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JP5017246B2 - Dictionary learning apparatus and method - Google Patents
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a dictionary updating system which can update the dictionary for precisely identifying the scene. <P>SOLUTION: This updating system has a sound feature extracting section 11 which extracts the sound feature amount for identifying the scene by analyzing the sound signals, a relevant information acquisition section 21 which acquires the information other than the sound signals as the relevant information, a dictionary controller 61 which controls the dictionary of the sound feature amounts by correlating it with the relevant information, a similarity calculation section 41 which calculates the similarity by collating the sound feature amounts and the dictionary, a learning controller 31 which calculates the similarity of those having the common information from the dictionary and updates the dictionary when the similarity is larger than the first threshold, and a dictionary updating section 51 which updates the sound signal parameters used to collate the sound feature amounts to obtain the similarity when updating the dictionary. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、シーンの識別に用いる辞書を適応的に学習する辞書学習装置及びその方法に関する。   The present invention relates to a dictionary learning apparatus and method for adaptively learning a dictionary used for scene identification.

近年の各種センサ技術及び半導体技術の進展により、様々なセンサが搭載された小型機器が普及している。例えば、最近の携帯電話にはGPS(Global Positioning System)が搭載されており、携帯電話を保持する利用者の位置を把握できる。この位置情報を活用した目的地までの道順を案内するサービスが実現されている。また、加速度センサが搭載された機器では、停止している/走っている/乗り物に乗っているといった利用者の移動状況を把握することができる。例えば、音楽プレーヤに加速度センサが搭載することで、走っている場合には楽曲を再生するが、乗り物に乗っている場合には音量を小さくするといった制御が可能である。   With recent advances in various sensor technologies and semiconductor technologies, small devices equipped with various sensors have become widespread. For example, a recent mobile phone is equipped with a GPS (Global Positioning System), and the position of a user holding the mobile phone can be grasped. A service that uses this location information to guide directions to a destination has been realized. In addition, in a device equipped with an acceleration sensor, it is possible to grasp a user's movement status such as being stopped / running / on a vehicle. For example, by installing an acceleration sensor in a music player, it is possible to control to play music while running, but to reduce the volume when riding on a vehicle.

このように利用者の状況が把握できれば、状況にあった情報提供や機能の切り替えが可能となるが、単独のセンサだけで利用者の状況を幅広く把握するのには限界がある。例えば、GPSを使うことで位置が把握できるが、GPSは郊外に比べて屋内の精度は低下することが知られており、屋内の位置によって機能やサービスを切り替えるアプリケーションには適用できない。また、加速度センサを使うことで、乗り物にのっている状態を把握することは可能であるが、バスや電車といった乗り物の種類を把握するのは容易ではない。   If the user's situation can be ascertained in this way, it is possible to provide information and switch functions depending on the situation, but there is a limit to grasping the user's situation widely using only a single sensor. For example, the position can be grasped by using the GPS, but it is known that the accuracy of the indoor is lower than that of the suburbs, and the GPS cannot be applied to an application that switches functions and services depending on the indoor position. Although it is possible to grasp the state of the vehicle by using the acceleration sensor, it is not easy to grasp the type of the vehicle such as a bus or a train.

これらの問題点に対しては、屋内の位置が把握できるようRFID(Radio Frequency IDentification)などのタグを設置するといった解決策や、位置をキーに詳細な状況を把握するための情報を整備して検索するといった解決策が考えられる。これらはインフラの整備による解決であるが、インフラ整備にかけるコストと提供される機能とのバランスが悪いと、現実的な解とはならない。   To solve these problems, we have prepared a solution such as RFID (Radio Frequency IDentification) tag so that the indoor position can be grasped and information for grasping the detailed situation using the position as a key. Solutions such as searching can be considered. These are solutions by infrastructure development, but if the balance between the cost of infrastructure development and the functions provided is poor, it will not be a realistic solution.

一方、インフラの整備ではなく複数のセンサを協働させることで把握できる状況の幅を広げるアプローチもある。例えば、上述したバスと電車といった乗り物を例に考えるとバスと電車では発せられる走行音が異なっており、マイクから音響信号を取得することで、加速度だけでは把握が難しい状況を識別できる。特許文献1や非特許文献1では、バスや電車を含む複数の状況で収集した音声データから識別のための辞書を学習し、辞書との照合によって、最も類似度の高い辞書から状況を把握する方法が公開されている。このように、加速度とマイクを協調させることで、単独のセンサでは難しい「バスに乗って移動している」といった状況を把握することができる。   On the other hand, there is an approach to expand the range of situations that can be grasped by cooperating multiple sensors instead of infrastructure maintenance. For example, considering the above-mentioned vehicles such as buses and trains, the running sounds generated by the buses and trains are different, and by acquiring an acoustic signal from a microphone, it is possible to identify a situation that is difficult to grasp only by acceleration. In Patent Literature 1 and Non-Patent Literature 1, a dictionary for identification is learned from voice data collected in a plurality of situations including buses and trains, and the situation is grasped from the dictionary with the highest similarity by collating with the dictionary. The method is public. In this way, by coordinating the acceleration and the microphone, it is possible to grasp a situation such as “moving on a bus” which is difficult with a single sensor.

また、工場内に設置された複数の機械が正常に動作しているかを点検する工場巡回を支援する端末がある。この端末について、ユーザの目の前にある機械毎に確認すべき項目を切り替えて提供する機能をもったアプリケーションを想定すると、GPSでは屋内の細かな位置は把握できないが、マイクを使うことで駆動音の異なる機械の違いを把握することができる。   There are also terminals that support factory patrols that check whether a plurality of machines installed in the factory are operating normally. Assuming an application that has a function to switch and provide items to be confirmed for each machine in front of the user's eyes, the GPS cannot grasp the detailed indoor position, but it can be driven by using a microphone. Can understand the difference between machines with different sounds.

このように状況把握のために従来使われていたセンサとマイクを協調させることで、把握できる状況は広がる。加えてマイクは、携帯電話など多くの小型機器に搭載されておりインフラ整備などと比較すると導入コストが低いため、有効な手段と考えることができる。   Thus, the situation which can be grasped spreads by cooperating the sensor and microphone which were conventionally used for the situation grasp. In addition, microphones are installed in many small devices such as mobile phones, and the introduction cost is low compared to infrastructure maintenance.

しかしながら、特許文献1や非特許文献1の方法では、シーンを適切に判断するために参照する辞書を、大量の音響信号から学習する必要があるという問題点がある。例えば、高精度にシーンを識別するためには、少なくとも数十分から数時間の学習データを集める必要がある。また、マイクを連続稼働させると、バスと電車の例のように、識別が容易な単独の音源から混入された音響信号だけでなく、複数の音源が混在している場合や、機器自体を移動させることによる雑音などが入力されるために、音響信号だけでは十分にシーンを識別できない場合があるという問題点がある。   However, the methods of Patent Document 1 and Non-Patent Document 1 have a problem that it is necessary to learn a dictionary to be referred to in order to appropriately determine a scene from a large amount of acoustic signals. For example, in order to identify a scene with high accuracy, it is necessary to collect learning data of at least several tens of minutes to several hours. In addition, when the microphone is continuously operated, as in the case of buses and trains, not only acoustic signals mixed from a single sound source that can be easily identified, but also multiple sound sources are mixed, or the device itself is moved. Since noise or the like due to the input is input, there is a problem that the scene may not be sufficiently identified only by the acoustic signal.

大量の学習データが準備できずに十分な性能が出ない辞書を強化する方法として、シーン識別の際に入力されたデータを使って辞書を更新するオンライン適応が考えられる。例えば、音声による話者照合では、声質の経年変化や環境の変化に対応する方法としてオンライン適応の方法がとられる(特許文献2参照)。しかしこれらの方法では、話者毎に準備された照合のための辞書群のうち、どの辞書に対して更新を行うかは、IDなどの話者を指定するための情報から判断することが前提となっている。IDの入力は、更新したい状況が何であるか、対応する辞書を利用者に指定することに相当するため、利用者に手間を強いるという問題点があった。全ての辞書から適応すべき辞書を選定すれば、利用者への手間を強いることはなくなるが、辞書選定に失敗すると誤った適応をするという問題点がある。特に上記の例にあげた乗り物の種類の違いや機械の種類の違いを判断する状況を考えると、異なる場所で類似する環境音がなっていて、初期段階では類似する辞書が構築される可能性は高く、結果として誤った適応が頻発するという問題点がある。
特開2002−323371公報 特許第3849841号公報 Peltonen,V. et.al 「Computational auditory scene recognition」 ICASSP2002
As a method for strengthening a dictionary in which a large amount of learning data cannot be prepared and sufficient performance cannot be obtained, online adaptation in which the dictionary is updated using data input at the time of scene identification can be considered. For example, in speaker verification by voice, an on-line adaptation method is adopted as a method for dealing with changes in voice quality over time and environmental changes (see Patent Document 2). However, in these methods, it is assumed that which dictionary is updated among the collation dictionaries prepared for each speaker is determined from information for specifying the speaker such as an ID. It has become. The input of the ID corresponds to designating the corresponding dictionary to the user as to what the situation to be updated is, and there is a problem that the user is troublesome. If a dictionary to be adapted is selected from all dictionaries, there is no need for the user to be troublesome, but there is a problem in that if the dictionary selection fails, incorrect adaptation is performed. Especially considering the situation of judging the difference in vehicle type and machine type given in the above example, there is a possibility that a similar dictionary will be constructed in the initial stage because there are similar environmental sounds in different places As a result, there is a problem that erroneous adaptation frequently occurs.
JP 2002-323371 A Japanese Patent No. 3849841 Peltonen, V. et.al "Computational auditory scene recognition" ICASSP2002

このように従来は、他のセンサだけでは把握できないシーンを、音響情報を分析することで得られる情報を使って補完しようとしても、シーンを識別するために必要となる辞書が環境に合わずに十分な識別性能が出ないという問題があった。さらに環境に合わない辞書を適応する場合に、対象となる辞書を指定しなければ、類似するシーンに対応する辞書を誤って更新してしまうという問題点がある。   Thus, in the past, even if an attempt was made to supplement a scene that could not be grasped only by other sensors using information obtained by analyzing acoustic information, the dictionary required to identify the scene did not match the environment. There was a problem that sufficient discrimination performance was not achieved. Further, when adapting a dictionary that does not match the environment, there is a problem in that a dictionary corresponding to a similar scene is erroneously updated unless a target dictionary is designated.

また、音響情報のみを使ってシーンを識別する、又は、辞書を適応する場合には、識別や適応には適さない信頼性の低い音響信号が混在することので、十分な性能が出ないという問題点がある。   In addition, when identifying scenes using only acoustic information or adapting a dictionary, there is a problem that sufficient performance is not achieved because there are mixed unreliable acoustic signals that are not suitable for identification and adaptation. There is a point.

そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、シーンを精度よく識別するための辞書を更新できる辞書学習装置及びその方法を提供することにある。   Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a dictionary learning apparatus and method that can update a dictionary for accurately identifying a scene.

