WO2021060500A1 - 信号処理装置、信号処理方法およびプログラム - Google Patents

信号処理装置、信号処理方法およびプログラム Download PDF

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WO2021060500A1
WO2021060500A1 PCT/JP2020/036375 JP2020036375W WO2021060500A1 WO 2021060500 A1 WO2021060500 A1 WO 2021060500A1 JP 2020036375 W JP2020036375 W JP 2020036375W WO 2021060500 A1 WO2021060500 A1 WO 2021060500A1
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WO
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acoustic
frequency band
signal processing
threshold value
processing device
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PCT/JP2020/036375
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素志 高須
工藤　敏文
義之 濱地
貴則 幸王
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三菱パワー株式会社
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    • H04R2430/21—Direction finding using differential microphone array [DMA]

Definitions

  • the present disclosure relates to signal processing devices, signal processing methods and programs.
  • the present application claims priority with respect to Japanese Patent Application No. 2019-176601 filed in Japan on September 27, 2019, the contents of which are incorporated herein by reference.
  • Patent Document 1 voice including background noise is analyzed at an octave band level, a threshold is determined based on the output of a predetermined band in which the difference between background noise and voice is large, and the threshold is used from a noise environment.
  • a voice extraction method for extracting voice and a device thereof are disclosed.
  • the signal is separated into a low frequency component and a high frequency component by wavelet conversion for a signal corresponding to a sound wave, and the frequency band at the time when the characteristic sound is no longer included in the low frequency component is extracted and the frequency is concerned.
  • a technique has been disclosed that enables extraction of only frequency components related to characteristic sounds by inputting a signal to a band filter.
  • the signal processing device measures the acoustic level of the acoustic signal for each of the acquisition unit that acquires the acoustic signal and the first frequency band that is a plurality of frequency bands related to the preset first bandwidth.
  • a normal value of the acoustic level related to the second frequency band which is a plurality of frequency bands related to the second bandwidth wider than the first bandwidth, based on the measuring unit and the plurality of said acoustic levels related to the first frequency band.
  • a calculation unit that specifies an acoustic feature amount indicating the degree of separation from the first frequency band, a first determination unit that determines whether or not the acoustic level measured for each first frequency band is equal to or higher than the first threshold value, and the above.
  • the signal processing method acquires an acoustic signal, measures the acoustic level of the acoustic signal for each first frequency band which is a plurality of frequency bands related to a preset first bandwidth, and the first. Based on the plurality of the acoustic levels related to one frequency band, the degree of deviation from the normal value of the acoustic level related to the second frequency band, which is a plurality of frequency bands related to the second bandwidth wider than the first bandwidth, is shown.
  • the acoustic feature amount is specified, and it is determined whether or not the acoustic level measured for each first frequency band is equal to or higher than the first threshold value, and whether or not the acoustic feature amount is equal to or higher than the second threshold value. Is judged.
  • the program according to the present disclosure measures the acoustic level of the acoustic signal for each of the acquisition unit for acquiring the acoustic signal and the first frequency band which is a plurality of frequency bands related to the preset first bandwidth.
  • a calculation unit that specifies an acoustic feature amount indicating the degree of separation, a first determination unit that determines whether or not the acoustic level measured for each first frequency band is equal to or higher than the first threshold value, and the acoustic feature amount. However, it functions as a second determination unit that determines whether or not it is equal to or higher than the second threshold value.
  • the signal processing device and the signal processing method of the present disclosure it is possible to provide a signal processing device, a signal processing method and a program capable of determining whether or not the acquired acoustic signal contains abnormal noise.
  • the signal processing device 100 according to the first embodiment picks up an acoustic signal of a monitored device such as a plant, and determines whether or not there is an abnormality in the monitored device based on the acoustic signal.
  • the signal processing device 100 includes a microphone array 110, an acquisition unit 120, a measurement unit 130, a calculation unit 140, a first determination unit 150, a second determination unit 160, an abnormality determination unit 170, and a position identification unit 180. And the type information identification unit 190 is provided.
  • the microphone array 110 is a sound collecting device in which a plurality of microphones are arranged in parallel. By using the acoustic signals collected by the plurality of microphones constituting the microphone array 110, the acoustic signals for each direction can be specified.
  • the microphone array includes eight microphones in FIG. 1, but may include different numbers of microphones.
  • the acquisition unit 120 acquires the acoustic signal collected by the microphone array 110. Further, the acquisition unit 120 calculates an acoustic signal for each of a plurality of directions by manipulating and synthesizing the phase and gain of the acquired acoustic signal of each array.
  • the measuring unit 130 measures the sound pressure level of the acoustic signal acquired by the acquisition unit 120 for each of the first frequency bands, which are a plurality of frequency bands related to the preset first bandwidth. Further, the measuring unit 130 measures the sound pressure level of each acoustic signal for each of a plurality of directions. Sound pressure level is an example of acoustic level. An example of the first bandwidth is 1/3 octave. The sound pressure level is a logarithmic value of the amount of sound pressure fluctuation included in the acoustic signal.
  • the measuring unit 130 specifies the sound pressure levels of a plurality of frequencies by Fourier conversion of the acoustic signal acquired by the acquiring unit 120, and for each first frequency band, the sound pressure levels of a plurality of frequencies included in the first frequency band. By taking the maximum value of, the sound pressure level of the acoustic signal for each first frequency band is measured.
  • the calculation unit 140 specifies the acoustic feature amount related to the second frequency band, which is a plurality of frequency bands related to the second bandwidth wider than the first bandwidth, based on the plurality of sound pressure levels related to the first frequency band. ..
  • the calculation unit 140 generates a combined vector based on, for example, the difference between a plurality of sound pressure levels related to the first frequency band and their normal values, and specifies the length of the combined vector as an acoustic feature amount.
  • the second frequency band is 4/3 octave. That is, in the first embodiment, there are four first frequencies related to 1/3 octave in the second frequency band related to 4/3 octave. That is, the second bandwidth is an integral multiple of the first bandwidth.
  • the above normal value is the sound pressure level of the acoustic signal normally generated in the plant in which the signal processing device 100 exists. The normal value can be obtained, for example, by the average value of the acoustic signals picked up in a normally operating plant.
  • the calculation unit 140 specifies the acoustic feature amount as follows.
  • the calculation unit 140 acquires four sound pressure levels related to the first frequency band in ascending order from the measurement unit 130.
  • the calculation unit 140 converts the difference between each sound pressure level and the normal value into a four-dimensional vector having the difference as an element.
  • the calculation unit 140 specifies the acoustic feature amount by calculating the Euclidean norm of the converted vector.
  • the first determination unit 150 among the sound pressure levels measured for each first frequency band, at least one sound pressure level other than the sound pressure level related to the third frequency band, which is the frequency band of normal sound, is the first. It is determined whether or not it is equal to or higher than the threshold value.
  • An example of a normal sound is a sound normally generated in a plant in an environment in which the signal processing device 100 exists, and has a frequency of 200 Hz to 2000 Hz.
  • the third frequency band is a frequency band in which no significant change in sound pressure level is observed depending on the presence or absence of abnormality.
  • the first threshold value is a plurality of values, and one of the plurality of values is associated with one first frequency band.
  • the first threshold value is a plurality of values, and one of the plurality of values may be associated with one first frequency band or a plurality of first frequency bands. Further, the first threshold value is one value, and the one value may be associated with all the first frequency bands.
  • the second determination unit 160 determines whether or not at least one sound pressure level other than the sound pressure level related to the third frequency band among the acoustic features specified by the calculation unit 140 is equal to or higher than the second threshold value.
  • the second threshold value related to the acoustic feature amount is a normal value as compared with the first threshold value related to the judgment of the first judgment unit so that the judgment of the second judgment unit 160 is more sensitive than the judgment of the first judgment unit. Set to a value that is not far from.
  • the second threshold value is a plurality of values, and one of the above-mentioned sound pressure levels is associated with the second threshold value of one value among the second threshold values of the plurality of values.
  • the second threshold value is one value, and all the above-mentioned sound pressure levels may be associated with the second threshold value of the one value.
