JP2007248184A - Impact sound detection method and detector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、物が当たったときに生じる衝撃音を検出する方法および装置に関する。 The present invention relates to a method and an apparatus for detecting an impact sound generated when an object hits the object.
従来から検査対象物からの音または振動をセンサにより取り込み、検査対象物が正常であるか異常であるかを検査する検査装置があり、製品検査や設備診断などに利用される。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is an inspection device that takes in sound or vibration from an inspection object by a sensor and inspects whether the inspection object is normal or abnormal, and is used for product inspection, facility diagnosis, and the like.
かかる検査対象物の音を検出する方法として、例えば、特許文献1に開示されているように、音の周波数成分、振幅成分を利用して基準音との間で相互相関演算を行い、演算結果と閾値とを比較する方法がある。
上記特許文献1のように、検査対象物の音と基準音との間で相互相関を求める方法では、検出対象とする音が、例えば、図5の音信号の波形に示すように、振幅の変化が大きい衝撃音、特に、音の継続期間Tが変化するような衝撃音の場合には、検査対象とする音の振幅と基準音の振幅との間で時間的なずれが生じると、相互相関の演算結果が大きく変化することになり、精度よく検出するのが困難である。特に、衝撃音が入力されるタイミングが変化するような用途では、一層困難となる。 In the method of obtaining the cross-correlation between the sound of the inspection object and the reference sound as in Patent Document 1, the sound to be detected is, for example, as shown in the waveform of the sound signal in FIG. In the case of an impact sound having a large change, in particular, an impact sound whose sound duration T changes, if a time lag occurs between the amplitude of the sound to be inspected and the amplitude of the reference sound, The correlation calculation result changes greatly, and it is difficult to detect with high accuracy. In particular, it becomes more difficult in applications where the timing at which the impact sound is input changes.
本発明は、このような実情に鑑みて為されたものであって、衝撃音であっても精度よく検出できる衝撃音検出方法および検出装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide an impact sound detection method and a detection apparatus that can accurately detect even an impact sound.
(1)本発明の衝撃音検出方法は、音信号から衝撃音を検出する衝撃音検出方法であって、前記音信号を絶対値処理して包絡線を求めるステップと、求めた包絡線の波形と前記衝撃音に対応する参照波形との相互相関を演算するステップと、前記演算の結果に基づいて、衝撃音であるか否かを判定するステップとを含むものである。 (1) The impact sound detection method of the present invention is an impact sound detection method for detecting an impact sound from a sound signal, wherein the sound signal is subjected to absolute value processing to obtain an envelope, and the obtained waveform of the envelope And calculating a cross-correlation between the reference waveform corresponding to the impact sound and determining whether the sound is an impact sound based on the result of the calculation.
衝撃音とは、物が当たって生じる音をいい、例えば、部品の嵌合音のような部品同士の衝突によって生じる音、ドアを閉じたときに生じる音、ガタツキによって生じる音など様々な音があり、一般に、短時間の振幅変化が大きい音である。 The impact sound is a sound generated by hitting an object.For example, various sounds such as a sound generated by a collision between parts such as a fitting sound of parts, a sound generated when a door is closed, and a sound generated by rattling. In general, the sound has a large amplitude change in a short time.
音信号は、マイクロフォンや振動センサなどによって取り込まれるのが好ましい。 The sound signal is preferably captured by a microphone or a vibration sensor.
絶対値処理とは、振幅の中心から正負方向に変化する音信号を、全て正方向にする処理であり、例えば、全波整流によって絶対値処理することができる。 The absolute value processing is processing in which all sound signals that change in the positive and negative directions from the center of the amplitude are set in the positive direction. For example, the absolute value processing can be performed by full-wave rectification.
参照波形とは、衝撃音に対応する波形であり、衝撃音の音信号を、絶対値処理して包絡線を求めたときのその包絡線の波形であるのが好ましく、衝撃音の音信号を複数回それぞれ取り込んで求めた複数の参照波形を平均化した波形を最終的な参照波形としてもよい。 The reference waveform is a waveform corresponding to the impact sound, and is preferably the waveform of the envelope when the sound signal of the impact sound is subjected to absolute value processing to obtain the envelope, and the sound signal of the impact sound is A waveform obtained by averaging a plurality of reference waveforms obtained by acquiring a plurality of times may be used as a final reference waveform.