本発明は、入力された音響信号を分析してシーンを識別するための識別対象の音響特徴量を抽出する音響特徴抽出部と、前記入力された音響信号以外の情報を関連情報として取得する関連情報取得部と、事前に準備された音響特徴量の辞書を、前記関連情報と対応付けて複数管理する辞書管理部と、前記識別対象の音響特徴量と前記複数の辞書とを照合して類似度をそれぞれ算出する類似度算出部と、前記複数の辞書の中から前記取得した関連情報が共通の前記辞書に絞り込み、前記絞り込んだ辞書の前記類似度を前記類似度算出部から取得し、前記類似度が第1の閾値より大きいときは前記絞り込んだ辞書の更新を行うように制御する学習制御部と、前記絞り込まれ、かつ、前記類似度が前記第1の閾値より大きい前記辞書の更新を行う場合に、前記類似度を求めるため音響信号パラメータを、前記識別対象の音響特徴量を用いて更新する辞書更新部と、を備えたことを特徴とする辞書学習装置である。 The present invention relates to an acoustic feature extraction unit that analyzes an input acoustic signal and extracts an acoustic feature quantity to be identified for identifying a scene, and to acquire information other than the input acoustic signal as related information An information acquisition unit, a dictionary management unit that manages a plurality of previously prepared acoustic feature quantity datums in association with the related information, and the identification target acoustic feature quantity and the plurality of dictionaries are similar to each other A similarity calculating unit for calculating the degree of each, and the related information acquired from the plurality of dictionaries is narrowed down to the common dictionary, the similarity of the narrowed down dictionary is acquired from the similarity calculating unit , A learning control unit that controls to update the narrowed-down dictionary when the similarity is larger than a first threshold, and updates the dictionary that has been narrowed down and the similarity is larger than the first threshold. Place to do , The acoustic signal parameter for determining the degree of similarity, a dictionary learning device characterized by comprising a, a dictionary updating unit that updates using acoustic features of the identification target.

本発明によれば、シーンの識別精度を高めるための辞書に更新することができる。   According to the present invention, it is possible to update the dictionary to improve the scene identification accuracy.

本発明の一実施例の辞書学習装置について、図面に基づいて説明する。   A dictionary learning apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

(第1の実施例)
本発明の第1の実施例の辞書学習装置について、図1〜図6に基づいて説明する。
(First embodiment)
A dictionary learning apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

(1)辞書学習装置の構成
まず、辞書学習装置の構成について図1に基づいて説明する。図1は、本実施例の辞書学習装置の概略構成図である。
(1) Configuration of Dictionary Learning Device First, the configuration of the dictionary learning device will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a dictionary learning apparatus according to the present embodiment.

図1に示すように、辞書学習装置は、音響特徴抽出部11、関連情報取得部21、学習制御部31、類似度算出部41、辞書更新部51、辞書管理部61を有している。   As illustrated in FIG. 1, the dictionary learning device includes an acoustic feature extraction unit 11, a related information acquisition unit 21, a learning control unit 31, a similarity calculation unit 41, a dictionary update unit 51, and a dictionary management unit 61.

なお、この辞書学習装置は、例えば、汎用のコンピュータ装置を基本ハードウェアとして用いることでも実現することが可能である。すなわち、音響特徴抽出部11、関連情報取得部21、学習制御部31、類似度算出部41、辞書更新部51、辞書管理部61は、上記のコンピュータ装置に搭載されたプロセッサにプログラムを実行させることにより実現することができる。このとき、辞書学習装置は、上記のプログラムをコンピュータ装置に予めインストールすることで実現してもよいし、CD−ROMなどの記憶媒体に記憶して、又はネットワークを介して上記のプログラムを配布して、このプログラムをコンピュータ装置に適宜インストールすることで実現してもよい。   This dictionary learning device can also be realized, for example, by using a general-purpose computer device as basic hardware. That is, the acoustic feature extraction unit 11, the related information acquisition unit 21, the learning control unit 31, the similarity calculation unit 41, the dictionary update unit 51, and the dictionary management unit 61 cause the processor mounted on the computer device to execute the program. Can be realized. At this time, the dictionary learning device may be realized by installing the above program in a computer device in advance, or may be stored in a storage medium such as a CD-ROM, or distributed through the network. Thus, this program may be realized by appropriately installing it in a computer device.

(1−1)音響特徴抽出部11
音響特徴抽出部11は、入力される音響信号を分析して、シーン識別のために音響信号からシーンの違いを強調する音響特徴量を抽出して、抽出した音響特徴量を学習制御部31に出力する。シーン識別のために音響信号から音響特徴量を抽出する方法の詳細については後述する。
(1-1) Acoustic feature extraction unit 11
The acoustic feature extraction unit 11 analyzes the input acoustic signal, extracts an acoustic feature amount that emphasizes the difference in the scene from the acoustic signal for scene identification, and sends the extracted acoustic feature amount to the learning control unit 31. Output. Details of a method for extracting an acoustic feature amount from an acoustic signal for scene identification will be described later.

なお、「シーン」とは、場所又は状況を意味する。状況とは例えば時間、場所、周辺環境の変化に伴う変化等である。また、分析対象となる音響信号の入力方法に特に制約はなく、例えばマイク、アンプ及びADコンバーターなどを備えた音声入力部からリアリタイムに取得できる構成にしてもよい。また、デジタル信号として記憶装置に格納された音響信号を読み込むことで取得できる構成にしてもよい。   The “scene” means a place or situation. The situation is, for example, changes accompanying changes in time, place, and surrounding environment. Moreover, there is no restriction | limiting in particular in the input method of the acoustic signal used as analysis object, For example, you may make it the structure which can be acquired in real time from the audio | voice input part provided with the microphone, amplifier, AD converter etc., for example. Further, a configuration may be adopted in which an acoustic signal stored in a storage device as a digital signal can be acquired by reading.

(1−2)関連情報取得部21
関連情報取得部21は、加速度センサやGPSなどの音響信号以外のセンサの情報を取得して、取得した関連情報を学習制御部31に出力する。
(1-2) Related information acquisition unit 21
The related information acquisition unit 21 acquires information of sensors other than acoustic signals such as an acceleration sensor and GPS, and outputs the acquired related information to the learning control unit 31.

出力する関連情報は、センサから得られた生データ系列を分析して取得する音響特徴量や音響特徴量から推定したシーン推定結果でもよい。   The related information to be output may be an acoustic feature quantity obtained by analyzing a raw data series obtained from a sensor or a scene estimation result estimated from an acoustic feature quantity.

例えば、3軸の加速度を取得できる加速度センサであると、動作周期毎に得られるXYZ軸の加速度データを分析すれば、絶対移動量(G値)などの音響特徴量が抽出できる。また、動作周期毎に得られるXYZ軸の加速度データや絶対移動量から、静止、歩く、走るといった状況を把握することも可能である。   For example, in the case of an acceleration sensor capable of acquiring three-axis acceleration, by analyzing XYZ-axis acceleration data obtained for each operation cycle, an acoustic feature amount such as an absolute movement amount (G value) can be extracted. It is also possible to grasp the situation such as stationary, walking, and running from the XYZ-axis acceleration data and the absolute movement amount obtained for each operation cycle.

よって上述の音響特徴量や判定結果を関連情報として出力することも可能である。関連情報取得部21の詳細については後述する。   Therefore, it is possible to output the above-described acoustic feature amount and determination result as related information. Details of the related information acquisition unit 21 will be described later.

(1−3)辞書管理部61
辞書管理部61は、音響特徴量からシーンを識別するために照合する複数の判定用辞書(以下、単に「辞書」という)を、上述した関連情報と関連付けて管理する。
(1-3) Dictionary management unit 61
The dictionary management unit 61 manages a plurality of determination dictionaries (hereinafter simply referred to as “dictionaries”) that are collated in order to identify a scene from the acoustic feature amount in association with the related information described above.

辞書としては、識別したいシーンで観測される音響信号の出現パターンを統計的に表現した混合正規分布(Gaussian Mixture Model、GMM)などが一例として考えられる。識別したいシーンに対応する複数の辞書を、関連情報取得部21から得られる関連情報毎に分類して管理する。詳細については後述する。   As a dictionary, a mixed normal distribution (Gaussian Mixture Model, GMM) that statistically represents an appearance pattern of an acoustic signal observed in a scene to be identified can be considered as an example. A plurality of dictionaries corresponding to a scene to be identified are classified and managed for each related information obtained from the related information acquisition unit 21. Details will be described later.

(1−4)類似度算出部41
類似度算出部41は、音響特徴量と事前に準備した辞書とを照合して、類似度を表す「類似度スコア」を算出する。辞書が上述したGMMである場合、音響信号の出現パタンを表現するためにGMMが保有する、音響特徴量の平均ベクトル、分散ベクトル、さらには複数のベクトルの重みなどの音響信号パラメータを用いることで、下記の(1)式で計算できる尤度を類似度スコアとすることができる。類似度算出部41は、尤度を事後確率化したものを前記類似度として算出する。類似度スコアの詳細については後述する。
(1-4) Similarity calculation unit 41
The similarity calculation unit 41 compares the acoustic feature quantity with a dictionary prepared in advance and calculates a “similarity score” representing the similarity. When the dictionary is the GMM described above, the acoustic signal parameters such as the average vector of the acoustic feature amount, the dispersion vector, and the weights of a plurality of vectors possessed by the GMM to express the appearance pattern of the acoustic signal are used. The likelihood that can be calculated by the following equation (1) can be used as the similarity score. The similarity calculation unit 41 calculates a likelihood obtained by converting the likelihood into a posteriori probability as the similarity. Details of the similarity score will be described later.

(1−5)学習制御部31
学習制御部31は、音響特徴抽出部11から得られる音響特徴量を、辞書管理部61に管理される辞書の更新に用いるか否かを判断し、制御する。学習制御部31は、更新すべき辞書がある場合には、更新対象となる辞書と、得られた音響特徴量を辞書更新部51に通知する。
(1-5) Learning control unit 31
The learning control unit 31 determines whether or not to use the acoustic feature amount obtained from the acoustic feature extraction unit 11 for updating the dictionary managed by the dictionary management unit 61. When there is a dictionary to be updated, the learning control unit 31 notifies the dictionary update unit 51 of the dictionary to be updated and the obtained acoustic feature amount.

学習制御部31は、更新の必要性を判断するため、関連情報取得部21から得られた関連情報に基づいて、辞書管理部61にある辞書のうち候補となる辞書を絞り込む。絞り込まれた辞書に対する音響特徴量との類似度は、類似度算出部41に問い合わせて取得する。取得した類似度を比較することで、更新対象となる辞書の有無を判断し、対象となる辞書が見つかった場合は、辞書を学習するよう辞書更新部51を制御する。更新の必要性を判断する方法の詳細については、後述する。   The learning control unit 31 narrows down candidate dictionaries among the dictionaries in the dictionary management unit 61 based on the related information obtained from the related information acquisition unit 21 in order to determine the necessity of updating. The similarity with the acoustic feature amount for the narrowed-down dictionary is acquired by inquiring the similarity calculation unit 41. By comparing the acquired similarities, it is determined whether or not there is a dictionary to be updated, and if a dictionary to be updated is found, the dictionary update unit 51 is controlled to learn the dictionary. Details of the method for determining the necessity of update will be described later.

(1−6)辞書更新部51
辞書更新部51は、学習制御部31から入力された更新対象の辞書を、同じく学習制御部31から入力された音響特徴量を使って更新する。より具体的には類似度を求めるために音響特徴量との照合に用いる音響信号を更新する。辞書が上述したGMMである場合、例えばEMアルゴリズムによって音響信号パラメータである平均ベクトルや分散ベクトル、さらには重みベクトルを変更することで、辞書を更新できる。
(1-6) Dictionary update unit 51
The dictionary update unit 51 updates the update target dictionary input from the learning control unit 31 by using the acoustic feature amount input from the learning control unit 31. More specifically, the acoustic signal used for collation with the acoustic feature quantity is updated in order to obtain the similarity. When the dictionary is the GMM described above, for example, the dictionary can be updated by changing the mean vector, the variance vector, and the weight vector, which are acoustic signal parameters, by the EM algorithm.