  • the abnormality determination unit 170 determines that the monitored device is abnormal when at least one of the determination of the first determination unit 150 and the determination of the second determination unit 160 is a determination of the threshold value or more. That is, when the determination of the first determination unit 150 is equal to or greater than the first threshold value and the determination of the second determination unit 160 is equal to or less than the second threshold value, the abnormality determination unit 170 determines that the first determination unit 150 is equal to or less than the first threshold value.
  • the determination of the second determination unit 160 is equal to or greater than the second threshold value
  • the determination of the first determination unit 150 is equal to or greater than the first threshold value
  • the determination of the second determination unit 160 is equal to or greater than the second threshold value
  • the monitored device Judge as abnormal.
  • the position identification unit 180 determines the position related to the abnormality based on the direction of the acoustic signal having a sound pressure level exceeding the threshold value or an acoustic feature amount. Identify the information. That is, when the abnormality determination unit 170 determines that the abnormality is determined, the position specifying unit 180 specifies the direction related to the acoustic signal related to the abnormality determination as the direction related to the abnormality.
  • the type information identification unit 190 determines that the acoustic signal related to the abnormality is based on the sound pressure level exceeding the threshold value or the frequency band related to the acoustic feature amount. Specify the type. For example, when the abnormality determination unit 170 determines that the abnormality is determined, the type information identification unit 190 compares the frequency of the acoustic signal related to the abnormality with the type information of the abnormality predetermined for each frequency band, and relates to the abnormality. Identify the type of acoustic signal.
  • abnormalities such as safety valve operation and low cycle combustion vibration are associated with low frequency sound of 40Hz to 80Hz, and abnormalities such as fluctuations in rotation speed due to slipping etc. are associated with roaring sound of 100Hz to 200Hz. Be associated.
  • an abnormality such as a jet sound or a sliding sound is associated with a high frequency sound of 2000 Hz to 4000 Hz, and a fluid hammer sound of a pipe or a machine is associated with an impact sound of 5000 Hz to 10000 Hz.
  • Abnormal sounds such as damaging sounds, heat retention and falling sounds of accessories, and resting closing sounds of valves etc. are associated.
  • Examples of the above-mentioned jet sound include a sound when air leaks from a pipe or the like, and a steam leak sound that can be recognized by humans to some extent.
  • Examples of the above-mentioned sliding noise include the contact noise between the shaft of the rotary auxiliary machine and the like and the seal portion, and the contact noise between the tip of the fan blade and the casing.
  • Examples of the above-mentioned sound of damaging a machine include the sound of a cracking machine, the sound of a machine bursting, and the sound of a machine exploding.
  • FIG. 2 is a flowchart showing the operation of the signal processing device 100.
  • the microphone array 110 collects acoustic signals from the plant (step S11).
  • the acquisition unit 120 acquires the acoustic signal collected by the microphone array 110 and generates an acoustic signal for each direction (step S12).
  • the measuring unit 130 measures the sound pressure level of the acoustic signal acquired in step S12 for each of the first frequency bands, which are a plurality of frequency bands related to the preset first bandwidth (step S13).
  • the calculation unit 140 is a normal value of the sound pressure level related to the second frequency band, which is a plurality of frequency bands related to the second bandwidth wider than the first bandwidth, based on the plurality of sound pressure levels related to the first frequency band.
  • the difference between the above is converted into a vector, and the length of the vector is specified as the sound feature amount (step S14).
  • the first determination unit 150 among the sound pressure levels measured in step S13, at least one of the sound pressure levels other than the sound pressure level related to the third frequency band, which is the frequency band of the normal sound, is equal to or higher than the first threshold value. It is determined whether or not there is (step S15).
  • the second determination unit 160 determines whether or not at least one of the sound pressure levels other than the sound pressure level related to the third frequency band among the acoustic features specified by the calculation unit 140 is equal to or higher than the second threshold value. (Step S16).
  • the abnormality determination unit 170 determines whether or not both the determination in S15 and the determination in S16 are less than the threshold value (step S17). When the abnormality determination unit 170 determines that both the determination in S15 and the determination in S16 are less than the threshold value (step S17: YES), the abnormality determination unit 170 terminates the operation of the signal processing device 100. On the other hand, when the abnormality determination unit 170 determines that at least one of the determination in S15 and the determination in S16 is equal to or greater than the threshold value (step S17: NO), the abnormality determination unit 170 determines that the abnormality is present (step S18).
  • step S18 the position specifying unit 180 identifies the position information related to the abnormality determination unit 170 (step S19). If an abnormality is determined in step S18, the type information specifying unit 190 identifies the type information related to the abnormality (step S20).
  • FIG. 3 is a diagram showing a specific example of the signal processing device 100 according to the first embodiment.
  • the display device 200 is a device that displays abnormality information, position information, and type information determined by the signal processing device 100. Examples of the display device 200 include a display device and a tablet terminal.
  • the machine 300 which is a monitored device, combines objects and causes a constant motion by power, and as a result, performs useful work.
  • the plant 500 is a facility in which a machine 300 exists and is involved in the production of an object.
  • the user 400 uses the microphone array 110 of the signal processing device 100 to acquire the acoustic information of the plant 500 and the position information related to the acoustic information.
  • the user 400 acquires the acoustic signal and the position information of the plant 500 by using the signal processing device 100 including the stationary microphone array 110.
  • the sound normally generated from the plant 500 is a normal sound, and the frequency related to the normal sound is excluded from the judgment targets of the first determination unit 150 and the second determination unit 160.
  • the abnormality determination unit 170 of the signal processing device 100 determines that the abnormality is present.
  • the user 400 can confirm the abnormality information, the position information, and the type information through the display device 200. Based on the position information when the acoustic signal related to the abnormality is picked up and the direction of the acoustic signal related to the above, the user 400 indicates that the machine 300B is related to the abnormality information among the machine 300A and the machine 300B. Can be confirmed. Further, the user 400 can confirm that the abnormality of the machine 300B is related to the impact sound through the type information related to the abnormality information.
  • the signal processing device 100 measures the acoustic level of the acoustic signal for each of the acquisition unit 120 that acquires the acoustic signal and the first frequency band that is a plurality of frequency bands related to the preset first bandwidth.
  • the measuring unit 130 is provided.
  • the signal processing device 100 has a plurality of acoustic levels related to the second frequency band, which is a plurality of frequency bands having a second bandwidth wider than the first bandwidth, based on the plurality of acoustic levels related to the first frequency band.
  • a calculation unit 140 that specifies an acoustic feature amount indicating the degree of deviation from the normal value, and a first determination unit 150 that determines whether or not the acoustic level measured for each first frequency band is equal to or higher than the first threshold value.
  • a second determination unit 160 for determining whether or not the acoustic feature amount is equal to or greater than the second threshold value is provided.
  • the first determination unit 150 of the signal processing device 100 determines whether or not each acoustic level outside the third frequency band, which is a frequency band in which the acoustic level does not change significantly depending on the presence or absence of an abnormality, is equal to or higher than the first threshold value.
  • the second determination unit 160 determines whether or not the acoustic feature amount outside the third frequency band is equal to or greater than the second threshold value.
  • the signal processing device 100 excludes the normal sound, which is a sound normally generated in the environment in which the signal processing device 100 exists, and determines whether or not the acquired acoustic signal contains an abnormal sound. Therefore, the user 400 of the signal processing device 100 can determine with higher accuracy whether or not the acoustic signal contains abnormal noise.
  • the calculation unit 140 of the signal processing device 100 is the length of the vector generated based on the difference between the measured acoustic level included in the second frequency band and the normal value of the acoustic level. Is specified as an acoustic feature quantity. As a result, the signal processing device 100 determines the abnormal sound even if the acoustic level related to the specific frequency is less than the threshold value by determining the abnormal sound by the length of the total vector of the plurality of acoustic levels. Therefore, the signal processing device 100 can detect more abnormal noises.