相互相関の演算によって、参照波形と包絡線の波形との類似度を求めることができる。 By calculating the cross correlation, the similarity between the reference waveform and the envelope waveform can be obtained.
本発明の衝撃音検出方法によると、音信号を絶対値処理して包絡線を求め、この包絡線の波形と衝撃音に対応する参照波形との相互相関からの衝撃音を検出するので、振幅が大きく変化したり、継続期間が変化するような衝撃音であっても包絡線の波形を用いることで、精度よく検出できることになる。 According to the impact sound detection method of the present invention, the sound signal is subjected to absolute value processing to obtain an envelope, and the impact sound is detected from the cross-correlation between the envelope waveform and the reference waveform corresponding to the impact sound. Even an impact sound with a large change or a change in duration can be detected with high accuracy by using the waveform of the envelope.
(2)本発明の衝撃音検出方法は、音信号から衝撃音を検出する衝撃音検出方法であって、前記音信号を絶対値処理して包絡線を求めるステップと、求めた包絡線の波形と前記衝撃音に対応する参照波形との相互相関を演算するステップと、前記演算の結果に基づいて、衝撃音の検出タイミンングであるか否かを判定するステップと、検出タイミングであると判定されたときに、その検出タイミングを含む所定期間の音信号から特徴量を演算するステップと、演算した特徴量に基づいて、衝撃音であるか否かを判定するステップとを含むものである。 (2) The impact sound detection method of the present invention is an impact sound detection method for detecting an impact sound from a sound signal, wherein the sound signal is subjected to absolute value processing to obtain an envelope, and the obtained waveform of the envelope And a reference waveform corresponding to the impact sound, a step of determining whether or not the impact sound is detected based on a result of the calculation, and a detection timing. A feature amount is calculated from a sound signal of a predetermined period including the detection timing, and a step of determining whether or not the sound is an impact sound based on the calculated feature amount.
検出タイミングとは、衝撃音を検出すべきタイミングをいい、このタイミングは、相互相関演算の結果から音信号が衝撃音であると想定されるタイミングである。 The detection timing refers to a timing at which an impact sound is to be detected. This timing is a timing at which the sound signal is assumed to be an impact sound from the result of the cross-correlation calculation.
その検出タイミングを含む所定期間とは、その検出タイミングを挟んでその前後の所定期間であってもよいし、その検出タイミング以降の所定期間であってもよく、あるいは、その検出タイミング以前の所定期間であってもよいが、検出タイミングの判定のための相互相関演算に用いられた音信号を含むのが好ましい。また、所定期間は、その所定期間の音信号から特徴量を抽出できればよく、検出対象である衝撃音の継続時間としてもよい。
特徴量は、衝撃音の特徴を表す量であるのが好ましく、例えば、振幅の中心から正負方向に変化する音信号のピークの数、隣り合うピークの差、あるいは、ピーク値などであってもよく、あるいは、音信号を、FET(高速フーリエ変換)によって周波数軸データに変換し、周波数軸データに基づいて、特定の周波数帯成分を特徴量として抽出してもよい。
本発明の衝撃音検出方法によると、相互相関演算の結果から音信号が衝撃音と想定されるときには、そのタイミングを含む所定期間の音信号から特徴量を抽出して衝撃音であるか否かを判定するようにしているので、相互相関演算の結果のみから衝撃音であるか否かを判定する構成に比べて、衝撃音の検出の精度が向上することになる。
The predetermined period including the detection timing may be a predetermined period before and after the detection timing, may be a predetermined period after the detection timing, or may be a predetermined period before the detection timing. However, it is preferable to include the sound signal used for the cross-correlation calculation for determining the detection timing. Further, the predetermined period only needs to be able to extract the feature amount from the sound signal of the predetermined period, and may be the duration of the impact sound that is the detection target.
The feature amount is preferably an amount representing the feature of the impact sound. For example, the feature amount may be the number of peaks of the sound signal changing in the positive or negative direction from the center of the amplitude, the difference between adjacent peaks, or the peak value. Alternatively, the sound signal may be converted into frequency axis data by FET (Fast Fourier Transform), and a specific frequency band component may be extracted as a feature amount based on the frequency axis data.