(1−7)効果
このように本実施例では、シーン識別に用いる辞書を更新する場合に、更新対象とする辞書を関連情報から絞り込むように動作する。これにより本来別の状況に存在する類似の音響信号を発するシーンの辞書を誤って更新することがなくなり、シーンの識別性能を高めることができる。
(1-7) Effect As described above, in this embodiment, when updating a dictionary used for scene identification, an operation is performed to narrow down a dictionary to be updated from related information. Thereby, the dictionary of a scene that emits a similar acoustic signal that originally exists in another situation is not erroneously updated, and the scene identification performance can be improved.

(2)具体例
次に、本実施例の辞書学習装置の動作を情報提供装置に適用した具体例を説明する。辞書学習装置は、加速度センサとGPSとマイクを備え、工場の敷地をパトロールする警備員を支援して巡回場所毎にシーンを識別して、識別したシーン(巡回場所)毎に確認すべき内容を提供する情報提供装置に適用した場合を考える。
(2) Specific example Next, the specific example which applied the operation | movement of the dictionary learning apparatus of a present Example to the information provision apparatus is demonstrated. The dictionary learning device includes an acceleration sensor, a GPS, and a microphone. The dictionary learning device supports security guards who patrol the factory premises, identifies scenes for each patrol place, and checks the contents to be confirmed for each identified scene (patrol place). Consider a case where the present invention is applied to a provided information providing apparatus.

すなわち、情報提供装置は、本実施例の辞書学習装置とシーン識別装置とを有している。シーン識別装置は、本実施例の辞書学習装置によって更新された辞書に基づいて工場内のシーンを識別する。そして、情報提供装置は、この識別したシーンに基づいて情報を提供する。図2に、本実施例で警備員がこの情報提供装置を持って巡回する工場の敷地の模式図を示す。図3は、情報提供装置の正面図と、シーンの識別結果に応じて表示される情報の一例を示す。   That is, the information providing apparatus includes the dictionary learning apparatus and the scene identification apparatus of the present embodiment. The scene identification device identifies a scene in the factory based on the dictionary updated by the dictionary learning device of this embodiment. Then, the information providing device provides information based on the identified scene. FIG. 2 shows a schematic diagram of the site of a factory where guards go around with this information providing device in this embodiment. FIG. 3 shows an example of information displayed according to the front view of the information providing apparatus and the scene identification result.

図2の模式図では、GPSで正確な位置の把握が難しい工場の敷地内において、複数の機械が設置されている。警備員が、この敷地内を加速度センサとGPSとマイクを備えた情報提供装置を持って敷地内を移動すると、シーン識別装置の識別部が、本実施例の辞書学習装置によって更新された辞書に基づいて工場内のシーンを識別する。そして、その識別したシーンに対応して、警備員がパトロールしている場所の目の前にある機械に関して、警備員が確認すべき情報を情報提供装置の提供部が提供する。確認する内容としては、図3に示すように、敷地Aの機械3の前では、例えば、動作の確認、油漏れの確認である。   In the schematic diagram of FIG. 2, a plurality of machines are installed in the site of a factory where it is difficult to grasp an accurate position by GPS. When a security guard moves within the site with an information providing device equipped with an acceleration sensor, GPS, and microphone, the identification unit of the scene identification device is updated to the dictionary updated by the dictionary learning device of the present embodiment. Identify scenes in the factory based on. And the provision part of an information provision apparatus provides the information which a guard should confirm about the machine in front of the place where the guard is patroling corresponding to the identified scene. As shown in FIG. 3, the contents to be checked are, for example, confirmation of operation and confirmation of oil leakage in front of the machine 3 at the site A.

(2−1)辞書管理部61
辞書管理部61の具体例について説明する。
(2-1) Dictionary management unit 61
A specific example of the dictionary management unit 61 will be described.

本実施例における工場パトロールでは、本番前に警備員が、工場を事前巡回して、現場の音を収録するといった機械の調整が可能である。警備員の長時間の事前巡回は現実的ではないため、高い性能の辞書を構築することは難しい。しかし、辞書学習装置が、種となる辞書を場所や状況といった関連情報とリンクして保持することは可能である。   In the factory patrol in the present embodiment, it is possible to adjust the machine such that the guards patrol the factory in advance and record the sound of the site before the actual production. It is difficult to build a high-performance dictionary because it is not realistic for guards to make long visits in advance. However, the dictionary learning device can hold a dictionary as a seed linked to related information such as location and situation.

そこで、機械毎の辞書が、事前巡回によって場所及び加速度から得られる移動情報を関連付けられている。但し、機械毎の辞書は、高い精度は示さないが構築されていて準備されている。   Therefore, the dictionary for each machine is associated with the movement information obtained from the location and the acceleration by the preliminary tour. However, the machine-specific dictionary is constructed and prepared, although it does not show high accuracy.

図4に事前巡回の段階で構築した辞書の具体例を示す。図4に示すように、辞書は巡回対象となる機械毎に準備されており、関連情報から取得できる場所及び移動状況毎に分類して保持されている。   FIG. 4 shows a specific example of the dictionary constructed in the preliminary patrol stage. As shown in FIG. 4, the dictionary is prepared for each machine to be visited, and is classified and held for each place and movement state that can be acquired from related information.

(2−2)音響特徴抽出部11の説明
音響特徴抽出部11の具体例について説明する。
(2-2) Description of Acoustic Feature Extraction Unit 11 A specific example of the acoustic feature extraction unit 11 will be described.

音響特徴抽出部11は、入力される音響信号から音響特徴量を抽出する。音響信号から状況を判断するための音響特徴量としては、(1)パワー変動、又は、(2)零交差数変動を用いる場合を考える。   The acoustic feature extraction unit 11 extracts an acoustic feature amount from the input acoustic signal. As an acoustic feature quantity for judging the situation from the acoustic signal, a case where (1) power fluctuation or (2) zero crossing number fluctuation is used is considered.

「パワー変動」とは、エネルギーの短期的な変動に着目した音響特徴量で、下記に示す(2)式のLSTERbとして求めることができる。
“Power fluctuation” is an acoustic feature amount focusing on short-term fluctuations in energy, and can be obtained as LSTERb in the following equation (2).

(2)式が示すように、音響信号x(t)を、ハミング窓w(t)と呼ばれる窓関数によって一定時間長Nによって切り出してから、フレーム単位のエネルギーSTEを算出する。このエネルギーSTEをB個のフレームで平均した平均エネルギーAveSTEと比較して、0.5倍よりも小さなエネルギーの値を持つフレームが含まれる割合として算出することができる。   As shown in the equation (2), the acoustic signal x (t) is cut out by a fixed time length N using a window function called a Hamming window w (t), and then the energy STE in units of frames is calculated. Compared with the average energy AveSTE obtained by averaging this energy STE in B frames, the energy STE can be calculated as a ratio including frames having energy values smaller than 0.5 times.

また、「零交差変動」とは、零交差数の短期的な変動に着目した音響特徴量で、下記に示す(3)式のHZCRRbとして求めることができる。
The “zero crossing variation” is an acoustic feature amount focusing on short-term variation in the number of zero crossings, and can be obtained as HZCRRb in the following equation (3).

(3)式が示すように、音響信号x(t)を一定時間長Nによって切り出してから、フレーム中で信号の符号が変化する割合を零交差率ZCRとして算出する。この零交差率をB個のフレームで平均した平均零交差変化率AveZCRと比較して、1.5倍よりも大きな値を持つフレームが含まれる割合として算出できる。   As shown in the equation (3), after the acoustic signal x (t) is cut out by a fixed time length N, the rate at which the sign of the signal changes in the frame is calculated as the zero crossing rate ZCR. Compared with the average zero-crossing change rate AveZCR obtained by averaging this zero-crossing rate in B frames, it can be calculated as a ratio including frames having a value larger than 1.5 times.

なお、上述した2つの音響特徴量は、シーンを識別するために用いられる音響特徴量の一例であり、他の公知の音響特徴量を用いても構わない。   Note that the above-described two acoustic feature quantities are examples of acoustic feature quantities used for identifying a scene, and other known acoustic feature quantities may be used.

(2−3)関連情報取得部21の説明
関連情報取得部21の具体例について図6に基づいて説明する。図6は、関連情報取得部21の詳細な動作を説明するフローチャートを示す。
(2-3) Description of Related Information Acquisition Unit 21 A specific example of the related information acquisition unit 21 will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a flowchart illustrating the detailed operation of the related information acquisition unit 21.

関連情報取得部21では、GPS及び加速度センサから位置及び移動状況を把握して、関連情報として出力する。   The related information acquisition unit 21 grasps the position and movement status from the GPS and the acceleration sensor, and outputs the information as related information.

まず、ステップS2101において、関連情報取得部21は、3軸の加速度データが取得できる加速度センサから、X軸、Y軸、Z軸の加速度値(Gx,Gy,Gz)を取得する。加速度データはセンサの動作周期毎に取得でき、例えば10ms毎に加速度のデータが取得できる。   First, in step S2101, the related information acquisition unit 21 acquires X-axis, Y-axis, and Z-axis acceleration values (Gx, Gy, Gz) from an acceleration sensor that can acquire 3-axis acceleration data. The acceleration data can be acquired for each operation cycle of the sensor, and for example, acceleration data can be acquired every 10 ms.

次に、ステップS2102において、関連情報取得部21は、動作周期毎に取得した加速度値(Gx,Gy,Gz)から加速度に関連する音響特徴量を取得する。音響特徴量としては、例えば下記の(4)式で表現されるG値や各軸の移動量などを計算する。
Next, in step S2102, the related information acquisition unit 21 acquires acoustic feature quantities related to acceleration from the acceleration values (Gx, Gy, Gz) acquired for each operation cycle. As the acoustic feature amount, for example, a G value expressed by the following equation (4), a movement amount of each axis, and the like are calculated.

次に、ステップS2103において、関連情報取得部21は、各軸の移動量やG値の音響特徴量から移動状況を判定する。本実施例では、移動しているか静止しているかの2状況を判断する例を考える。ここでは各軸の移動量やG値に閾値を設定して、閾値との比較により、静止しているのか、移動しているのかという移動状況を判断する。なお、静止か移動かの2つの状況だけでなく、「歩行」「ジョギング」「走行」「乗り物」など多様な状況を考える場合には、単純な閾値処理ではなく、状況に対応する統計的な辞書を準備して、辞書との照合によりスコアの高い状況を判定結果とすればよい。この場合には、上述したGMMやHMMなどの統計的なモデルを辞書として用いることができる。   Next, in step S2103, the related information acquisition unit 21 determines the movement status from the movement amount of each axis and the acoustic feature amount of the G value. In the present embodiment, consider an example in which two situations are determined, which are moving or stationary. Here, a threshold value is set for the movement amount and G value of each axis, and the movement status of whether it is stationary or moving is determined by comparison with the threshold value. When considering various situations such as “walking”, “jogging”, “running”, “vehicle” as well as the two situations of stationary or moving, it is not a simple threshold process but a statistical corresponding to the situation. A dictionary may be prepared, and a situation with a high score may be determined as a determination result by collation with the dictionary. In this case, a statistical model such as the GMM or HMM described above can be used as the dictionary.