  • the signal processing device 100 determines an abnormality determination unit 170 when at least one measured acoustic level is equal to or higher than the first threshold value or at least one acoustic feature amount is equal to or higher than the second threshold value. To be equipped. As a result, the user 400 of the signal processing device 100 can more easily determine whether or not the acoustic signal contains an abnormal sound.
  • the acquisition unit 120 of the signal processing device 100 acquires an acoustic signal from the microphone array 110. Further, the measuring unit 130 of the signal processing device 100 measures the acoustic level in each of a plurality of directions based on the acoustic signals of the microphones constituting the microphone array 110, and the first determination unit 150 of the signal processing device 100 measures the acoustic level. It is determined whether or not the acoustic level in each of the plurality of directions is equal to or higher than the first threshold value.
  • the signal processing device 100 specifies the position specifying unit 180 that identifies the position related to the abnormality based on the direction related to the acoustic level determined to be equal to or higher than the first threshold value. To be equipped. As a result, the signal processing device 100 can also acquire the position information related to the acoustic signal and provide the position information of the acoustic signal related to the abnormality to the user 400. Therefore, the user 400 of the signal processing device 100 can easily grasp the position information related to the abnormality in the acoustic signal.
  • the acquisition unit 120 of the signal processing device 100 acquires an acoustic signal generated in the plant.
  • the user 400 of the signal processing device 100 can discriminate the acoustic signal related to the abnormality generated in the plant 500.
  • the calculation unit 140 specifies the length of the vector whose element is the normalized difference between the sound pressure level and the normal value as the acoustic feature amount.
  • normalization based on a plurality of the sound pressure levels related to the first frequency band, the difference from the normal value of the sound pressure level related to the second frequency band is set as the above-mentioned normal value for a certain period related to the frequency band. A method of dividing by the average sound pressure level of sound can be mentioned. Further, the calculation unit 140 may use a value arbitrarily set by the user 400 for each frequency band instead of the average sound pressure level of the normal sound.
  • the calculation unit 140 of the signal processing device 100 specifies the length of a vector whose element is the normalized difference between the acoustic level and the normal value as the acoustic feature quantity. As a result, the signal processing device 100 determines whether or not abnormal noise is included by using the acoustic feature amount that reflects the acoustic level normally generated for each frequency band. Therefore, the user 400 of the signal processing device 100 can determine with higher accuracy whether or not the acoustic signal contains abnormal noise.
  • the signal processing device 100 may again acquire more acoustic signal and position information from the microphone array 110 and determine the abnormality. good. For example, when the signal processing device 100 determines that the acoustic signal related to the position information of the seven directions acquired from the microphone array 110 and the position information are not abnormal, the sound processing device 100 again determines the sound related to the position information of the 19 directions from the microphone array 110. The signal and the position information may be acquired to determine whether or not there is an abnormality.
  • the calculation unit 140 of the signal processing device 100 is based on a plurality of acoustic levels related to the first frequency band, and the acoustic level related to the second frequency band, which is a plurality of frequency bands related to the second bandwidth wider than the first bandwidth.
  • the average value of the difference from the normal value may be specified as the acoustic feature amount.
  • the first frequency band of the signal processing device 100 may be not only 1/3 octave but also 1/2 octave and the like.
  • the second frequency band of the signal processing device 100 may be not only 4/3 octave but also 1/1 octave or the like.
  • the signal processing device 100 may not include the abnormality determination unit 170, and may display the results of the determination of the first determination unit 150 and the determination of the second determination unit 160 as a graph on the display device 200. Further, the signal processing device 100 may be configured not to include the microphone array 110 but to include a microphone. In this case, the signal processing device 100 including the microphone may be a stationary device or a device that can be carried by the user 400.
  • FIG. 4 is a schematic block diagram showing a configuration of a computer according to at least one embodiment.
  • the computer 1100 includes a processor 1110, a main memory 1120, a storage 1130, and an interface 1140.
  • the signal processing device 100 described above is mounted on the computer 1100.
  • the operation of each processing unit described above is stored in the storage 1130 in the form of a program.
  • the processor 1110 reads a program from the storage 1130, expands it into the main memory 1120, and executes the above processing according to the program. Further, the processor 1110 secures a storage area corresponding to each of the above-mentioned storage units in the main memory 1120 according to the program.
  • the program may be for realizing a part of the functions exerted on the computer 1100.
  • the program may exert its function in combination with another program already stored in the storage 1130, or in combination with another program mounted on another device.
  • the computer 1100 may include a custom LSI (Large Scale Integrated Circuit) such as a PLD (Programmable Logic Device) in addition to or in place of the above configuration.
  • PLDs include PAL (Programmable Array Logic), GAL (Generic Array Logic), CPLD (Complex Programmable Logic Device), and FPGA (Field Programmable Gate Array).
  • PLDs Programmable Logic Device
  • PAL Programmable Array Logic
  • GAL Generic Array Logic
  • CPLD Complex Programmable Logic Device
  • FPGA Field Programmable Gate Array
  • Examples of the storage 1130 include magnetic disks, magneto-optical disks, semiconductor memories, and the like.
  • the storage 1130 may be internal media directly connected to the bus of computer 1100, or external media connected to the computer via interface 1140 or a communication line.
  • this program is distributed to the computer 1100 via a communication line, the distributed computer 1100 may expand the program in the main memory 1120 and execute the above processing.
  • storage 1130 is a non-temporary tangible storage medium.
  • the program may be for realizing a part of the above-mentioned functions. Further, the program may be a so-called difference file (difference program) that realizes the above-mentioned function in combination with another program already stored in the storage 1130.
  • difference file difference program
  • the signal processing device 100 has the acquisition unit 120 for acquiring an acoustic signal and the acoustic for each of the first frequency band which is a plurality of frequency bands related to a preset first bandwidth.
  • a second frequency which is a plurality of frequency bands related to a second bandwidth wider than the first bandwidth, based on the measuring unit 130 for measuring the acoustic level of the signal and the plurality of the acoustic levels related to the first frequency band.
  • the calculation unit 140 that specifies the acoustic feature amount indicating the degree of deviation of the acoustic level related to the band from the normal value, and the determination of whether or not the acoustic level measured for each first frequency band is equal to or higher than the first threshold value.
  • a first determination unit 150 for determining whether or not the acoustic feature amount is equal to or greater than the second threshold value is provided.
  • the acquisition unit 120 of the signal processing device 100 acquires an acoustic signal. Further, the measuring unit 130 of the signal processing device 100 Fourier transforms the acoustic signal and measures the acoustic level for each first frequency band. The calculation unit 140 of the signal processing device 100 specifies the acoustic feature amount based on the acoustic level measured by the measurement unit 130. The first determination unit 150 of the signal processing device 100 determines whether or not the acoustic signal contains abnormal noise by using the acoustic level of the measurement unit 130. The second determination unit 160 of the signal processing device 100 determines whether or not the acoustic signal contains an abnormal sound by using the acoustic feature amount of the calculation unit 140.
  • each acoustic level outside the third frequency band which is a frequency band in which the acoustic level does not change significantly depending on the presence or absence of an abnormality, is the first. It is determined whether or not it is equal to or higher than the threshold value.
  • the second determination unit 160 of the signal processing device 100 determines whether or not the acoustic feature amount outside the third frequency band is equal to or greater than the second threshold value.
  • the signal processing device 100 excludes a normal sound which is a sound normally generated in the environment in which the signal processing device 100 exists, and determines whether or not the acquired acoustic signal contains an abnormal sound.
  • the calculation unit 140 of the signal processing device 100 according to the first aspect is generated based on the difference between the measured acoustic level included in the second frequency band and the normal value of the acoustic level.
  • the length of the vector is specified as an acoustic feature.
  • the signal processing device 100 determines abnormal noise by performing determination based on the length of the total vector of a plurality of acoustic levels related to a specific frequency.
  • the signal processing device 100 determines that it is abnormal when at least one measured acoustic level is equal to or higher than the first threshold value or at least one acoustic feature amount is equal to or higher than the second threshold value.
  • the abnormality determination unit 170 is provided.
  • the user 400 of the signal processing device 100 determines whether or not an abnormal sound is included in the acoustic signal.
