すような構成により実現できる。
The base impulse response measurement may be instructed by a user using a switch, a computer keyboard, a mouse, or the like, or automatically performed for a predetermined time, for example, 5 seconds immediately after the start of the object position detection processing. Alternatively, the base impulse response measurement mode may be set and normal impulse response estimation may be performed after 5 seconds have elapsed. When measuring automatically for a certain period of time as in the latter case, the measurement mode control unit 22
For example, it can be realized by a configuration as shown in FIG.

【0053】図17において、23はタイムカウンタ、
24は測定モード生成部であり、タイムカウンタ23に
より処理開始からの時間を計り、測定モード生成部24
により、一定時間経過前ならベースインパルス応答の測
定モード、一定時間経過したら通常のインパルス応答の
測定のモードを出力するようにする。なお、時間の測定
は、計算機システム、例えばUNIXのシステム関数な
どにより容易に行なえる。
In FIG. 17, reference numeral 23 denotes a time counter,
Reference numeral 24 denotes a measurement mode generation unit, which measures time from the start of processing by a time counter 23, and
Thus, the base impulse response measurement mode is output before the lapse of a predetermined time, and the normal impulse response measurement mode is output after the lapse of a predetermined time. The time can be easily measured by a computer system, for example, a UNIX system function.

【0054】これに伴い、インパルス応答計算部3の各
適応フィルタを図18のように構成する。図18におい
て、25はインパルス応答を測定する適応フィルタ本体
であり、例えば図4、図5に示した構成のものである。
26はベースインパルス応答減算部である。適応フィル
タ本体25により測定したインパルス応答をベースイン
パルス応答減算部26に送り、その処理結果を物体位置
推定部4に送る。ベースインパルス応答減算部26で
は、測定モードがベース測定の場合、測定したインパル
ス応答をベースインパルス応答として記憶し、測定モー
ドが通常測定の場合送られてきたインパルス応答からベ
ースインパルス応答を減算する。
Accordingly, each adaptive filter of the impulse response calculator 3 is configured as shown in FIG. In FIG. 18, reference numeral 25 denotes an adaptive filter main body for measuring an impulse response, which has, for example, the configuration shown in FIGS.
26 is a base impulse response subtraction unit. The impulse response measured by the adaptive filter main body 25 is sent to the base impulse response subtraction unit 26, and the processing result is sent to the object position estimation unit 4. The base impulse response subtractor 26 stores the measured impulse response as the base impulse response when the measurement mode is the base measurement, and subtracts the base impulse response from the transmitted impulse response when the measurement mode is the normal measurement.

【0055】以上に述べたベースインパルス応答の減算
処理を含む本実施形態の処理の流れを図19を参照しな
がら説明する。まず、初期設定(ステップS1)から適
応フィルタによるインパルス応答の計算(ステップS
6)までは第1実施形態と同じである。次に、ステップ
S7で測定モードがベース測定であるか通常測定である
かを調べ、ベース測定であればインパルス応答をベース
インパルス応答として記憶してから(ステップS8)ス
テップS4に戻る。通常測定であれば、次のステップS
9に進む。次のステップS9では、測定したインパルス
応答からベースインパルス応答を減算する。次に、物体
位置の推定処理を、第1実施形態と同様に行う(ステッ
プS10からS11)。
The processing flow of the present embodiment including the above-described base impulse response subtraction processing will be described with reference to FIG. First, calculation of the impulse response by the adaptive filter from the initial setting (step S1) (step S1)
Up to 6) is the same as in the first embodiment. Next, in step S7, it is checked whether the measurement mode is the base measurement or the normal measurement. If the measurement mode is the base measurement, the impulse response is stored as the base impulse response (step S8), and the process returns to step S4. If it is a normal measurement, the next step S
Go to 9. In the next step S9, the base impulse response is subtracted from the measured impulse response. Next, the estimation processing of the object position is performed in the same manner as in the first embodiment (steps S10 to S11).

【0056】以上のステップS4からステップS11ま
でを処理終了まで繰り返す。以上第5実施形態で述べた
物体位置推定装置において、インパルス応答推定の際、
固定した物体からの反射成分を除くことにより、移動す
る複数の物体の位置推定が可能となる。
The above steps S4 to S11 are repeated until the processing is completed. In the object position estimating apparatus described in the fifth embodiment, when estimating the impulse response,
By removing the reflection component from the fixed object, the position of a plurality of moving objects can be estimated.