次に、ステップS2104において、関連情報取得部21は、推定した移動状況が変化するか、又は、一定量移動すると、GPSを使って位置情報を取得するためにステップS2105に進む。一方。変化が無ければステップS2101に戻る。   Next, in step S2104, the related information acquisition unit 21 proceeds to step S2105 in order to acquire position information using GPS when the estimated movement state changes or moves a certain amount. on the other hand. If there is no change, the process returns to step S2101.

次に、ステップS2105において、関連情報取得部21は、取得する位置情報を敷地といった意味のある粒度にクラスタリングすることで、敷地Aや敷地Cなどの位置情報に変換される。なお、本実施例のように、屋内などGPSが届かない場所では、以前と同じ状況にいると判断して、直前の状況から位置情報を補完すればよい。   Next, in step S <b> 2105, the related information acquisition unit 21 converts the position information to be acquired into position information such as the site A and the site C by clustering the acquired position information into meaningful granularities such as the site. Note that, as in the present embodiment, in a place where GPS does not reach such as indoors, it is determined that the situation is the same as before, and the position information may be complemented from the situation immediately before.

次に、ステップS2106において、関連情報取得部21は、ステップS2103で判定した移動状況と位置情報を関連情報として学習制御部31に出力する。   Next, in step S2106, the related information acquisition unit 21 outputs the movement status and position information determined in step S2103 to the learning control unit 31 as related information.

そして、全てのデータを処理するまで、同じ処理を繰り返す。   Then, the same processing is repeated until all data is processed.

(3)辞書更新の流れ
辞書学習装置が、辞書管理部61に機械毎の辞書が管理されている状態で、実際に工場巡回を行いながら辞書を更新する流れを図5のフローチャートを使って説明する。
(3) Flow of updating the dictionary The flow of updating the dictionary while the factory learning is actually performed while the dictionary learning device manages the dictionary for each machine in the dictionary management unit 61 will be described with reference to the flowchart of FIG. To do.

まず、ステップS0101において、音響特徴抽出部11は、入力される音響信号から音響特徴量を抽出する。   First, in step S0101, the acoustic feature extraction unit 11 extracts an acoustic feature amount from an input acoustic signal.

次に、ステップS0102において、関連情報取得部21は、GPS及び加速度センサから関連情報を取得する。   Next, in step S0102, the related information acquisition unit 21 acquires related information from the GPS and the acceleration sensor.

次に、ステップS0103において、学習制御部31は、音響特徴量と関連情報を取得すると、辞書管理部61で管理された機械毎の辞書の中から、関連情報を使って更新する候補となる辞書を絞り込む。例えば現在敷地Aで停止している状況で、関連情報からその状況が分かっている場合を以下では考える。そして、学習制御部31は、辞書管理部61にある同じラベルが付与された機械1、機械2及び機械3に対応する辞書を、更新すべき辞書と判断して、ステップS0104に進む。なお、図5のフローチャートにおける枠で囲んだ部分が、学習制御部31の動作に対応している。   Next, in step S0103, when the learning control unit 31 acquires the acoustic feature amount and the related information, the dictionary that is a candidate to be updated using the related information from the dictionary for each machine managed by the dictionary management unit 61. Narrow down. For example, a case where the situation is currently stopped from the site A and the situation is known from the related information will be considered below. Then, the learning control unit 31 determines that the dictionary corresponding to the machine 1, the machine 2, and the machine 3 to which the same label is assigned in the dictionary management unit 61 is a dictionary to be updated, and proceeds to step S0104. Note that a portion surrounded by a frame in the flowchart of FIG. 5 corresponds to the operation of the learning control unit 31.

次に、ステップS0104において、学習制御部31は、絞り込まれた3つの辞書と入力される音響特徴量との照合を行い、類似度スコアを算出する。類似度スコアは、類似度算出部41に問い合わせることにより取得する。類似度スコアの計算は、例えば辞書が混合正規分布によって構築されている場合には、以下に示す(5)式で算出できる。
Next, in step S0104, the learning control unit 31 compares the three narrowed dictionaries with the input acoustic feature amount to calculate a similarity score. The similarity score is acquired by making an inquiry to the similarity calculation unit 41. For example, when the dictionary is constructed by a mixed normal distribution, the similarity score can be calculated by the following equation (5).

ここで、機械1、機械2、機械3に対応する類似度スコアがそれぞれ、score1、score2、score3で、score1>score2、score3であったとする。   Here, it is assumed that the similarity scores corresponding to the machine 1, the machine 2, and the machine 3 are score1, score2, and score3, respectively, and score1> score2 and score3.

次に、ステップS0105において、学習制御部31は、求めた類似度スコアに基づいて適応すべき辞書の有無について判断する。例えば類似度スコアの閾値をα、βと設定して、以下のように判断する方法が考えられる。   Next, in step S0105, the learning control unit 31 determines whether there is a dictionary to be adapted based on the obtained similarity score. For example, a method of determining as follows by setting the threshold value of the similarity score as α and β can be considered.

score1≧α ・・・学習済と判断する、
α>score1≧β ・・・辞書1を適応する、
score1<β ・・・未知状況と判断する。
score1 ≧ α... Judged as learned.
α> score1 ≧ β... Adapting dictionary 1
score1 <β... Judged as an unknown situation.

すなわち、学習制御部31は、上述の判断基準に従い、score1が閾値αを超える場合には、辞書管理部61に管理された辞書が十分に学習されていて適応の必要がないと判断して処理を終える。   That is, the learning control unit 31 performs processing by determining that the dictionary managed by the dictionary management unit 61 is sufficiently learned and does not need to be adapted when score1 exceeds the threshold α in accordance with the above-described determination criteria. Finish.

また、学習制御部31は、score1が閾値β未満である場合には、機械1、機械2、機械3のどの音とも合致しない未知の状況であると判断して処理を終える。   If the score 1 is less than the threshold value β, the learning control unit 31 determines that the sound does not match any sound of the machine 1, the machine 2, and the machine 3, and ends the process.

さらに、学習制御部31は、α>score1≧βである場合に、適応対象が見つかったと判断して、ステップS0106に進む。   Further, when α> score1 ≧ β, the learning control unit 31 determines that an adaptation target has been found, and proceeds to step S0106.

このように学習制御部31では、適応対象となる辞書の候補を絞り込んだ上で、類似度スコアに基づいて適応対象とすべき辞書を判断するように動作する。   As described above, the learning control unit 31 operates so as to determine a dictionary to be adapted based on the similarity score after narrowing down candidates of the dictionary to be adapted.

次に、ステップS0106において、辞書更新部51は、学習制御部31から入力された更新対象の辞書を、同じく学習制御部31から入力された音響特徴量を使って更新した上で、既存の辞書管理部61の辞書と置き換えるように動作する。辞書が上述したGMMである場合、EMアルゴリズムなどの既存のアルゴリズムを用いることで辞書を更新することができる。この操作により、機械1に対応する辞書は、従来よりも多くの音響信号から学習されることとなるため、シーンの識別性能が高くなる。   Next, in step S0106, the dictionary update unit 51 updates the dictionary to be updated input from the learning control unit 31 using the acoustic feature amount input from the learning control unit 31, and then updates the existing dictionary. It operates to replace the dictionary of the management unit 61. When the dictionary is the GMM described above, the dictionary can be updated by using an existing algorithm such as the EM algorithm. By this operation, the dictionary corresponding to the machine 1 is learned from a larger number of acoustic signals than before, so that the scene identification performance is improved.

(4)効果
このように本実施例によれば、シーン識別に用いる辞書を更新する場合に、更新対象とする辞書を関連情報から絞り込むように動作する。
(4) Effects As described above, according to the present embodiment, when updating a dictionary used for scene identification, an operation is performed to narrow down a dictionary to be updated from related information.

例えば、本実施例における、機械1と機械4が非常に似た音をする場合を考えると、関連情報による絞込みを行わない場合では、機械1から発生される音響信号を使って機械4の辞書を誤って適応する危険がある。しかし、本実施例では、このような誤適応を回避することができるため、シーンの識別性能を高めることができ、他のセンサでは識別が難しいシーンを、マイクを協働することで高精度に識別することができる。   For example, considering the case where the machine 1 and the machine 4 make very similar sounds in the present embodiment, the dictionary of the machine 4 using the acoustic signal generated from the machine 1 in the case where the narrowing down by the related information is not performed. There is a risk of accidental adaptation. However, in this embodiment, such misadaptation can be avoided, so that the scene identification performance can be improved, and scenes that are difficult to identify with other sensors can be coordinated with a microphone with high accuracy. Can be identified.

(第2の実施例)
本発明の第2の実施例の辞書学習装置について、図7〜図12に基づいて説明する。
(Second embodiment)
A dictionary learning apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

本実施例では、辞書管理部61に新しく辞書を追加するための辞書構築部71が追加されている。本実施例では、学習制御部32が辞書管理部61にある既存の辞書を更新するのか、新しく新規辞書を追加するのかを判断する点が、第1の実施例と異なっている。   In the present embodiment, a dictionary construction unit 71 for adding a new dictionary is added to the dictionary management unit 61. This embodiment is different from the first embodiment in that the learning control unit 32 determines whether to update an existing dictionary in the dictionary management unit 61 or to add a new dictionary.

以下の説明では、第1の実施例における構成と同じ番号が付与されたものは、同じ動作をするために説明を省略する。   In the following description, the same components as those in the first embodiment are given the same operation, and the description thereof is omitted.

(1)辞書学習装置の構成
まず、辞書学習装置の構成について図7に基づいて説明する。図7は、本実施例の辞書学習装置の概略構成図である。
(1) Configuration of Dictionary Learning Device First, the configuration of the dictionary learning device will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a schematic configuration diagram of the dictionary learning apparatus according to the present embodiment.

図7に示すように辞書学習装置は、音響特徴抽出部11、関連情報取得部21、学習制御部32、類似度算出部41、辞書更新部51、辞書管理部62、辞書構築部71を有する。   As illustrated in FIG. 7, the dictionary learning device includes an acoustic feature extraction unit 11, a related information acquisition unit 21, a learning control unit 32, a similarity calculation unit 41, a dictionary update unit 51, a dictionary management unit 62, and a dictionary construction unit 71. .

(1−1)学習制御部32
学習制御部32は、音響特徴抽出部11から得られる音響特徴量を、辞書管理部61に管理される辞書の更新に用いるか否かを判断し、制御する。更新すべき辞書がある場合には、更新対象となる辞書と、得られた音響特徴量を辞書更新部51に通知する。
(1-1) Learning control unit 32
The learning control unit 32 determines whether or not to use the acoustic feature amount obtained from the acoustic feature extraction unit 11 for updating the dictionary managed by the dictionary management unit 61. If there is a dictionary to be updated, the dictionary updating unit 51 is notified of the dictionary to be updated and the obtained acoustic feature amount.

また、本実施例では、学習制御部32は、更新すべき辞書がない場合に、新しく新規辞書を構築すべきか否かを判断する。学習制御部32は、新規辞書を構築すると判断した場合には、新規辞書を新しく構築するように辞書構築部71に通知をして、必要があれば得られた音響特徴量を辞書構築部71に通知する。   In this embodiment, the learning control unit 32 determines whether or not a new dictionary should be constructed when there is no dictionary to be updated. When it is determined that a new dictionary is to be constructed, the learning control unit 32 notifies the dictionary construction unit 71 to construct a new dictionary, and if necessary, the obtained acoustic feature amount is stored in the dictionary construction unit 71. Notify

更新の必要性を判断する方法、及び、新規辞書を追加すべきかの否かの判断方法の詳細については、後述する。   Details of a method for determining the necessity of updating and a method for determining whether or not to add a new dictionary will be described later.