  • the acquisition unit 120 of the signal processing device 100 acquires an acoustic signal from the microphone array 110. Further, the measuring unit 130 of the signal processing device 100 measures the acoustic level in each of a plurality of directions based on the acoustic signals of the microphones constituting the microphone array 110, and the first determination unit 150 of the signal processing device 100 measures the acoustic level. It is determined whether or not the acoustic level in each of the plurality of directions is equal to or higher than the first threshold value.
  • the signal processing device 100 specifies the position specifying unit 180 that identifies the position related to the abnormality based on the direction related to the acoustic level determined to be equal to or higher than the first threshold value. To be equipped.
  • the signal processing device 100 also acquires the position information related to the acoustic signal, and also provides the position information of the acoustic signal related to the abnormality to the user 400.
  • the acquisition unit 120 of the signal processing device 100 acquires an acoustic signal generated in the plant.
  • the user 400 of the signal processing device 100 determines the acoustic signal related to the abnormality generated in the plant 500.
  • the calculation unit 140 of the signal processing device 100 specifies the length of the vector whose element is the normalized difference between the acoustic level and the normal value as the acoustic feature quantity.
  • the signal processing device 100 determines whether or not abnormal noise is included by using an acoustic feature amount that reflects an acoustic level that normally occurs in each frequency band.
  • an acoustic signal is acquired, the acoustic level of the acoustic signal is measured for each first frequency band which is a plurality of frequency bands related to a preset first bandwidth, and the first An acoustic that indicates the degree of deviation from the normal value of the acoustic level related to the second frequency band, which is a plurality of frequency bands related to the second bandwidth wider than the first bandwidth, based on the plurality of acoustic levels related to the frequency band.
  • the feature amount is specified, it is determined whether or not the acoustic level measured for each first frequency band is equal to or higher than the first threshold value, and whether or not the acoustic feature amount is equal to or higher than the second threshold value. Make a judgment.
  • the signal processing method acquires an acoustic signal, Fourier transforms the acoustic signal, and measures the acoustic level for each first frequency band. Further, in the signal processing method, the acoustic feature amount is specified based on the acoustic level, and it is determined whether or not the acoustic signal contains an abnormal sound by using the acoustic level. Using the signal processing method and the above acoustic features, it is determined whether or not the acoustic signal contains abnormal noise.
  • the program measures the computer to acquire the acoustic signal, and to measure the acoustic level of the acoustic signal for each first frequency band which is a plurality of frequency bands related to the preset first bandwidth. From the normal value of the sound level related to the second frequency band, which is a plurality of frequency bands related to the second bandwidth wider than the first bandwidth, based on the plurality of sound levels related to the first frequency band.
  • a calculation unit that specifies an acoustic feature amount indicating the degree of separation, a first determination unit that determines whether or not the acoustic level measured for each first frequency band is equal to or higher than the first threshold value, and the acoustic feature amount , It functions as a second determination unit that determines whether or not it is equal to or higher than the second threshold value.