According to the impact sound detection method of the present invention, when a sound signal is assumed to be an impact sound from the result of the cross-correlation calculation, whether or not it is an impact sound by extracting a feature amount from the sound signal of a predetermined period including the timing. Therefore, the detection accuracy of the impact sound is improved as compared with the configuration in which it is determined whether or not the impact sound is based only on the result of the cross-correlation calculation.
(3)本発明の衝撃音検出方法の一つの実施形態は、前記音信号から所定帯域以外の周波数成分を除去するステップを含むものである。 (3) One embodiment of the impact sound detection method of the present invention includes a step of removing frequency components other than a predetermined band from the sound signal.
所定帯域とは、衝撃音の音信号が含まれる帯域をいう。 The predetermined band refers to a band including a sound signal of an impact sound.
この実施形態によると、衝撃音の音信号が含まれる所定帯域以外の周波数成分は除去されることになり、所定帯域の音信号について、絶対値処理して包絡線を求め、相互相関演算等の処理を行なうことができる。 According to this embodiment, frequency components other than the predetermined band in which the sound signal of the impact sound is included are removed, and the envelope value is obtained by performing absolute value processing on the sound signal of the predetermined band, and a cross correlation operation or the like is performed. Processing can be performed.
(4)上記(1)の本発明の衝撃音検出方法の一つの実施形態は、前記演算の結果に基づいて、衝撃音であるか否かを判定する前記ステップは、前記演算の結果と閾値とを比較するステップと、前記演算の結果が前記閾値よりも大きいときに、衝撃音であると判定するステップとを含むものである。 (4) In one embodiment of the impact sound detection method of the present invention described in (1) above, the step of determining whether or not the impact sound is based on the result of the calculation includes the result of the calculation and a threshold value. And a step of determining that the sound is an impact sound when the result of the calculation is larger than the threshold value.
この実施形態によると、相互相関演算の結果が閾値よりも大きい、すなわち、包絡線の波形と衝撃音に対応する参照波形とが、前記閾値に対応する類似度を越えて類似しているときには、衝撃音と判定することができる。 According to this embodiment, when the result of the cross-correlation calculation is larger than the threshold value, that is, when the waveform of the envelope and the reference waveform corresponding to the impact sound are similar beyond the similarity corresponding to the threshold value, It can be determined as an impact sound.
(5)上記(2)の本発明の衝撃音検出方法の一つの実施形態は、前記演算の結果に基づいて、衝撃音の検出タイミンングであるか否かを判定する前記ステップは、前記演算の結果と閾値とを比較するステップと、前記演算の結果が前記閾値よりも大きいときに、衝撃音の検出タイミングであると判定するステップとを含むものである。 (5) In one embodiment of the impact sound detection method of the present invention described in (2) above, the step of determining whether or not the impact sound detection timing is based on the result of the calculation includes the step of Comparing the result with a threshold value, and determining that it is the impact sound detection timing when the result of the calculation is greater than the threshold value.
この実施形態によると、相互相関演算の結果が閾値よりも大きい、すなわち、包絡線の波形と衝撃音に対応する参照波形とが、前記閾値に対応する類似度を超えて類似しているときには、衝撃音と想定されるので、そのタイミングを検出タイミングとしてその前後の音信号から特徴量を演算して衝撃音であるか否かを最終的に判定することができる。 According to this embodiment, when the result of the cross-correlation calculation is larger than the threshold value, that is, when the waveform of the envelope and the reference waveform corresponding to the impact sound are more similar than the similarity corresponding to the threshold value, Since it is assumed that it is an impact sound, it is possible to finally determine whether or not it is an impact sound by calculating the feature amount from the sound signals before and after that timing as the detection timing.