(1−2)辞書構築部71
辞書構築部71は、学習制御部31から入力された音響特徴量を使って新規辞書を構築する。辞書構築部71は、新規辞書が上述したGMMである場合、例えばEMアルゴリズムによって新規辞書を構築できる。
(1-2) Dictionary construction unit 71
The dictionary construction unit 71 constructs a new dictionary using the acoustic feature amount input from the learning control unit 31. When the new dictionary is the GMM described above, the dictionary construction unit 71 can construct a new dictionary using, for example, the EM algorithm.

このように新しく構築した新規辞書は、学習に用いた音響特徴量と同期して得られた関連情報と関連付けて、辞書管理部62で追加管理される。   The newly constructed new dictionary is added and managed by the dictionary management unit 62 in association with the related information obtained in synchronization with the acoustic feature used for learning.

このように本実施例では、未知の状況に遭遇した場合に、得られた音響特徴量から新しく新規辞書を学習するように動作するため、未知の状況に対してもシーンを識別することができる。   As described above, in this embodiment, when an unknown situation is encountered, a new dictionary is learned from the obtained acoustic feature amount, so that a scene can be identified even for the unknown situation. .

(2)具体例
本実施例の辞書学習装置の動作を具体的に説明する。辞書学習装置は、加速度センサとGPSとマイクを備え、日常生活において利用者の置かれた状況を把握した上で、必要な情報を提供する情報提供装置に適用した場合を考える。図8に本実施例で行動する日常生活の状況を、図9に把握した状況に応じて表示される生活支援情報の情報提供装置の一例を示す。
(2) Specific Example The operation of the dictionary learning apparatus according to this embodiment will be specifically described. The dictionary learning device includes an acceleration sensor, a GPS, and a microphone, and considers a case where the dictionary learning device is applied to an information providing device that provides necessary information after grasping a situation where a user is placed in daily life. FIG. 8 shows an example of an information providing apparatus for life support information displayed according to the situation grasped in FIG.

図8の模式図では、自宅から会社までの通勤経路を表示しており、複数の経路(同じ場所をバスで移動する場合と、車で移動する場合がある)や、異なる場所で類似の乗り物(バス)に乗るという状況を想定している。   In the schematic diagram of FIG. 8, the commuting route from home to the office is displayed, and there are a plurality of routes (the same location may be moved by a bus or a vehicle) or similar vehicles at different locations. It is assumed that you take a bus.

利用者が、加速度センサとGPSとマイクを備えた情報提供装置を持って通勤をする。この情報提供装置は、本実施例の辞書学習装置とシーン識別装置とを有している。そして、シーン識別装置がそのシーンを判断して、その状況にあった情報を情報提供装置の画面上に提供する場合を想定する。例えば、利用者が、図9に示すように、会社に近づくと当日のスケジュールを表示し、バスを待っているならばバスの接近情報を表示するなどである。   A user commute with an information providing device including an acceleration sensor, a GPS, and a microphone. This information providing apparatus has the dictionary learning apparatus and the scene identification apparatus of the present embodiment. Then, it is assumed that the scene identification device determines the scene and provides information suitable for the situation on the screen of the information providing device. For example, as shown in FIG. 9, when the user approaches the company, the schedule of the day is displayed, and when waiting for the bus, the approach information of the bus is displayed.

上述の例では、会社に向かって移動していることは、既存のセンサ、すなわちGPSや加速度センサを使って把握できるが、同じ経路を通り、異なる乗り物(バス/車)を把握することは難しく、マイクとの協働が必要となる。   In the above example, it can be grasped that the vehicle is moving toward the company using existing sensors, that is, GPS and acceleration sensors, but it is difficult to grasp different vehicles (buses / cars) through the same route. , Collaboration with microphone is required.

(3)新規構築の流れ
次に、日常生活支援を行いながら、シーン識別のための辞書を更新し、必要に応じて新しく新規辞書を更新する際の、辞書学習装置の処理の流れを図11のフローチャートを使って説明する。処理の簡略化のため、辞書を管理する辞書管理部61は図10に示す状態になっている状態から説明を始める。
(3) Flow of New Construction Next, the flow of processing of the dictionary learning apparatus when updating a dictionary for scene identification while performing daily life support and updating a new dictionary as needed is shown in FIG. This will be described with reference to the flowchart of FIG. For simplification of processing, the dictionary management unit 61 that manages the dictionary starts the description from the state shown in FIG.

まず、ステップS0201において、音響特徴抽出部11は、入力される音響信号から音響特徴量を抽出する。この処理については、第1の実施例と同様のため説明を省略する。   First, in step S0201, the acoustic feature extraction unit 11 extracts an acoustic feature amount from the input acoustic signal. Since this process is the same as that of the first embodiment, a description thereof will be omitted.

次に、ステップS0202において、関連情報取得部21は、GPS及び加速度センサから関連情報を取得する。この処理については、第1の実施例と同様のため説明を省略する。   Next, in step S0202, the related information acquisition unit 21 acquires related information from the GPS and the acceleration sensor. Since this process is the same as that of the first embodiment, a description thereof will be omitted.

次に、ステップS0203において、学習制御部32は、音響特徴量と関連情報を取得すると、辞書管理部62で管理された辞書の中から、関連情報を使って更新する候補となる辞書を絞り込む。例えば、関連情報から現在「場所Cから場所Dに移動中である」ことが分かっている場合、学習制御部32は、辞書管理部62にある同じラベルが付与された電車に対応する辞書CDを、更新する対象の辞書と判断して、ステップS0204に進む。なお、図11のフローチャートにおける枠で囲った部分は学習制御部32の動作に対応している。   Next, in step S0203, when the learning control unit 32 acquires the acoustic feature amount and the related information, the learning control unit 32 narrows down the dictionary that is a candidate to be updated using the related information from the dictionaries managed by the dictionary management unit 62. For example, when it is known from the related information that “currently moving from place C to place D”, the learning control unit 32 selects the dictionary CD corresponding to the train with the same label in the dictionary management unit 62. Then, the dictionary is determined to be updated, and the process proceeds to step S0204. Note that a portion surrounded by a frame in the flowchart of FIG. 11 corresponds to the operation of the learning control unit 32.

次に、ステップS0204において、学習制御部32は、絞り込まれた1つの辞書CDと入力される音響特徴量との照合を行い、類似度スコアを算出する。類似度スコアの算出方法は、第1の実施例と同様のため説明を省略する。ここで電車に対応する類似度スコアがscoreCD(>α)であったとする。   Next, in step S0204, the learning control unit 32 performs collation between the narrowed-down dictionary CD and the input acoustic feature amount, and calculates a similarity score. Since the similarity score calculation method is the same as that of the first embodiment, the description thereof is omitted. Here, it is assumed that the similarity score corresponding to the train is scoreCD (> α).

次に、ステップS0205において、学習制御部32は、まず求めた類似度スコアに基づいて適応すべき辞書の有無、及び、新規辞書を構築する必要性の有無を判断する。例えば、類似度スコアの閾値をα、βと設定して以下のように判断する方法が考えられる。   Next, in step S0205, the learning control unit 32 first determines the presence / absence of a dictionary to be adapted based on the obtained similarity score and the necessity / unnecessity of constructing a new dictionary. For example, a method can be considered in which the similarity score threshold is set as α and β and the following determination is made.

scoreCD≧α ・・・学習済と判断する、
α>scoreCD≧β ・・・辞書を適応する、
scoreCD<β ・・・未知状況と判断して、新規辞書を構築する。
scoreCD ≧ α... Judged as learned.
α> scoreCD ≧ β: Adapt the dictionary,
scoreCD <β... A new dictionary is constructed based on an unknown situation.

すなわち、学習制御部32は、scoreCDが閾値αよりも大きかった場合には、辞書管理部62に管理された辞書CDが十分に学習されていて適応の必要がないと判断して処理を終える。   That is, when scoreCD is larger than the threshold value α, the learning control unit 32 determines that the dictionary CD managed by the dictionary management unit 62 is sufficiently learned and does not need to be adapted, and ends the process.

また、学習制御部32は、scoreCDが閾値β未満である場合には、既存の辞書CDと合致しない未知の状況であると判断して新規辞書を構築すると判断して、ステップS2107に進む。   If the scoreCD is less than the threshold β, the learning control unit 32 determines that the unknown situation does not match the existing dictionary CD, determines that a new dictionary is to be constructed, and proceeds to step S2107.

また、学習制御部32は、閾値α>scoreCD≧閾値βである場合に、適応対象が見つかったと判断して、ステップS2106に進む。この場合、scoreCDから電車の辞書CDが既に十分学習されていると判断されるため、処理を終える。   The learning control unit 32 determines that an adaptation target has been found when threshold α> scoreCD ≧ threshold β, and proceeds to step S2106. In this case, since it is determined that the train dictionary CD has already been sufficiently learned from the scoreCD, the processing ends.

ここで、例えば鉄道駅Bから会社Aまで時間がなかったため通常使うバスではなく、タクシーで移動した状況を考える。   Here, for example, a situation is considered in which there is no time from the railway station B to the company A, and a taxi is used instead of a normal bus.

ステップS0203において、学習制御部32は、関連情報から現在「場所Bから場所Aに移動中である」ことが分かっており、学習制御部32は、辞書管理部62にある同じラベルが付与されたバスに対応する辞書BAを、更新する対象の辞書と判断して、ステップS0204に進む。   In step S0203, the learning control unit 32 knows from the related information that it is currently “moving from location B to location A”, and the learning control unit 32 is given the same label in the dictionary management unit 62. The dictionary BA corresponding to the bus is determined as the dictionary to be updated, and the process proceeds to step S0204.

ステップS0204において、学習制御部32は、絞り込まれた1つの辞書BAと入力される音響特徴量との照合を行い、類似度スコアを算出する。類似度スコアの算出方法は、第1の実施例と同様のため説明を省略する。ここで電車に対応する類似度スコアがscoreAB(<β)であったとする。上述の判断基準に従って判断すると、現在の状況は、既存の辞書BAとは異なる未知の状況であると判断できる。この場合は、ステップS0207へと進み、新規辞書の構築を行うように動作する。   In step S0204, the learning control unit 32 performs collation between the narrowed-down dictionary BA and the input acoustic feature amount, and calculates a similarity score. Since the similarity score calculation method is the same as that of the first embodiment, the description thereof is omitted. Here, it is assumed that the similarity score corresponding to the train is scoreAB (<β). If it is determined according to the above-described determination criteria, it can be determined that the current situation is an unknown situation different from the existing dictionary BA. In this case, the process proceeds to step S0207 and operates to construct a new dictionary.

ステップS0207において、辞書構築部71は、学習制御部31から入力された音響特徴量を使って、新規辞書を構築して、辞書管理部62に辞書を追加するよう動作する。   In step S 0207, the dictionary construction unit 71 operates to construct a new dictionary using the acoustic feature amount input from the learning control unit 31 and add the dictionary to the dictionary management unit 62.