  • the program acquires an acoustic signal, Fourier transforms the acoustic signal, and measures the acoustic level for each first frequency band. Further, in the signal processing method, the acoustic feature amount is specified based on the acoustic level, and it is determined whether or not the acoustic signal contains an abnormal sound by using the acoustic level. Using the signal processing method and the above acoustic features, it is determined whether or not the acoustic signal contains abnormal noise.
  • the acoustic level is the acoustic power level of an acoustic signal.
  • the normal value can be obtained, for example, by the average value of the acoustic signals picked up in a normally operating plant.
  • the signal processing device and the signal processing method of the present disclosure it is possible to provide a signal processing device, a signal processing method and a program capable of determining whether or not the acquired acoustic signal contains abnormal noise.
  • Signal processor 110 Microphone array 120 Acquisition unit 130 Measurement unit 140 Calculation unit 150 1st judgment unit 160 2nd judgment unit 170 Abnormality judgment unit 180 Position identification unit 190 Type information identification unit 200 Display device 300 Machine 400 User 500 Plant 1100 Computer 1110 Processor 1120 Main Memory 1130 Storage 1140 Interface

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Abstract

信号処理装置は、音響信号を取得する取得部と、予め設定された第１帯域幅に係る複数の周波数帯域である第１周波数帯域毎に、音響信号の音響レベルを測定する測定部と、第１周波数帯域に係る複数の音響レベルに基づいて、第１帯域幅より広い第２帯域幅に係る複数の周波数帯域である第２周波数帯域に係る音響レベルの正常値からの離れ度合いを示す音響特徴量を特定する演算部と、第１周波数帯域毎に測定された音響レベルが、第１閾値以上であるか否かの判定を行う第１判定部と、音響特徴量が、第２閾値以上であるか否かの判定を行う第２判定部を備える。

Description

信号処理装置、信号処理方法およびプログラム
　本開示は、信号処理装置、信号処理方法およびプログラムに関する。
　本願は、２０１９年９月２７日に日本に出願された特願２０１９－１７６６０１号について優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　特許文献１には、背景ノイズを含む音声をオクターブバンドレベル分析し、背景ノイズと音声の差が大となる所定の帯域の出力に基づいて閾値を決定し、当該閾値を用いて、騒音環境から音声を抽出する音声抽出方法およびその装置が開示されている。
　特許文献２には、音波に対応する信号に対するウェーブレット変換により、当該信号を低周波成分と高周波成分に分離し、低周波成分に特徴音が含まれなくなった時点の周波数帯域を抽出し、当該周波数帯域フィルタに信号を入力させることにより、特徴音に関わる周波数成分のみの抽出を可能にする技術が開示されている。
特開２００３－２５５９７１号公報 特開２００５－１４０７０７号公報
　しかしながら、特許文献１に記載の音声抽出方法では、オクターブバンド分析により音声を抽出するので、オクターブバンドの帯域毎の閾値を超えないが、複数の当該帯域において、背景ノイズとの差を有する音声が抽出できないとの問題がある。
　また、特許文献２では、低周波成分に特徴音が含まれた場合に音を抽出することができるので、高周波成分に特徴音が含まれた場合に音声を抽出できないとの問題がある。
　本開示は、上記課題を解決するためになされたものであって、取得した音響信号に異音が含まれているか否かを判定できる信号処理装置、信号処理方法およびプログラムを提供することを目的とする。
　本開示に係る信号処理装置は、音響信号を取得する取得部と、予め設定された第１帯域幅に係る複数の周波数帯域である第１周波数帯域毎に、前記音響信号の音響レベルを測定する測定部と、前記第１周波数帯域に係る複数の前記音響レベルに基づいて、前記第１帯域幅より広い第２帯域幅に係る複数の周波数帯域である第２周波数帯域に係る音響レベルの正常値からの離れ度合いを示す音響特徴量を特定する演算部と、前記第１周波数帯域毎に測定された音響レベルが、第１閾値以上であるか否かの判定を行う第１判定部と、前記音響特徴量が、第２閾値以上であるか否かの判定を行う第２判定部を備える。
　本開示に係る信号処理方法は、音響信号を取得し、予め設定された第１帯域幅に係る複数の周波数帯域である第１周波数帯域毎に、前記音響信号の音響レベルを測定し、前記第１周波数帯域に係る複数の前記音響レベルに基づいて、前記第１帯域幅より広い第２帯域幅に係る複数の周波数帯域である第２周波数帯域に係る音響レベルの正常値からの離れ度合いを示す音響特徴量を特定し、前記第１周波数帯域毎に測定された音響レベルが、第１閾値以上であるか否かの判定を行い、前記音響特徴量が、第２閾値以上であるか否かの判定を行う。
　本開示に係るプログラムは、コンピュータを、音響信号を取得する取得部、予め設定された第１帯域幅に係る複数の周波数帯域である第１周波数帯域毎に、前記音響信号の音響レベルを測定する測定部、前記第１周波数帯域に係る複数の前記音響レベルに基づいて、前記第１帯域幅より広い第２帯域幅に係る複数の周波数帯域である第２周波数帯域に係る音響レベルの正常値からの離れ度合いを示す音響特徴量を特定する演算部、前記第１周波数帯域毎に測定された音響レベルが、第１閾値以上であるか否かの判定を行う第１判定部、前記音響特徴量が、第２閾値以上であるか否かの判定を行う第２判定部として機能させる。
　本開示の信号処理装置及び信号処理方法によれば、取得した音響信号に異音が含まれているか否かを判定できる信号処理装置、信号処理方法およびプログラムを提供することができる。
本開示の実施形態に係る信号処理装置の構成を示す図である。 本開示の実施形態に係る信号処理装置の動作を示すフローチャートである。 本開示の実施形態に係る信号処理装置の具体例を示す図である。 少なくとも１つの実施形態に係るコンピュータの構成を示す概略ブロック図である。
〈第１の実施形態〉
　以下、図面を参照しながら、第１の実施形態に係る信号処理装置１００について説明する。第１の実施形態に係る信号処理装置１００は、プラントなどの監視対象装置の音響信号を収音し、当該音響信号に基づいて監視対象装置の異常の有無を判定する。
《信号処理装置の構成》
　信号処理装置１００は、マイクロホンアレイ１１０と、取得部１２０と、測定部１３０と、演算部１４０と、第１判定部１５０と、第２判定部１６０と、異常判定部１７０と、位置特定部１８０と、種別情報特定部１９０を備える。
　マイクロホンアレイ１１０は、複数のマイクを並列に並べた収音装置である。マイクロホンアレイ１１０を構成する複数のマイクが収音した音響信号を用いることで、方向毎の音響信号を特定することができる。マイクロホンアレイは、図１ではマイクを８個備えるが、異なる数のマイクを備えても良い。
　取得部１２０は、マイクロホンアレイ１１０が収集した音響信号を取得する。また、取得部１２０は、取得した各アレイの音響信号の位相およびゲインを操作して合成することで、複数の方向毎の音響信号を算出する。
　測定部１３０は、予め設定された第１帯域幅に係る複数の周波数帯域である第１周波数帯域毎に、取得部１２０が取得した音響信号の音圧レベルを測定する。また、測定部１３０は、複数の方向毎に、各音響信号の音圧レベルを測定する。音圧レベルは、音響レベルの一例である。
　第１帯域幅の例としては、１／３オクターブが挙げられる。音圧レベルとは，音響信号に含まれる音圧変動量を対数表記した値である。
　測定部１３０は、取得部１２０が取得した音響信号のフーリエ変換により複数の周波数の音圧レベルを特定し、各第１周波数帯域について、当該第１周波数帯域に含まれる複数の周波数の音圧レベルの最大値をとることで、第１周波数帯域毎の音響信号の音圧レベルを測定する。
　演算部１４０は、第１周波数帯域に係る複数の音圧レベルに基づいて、第１帯域幅より広い第２帯域幅に係る複数の周波数帯域である第２周波数帯域に係る音響特徴量を特定する。演算部１４０は、例えば第１周波数帯域に係る複数の音圧レベルとその正常値との差に基づいて合ベクトルを生成し、当該合ベクトルの長さを音響特徴量と特定する。