(6)本発明の衝撃音検出装置は、入力される音信号から衝撃音を検出する衝撃音検出装置であって、前記音信号が入力される入力部と、前記入力部からの前記音信号を絶対値処理して包絡線を求め、該包絡線の波形と前記衝撃音に対応する参照波形との相互相関を演算してその演算結果に基づいて、衝撃音であるか否かを判定する処理部と、前記処理部で衝撃音であると判定されたときに、検出信号を出力する出力部とを含むものである。 (6) The impact sound detection device of the present invention is an impact sound detection device that detects an impact sound from an input sound signal, the input unit to which the sound signal is input, and the sound signal from the input unit. Is subjected to absolute value processing to obtain an envelope, a cross-correlation between the waveform of the envelope and a reference waveform corresponding to the impact sound is calculated, and it is determined whether the sound is an impact sound based on the calculation result A processing unit and an output unit that outputs a detection signal when the processing unit determines that the sound is an impact sound are included.
本発明の衝撃音検出装置によると、音信号を絶対値処理して包絡線を求め、この包絡線の波形と衝撃音に対応する参照波形との相互相関からの衝撃音を検出するので、振幅が大きく変化したり、継続期間が変化するような衝撃音であっても包絡線の波形を用いることで、精度よく検出できることになる。 According to the impact sound detection device of the present invention, the sound signal is subjected to absolute value processing to obtain an envelope, and the impact sound is detected from the cross-correlation between the envelope waveform and the reference waveform corresponding to the impact sound. Even an impact sound with a large change or a change in duration can be detected with high accuracy by using the waveform of the envelope.
(7)本発明の衝撃音検出装置は、入力される音信号から衝撃音を検出する衝撃音検出装置であって、前記音信号が入力される入力部と、前記入力部からの前記音信号を絶対値処理して包絡線を求めて、該包絡線の波形と前記衝撃音に対応する参照波形との相互相関を演算してその演算結果に基づいて、衝撃音の検出タイミンングであるか否かを判定し、検出タイミングであると判定されたときに、その検出タイミングを含む所定期間の音信号から特徴量を演算し、該特徴量に基づいて、衝撃音であるか否かを判定する処理部と、前記処理部で衝撃音であると判定されたときに、検出信号を出力する出力部とを含むものである。 (7) The impact sound detection device according to the present invention is an impact sound detection device that detects an impact sound from an input sound signal, the input unit to which the sound signal is input, and the sound signal from the input unit. Whether or not it is the detection timing of the impact sound based on the result of calculating the cross-correlation between the waveform of the envelope and the reference waveform corresponding to the impact sound. When it is determined that it is the detection timing, the feature amount is calculated from the sound signal of a predetermined period including the detection timing, and it is determined whether or not the sound is an impact sound based on the feature amount. A processing unit and an output unit that outputs a detection signal when the processing unit determines that the sound is an impact sound are included.
本発明の衝撃音検出装置によると、相互相関演算の結果から衝撃音と想定されるときには、そのタイミングを含む所定期間の音信号から特徴量を抽出して衝撃音であるか否かを最終的に判定するようにしているので、相互相関演算の結果から衝撃音であるか否かを判定する構成に比べて、衝撃音の検出の精度が向上することになる。 According to the impact sound detection device of the present invention, when an impact sound is assumed from the result of the cross-correlation calculation, a feature amount is extracted from the sound signal of a predetermined period including the timing to finally determine whether or not the impact sound. Therefore, the detection accuracy of the impact sound is improved as compared with the configuration in which it is determined whether the sound is the impact sound or not from the result of the cross-correlation calculation.
(8)本発明の衝撃音検出装置の一つの実施形態においては、前記処理部は、前記入力部からの音信号を、絶対値処理して包絡線を求める波形処理部と、前記衝撃音に対応した参照波形が記憶される参照波形記憶部と、前記参照波形と前記包絡線の波形との相互相関を演算する相互相関演算部とを含むものである。 (8) In one embodiment of the impact sound detection device of the present invention, the processing unit includes a waveform processing unit that obtains an envelope by performing absolute value processing on the sound signal from the input unit, and the impact sound. A reference waveform storage unit that stores a corresponding reference waveform, and a cross-correlation calculation unit that calculates a cross-correlation between the reference waveform and the envelope waveform are included.
この実施形態によると、波形処理部で音信号を絶対値処理して包絡線を求め、相互相関演算部で包絡線の波形と参照波形との相互相関を演算することができる。 According to this embodiment, the waveform processor can perform absolute value processing on the sound signal to obtain an envelope, and the cross-correlation calculator can calculate the cross-correlation between the waveform of the envelope and the reference waveform.