【0057】なお、上記したインパルス応答演算工程
と、重み算出工程と、物体位置推定工程とはコンピュー
タプログラムとして、ハーデディスク、フロッピーディ
スク、CD−ROMなどの記憶媒体に記憶し、この記憶
媒体を適当な計算機に搭載して実行することができる。
The above-described impulse response calculation step, weight calculation step, and object position estimation step are stored as computer programs in a storage medium such as a hard disk, a floppy disk, or a CD-ROM. It can be installed and executed on a simple computer.

【0058】[0058]

【発明の効果】本発明によれば、複数の測定点のインパ
ルス応答に基づき複数の物体位置を検出することが可能
となる。物体位置推定に必要な空間探索の処理に要する
計算量は非常に少ないため実時間処理に向いている。ま
た、複数の信号出力手段を用いて処理を行うことによ
り、物体推定に用いるインパルス応答の数を実質的に増
加させることができ、少ないセンサ数で精度良く物体位
置を検出することが可能となる。
According to the present invention, it is possible to detect a plurality of object positions based on impulse responses at a plurality of measurement points. Since the amount of calculation required for space search processing required for object position estimation is extremely small, it is suitable for real-time processing. In addition, by performing processing using a plurality of signal output units, the number of impulse responses used for object estimation can be substantially increased, and an object position can be accurately detected with a small number of sensors. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1実施形態に係る物体位置検出装置
の構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an object position detection device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】スピーカやアンテナなどの信号放射手段と、信
号を入力するセンサの配置例を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing an example of the arrangement of signal radiating means such as a speaker and an antenna and a sensor for inputting a signal;

【図3】インパルス応答計算部の構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of an impulse response calculation unit.

【図4】適応フィルタの構成を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a configuration of an adaptive filter.

【図5】適応制御部の構成を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of an adaptive control unit.

【図6】伝搬時間の説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram of a propagation time.

【図7】仮想位置の設定について説明するための図であ
る。
FIG. 7 is a diagram for describing setting of a virtual position.

【図8】第1実施形態の処理の流れを示すフローチャー
トである。
FIG. 8 is a flowchart illustrating a flow of a process according to the first embodiment.

【図9】本発明の第2実施形態に係る物体位置検出装置
の信号出力部の構成を示す図である。
FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration of a signal output unit of an object position detection device according to a second embodiment of the present invention.

【図10】インパルス応答計算部の構成を示す図であ
る。
FIG. 10 is a diagram showing a configuration of an impulse response calculation unit.

【図11】互いに出力時間が異なるように信号出力する
場合の信号データの内容を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing the contents of signal data when signals are output such that output times are different from each other.

【図12】各信号放射部の周波数特性を示す図である。FIG. 12 is a diagram illustrating frequency characteristics of each signal radiation unit.

【図13】異なる周波数特性の複数の出力信号を用いる
場合の適応フィルタの構成を示す図である。
FIG. 13 is a diagram illustrating a configuration of an adaptive filter when a plurality of output signals having different frequency characteristics are used.

【図14】本発明の第4実施形態に係る物体位置検出装
置の信号出力部の構成を示す図である。
FIG. 14 is a diagram illustrating a configuration of a signal output unit of an object position detection device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図15】第4実施形態の信号出力部の処理の流れを示
すフローチャートである。
FIG. 15 is a flowchart illustrating a flow of processing of a signal output unit according to a fourth embodiment.

【図16】本発明の第5実施形態に係る物体位置検出装
置の構成を示す図である。
FIG. 16 is a diagram illustrating a configuration of an object position detection device according to a fifth embodiment of the present invention.

【図17】測定モード制御部の構成を示す図である。FIG. 17 is a diagram illustrating a configuration of a measurement mode control unit.

【図18】ベース減算部を備えた適応フィルタの構成を
示す図である。
FIG. 18 is a diagram illustrating a configuration of an adaptive filter including a base subtraction unit.