　第２周波数帯域の例としては、４／３オクターブが挙げられる。すなわち、第１の実施形態において、４／３オクターブに係る第２周波数帯域の中には、１／３オクターブに係る第１周波数が４つ存在する。すなわち、第２帯域幅は、第１帯域幅の整数倍である。
　上記の正常値は、信号処理装置１００が存在するプラントにおいて、通常発生する音響信号の音圧レベルである。正常値は、例えば正常に動作するプラントにおいて収音された音響信号の平均値などによって得ることができる。
　第２周波数帯域が４／３オクターブであり、第１周波数帯域が１／３である場合、演算部１４０は、以下のように音響特徴量を特定する。
　演算部１４０は、測定部１３０から、第１周波数帯域に係る音圧レベルを小さい方から順に４つずつ取得する。
　演算部１４０は、各音圧レベルと正常値との差を要素とする４次元のベクトルに変換する。演算部１４０は、当該変換されたベクトルのユークリッドノルムを演算することにより、音響特徴量を特定する。
　第１判定部１５０は、第１周波数帯域毎に測定された音圧レベルのうち、通常音の周波数帯域である第３周波数帯域に係る音圧レベル以外の少なくとも１つの音圧レベルが、第１閾値以上であるか否かの判定を行う。
　通常音の例としては、信号処理装置１００が存在する環境であるプラントで通常発生する音で、２００Ｈｚから２０００Ｈｚまでの周波数を有する音が挙げられる。なお、第３周波数帯域は、異常の有無によって音圧レベルの有意な変化が観測されない周波数帯域である。
　第１閾値は複数の値であり、当該複数の値のうち１つの値が、１つの第１周波数帯域に関連付けられている。第１閾値が複数の値であり、当該複数の値のうち１つの値が、１つの第１周波数帯域または複数の第１周波数帯域に関連付けられても良い。また、第１閾値が１つの値であり、当該１つの値が、全ての第１周波数帯域に関連付けられても良い。
　第２判定部１６０は、演算部１４０が特定した音響特徴量のうち、第３周波数帯域に係る音圧レベル以外の少なくとも１つの音圧レベルが、第２閾値以上であるか否かの判定を行う。音響特徴量に係る当該第２閾値は、第２判定部１６０の判定が第１判定部の判定より敏感な検知となるように、第１判定部の判定に係る第１閾値に比べ、正常値に離れていない値で設定される。
　第２閾値は複数の値であり、１つの上記の音圧レベルは、当該複数の値の第２閾値うち、１つの値の第２閾値と関連付けられている。第２閾値が１つの値であり、全ての上記の音圧レベルが、当該１つの値の第２閾値に関連付けられても良い。
　異常判定部１７０は、少なくとも第１判定部１５０の判定と第２判定部１６０の判定の何れかが、閾値以上であるとの判定である場合、監視対象装置が異常であると判定する。つまり、異常判定部１７０は、第１判定部１５０の判定が第１閾値以上および第２判定部１６０の判定が第２閾値以下である場合、第１判定部１５０の判定が第１閾値以下および第２判定部１６０の判定が第２閾値以上である場合、第１判定部１５０の判定が第１閾値以上および第２判定部１６０の判定が第２閾値以上である場合に、監視対象装置が異常であると判定する。
　位置特定部１８０は、異常判定部１７０によって監視対象装置が異常であると判定された場合、閾値を超える音圧レベルまたは音響特徴量を有する音響信号に係る方向に基づいて、当該異常に係る位置情報を特定する。つまり、位置特定部１８０は、異常判定部１７０が異常と判定した場合、当該異常判定に関わる音響信号に係る方向を、当該異常に係る方向として特定する。
　種別情報特定部１９０は、異常判定部１７０によって監視対象装置が異常であると判定された場合、閾値を超える音圧レベルまたは音響特徴量に係る周波数帯に基づいて、当該異常に係る音響信号の種別を特定する。例えば、種別情報特定部１９０は、異常判定部１７０が異常と判定した場合、予め周波数帯域毎に定められた異常の種別情報に当該異常に係る音響信号の周波数を照らし合わせて、当該異常に係る音響信号の種別を特定する。種別情報の例としては、低周波音である４０Ｈｚ～８０Ｈｚに安全弁の作動や低サイクル燃焼振動などの異常が関連付けられ、うなり音である１００Ｈｚ～２００Ｈｚにスリップ等による回転数の変動などの異常が関連付けられる。また、種別情報の例としては、高周波音である２０００Ｈｚ～４０００Ｈｚに噴流音の発生や摺動音の発生などの異常が関連付けられ、衝撃音である５０００Ｈｚ～１００００Ｈｚに配管の流体ハンマー音、機械が損傷する音、保温や付属物の落下音、弁等の休息な閉止音などの異常音が関連付けられる。
　上記の噴流音の例としては、配管等からの空気漏れ時の音、ある程度人間が認識できるようになった蒸気漏洩音が挙げられる。上記の摺動音の例としては、回転補機等の軸とシール部の接触音、ファン翼先端とケーシングの接触音が挙げられる。上記の機械が損傷する音の例としては、機械の割れによる音、機械の破裂による音、機械の爆発による音が挙げられる。
《信号処理装置の動作》
　以下、図面を参照しながら、信号処理装置１００の動作について説明する。
　図２は、信号処理装置１００の動作を示すフローチャートである。
　マイクロホンアレイ１１０は、プラントから音響信号を収集する（ステップＳ１１）。
　取得部１２０は、マイクロホンアレイ１１０が収集した音響信号を取得し、方向毎の音響信号を生成する（ステップＳ１２）。
　測定部１３０は、予め設定された第１帯域幅に係る複数の周波数帯域である第１周波数帯域毎に、ステップＳ１２で取得した音響信号の音圧レベルを測定する（ステップＳ１３）。
　演算部１４０は、第１周波数帯域に係る複数の音圧レベルに基づいて、第１帯域幅より広い第２帯域幅に係る複数の周波数帯域である第２周波数帯域に係る音圧レベルの正常値との差をベクトルに変換し、当該ベクトルの長さを音響特徴量と特定する（ステップＳ１４）。
　第１判定部１５０は、ステップＳ１３で測定された音圧レベルのうち、通常音の周波数帯域である第３周波数帯域に係る音圧レベル以外の音圧レベルの少なくとも１つが、第１閾値以上であるか否かの判定を行う（ステップＳ１５）。
　第２判定部１６０は、演算部１４０が特定した音響特徴量のうち、第３周波数帯域に係る音圧レベル以外の音圧レベルの少なくとも１つが、第２閾値以上であるか否かの判定を行う（ステップＳ１６）。
　異常判定部１７０は、Ｓ１５での判定およびＳ１６での判定がいずれも閾値未満であるか否かを判別する（ステップＳ１７）。異常判定部１７０は、Ｓ１５での判定およびＳ１６での判定のいずれもが閾値未満であると判別した場合は（ステップＳ１７：ＹＥＳ）、信号処理装置１００の動作を終了させる。他方、異常判定部１７０は、少なくともＳ１５での判定とＳ１６での判定の何れかが閾値以上であると判別した場合は（ステップＳ１７：ＮＯ）、異常であると判定する（ステップＳ１８）。
　ステップＳ１８において異常と判定された場合、位置特定部１８０は、当該異常判定部１７０に係る位置情報を特定する（ステップＳ１９）。
　ステップＳ１８において異常と判定された場合、種別情報特定部１９０は、当該異常に係る種別情報を特定する（ステップＳ２０）。
《具体例》
　以下、図面を参照しながら、第１の実施形態に係る信号処理装置１００の具体例を説明する。
　図３は、第１の実施形態に係る信号処理装置１００の具体例を示す図である。
　表示装置２００は、信号処理装置１００により判定された異常情報、位置情報、種別情報を表示する装置である。表示装置２００の例としては、ディスプレイ装置やタブレット端末が挙げられる。
　監視対象装置である機械３００は、物体を組み合わせ、動力によって一定の運動を起こし、その結果、有用な仕事をするものである。
　プラント５００は、機械３００が存在し、物体の生産に関わる設備である。
　ユーザ４００は、信号処理装置１００のマイクロホンアレイ１１０を用いて、プラント５００の音響情報及び当該音響情報に係る位置情報を取得する。ユーザ４００は、据え置きのマイクロホンアレイ１１０を含めた信号処理装置１００を用いて、プラント５００の音響信号と位置情報を取得する。
　プラント５００から通常発生する音は通常音であり、当該通常音に係る周波数は第１判定部１５０や第２判定部１６０の判定対象から除外される。
　機械３００Ａが正常な状態で、機械３００Ｂが異常な状態で、内部部品故障による部品間の衝突による異音を出している場合、信号処理装置１００の異常判定部１７０が異常と判定する。ユーザ４００は、当該異常情報、位置情報、種別情報を、表示装置２００を通じて確認することができる。
　ユーザ４００は、異常に係る音響信号を収音したときの位置情報と、以上に係る音響信号の方位とに基づいて、機械３００Ａと機械３００Ｂのうち、機械３００Ｂが異常情報に係るものであることを確認することができる。さらに、ユーザ４００は、当該異常情報に係る種別情報を通じて、当該機械３００Ｂの異常が、衝撃音に係るものであることを確認できる。
《作用・効果》
　本開示に係る信号処理装置１００は、音響信号を取得する取得部１２０と、予め設定された第１帯域幅に係る複数の周波数帯域である第１周波数帯域毎に、音響信号の音響レベルを測定する測定部１３０を備える。また、信号処理装置１００は、第１周波数帯域に係る複数の前記音響レベルに基づいて、第１帯域幅より広い第２帯域幅に係る複数の周波数帯域である第２周波数帯域に係る音響レベルの正常値からの離れ度合いを示す音響特徴量を特定する演算部１４０と、第１周波数帯域毎に測定された音響レベルが、第１閾値以上であるか否かの判定を行う第１判定部１５０と、音響特徴量が、第２閾値以上であるか否かの判定を行う第２判定部１６０を備える。