本発明によれば、音信号を絶対値処理して包絡線を求め、この包絡線の波形と衝撃音に対応する参照波形との相互相関からの衝撃音を検出するので、振幅が大きく変化したり、継続期間が変化する衝撃音であっても包絡線の波形を用いることで、精度よく検出できることになる。 According to the present invention, the sound signal is subjected to absolute value processing to obtain an envelope, and the impact sound is detected from the cross-correlation between the waveform of the envelope and the reference waveform corresponding to the impact sound. Even an impact sound whose duration changes can be accurately detected by using the envelope waveform.
以下、図面によって本発明の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(実施形態1)
図1は、本発明に係る衝撃音検出装置1の構成を示すブロック図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an impact sound detection apparatus 1 according to the present invention.
この衝撃音検出装置1は、マイクロフォン(図示せず)から入力されるアナログの音信号をA/D変換するA/D変換器を含む入力部2と、この入力部2からの音信号を処理して衝撃音であるか否かを判定する処理部15と、この処理部15で衝撃音であると判定されたときに、外部に検出信号を出力する出力部8とを備えており、例えば、コンピュータによって構成される。
The impact sound detection device 1 includes an
処理部15は、入力部2からのディジタル信号の内、検出対象とする衝撃音が含まれる所定帯域の周波数成分だけを通過させるフィルタ部3と、このフィルタ部3からの出力の絶対値をとる絶対値処理部4と、この絶対値処理部4の出力の包絡線を求める包絡線処理部5と、予め衝撃音に対応する参照波形が記憶された参照波形記憶部6と、包絡線処理部5からの包絡線の波形と参照波形との相互相関を演算する相互相関演算部7と、この相互相関演算部7の演算結果と閾値とを比較して衝撃音であるか否かを判定する判定部16とを備えている。
The
フィルタ部3は、衝撃音が含まれる所定帯域以外の周波数成分を除去するものであり、例えば、4次バタワースのハイパスフィルタであるFIRフィルタで構成される。
The
絶対値処理部4は、例えば、図2(a)に示す音信号の絶対値を求めるものであり、その振幅の中心を0レベルとして全て正方向の信号にするものであり、例えば、全波整流して図2(b)に示す絶対値波形とするものである。なお、直流分を除去した後に、全波整流するようにしてもよい。
The absolute
更に、包絡線処理部5では、例えば、低い周波数領域の信号だけを通過させるローパスフィルタを通して図2(b)の絶対値波形の包絡線を、図2(c)に示すように取り出す。なお、この図2においては、後述の実施形態2の説明の供するトリガおよび所定期間T1を併せて示している。 Further, the envelope processing unit 5 takes out the envelope of the absolute value waveform in FIG. 2B as shown in FIG. 2C through, for example, a low-pass filter that passes only a signal in a low frequency region. In FIG. 2, a trigger and a predetermined period T <b> 1 that will be described in the second embodiment to be described later are also shown.
絶対値処理部4および包絡線処理部5によって波形処理部が構成される。
The absolute
参照波形は、検出対象とする衝撃音を、入力部2に入力し、フィルタ部3、絶対値処理部4および包絡線処理部5で処理した波形であり、例えば、衝撃音を複数回入力して得られる複数の参照波形の平均をとった波形を最終的な参照波形として参照波形記憶部6に予め記憶させている。
The reference waveform is a waveform obtained by inputting an impact sound as a detection target to the
相互相関演算部7は、参照波形記憶部6の参照波形と、入力部2から入力され、フィルタ部3、絶対値処理部4および包絡線処理部5で処理された音信号の包絡線の波形との相互相関を演算する。
The
一般に、信号X(t)と信号Y(t)との相互相関Rxy(t)は、次のように定義される。 In general, the cross-correlation Rxy (t) between the signal X (t) and the signal Y (t) is defined as follows.