新規辞書が上述したGMMである場合、EMアルゴリズムなどの既存のアルゴリズムを用いれば新規辞書を構築でき、新しいシーンを識別することができる。   When the new dictionary is the GMM described above, a new dictionary can be constructed by using an existing algorithm such as the EM algorithm, and a new scene can be identified.

(4)効果
このように本実施例では、未知の状況に遭遇した場合に、得られた音響特徴量に基づいて新しく辞書を学習するように動作するため、未知の状況に対してもシーンを識別することができる。
(4) Effect As described above, in this embodiment, when an unknown situation is encountered, the dictionary is operated to learn a new dictionary based on the obtained acoustic feature amount. Can be identified.

(5)変更例
なお、上記実施例では、辞書構築部71が、未知の状況を検知した際に収録した音響信号だけから新規辞書を構築する。しかし、本実施例は、これに限定されるものではない。
(5) Modification Example In the above embodiment, the dictionary construction unit 71 constructs a new dictionary only from the acoustic signals recorded when an unknown situation is detected. However, the present embodiment is not limited to this.

例えば、辞書構築部71が新規辞書を構築する場合には、種となる汎用辞書を予め準備しておき、未知の状況から取得された音響信号と類似度スコアの高い汎用辞書を初期辞書として採用することも可能である。   For example, when the dictionary construction unit 71 constructs a new dictionary, a general dictionary as a seed is prepared in advance, and a general dictionary having a high similarity score with an acoustic signal obtained from an unknown situation is adopted as an initial dictionary. It is also possible to do.

具体的には、日常生活で起こりうる状況に(バス、電車、車、雑沓、構内など・・・)対応する汎用辞書を準備しておく。そして、辞書構築部71は、初期辞書としてこの種となる汎用辞書の中から選択するように動作する。このような汎用辞書は、実際の環境に完全に合致することはないが、少ない音響信号から構築するよりは高い精度の辞書となることや、種となる初期辞書に付与されるラベルを利用することができるといった利点がある。   Specifically, a general-purpose dictionary corresponding to situations that may occur in daily life (bus, train, car, garbage, premises, etc.) is prepared. Then, the dictionary construction unit 71 operates to select from general-purpose dictionaries of this type as the initial dictionary. Such general-purpose dictionaries do not perfectly match the actual environment, but they can be more accurate than constructing from a few acoustic signals, or use labels attached to the initial seed dictionary There is an advantage that can be.

なお、種となる汎用辞書から初期辞書を選択する方法としては、適応する辞書を選択するステップS0204と同様に類似度スコアを算出し、類似度スコアが最大となる辞書を選択すればよい。   As a method for selecting an initial dictionary from a general-purpose dictionary as a seed, a similarity score may be calculated in the same manner as in step S0204 for selecting an applicable dictionary, and a dictionary that maximizes the similarity score may be selected.

(第3の実施例)
本発明の第3の実施例の辞書学習装置について、図13〜図16に基づいて説明する。
(Third embodiment)
A dictionary learning apparatus according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

本実施例では、辞書の学習や適応に用いることができる、すなわち、シーンを識別するために信頼できる区間を推定する信頼区間推定部81が追加されている。すなわち、本実施例は、学習制御部33が信頼区間推定部81の結果に基づいて、辞書を更新する場合に用いる音響特徴量の区間を絞り込む構成が、第1の実施例と異なっている。   In the present embodiment, a confidence interval estimation unit 81 that can be used for dictionary learning and adaptation, that is, to estimate a reliable interval for identifying a scene is added. That is, the present embodiment is different from the first embodiment in that the learning control unit 33 narrows down the acoustic feature amount section used when updating the dictionary based on the result of the confidence section estimation unit 81.

以下の説明では、第1の実施例における構成と同じ番号が付与されたものは、同じ動作をするために説明を省略する。   In the following description, the same components as those in the first embodiment are given the same operation, and the description thereof is omitted.

(1)辞書学習装置の構成
まず、辞書学習装置の構成について図13に基づいて説明する。図13は、本実施例の辞書学習装置の概略構成図である。
(1) Configuration of Dictionary Learning Device First, the configuration of the dictionary learning device will be described with reference to FIG. FIG. 13 is a schematic configuration diagram of the dictionary learning apparatus according to the present embodiment.

図13に示すように、辞書学習装置は、音響特徴抽出部12、関連情報取得部21、学習制御部33、類似度算出部41、辞書更新部51、辞書管理部62、信頼区間推定部81を有する。   As illustrated in FIG. 13, the dictionary learning device includes an acoustic feature extraction unit 12, a related information acquisition unit 21, a learning control unit 33, a similarity calculation unit 41, a dictionary update unit 51, a dictionary management unit 62, and a confidence interval estimation unit 81. Have

(1−1)信頼区間推定部81
信頼区間推定部81は、音響特徴抽出部11から得られる音響特徴量に基づいて、音響信号の中から辞書の学習や適応に用いることができる信頼できる区間を推定して、信頼できる区間を学習制御部33に通知する。信頼できる区間の推定方法の詳細は、後述する。
(1-1) Confidence interval estimation unit 81
The confidence interval estimation unit 81 estimates a reliable interval that can be used for dictionary learning or adaptation from the acoustic signal based on the acoustic feature amount obtained from the acoustic feature extraction unit 11, and learns a reliable interval. Notify the controller 33. Details of the reliable section estimation method will be described later.

(1−2)学習制御部33
学習制御部33は、音響特徴抽出部11から得られる音響特徴量を、辞書管理部62に管理される辞書の更新に用いるか否かを判断し、制御する。学習制御部33は、更新すべき辞書がある場合には、更新対象となる辞書と、得られた音響特徴量を辞書更新部51に通知する。この際に本実施例では、信頼区間推定部81から得られる信頼区間の情報に基づいて、全ての音響特徴量を辞書更新部51に通知するのではなく、信頼できる区間のみを通知する点が、第1の実施例とは異なる。
(1-2) Learning control unit 33
The learning control unit 33 determines whether or not to use the acoustic feature amount obtained from the acoustic feature extraction unit 11 for updating the dictionary managed by the dictionary management unit 62. When there is a dictionary to be updated, the learning control unit 33 notifies the dictionary updating unit 51 of the dictionary to be updated and the obtained acoustic feature amount. At this time, in the present embodiment, based on the information of the confidence interval obtained from the confidence interval estimation unit 81, not all the acoustic feature amounts are notified to the dictionary update unit 51, but only a reliable interval is notified. This is different from the first embodiment.

このように本実施例では、辞書を更新する場合に全ての音響信号を更新に用いるのではなく、性能向上に寄与する学習区間のみを辞書の適応に用いることができ、シーンの識別性能を高めることができる。   As described above, in this embodiment, when updating a dictionary, not all acoustic signals are used for updating, but only a learning section that contributes to performance improvement can be used for dictionary adaptation, thereby improving scene identification performance. be able to.

(2)具体例
辞書学習装置の動作を、具体的に説明する。すなわち、辞書学習装置が、加速度センサとGPSとマイクを備え、日常生活において利用者の置かれた状況を把握した上で、必要な情報を提供する情報提供装置に適用した場合を考える。
(2) Specific Example The operation of the dictionary learning device will be specifically described. That is, consider a case where the dictionary learning device is provided with an acceleration sensor, a GPS, and a microphone, and is applied to an information providing device that provides necessary information after grasping a situation where a user is placed in daily life.

想定する状況は、第2の実施例と同様に、利用者が、加速度センサとGPSとマイクを備えた情報提供装置を持って通勤をすると、場所や状況をシーン識別装置が判断して、その状況にあった情報を情報提供装置の画面上に提供してくれると場合を想定する。   As in the second embodiment, the assumed situation is that when a user commute with an information providing device equipped with an acceleration sensor, a GPS, and a microphone, the scene identification device determines the location and situation, A case is assumed where information suitable for the situation is provided on the screen of the information providing apparatus.

ここで、「場所Aから場所Bに(バスで)移動している」場合に、図15に示すような音響信号が得られる例を考える。図15に示すように、同じバスに乗って移動している場合でも、信号などでバスが停止する場合や、アナウンス音や扉の開閉音といったバスの走行音とは異なる音響信号が混合する状況が考えられる。   Here, consider an example in which an acoustic signal as shown in FIG. 15 is obtained when “moving from place A to place B (by bus)”. As shown in FIG. 15, even when traveling on the same bus, when the bus stops due to a signal or the like, or when an acoustic signal different from the running sound of the bus such as an announcement sound or door opening / closing sound is mixed Can be considered.

このような混合音が含まれる全ての音響信号を対象に、シーンの識別や辞書の更新を行えば、誤った識別や適応を行う危険性が高い。そこで本実施例では、このような状況でも、頑健に辞書を構築できるように信頼区間推定を行う。   If scene identification or dictionary update is performed on all acoustic signals including such mixed sounds, there is a high risk of erroneous identification and adaptation. Therefore, in the present embodiment, the confidence interval is estimated so that the dictionary can be robustly constructed even in such a situation.

(3)全体の流れ
辞書学習装置の処理の流れを図14のフローチャートを使って説明する。辞書学習装置は、日常生活支援を行いながら、性能向上に寄与すると推定される信頼できる区間を推定して、該当する区間に含まれる音響信号のみを使って辞書を更新する。
(3) Overall Flow The processing flow of the dictionary learning apparatus will be described using the flowchart of FIG. The dictionary learning apparatus estimates a reliable section estimated to contribute to performance improvement while performing daily life support, and updates the dictionary using only the acoustic signal included in the corresponding section.

また、説明の簡略化のため、辞書を管理する辞書管理部62は図12に示す状態になっている状態から説明を始める。   For simplification of description, the dictionary management unit 62 that manages the dictionary starts the description from the state shown in FIG.

まず、ステップS0301において、音響特徴抽出部12は、入力される音響信号から音響特徴量を抽出する。この処理については、第1の実施例と同様のため説明を省略する。   First, in step S0301, the acoustic feature extraction unit 12 extracts an acoustic feature amount from the input acoustic signal. Since this process is the same as that of the first embodiment, a description thereof will be omitted.

次に、ステップS0302において、関連情報取得部21は、GPS及び加速度センサから関連情報を取得する。この処理については、第1の実施例と同様のため説明を省略する。   Next, in step S0302, the related information acquisition unit 21 acquires related information from the GPS and the acceleration sensor. Since this process is the same as that of the first embodiment, a description thereof will be omitted.

次に、ステップS0303において、信頼区間推定部81は、複数フレームの音響特徴量を比較して音響特徴量の変化量を求め、音響特徴量の変化の少ない区間を信頼できる区間として推定する。図16は、音響特徴量の変化量に基づいて、信頼区間を推定するアルゴリズムの概略を示す。図16に示すように、フレーム単位で抽出した音響特徴量を、複数フレーム間で比較することで音響変化量を算出する。変化量の算出方法としては、例えば、特徴ベクトルの差分の絶対値であるノルムを用いることができる。この変化量に対して、変化が大きくて信頼できないと判断する閾値を設定することで、閾値を越えない音響特徴量の区間が信頼できる区間と判断できる。   Next, in step S0303, the confidence interval estimation unit 81 compares the acoustic feature values of a plurality of frames to obtain a change amount of the acoustic feature value, and estimates a zone with a small change in acoustic feature value as a reliable zone. FIG. 16 shows an outline of an algorithm for estimating the confidence interval based on the change amount of the acoustic feature amount. As shown in FIG. 16, the acoustic change amount is calculated by comparing the acoustic feature amount extracted in units of frames between a plurality of frames. As a method for calculating the amount of change, for example, a norm that is an absolute value of a difference between feature vectors can be used. By setting a threshold value for determining that the change amount is large and unreliable with respect to the change amount, it is possible to determine that a section of the acoustic feature amount that does not exceed the threshold value is a reliable section.