【図19】第5実施形態の処理の流れを示すフローチャ
ートである。
FIG. 19 is a flowchart illustrating the flow of a process according to the fifth embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…信号出力部、2…信号入力部、3…インパルス応答
計算部、4…物体位置推定部。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Signal output part, 2 ... Signal input part, 3 ... Impulse response calculation part, 4 ... Object position estimation part.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 所定の信号を生成して任意の物体に向け
て空間に出力する信号出力手段と、 前記物体から反射された信号を複数のセンサにより個々
に入力する信号入力手段と、 前記信号出力手段から出力された信号と、前記複数のセ
ンサに入力された信号とに基づいて、各センサごとにイ
ンパルス応答を求めるインパルス応答演算手段と、 任意の一点に仮想位置を定め、前記空間に出力された出
力信号が該仮想位置で反射したものとして前記信号入力
手段に到達するまでの伝搬時間を求め、この伝搬時間に
基づいて計算される各インパルス応答の成分から前記仮
想位置の重みを算出する重み算出手段と、 前記仮想位置をずらしながら前記重みを計算して、この
重みが所定の閾値以上となる仮想位置を前記物体の位置
であると推定する物体位置推定手段と、 を具備することを特徴とする物体位置検出装置。
1. A signal output means for generating a predetermined signal and outputting the signal to a space toward an arbitrary object; a signal input means for individually inputting a signal reflected from the object by a plurality of sensors; An impulse response calculating means for obtaining an impulse response for each sensor based on a signal output from the output means and a signal input to the plurality of sensors; determining a virtual position at an arbitrary point and outputting to the space; A propagation time until the output signal obtained reaches the signal input means as reflected at the virtual position is obtained, and a weight of the virtual position is calculated from each impulse response component calculated based on the propagation time. Weight calculating means; calculating the weight while shifting the virtual position; and estimating the virtual position where the weight is equal to or greater than a predetermined threshold as the position of the object. Object position detecting device characterized by comprising an estimating means.
【請求項2】 前記信号出力手段は、所定の信号を任意
の物体に向けて空間に出力する複数の信号放射手段と、
この複数の信号放射手段を介して個々に放射される信号
を生成する信号生成手段とを具備し、前記インパルス応
答測定手段は、前記複数の信号放射手段に対応したイン
パルス応答を測定し、前記物体位置推定手段は、前記複
数のインパルス応答の少なくとも一部に基づいて前記物
体の位置を推定することを特徴とする請求項1記載の物
体検出装置。
2. The signal output means includes: a plurality of signal emitting means for outputting a predetermined signal to a space toward an arbitrary object;
Signal generating means for generating signals individually radiated through the plurality of signal emitting means, wherein the impulse response measuring means measures impulse responses corresponding to the plurality of signal emitting means, 2. The object detection device according to claim 1, wherein the position estimating unit estimates the position of the object based on at least a part of the plurality of impulse responses.
【請求項3】 前記インパルス応答測定手段は、初期状
態のインパルス応答を推定する初期状態推定モード選択
手段と、初期状態のインパルス応答を減算したものをイ
ンパルス応答とする初期インパルス応答減算手段とを具
備することを特徴とする請求項1または2記載の物体位
置検出装置。
3. The impulse response measuring means includes an initial state estimation mode selecting means for estimating an impulse response in an initial state, and an initial impulse response subtracting means for obtaining an impulse response by subtracting the impulse response in the initial state. 3. The object position detecting device according to claim 1, wherein
【請求項4】 所定の信号を生成して任意の物体に向け
て空間に出力する信号出力工程と、 前記物体から反射された信号を複数のセンサにより個々
に入力する信号入力工程と、 前記信号出力工程において出力された信号と、前記複数
のセンサに入力された信号とに基づいて、各センサごと
にインパルス応答を求めるインパルス応答演算工程と、 任意の一点に仮想位置を定め、前記空間に出力された出
力信号が該仮想位置で反射したものとして信号入力位置
に到達するまでの伝搬時間を求め、この伝搬時間に基づ
いて計算される各インパルス応答の成分から前記仮想位
置の重みを算出する重み算出工程と、 前記仮想位置をずらしながら前記重みを計算して、この
重みが所定の閾値以上となる仮想位置を前記物体の位置
であると推定する物体位置推定工程と、 を具備することを特徴とする物体位置検出方法。
4. A signal output step of generating a predetermined signal and outputting the signal to a space toward an arbitrary object; a signal input step of individually inputting signals reflected from the object by a plurality of sensors; An impulse response calculation step of obtaining an impulse response for each sensor based on the signal output in the output step and the signals input to the plurality of sensors, determining a virtual position at any one point, and outputting the virtual position to the space A propagation time required for the output signal obtained to reach the signal input position assuming that the output signal is reflected at the virtual position, and a weight for calculating the weight of the virtual position from each impulse response component calculated based on the propagation time A calculating step, calculating the weight while shifting the virtual position, and estimating an object position in which a virtual position where the weight is equal to or greater than a predetermined threshold is estimated to be the position of the object Object position detecting method characterized by comprising the estimated step.
JP20615296A 1996-08-05 1996-08-05 Apparatus and method for detecting object position Pending JPH1048308A (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP20615296A JPH1048308A (en) 1996-08-05 1996-08-05 Apparatus and method for detecting object position
US08/905,387 US6157403A (en) 1996-08-05 1997-08-04 Apparatus for detecting position of object capable of simultaneously detecting plural objects and detection method therefor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP20615296A JPH1048308A (en) 1996-08-05 1996-08-05 Apparatus and method for detecting object position