上記乗算結果の総和、すなわち、相互相関演算部7の演算結果が大きい程、包絡線の波形と参照波形との類似度が高いことになる。
The larger the sum of the multiplication results, that is, the calculation result of the
判定部16では、予め定めた閾値と、相互相関演算部7の演算結果とを比較し、演算結果が閾値を越えたときには、その音信号は衝撃音であると判定して判定出力を出力部8に与える。
The
出力部8は、衝撃音であるとの判定出力に応答して外部に検出信号を出力する。
The
図3は、相互相関演算部7の演算結果と出力部8から出力される検出信号とを示す図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating a calculation result of the cross
同図(a)は、相互相関演算部7の演算結果の時間的な変化を示しており、横軸は時間を、縦軸は演算結果を示している。
FIG. 6A shows temporal changes in the calculation result of the
入力部2に衝撃音でない音信号が入力され、上述のように、フィルタ部3、絶対値処理部4および包絡線処理部5でそれぞれ処理されて相互相関演算部7で参照波形との相互相関が演算されると、その演算結果は、例えば、図3(a)の破線で示すように小さな値となり、閾値を越えることがなく、検出信号が出力されることはない。
A sound signal that is not an impact sound is input to the
これに対して、入力部2に衝撃音の音信号が入力されて、フィルタ部3、絶対値処理部4および包絡線処理部5でそれぞれ処理されて相互相関演算部7で参照波形との相互相関が演算されると、図3(a)の実線で示すように、衝撃音の音信号の入力につれて相互相関の演算結果が徐々に大きくなって、閾値を越えることになり、これによって、衝撃音であると判定されて出力部8からの同図(b)に示すように、ハイレベルの検出信号が一定期間(Ton)出力されることになる。
On the other hand, an impact sound signal is input to the
このように、入力される音信号の包絡線を求め、この包絡線の波形と参照波形との相互相関演算を行なって衝撃音を検出するので、短時間で振幅が大きく変化するような衝撃音であっても精度よく検出することができる。 In this way, the envelope of the input sound signal is obtained, and the impact sound is detected by performing a cross-correlation operation between the envelope waveform and the reference waveform. Even so, it can be accurately detected.
すなわち、包絡線を用いて相互相関を演算するので、入力される音信号と参照波形との間に、時間的なずれが多少生じたとしても、相互相関演算の結果が大きく変化することがなく、衝撃音を精度よく検出することができる。 That is, since the cross-correlation is calculated using the envelope, even if there is a slight time lag between the input sound signal and the reference waveform, the result of the cross-correlation calculation does not change greatly. The impact sound can be detected with high accuracy.
また、マイクロフォンなどで連続的に収音されている音信号から衝撃音を検出することができ、衝撃音が入力されるタイミングが変化するような用途であっても精度よく衝撃音を検出することができる。 In addition, it is possible to detect impact sound from sound signals continuously picked up by a microphone, etc., and to detect impact sound accurately even in applications where the impact sound input timing changes. Can do.
(実施形態2)
図4は、本発明の他の実施形態に係る衝撃音検出装置10の構成を示すブロック図であり、上述の実施形態に対応する部分には、同一の参照符号を付す。
(Embodiment 2)
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of an impact
この実施形態では、上述の実施形態の判定部16からの判定出力をトリガとしてその前後の音信号の特徴量を演算し、この特徴量に基づいて、衝撃音であるか否かの最終的な判定することによって衝撃音の検出精度を高めたものである。
In this embodiment, the determination output from the
すなわち、この実施形態の衝撃音検出装置10は、入力されるアナログの音信号をA/D変換するA/D変換器を含む入力部2と、この入力部2からの音信号を処理して衝撃音であるか否かを判定する処理部17と、この処理部17で衝撃音であると判定されたときに、外部に検出信号を出力する出力部8とを備えている。
In other words, the impact