そして、学習制御部33は、音響特徴量と関連情報及び信頼区間の情報を取得すると、現在処理を行う音響特徴量が信頼区間から生成されたものであるかの判断を行う。信頼区間に含まれていなければ適応処理は行わない。例えば、バスの停止区間で扉の開閉音が混入された区間は、音響変化量の小さな区間が短く信頼できないと判断されるため、適応の必要性を判断することなく処理が終わる。信頼区間推定部81によって信頼できる区間と判断された場合には、ステップS0304に進む。なお、図14のフローチャートにおいて枠で囲まれた部分は学習制御部33の動作に対応している。   And the learning control part 33 will judge whether the acoustic feature-value to process now is produced | generated from the confidence area, if an acoustic feature-value, related information, and the information of a confidence area are acquired. If it is not included in the confidence interval, the adaptive processing is not performed. For example, in a section where a door opening / closing sound is mixed in a stop section of a bus, it is determined that a section with a small amount of acoustic change is short and unreliable, and thus the processing ends without determining the necessity of adaptation. If the confidence interval estimation unit 81 determines that the interval is reliable, the process proceeds to step S0304. 14 corresponds to the operation of the learning control unit 33.

次に、ステップS0304において、学習制御部33は、辞書管理部62で管理された辞書の中から、関連情報を使って更新する候補となる辞書を絞り込む。例えば、関連情報から現在「場所Bから場所Aに移動中である」ことが分かっている場合、学習制御部33は、辞書管理部62にある同じラベルが付与されたバス及び車に対応する辞書を、更新する対象の辞書と判断して、ステップS0305に進む。   Next, in step S0304, the learning control unit 33 narrows down the dictionary that is a candidate for updating using the related information from the dictionaries managed by the dictionary management unit 62. For example, when it is known from the related information that “currently moving from place B to place A”, the learning control unit 33 uses the dictionary management unit 62 to provide a dictionary corresponding to the bus and car with the same label. Is determined as the dictionary to be updated, and the process proceeds to step S0305.

次に、ステップS0305において、学習制御部33は、絞り込まれた2つの辞書と入力される音響特徴量との照合を行い、類似度スコアを算出する。   Next, in step S0305, the learning control unit 33 compares the two narrowed dictionaries with the input acoustic feature amount to calculate a similarity score.

次に、ステップS0306において、学習制御部33は、さらに求めた類似度スコアに基づき、適応すべき辞書の有無を判定する。類似度スコアの算出方法及び適応の必要性の判断方法は第1の実施例と同様のため省略するが、適応の必要がある場合には、ステップS0307にて辞書の適応を行うよう動作する。   Next, in step S0306, the learning control unit 33 determines the presence / absence of a dictionary to be adapted based on the obtained similarity score. The method for calculating the similarity score and the method for determining the necessity of adaptation are the same as in the first embodiment, and are omitted. However, if adaptation is necessary, the dictionary is adapted to be adapted in step S0307.

(4)効果
本実施例によれは、マイクから取得する音響信号のうち、学習に適した信頼できる区間とそうでない区間とを判断して、信頼できる区間のみを学習に用いるように制御している。
(4) Effect According to the present embodiment, among the acoustic signals acquired from the microphone, a reliable section suitable for learning is determined as a reliable section and control is performed so that only a reliable section is used for learning. Yes.

したがって、本実施例によれば、性能向上に寄与する学習区間のみを辞書の適応に用いることができ、シーンの識別性能を高めることができる。   Therefore, according to the present embodiment, only the learning section that contributes to the performance improvement can be used for adaptation of the dictionary, and the scene identification performance can be improved.

(5)変更例
上記実施例では。最も単純な信頼区間の推定方法を説明した。しかし、これに限らず、2つの特徴ベクトルのノルムではなく、例えば複数の特徴ベクトル群同士のノルムの累積値を音響変化量とすることや、信頼できる区間が一定時間以下の場合は除去するなど、音響信号から信頼できる区間を推定する方法としては、様々な変形が考えられる。
(5) Modification Example In the above embodiment. The simplest confidence interval estimation method was explained. However, the present invention is not limited to this, and instead of the norm of two feature vectors, for example, the accumulated value of norms between a plurality of feature vector groups is used as an acoustic change amount, or it is removed when a reliable interval is a predetermined time or less. As a method for estimating a reliable section from an acoustic signal, various modifications can be considered.

また、入力される音響特徴量の比較だけではなく、事前に信頼できない音響信号の特徴を学習して辞書(以下、不適用辞書という)として保持しておき、不適用辞書との類似度スコアが高い場合は信頼区間としないといった変形も考えられる。例えば、日常生活の中には周辺にいる人の声が環境音に混入されることが頻発するため、人の声から学習した音声辞書を準備しておき、音声辞書との類似度スコアが閾値以上の区間には、人の声が混入されていると判断して、辞書構築には用いない方法が考えられる。   Further, not only the comparison of input acoustic feature amounts but also the features of unreliable acoustic signals are learned in advance and stored as a dictionary (hereinafter referred to as an inapplicable dictionary), and the similarity score with the inapplicable dictionary is If it is high, there is a possibility that the confidence interval is not used. For example, since the voices of people in the surroundings are often mixed with environmental sounds in daily life, a speech dictionary learned from human voices is prepared, and the similarity score with the speech dictionary is a threshold value. It can be considered that the above section is not used for dictionary construction because it is judged that human voice is mixed.

(第4の実施例)
本発明の第4の実施例の辞書学習装置について、図17〜図18に基づいて説明する。
(Fourth embodiment)
A dictionary learning apparatus according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

本実施例では、辞書の学習や適応に用いることができる信頼できる区間を推定する信頼区間推定部82が追加されている。本実施例では、学習制御部33が信頼区間推定部82の結果に基づいて、辞書を更新する場合に用いる音響特徴量の区間を絞り込む構成が、第1の実施例と異なっている。   In the present embodiment, a confidence interval estimation unit 82 for estimating a reliable interval that can be used for dictionary learning and adaptation is added. In the present embodiment, the configuration in which the learning control unit 33 narrows down the acoustic feature amount section used when updating the dictionary based on the result of the confidence section estimation unit 82 is different from the first embodiment.

以下の説明では、第1の実施例における構成と同じ番号が付与されたものは、同じ動作をするために説明を省略する。   In the following description, the same components as those in the first embodiment are given the same operation, and the description thereof is omitted.

(1)辞書学習装置の構成
まず、辞書学習装置の構成について図17に基づいて説明する。図17は、本実施例の辞書学習装置の概略構成図である。
(1) Configuration of Dictionary Learning Device First, the configuration of the dictionary learning device will be described with reference to FIG. FIG. 17 is a schematic configuration diagram of the dictionary learning device according to the present embodiment.

図17に示すように、辞書学習装置は、音響特徴抽出部11、関連情報取得部22、学習制御部33、類似度算出部41、辞書更新部51、辞書管理部62、信頼区間推定部82を有している。   As illustrated in FIG. 17, the dictionary learning device includes an acoustic feature extraction unit 11, a related information acquisition unit 22, a learning control unit 33, a similarity calculation unit 41, a dictionary update unit 51, a dictionary management unit 62, and a confidence interval estimation unit 82. have.

(1−1)信頼区間推定部82
信頼区間推定部82は、関連情報取得部21から得られる関連情報に基づいて、音響信号の中から辞書の学習や適応に用いることができる信頼できる区間を推定して、信頼できる区間を学習制御部33に通知する。信頼できる区間の推定方法の詳細は、後述する。
(1-1) Confidence interval estimation unit 82
The confidence interval estimation unit 82 estimates a reliable interval that can be used for learning and adaptation of the dictionary from the acoustic signal based on the related information obtained from the related information acquisition unit 21, and performs learning control on the reliable interval. Notify unit 33. Details of the reliable section estimation method will be described later.

(1−2)学習制御部33
学習制御部33は、音響特徴抽出部11から得られる音響特徴量を、辞書管理部62に管理される辞書の更新に用いるか否かを判断する。学習制御部33は、更新すべき辞書がある場合には、更新対象となる辞書と、得られた音響特徴量を辞書更新部51に通知する。この際に本実施例では、信頼区間推定部82から得られる信頼区間の情報に基づいて、全ての音響特徴量を辞書更新部51に通知するのではなく、信頼できる区間のみを通知する構成が、第1の実施例とは異なる。
(1-2) Learning control unit 33
The learning control unit 33 determines whether or not the acoustic feature amount obtained from the acoustic feature extraction unit 11 is used for updating the dictionary managed by the dictionary management unit 62. When there is a dictionary to be updated, the learning control unit 33 notifies the dictionary updating unit 51 of the dictionary to be updated and the obtained acoustic feature amount. At this time, in this embodiment, based on the information of the confidence interval obtained from the confidence interval estimation unit 82, not all of the acoustic feature quantities are notified to the dictionary update unit 51, but only the reliable interval is notified. This is different from the first embodiment.

このように本実施例では、辞書を更新する場合に全ての音響信号を更新に用いるのではなく、性能向上に寄与する学習区間のみを辞書の適応に用いることができ、シーンの識別性能を高めることができる。   As described above, in this embodiment, when updating a dictionary, not all acoustic signals are used for updating, but only a learning section that contributes to performance improvement can be used for dictionary adaptation, thereby improving scene identification performance. be able to.

(2)具体例
本実施例の辞書学習装置の動作を、具体的に説明する。
(2) Specific Example The operation of the dictionary learning apparatus according to this embodiment will be specifically described.

辞書学習装置は、加速度センサとGPSとマイクを備え、日常生活において利用者の置かれた状況を把握した上で、必要な情報を提供する情報提供装置に適用した場合を考える。   The dictionary learning device includes an acceleration sensor, a GPS, and a microphone, and considers a case where the dictionary learning device is applied to an information providing device that provides necessary information after grasping a situation where a user is placed in daily life.

想定する状況は、第2の実施例と同様に、利用者が、加速度センサとGPSとマイクを備えた情報提供装置を持って通勤をすると、場所や状況をシーン識別装置が判断して、その状況にあった情報を情報提供装置の画面上に提供してくれる場合を想定する。   As in the second embodiment, the assumed situation is that when a user commute with an information providing device equipped with an acceleration sensor, a GPS, and a microphone, the scene identification device determines the location and situation, It is assumed that information suitable for the situation is provided on the screen of the information providing apparatus.

ここで、「場所Aから場所Bに(バスで)移動している」場合に、図15に示すような音響信号が得られる例を考える。   Here, consider an example in which an acoustic signal as shown in FIG. 15 is obtained when “moving from place A to place B (by bus)”.

図15に示すように、同じバスに乗って移動している場合でも、信号などでバスが停止する場合や、アナウンス音や扉の開閉音といったバスの走行音とは異なる音響信号が混合する状況が考えられる。このような異なる音響信号の混入は、移動状況などに連動して発生することもある。例えば、乗り物の種類を音響信号から判断する場合には、静止している状態よりも安定的に移動している状態で収録した音響信号が有用である。このことを踏まえ、本実施例では関連情報の変化に基づいて信頼区間を推定する。   As shown in FIG. 15, even when traveling on the same bus, when the bus stops due to a signal or the like, or when an acoustic signal different from the running sound of the bus such as an announcement sound or door opening / closing sound is mixed Can be considered. Such mixing of different acoustic signals may occur in conjunction with movement conditions. For example, when determining the type of vehicle from an acoustic signal, an acoustic signal recorded in a state of moving more stably than in a stationary state is useful. Based on this, in this embodiment, the confidence interval is estimated based on the change in the related information.