　これにより、信号処理装置１００は、取得した音響信号のうち、特定の周波数帯域において異常に高い音響レベルを有する異音や複数の周波数帯域に関わり、正常値との差を有する音響レベルに係る異音を判定できる。そのため、信号処理装置１００のユーザ４００は、取得した音響信号に異音が含まれているか否かを判定できる。
　本開示に係る信号処理装置１００の第１判定部１５０は、異常の有無によって音響レベルの有意な変化がない周波数帯域である第３周波数帯域外各音響レベルが、第１閾値以上であるか否かの判定を行い、第２判定部１６０は、第３周波数帯域外の音響特徴量が、前記第２閾値以上であるか否かの判定を行う。これにより、信号処理装置１００は、当該信号処理装置１００が存在する環境で通常発生する音である通常音を除外し、取得した音響信号に異音が含まれているか否かと判定する。そのため、信号処理装置１００のユーザ４００は、より精度高く、音響信号に異音が含まれているか否かを判断できる。
　本開示に係る信号処理装置１００の演算部１４０は、測定された複数の音響レベルのうち第２周波数帯域に含まれるものと、音響レベルの正常値との差に基づいて生成されたベクトルの長さを、音響特徴量と特定する。これにより、信号処理装置１００は、特定の周波数に係る音響レベルが閾値未満の異音についても、複数の音響レベルの合計ベクトルの長さにより判定を行うことで、異音を判定する。そのため、信号処理装置１００は、より多くの異音を検知できる。
　本開示に係る信号処理装置１００は、測定された少なくとも１つの音響レベルが第１閾値以上であり、または少なくとも１つの音響特徴量が第２閾値以上である場合、異常と判定する異常判定部１７０を備える。これにより、信号処理装置１００のユーザ４００は、音響信号のうち、異音が含まれているか否かをより容易に判別できる。
　本開示に係る信号処理装置１００の取得部１２０はマイクロホンアレイ１１０から音響信号を取得する。また、信号処理装置１００の測定部１３０は、マイクロホンアレイ１１０を構成する各マイクの音響信号に基づいて複数の方向毎の前記音響レベルを測定し、信号処理装置１００の第１判定部１５０は、複数の方向毎の前記音響レベルについて、前記第１閾値以上であるか否かの判定を行う。さらに、信号処理装置１００は、異常判定部１７０が異常と判定した場合、第１閾値以上であると判定された音響レベルに係る方向に基づいて、当該異常に係る位置を特定する位置特定部１８０を備える。
　これにより、信号処理装置１００は、音響信号に係る位置情報も取得し、異常に係る音響信号の位置情報もユーザ４００に提供できる。そのため、信号処理装置１００のユーザ４００は、音響信号のうち、異常に係る位置情報を容易に把握することができる。
　本開示に係る信号処理装置１００の取得部１２０は、プラントで発生する音響信号を取得する。これにより、信号処理装置１００のユーザ４００は、プラント５００で発生する異常に係る音響信号を判別できる。
〈第２の実施形態〉
《信号処理装置の構成》
　第２の実施形態に係る信号処理装置１００の構成は、第１の実施形態に係る信号処理装置１００の構成と同じである。
　演算部１４０は、音圧レベルと正常値との差を正規化したものを要素とするベクトルの長さを音響特徴量と特定する。
　正規化の例としては、第１周波数帯域に係る複数の前記音圧レベルに基づいて、第２周波数帯域に係る音圧レベルの正常値との差を、当該周波数帯域に関わる一定期間の上記通常音の平均音圧レベルで除算する方法が挙げられる。また、演算部１４０は、上記通常音の平均音圧レベルの代わりに、ユーザ４００が周波数帯域毎に任意で設定した値を用いても良い。
《作用・効果》
　本開示に係る信号処理装置１００の演算部１４０は、音響レベルと正常値との差を正規化したものを要素とするベクトルの長さを音響特徴量と特定する。これにより、信号処理装置１００は、周波数帯域毎に通常発生する音響レベルを反映させた音響特徴量を用いて、異音が含まれているか否かを判定する。そのため、信号処理装置１００のユーザ４００は、より精度高く、音響信号に異音が含まれているか否かを判断できる。
〈その他の実施形態〉
　以上、図面を参照して一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、様々な設計変更等をすることが可能である。
　信号処理装置１００は、マイクロホンアレイ１１０から取得した音響信号および位置情報が異常ではないと判定した場合、再度、マイクロホンアレイ１１０からより多くの音響信号および位置情報を取得して異常を判定しても良い。例えば、信号処理装置１００は、マイクロホンアレイ１１０から取得した７方位の位置情報に係る音響信号と、位置情報が異常ではないと判定した場合、再度、マイクロホンアレイ１１０から１９方位の位置情報に係る音響信号と、位置情報を取得して異常であるか否かを判定しても良い。
　信号処理装置１００の演算部１４０は、第１周波数帯域に係る複数の音響レベルに基づいて、第１帯域幅より広い第２帯域幅に係る複数の周波数帯域である第２周波数帯域に係る音響レベルの正常値との差の平均値を音響特徴量として特定しても良い。
　信号処理装置１００の第１周波数帯域は１／３オクターブだけでなく、１／２オクターブなどでも良い。また、信号処理装置１００の第２周波数帯域は４／３オクターブだけでなく、１／１オクターブなどでも良い。
　信号処理装置１００は、異常判定部１７０を備えず、第１判定部１５０の判定と、第２判定部１６０の判定の結果をグラフとして、表示装置２００に表示しても良い。
　また、信号処理装置１００は、マイクロホンアレイ１１０を備えず、マイクを備える構成であっても良い。この場合は、マイクを備える信号処理装置１００は、据え置きのものであっても、ユーザ４００が携帯できるものであっても良い。
〈コンピュータ構成〉
　図４は、少なくとも１つの実施形態に係るコンピュータの構成を示す概略ブロック図である。
　コンピュータ１１００は、プロセッサ１１１０、メインメモリ１１２０、ストレージ１１３０、インタフェース１１４０を備える。
　上述の信号処理装置１００は、コンピュータ１１００に実装される。そして、上述した各処理部の動作は、プログラムの形式でストレージ１１３０に記憶されている。プロセッサ１１１０は、プログラムをストレージ１１３０から読み出してメインメモリ１１２０に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。また、プロセッサ１１１０は、プログラムに従って、上述した各記憶部に対応する記憶領域をメインメモリ１１２０に確保する。
　プログラムは、コンピュータ１１００に発揮させる機能の一部を実現するためのものであってもよい。例えば、プログラムは、ストレージ１１３０に既に記憶されている他のプログラムとの組み合わせ、または他の装置に実装された他のプログラムとの組み合わせによって機能を発揮させるものであってもよい。なお、他の実施形態においては、コンピュータ１１００は、上記構成に加えて、または上記構成に代えてＰＬＤ（Programmable Logic Device）などのカスタムＬＳＩ（Large Scale Integrated Circuit）を備えてもよい。ＰＬＤの例としては、ＰＡＬ(Programmable Array Logic)、ＧＡＬ(Generic Array Logic)、ＣＰＬＤ(Complex Programmable Logic Device)、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）が挙げられる。この場合、プロセッサ１１１０によって実現される機能の一部または全部が当該集積回路によって実現されてよい。
　ストレージ１１３０の例としては、磁気ディスク、光磁気ディスク、半導体メモリ等が挙げられる。ストレージ１１３０は、コンピュータ１１００のバスに直接接続された内部メディアであってもよいし、インタフェース１１４０または通信回線を介してコンピュータに接続される外部メディアであってもよい。また、このプログラムが通信回線によってコンピュータ１１００に配信される場合、配信を受けたコンピュータ１１００が当該プログラムをメインメモリ１１２０に展開し、上記処理を実行してもよい。少なくとも１つの実施形態において、ストレージ１１３０は、一時的でない有形の記憶媒体である。
　また、当該プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、当該プログラムは、前述した機能をストレージ１１３０に既に記憶されている他のプログラムとの組み合わせで実現するもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。
〈付記〉
　各実施形態に記載の信号処理装置１００は、例えば以下のように把握される。
　（１）第１の態様に係る信号処理装置１００は、音響信号を取得する取得部１２０と、予め設定された第１帯域幅に係る複数の周波数帯域である第１周波数帯域毎に、前記音響信号の音響レベルを測定する測定部１３０と、前記第１周波数帯域に係る複数の前記音響レベルに基づいて、前記第１帯域幅より広い第２帯域幅に係る複数の周波数帯域である第２周波数帯域に係る音響レベルの正常値からの離れ度合いを示す音響特徴量を特定する演算部１４０と、前記第１周波数帯域毎に測定された音響レベルが、第１閾値以上であるか否かの判定を行う第１判定部１５０と、前記音響特徴量が、第２閾値以上であるか否かの判定を行う第２判定部１６０を備える。
　信号処理装置１００の取得部１２０は音響信号を取得する。また、信号処理装置１００の測定部１３０は、当該音響信号をフーリエ変換し、第１周波数帯域毎の音響レベルを測定する。信号処理装置１００の演算部１４０は、上記測定部１３０が測定した音響レベルに基づいて、音響特徴量を特定する。信号処理装置１００の第１判定部１５０は、測定部１３０の音響レベルを用いて、音響信号に異音が含まれているか否かを判定する。信号処理装置１００の第２判定部１６０は、演算部１４０の音響特徴量を用いて、音響信号に異音が含まれているか否かを判定する。