処理部17は、上述の実施形態と同様に、入力部2からのディジタル信号の内、検出対象とする衝撃音が含まれる所定帯域の周波数成分だけを通過させるフィルタ部3と、このフィルタ部3からの出力の絶対値をとる絶対値処理部4と、この絶対値処理部4の出力の包絡線を求める包絡線処理部5と、予め衝撃音に対応する参照波形が記憶された参照波形記憶部6と、包絡線処理部5からの包絡線の波形と参照波形との相互相関を演算する相互相関演算部7と、この相互相関演算部7の演算結果と閾値とを比較して衝撃音の検出タイミングであるか否かを判定するタイミング判定部16とを備えており、タイミング判定部16の判定出力を、内部の検出タイミングのトリガとして用いる以外は、上述の実施形態と同様である。
Similarly to the above-described embodiment, the
更に、この実施形態では、処理部17は、入力部2からの音信号を格納するデータ記憶部11と、タイミング判定部16からの検出タイミングであることを示す判定出力に応答して、その検出タイミングを含む所定期間、この例では、その検出タイミングを含むその前後の所定期間に亘る音信号をデータ記憶部11から読み出して特徴量を演算抽出する特徴量演算部12と、この特徴量演算部12からの特徴量に基づいて、衝撃音であるか否かを判定する衝撃音判定部18とを備えている。
Further, in this embodiment, the
データ記憶部11は、所定期間を越える期間の音信号を記憶できる容量を有しており、入力される音信号を順次更新記憶する。
The
タイミング判定部16は、図3に示す上述の実施形態と同様に、相互相関演算部7の演算結果と閾値とを比較し、演算結果が閾値を越えたときに、判定出力を与えるものである。この判定出力は、衝撃音であると判定される音信号に対して出力されるものであるので、この実施形態では、この判定出力を衝撃音の検出タイミングのトリガとして、特徴量演算部12では、その検出タイミングを含むその前後の所定期間の音信号をデータ記憶部11から読み出して特徴量を抽出し、特徴量に基づいて、前記所定期間の音信号が衝撃音であるか否かを最終的に判定するものである。例えば、図2(a)に示すように、タイミング判定部16の判定出力であるトリガが、矢符で示されるタイミングで出力されると、そのタイミングを含む所定期間T1に亘る音信号が読み出されることになる。
The
特徴量演算部12は、データ記憶部11から読み出した所定期間T1の音信号データに含まれるノイズ成分を、バンドバスフィルタなどで除去した後、特徴量、例えば、正負に変化する音信号のピークの数、隣り合うピークの差、ピーク値などを抽出する。
The feature
衝撃音判定部18には、検出対象である衝撃音について演算抽出した特徴量、例えば、ピークの数やピーク値などの閾値が予め記憶されており、特徴量演算部12からの特徴量、例えば、ピークの数やピーク値などを、対応する閾値と比較し、衝撃音であるか否かを判定する。例えば、ピークの数やピーク値が、上下限の閾値の範囲内にあったときには、衝撃音であると判定する。
The impact
出力部8は、衝撃音判定部18の判定出力に基づいて、衝撃音であると判定されたときには、外部に検出信号を出力する。
The
このように、上述の実施形態と同様にして、衝撃音であると判定されたときには、そのタイミングを衝撃音の検出タイミングとし、その検出タイミングを含むその前後の所定期間の音信号の特徴量を抽出して衝撃音であるか否かを最終的に判定するので、より精度の高い衝撃音の検出が可能となる。 As described above, in the same manner as in the above-described embodiment, when it is determined that the sound is an impact sound, the timing is set as the detection timing of the impact sound, and the feature amount of the sound signal in the predetermined period before and after the detection timing is calculated. Since it is finally determined whether or not it is an impact sound after extraction, it is possible to detect the impact sound with higher accuracy.
なお、特徴量としては、ピークの数やピーク値に限らず、例えば、FET(高速フーリエ変換)によって周波数軸データに変換し、周波数軸データに基づいて、特定の周波数帯成分を特徴量として抽出してもよく、更に、一般的な振動解析指標や統計関数を用いた手法を採用して特徴量を抽出してもよい。 The feature amount is not limited to the number of peaks and the peak value. For example, the feature amount is converted into frequency axis data by FET (Fast Fourier Transform), and a specific frequency band component is extracted as the feature amount based on the frequency axis data. Further, a feature amount may be extracted by employing a method using a general vibration analysis index or a statistical function.
また、特徴量演算部12では、1種類の特徴量に限らず、複数の特徴量を抽出し、衝撃音判定部18では、それら複数の特徴量を組み合わせて衝撃音であるか否かを総合的に判定してもよい。
In addition, the feature
本発明は、衝撃音の検出に有用である。 The present invention is useful for detecting impact sound.