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH1048308A true JPH1048308A (en) 1998-02-20

Family

ID=16518665

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP20615296A Pending JPH1048308A (en) 1996-08-05 1996-08-05 Apparatus and method for detecting object position

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH1048308A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100954455B1 (en) 2008-01-28 2010-04-27 인하대학교 산학협력단 Location recongnition method
KR20130136078A (en) * 2012-06-04 2013-12-12 현대모비스 주식회사 Appartus and method for controlling aotomatic parking
JP2016000090A (en) * 2014-06-11 2016-01-07 富士通株式会社 Electronic equipment, and sound source identification program
JP2020094999A (en) * 2018-12-14 2020-06-18 日本無線株式会社 Radar control device and radar control program

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100954455B1 (en) 2008-01-28 2010-04-27 인하대학교 산학협력단 Location recongnition method
KR20130136078A (en) * 2012-06-04 2013-12-12 현대모비스 주식회사 Appartus and method for controlling aotomatic parking
JP2016000090A (en) * 2014-06-11 2016-01-07 富士通株式会社 Electronic equipment, and sound source identification program
JP2020094999A (en) * 2018-12-14 2020-06-18 日本無線株式会社 Radar control device and radar control program

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6157403A (en) Apparatus for detecting position of object capable of simultaneously detecting plural objects and detection method therefor
Verburg et al. Reconstruction of the sound field in a room using compressive sensing
US4122303A (en) Improvements in and relating to active sound attenuation
US4536887A (en) Microphone-array apparatus and method for extracting desired signal
KR101149591B1 (en) Audio signal dereverberation
RU2759715C2 (en) Sound recording using formation of directional diagram
RU2760097C2 (en) Method and device for capturing audio information using directional diagram formation
JP2016218078A (en) Multi-sensor sound source localization
IL121555A (en) Active acoustic noise reduction system
WO2009070476A1 (en) Active noise cancellation using a predictive model approach
CN108200526B (en) Sound debugging method and device based on reliability curve
CN113170024B (en) Echo cancellation method, delay estimation device, storage medium and equipment
CN109754821B (en) Information processing method and system, computer system and computer readable medium
WO2005104610A1 (en) Resonance frequency determining method, resonance frequency selecting method, and resonance frequency determining apparatus
Ballal et al. Phase-difference ambiguity resolution for a single-frequency signal
JPH1048308A (en) Apparatus and method for detecting object position
JP2010220087A (en) Sound processing apparatus and program
JP2004078021A (en) Method, device, and program for sound pickup
JPH0511771A (en) Noise control device
WO2019056760A1 (en) Electronic apparatus and acoustic distance measurement method thereof
JPH11258034A (en) Delay time measuring system
JP2008060715A (en) Echo canceller, method thereof, program thereof, and recording medium therefor
JP4229435B2 (en) Sound field simulation apparatus, sound field simulation method, computer program, program recording medium
CN110246516A (en) The processing method of small space echo signal in a kind of voice communication
JP2003167584A (en) Active type silencer