（２）第１の態様に係る信号処理装置１００の第１判定部１５０は、異常の有無によって音響レベルの有意な変化がない周波数帯域である第３周波数帯域外各音響レベルが、前記第１閾値以上であるか否かの判定を行う。信号処理装置１００の第２判定部１６０は、前記第３周波数帯域外の音響特徴量が、前記第２閾値以上であるか否かの判定を行う。
　信号処理装置１００は、当該信号処理装置１００が存在する環境で通常発生する音である通常音を除外し、取得した音響信号に異音が含まれているか否かと判定する。
（３）第１の態様に係る信号処理装置１００の演算部１４０は、測定された複数の音響レベルのうち第２周波数帯域に含まれるものと、音響レベルの正常値との差に基づいて生成されたベクトルの長さを、音響特徴量と特定する。
　信号処理装置１００は、特定の周波数に係る複数の音響レベルの合計ベクトルの長さにより判定を行うことで、異音を判定する。
（４）第１の態様に係る信号処理装置１００は、測定された少なくとも１つの音響レベルが第１閾値以上であり、または少なくとも１つの音響特徴量が第２閾値以上である場合、異常と判定する異常判定部１７０を備える。
　信号処理装置１００のユーザ４００は、音響信号のうち、異音が含まれているか否かを判定する。
（５）第１の態様に係る信号処理装置１００の取得部１２０はマイクロホンアレイ１１０から音響信号を取得する。また、信号処理装置１００の測定部１３０は、マイクロホンアレイ１１０を構成する各マイクの音響信号に基づいて複数の方向毎の前記音響レベルを測定し、信号処理装置１００の第１判定部１５０は、複数の方向毎の前記音響レベルについて、前記第１閾値以上であるか否かの判定を行う。さらに、信号処理装置１００は、異常判定部１７０が異常と判定した場合、第１閾値以上であると判定された音響レベルに係る方向に基づいて、当該異常に係る位置を特定する位置特定部１８０を備える。
　信号処理装置１００は、音響信号に係る位置情報も取得し、異常に係る音響信号の位置情報もユーザ４００に提供する。
（６）第１の態様に係る信号処理装置１００の取得部１２０は、プラントで発生する音響信号を取得する。
　信号処理装置１００のユーザ４００は、プラント５００で発生する異常に係る音響信号を判別する。
（７）第２の態様に係る信号処理装置１００の演算部１４０は、音響レベルと正常値との差を正規化したものを要素とするベクトルの長さを音響特徴量と特定する。
　信号処理装置１００は、周波数帯域毎に通常発生する音響レベルを反映させた音響特徴量を用いて、異音が含まれているか否かを判定する。
（８）信号処理方法は、音響信号を取得し、予め設定された第１帯域幅に係る複数の周波数帯域である第１周波数帯域毎に、前記音響信号の音響レベルを測定し、前記第１周波数帯域に係る複数の前記音響レベルに基づいて、前記第１帯域幅より広い第２帯域幅に係る複数の周波数帯域である第２周波数帯域に係る音響レベルの正常値からの離れ度合いを示す音響特徴量を特定し、前記第１周波数帯域毎に測定された音響レベルが、第１閾値以上であるか否かの判定を行い、前記音響特徴量が、第２閾値以上であるか否かの判定を行う。
　信号処理方法は、音響信号を取得し、当該音響信号をフーリエ変換し、第１周波数帯域毎の音響レベルを測定する。また、信号処理方法は、上記音響レベルに基づいて、音響特徴量を特定し、上記音響レベルを用いて、音響信号に異音が含まれているか否かを判定する。信号処理方法、上記音響特徴量を用いて、音響信号に異音が含まれているか否かを判定する。
（９）プログラムは、コンピュータを、音響信号を取得する取得部、予め設定された第１帯域幅に係る複数の周波数帯域である第１周波数帯域毎に、前記音響信号の音響レベルを測定する測定部、前記第１周波数帯域に係る複数の前記音響レベルに基づいて、前記第１帯域幅より広い第２帯域幅に係る複数の周波数帯域である第２周波数帯域に係る音響レベルの正常値からの離れ度合いを示す音響特徴量を特定する演算部、前記第１周波数帯域毎に測定された音響レベルが、第１閾値以上であるか否かの判定を行う第１判定部、前記音響特徴量が、第２閾値以上であるか否かの判定を行う第２判定部として機能させる。
　プログラムは、音響信号を取得し、当該音響信号をフーリエ変換し、第１周波数帯域毎の音響レベルを測定する。また、信号処理方法は、上記音響レベルに基づいて、音響特徴量を特定し、上記音響レベルを用いて、音響信号に異音が含まれているか否かを判定する。信号処理方法、上記音響特徴量を用いて、音響信号に異音が含まれているか否かを判定する。
　第１帯域幅の例としては、１／３オクターブが挙げられる。音響レベルとは、音響信号の音響パワーレベルである。正常値は、例えば正常に動作するプラントにおいて収音された音響信号の平均値などによって得ることができる。
　本開示の信号処理装置及び信号処理方法によれば、取得した音響信号に異音が含まれているか否かを判定できる信号処理装置、信号処理方法およびプログラムを提供することができる。
　１００　信号処理装置
　１１０　マイクロホンアレイ
　１２０　取得部
　１３０　測定部
　１４０　演算部
　１５０　第１判定部
　１６０　第２判定部
　１７０　異常判定部
　１８０　位置特定部
　１９０　種別情報特定部
　２００　表示装置
　３００　機械
　４００　ユーザ
　５００　プラント
　１１００　コンピュータ
　１１１０　プロセッサ
　１１２０　メインメモリ
　１１３０　ストレージ
　１１４０　インタフェース

Claims (9)

  1. 　音響信号を取得する取得部と、
    　予め設定された第１帯域幅に係る複数の周波数帯域である第１周波数帯域毎に、前記音響信号の音響レベルを測定する測定部と、
    　前記第１周波数帯域に係る複数の前記音響レベルに基づいて、前記第１帯域幅より広い第２帯域幅に係る複数の周波数帯域である第２周波数帯域に係る音響レベルの正常値からの離れ度合いを示す音響特徴量を特定する演算部と、
    　前記第１周波数帯域毎に測定された音響レベルが、第１閾値以上であるか否かの判定を行う第１判定部と、
    　前記音響特徴量が、第２閾値以上であるか否かの判定を行う第２判定部と、
    　を備える信号処理装置。
  2. 　前記第１判定部は、異常の有無によって音響レベルの有意な変化がない周波数帯域である第３周波数帯域外各音響レベルが、前記第１閾値以上であるか否かの判定を行い、
    　前記第２判定部は、前記第３周波数帯域外の音響特徴量が、前記第２閾値以上であるか否かの判定を行う
    　請求項１に記載の信号処理装置。
  3. 　前記演算部は、測定された前記複数の前記音響レベルのうち前記第２周波数帯域に含まれるものと、当該音響レベルの正常値との差に基づいて生成されたベクトルの長さを、前記音響特徴量と特定する
    　請求項１または請求項２に記載の信号処理装置。
  4. 　前記演算部は、前記音響レベルと正常値との差を正規化したものを要素とするベクトルの長さを前記音響特徴量と特定する
    　請求項３に記載の信号処理装置。
  5. 　測定された少なくとも１つの前記音響レベルが前記第１閾値以上であり、または少なくとも１つの前記音響特徴量が前記第２閾値以上である場合、異常と判定する異常判定部、
    　を備える請求項１から請求項４の何れか１項に記載の信号処理装置。
  6. 　前記取得部はマイクロホンアレイから前記音響信号を取得し、
    　前記測定部は、前記マイクロホンアレイを構成する各マイクの音響信号に基づいて複数の方向毎の前記音響レベルを測定し、
    　前記第１判定部は、複数の方向毎の前記音響レベルについて、前記第１閾値以上であるか否かの判定を行い、
    　前記異常判定部が異常と判定した場合、前記第１閾値以上であると判定された音響レベルに係る方向に基づいて、当該異常に係る位置を特定する位置特定部を備える
    　請求項５に記載の信号処理装置。
  7. 　前記取得部は、プラントで発生する音響信号を取得する
    　請求項１から請求項６の何れか１項に記載の信号処理装置。
  8. 　音響信号を取得し、
    　予め設定された第１帯域幅に係る複数の周波数帯域である第１周波数帯域毎に、前記音響信号の音響レベルを測定し、
    　前記第１周波数帯域に係る複数の前記音響レベルに基づいて、前記第１帯域幅より広い第２帯域幅に係る複数の周波数帯域である第２周波数帯域に係る音響レベルの正常値からの離れ度合いを示す音響特徴量を特定し、
    　前記第１周波数帯域毎に測定された音響レベルが、第１閾値以上であるか否かの判定を行い、
    　前記音響特徴量が、第２閾値以上であるか否かの判定を行う
    　信号処理方法。
  9. 　コンピュータを、
    　音響信号を取得する取得部、
    　予め設定された第１帯域幅に係る複数の周波数帯域である第１周波数帯域毎に、前記音響信号の音響レベルを測定する測定部、
    　前記第１周波数帯域に係る複数の前記音響レベルに基づいて、前記第１帯域幅より広い第２帯域幅に係る複数の周波数帯域である第２周波数帯域に係る音響レベルの正常値からの離れ度合いを示す音響特徴量を特定する演算部、
    　前記第１周波数帯域毎に測定された音響レベルが、第１閾値以上であるか否かの判定を行う第１判定部、
    　前記音響特徴量が、第２閾値以上であるか否かの判定を行う第２判定部、
    　として機能させるプログラム。
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