1,10 衝撃音検出装置
2 入力部
15,17 処理部
8 出力部
3 フィルタ部
4 絶対値処理部
5 包絡線処理部
6 参照波形記憶部
7 相互相関演算部
12 特徴量演算部
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記音信号を絶対値処理して包絡線を求めるステップと、
求めた包絡線の波形と前記衝撃音に対応する参照波形との相互相関を演算するステップと、
前記演算の結果に基づいて、衝撃音であるか否かを判定するステップと、
を含むことを特徴とする衝撃音検出方法。 An impact sound detection method for detecting an impact sound from a sound signal,
Obtaining an envelope by performing absolute value processing on the sound signal; and
Calculating a cross-correlation between the waveform of the obtained envelope and a reference waveform corresponding to the impact sound;
Determining whether the sound is an impact sound based on the result of the calculation;
A method for detecting an impact sound, comprising:
前記音信号を絶対値処理して包絡線を求めるステップと、
求めた包絡線の波形と前記衝撃音に対応する参照波形との相互相関を演算するステップと、
前記演算の結果に基づいて、衝撃音の検出タイミンングであるか否かを判定するステップと、
検出タイミングであると判定されたときに、その検出タイミングを含む所定期間の音信号から特徴量を演算するステップと、
演算した特徴量に基づいて、衝撃音であるか否かを判定するステップと、
を含むことを特徴とする衝撃音検出方法。 An impact sound detection method for detecting an impact sound from a sound signal,
Obtaining an envelope by performing absolute value processing on the sound signal; and
Calculating a cross-correlation between the waveform of the obtained envelope and a reference waveform corresponding to the impact sound;
Determining whether or not the detection timing of the impact sound based on the result of the calculation;
A step of calculating a feature amount from a sound signal of a predetermined period including the detection timing when it is determined to be the detection timing;
Determining whether or not the sound is an impact sound based on the calculated feature value;
A method for detecting an impact sound, comprising:
前記音信号が入力される入力部と、
前記入力部からの前記音信号を絶対値処理して包絡線を求め、該包絡線の波形と前記衝撃音に対応する参照波形との相互相関を演算してその演算結果に基づいて、衝撃音であるか否かを判定する処理部と、
前記処理部で衝撃音であると判定されたときに、検出信号を出力する出力部と、
を含むことを特徴とする衝撃音検出装置。 An impact sound detection device for detecting an impact sound from an input sound signal,
An input unit to which the sound signal is input;
The sound signal from the input unit is subjected to absolute value processing to obtain an envelope, a cross-correlation between the waveform of the envelope and a reference waveform corresponding to the shock sound is calculated, and an impact sound is calculated based on the calculation result. A processing unit for determining whether or not
An output unit that outputs a detection signal when the processing unit determines that the sound is an impact sound;
An impact sound detection device comprising:
前記音信号が入力される入力部と、
前記入力部からの前記音信号を絶対値処理して包絡線を求めて、該包絡線の波形と前記衝撃音に対応する参照波形との相互相関を演算してその演算結果に基づいて、衝撃音の検出タイミンングであるか否かを判定し、検出タイミングであると判定されたときに、その検出タイミングを含む所定期間の音信号から特徴量を演算し、該特徴量に基づいて、衝撃音であるか否かを判定する処理部と、
前記処理部で衝撃音であると判定されたときに、検出信号を出力する出力部と、
を含むことを特徴とする衝撃音検出装置。 An impact sound detection device for detecting an impact sound from an input sound signal,
An input unit to which the sound signal is input;
The sound signal from the input unit is subjected to absolute value processing to obtain an envelope, a cross-correlation between the waveform of the envelope and a reference waveform corresponding to the impact sound is calculated, and an impact is calculated based on the calculation result. It is determined whether or not it is sound detection timing. When the detection timing is determined, a feature amount is calculated from a sound signal of a predetermined period including the detection timing, and an impact sound is calculated based on the feature amount. A processing unit for determining whether or not
An output unit that outputs a detection signal when the processing unit determines that the sound is an impact sound;
An impact sound detection device comprising:
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