(3)全体の流れ
辞書学習装置の処理の流れを図18のフローチャートを使って説明する。
(3) Overall Flow The processing flow of the dictionary learning apparatus will be described using the flowchart of FIG.

辞書学習装置は、日常生活支援を行いながら、性能向上に寄与すると推定される信頼できる区間を推定して、該当する区間に含まれる音響信号のみを使って辞書を更新する。また、説明の簡略化のため、辞書を管理する辞書管理部62は図12に示す状態になっている状態から説明を始める。   The dictionary learning apparatus estimates a reliable section estimated to contribute to performance improvement while performing daily life support, and updates the dictionary using only the acoustic signal included in the corresponding section. For simplification of description, the dictionary management unit 62 that manages the dictionary starts the description from the state shown in FIG.

まず、ステップS0401において、音響特徴抽出部11は、入力される音響信号から音響特徴量を抽出する。この処理については、第1の実施例と同様のため説明を省略する。   First, in step S0401, the acoustic feature extraction unit 11 extracts an acoustic feature amount from the input acoustic signal. Since this process is the same as that of the first embodiment, a description thereof will be omitted.

次に、ステップS0402において、関連情報取得部22は、GPS及び加速度センサから関連情報を取得する。この処理については、第1の実施例と同様のため説明を省略する。   Next, in step S0402, the related information acquisition unit 22 acquires related information from the GPS and the acceleration sensor. Since this process is the same as that of the first embodiment, a description thereof will be omitted.

次に、ステップS0403において、信頼区間推定部82は、関連情報に基づいて信頼区間の推定を行う。図18の例で考えると、例えば同じ移動状態が一定時間以上継続した区間を信頼区間とすることで、継続時間の短いバスの停止時間などは信頼区間とならず、移動時間のみを学習制御部31で処理することができる。信頼区間推定部82によって信頼できる区間と判断された場合には、ステップS0404に進む。   Next, in step S0403, the confidence interval estimation unit 82 estimates the confidence interval based on the related information. Considering the example of FIG. 18, for example, by setting a section in which the same movement state continues for a certain time or more as a confidence section, a bus stop time or the like having a short duration is not a confidence section, and only the travel time is learned. 31 can be processed. If the reliable interval estimation unit 82 determines that the interval is reliable, the process advances to step S0404.

次に、ステップS0404において、学習制御部33は、辞書管理部62で管理された辞書の中から、関連情報を使って更新する候補となる辞書を絞り込む。例えば、関連情報から現在「場所Bから場所Aに移動中である」ことが分かっている場合、学習制御部33は、辞書管理部62にある同じラベルが付与されたバス及び車に対応する辞書を、更新する対象の辞書と判断して、ステップS0405に進む。   Next, in step S0404, the learning control unit 33 narrows down the dictionary that is a candidate for updating using the related information from the dictionaries managed by the dictionary management unit 62. For example, when it is known from the related information that “currently moving from place B to place A”, the learning control unit 33 uses the dictionary management unit 62 to provide a dictionary corresponding to the bus and car with the same label. Is determined as a dictionary to be updated, and the process advances to step S0405.

次に、ステップS0405において、学習制御部33は、絞り込まれた2つの辞書と入力される音響特徴量との照合を行い、類似度スコアを算出する。   Next, in step S0405, the learning control unit 33 compares the two narrowed dictionaries with the input acoustic feature amount to calculate a similarity score.

次に、ステップS0406において、学習制御部33は、さらに求めた類似度スコアに基づき、適応すべき辞書の有無を判定する。類似度スコアの算出方法及び適応の必要性の判断方法は第1の実施例と同様のため省略する。   Next, in step S0406, the learning control unit 33 further determines the presence or absence of a dictionary to be adapted based on the obtained similarity score. Since the method for calculating the similarity score and the method for determining the necessity for adaptation are the same as those in the first embodiment, a description thereof is omitted.

次に、ステップS0407において、辞書更新部51は、適応した辞書を更新する。   Next, in step S0407, the dictionary update unit 51 updates the adapted dictionary.

(4)効果
本実施例によれは、マイクから取得する音響信号のうち、学習に適した信頼できる区間とそうでない区間とを判断して、信頼できる区間のみを学習に用いる。
(4) Effect According to the present embodiment, among the acoustic signals acquired from the microphone, a reliable section suitable for learning is determined as a reliable section and only a reliable section is used for learning.

したがって、本実施例によれは、性能向上に寄与する信頼区間のみを辞書の適応に用いることができ、シーンの識別性能を高めることができる。   Therefore, according to the present embodiment, only the confidence interval that contributes to the performance improvement can be used for adaptation of the dictionary, and the scene identification performance can be improved.

(第5の実施例)
本発明の第5の実施例の辞書学習装置について、図2〜図4、図19、図20に基づいて説明する。
(Fifth embodiment)
A dictionary learning apparatus according to a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 to 4, 19, and 20.

本実施例では、未知の状態を検知した際に、異常状態として通知する異常通知部91が追加されている。本実施例では、学習制御部34が、辞書管理部62にある既存の辞書を更新するのか、異常状態と判断する構成が、第1の実施例とは異なっている。   In this embodiment, an abnormality notification unit 91 is added for notifying an abnormal state when an unknown state is detected. In the present embodiment, the configuration in which the learning control unit 34 determines whether an existing dictionary in the dictionary management unit 62 is updated or not is different from the first embodiment.

以下の説明では、第1の実施例における構成と同じ番号が付与されたものは、同じ動作をするために説明を省略する。   In the following description, the same components as those in the first embodiment are given the same operation, and the description thereof is omitted.

(1)辞書学習装置の構成
まず、辞書学習装置の構成について図19に基づいて説明する。図19は、本実施例の辞書学習装置の概略構成図である。
(1) Configuration of Dictionary Learning Device First, the configuration of the dictionary learning device will be described with reference to FIG. FIG. 19 is a schematic configuration diagram of the dictionary learning apparatus according to the present embodiment.

図19に示すように、辞書学習装置は、音響特徴抽出部11、関連情報取得部21、学習制御部34、類似度算出部41、辞書更新部51、辞書管理部62、異常通知部91を有している。   As illustrated in FIG. 19, the dictionary learning device includes an acoustic feature extraction unit 11, a related information acquisition unit 21, a learning control unit 34, a similarity calculation unit 41, a dictionary update unit 51, a dictionary management unit 62, and an abnormality notification unit 91. Have.

(1−1)学習制御部34
学習制御部34は、音響特徴抽出部11から得られる音響特徴量を、辞書管理部62に管理される辞書の更新に用いるか否かを判断して、更新すべき辞書がある場合には、更新対象となる辞書と、得られた音響特徴量を辞書更新部51に通知する。
(1-1) Learning control unit 34
The learning control unit 34 determines whether or not the acoustic feature amount obtained from the acoustic feature extraction unit 11 is used for updating the dictionary managed by the dictionary management unit 62, and when there is a dictionary to be updated, The dictionary update unit 51 is notified of the dictionary to be updated and the obtained acoustic feature amount.

また、本実施例では、学習制御部34は、更新すべき辞書がない場合に、未知の状態であるか否かを判断する。未知の状態であると判断した場合には、異常状態であることを異常通知部91に通知をする。更新の必要性を判断する方法、及び、異常状態の判断方法の詳細については、後述する。   Further, in this embodiment, the learning control unit 34 determines whether or not it is in an unknown state when there is no dictionary to be updated. If it is determined that the state is unknown, the abnormality notification unit 91 is notified that the state is abnormal. Details of the method for determining the necessity of updating and the method for determining an abnormal state will be described later.

(1−2)異常状態通知部91
異常状態通知部91は、学習制御部31の判断結果を元に現在が異常状態であることを通知する。通知の方法としては、例えば情報提供装置の画面に警告として表示する方法や、警告音を鳴らすなど様々な方法が考えられる。
(1-2) Abnormal state notification unit 91
The abnormal state notification unit 91 notifies that the current state is an abnormal state based on the determination result of the learning control unit 31. As a notification method, for example, various methods such as a method of displaying a warning on the screen of the information providing apparatus and a sound of a warning sound are conceivable.

このように本実施例によれば、未知の状況に遭遇した場合に、利用者に対して未知の状態であることを通知するよう動作するため、利用者が異常状態を把握しやすくなる。   As described above, according to the present embodiment, when an unknown situation is encountered, the user operates to notify the user of the unknown state, so that the user can easily grasp the abnormal state.

(2)具体例
辞書学習装置の動作を、第1の実施例を参考にして説明する。
(2) Specific Example The operation of the dictionary learning apparatus will be described with reference to the first embodiment.

すなわち、この具体例においても、情報提供装置は、本実施例の辞書学習装置とシーン識別装置とを有している。シーン識別装置は、本実施例の辞書学習装置によって更新された辞書に基づいて工場内のシーンを識別する。   That is, also in this specific example, the information providing apparatus has the dictionary learning apparatus and the scene identification apparatus of the present embodiment. The scene identification device identifies a scene in the factory based on the dictionary updated by the dictionary learning device of this embodiment.

警備員が、この敷地内を加速度センサとGPSとマイクを備えた情報提供装置を持って敷地内を移動すると、シーン識別装置の識別部が、本実施例の辞書学習装置によって更新された辞書に基づいて工場内のシーンを識別する。そして、その識別したシーンに対応して、警備員がパトロールしている場所の目の前にある機械に関して、警備員が確認すべき情報を情報提供装置の提供部が提供する。   When a security guard moves within the site with an information providing device equipped with an acceleration sensor, GPS, and microphone, the identification unit of the scene identification device is updated to the dictionary updated by the dictionary learning device of the present embodiment. Identify scenes in the factory based on. And the provision part of an information provision apparatus provides the information which a guard should confirm about the machine in front of the place where the guard is patroling corresponding to the identified scene.

(3)異常検知の流れ
辞書学習装置の処理の流れを図20のフローチャートを使って説明する。
(3) Flow of abnormality detection The flow of processing of the dictionary learning apparatus will be described with reference to the flowchart of FIG.

辞書学習装置は、工場巡回を行いながら、シーン識別のための辞書を更新し、未知の状態に遭遇した場合には異常通知を行う。なお、図4に示すように辞書管理部62には、巡回対象となる機械毎に辞書が準備されており、この辞書が関連情報から取得できる場所及び移動状況毎分類して保持されている。   The dictionary learning device updates a dictionary for scene identification while performing a factory tour, and notifies an abnormality when an unknown state is encountered. As shown in FIG. 4, in the dictionary management unit 62, a dictionary is prepared for each machine to be visited, and this dictionary is classified and held for each location and movement situation that can be acquired from related information.

まず、ステップS0501において、音響特徴抽出部11は、入力される音響信号から音響特徴量を抽出する。この処理については、第1の実施例と同様のため説明を省略する。   First, in step S0501, the acoustic feature extraction unit 11 extracts an acoustic feature amount from the input acoustic signal. Since this process is the same as that of the first embodiment, a description thereof will be omitted.

次に、ステップS0502において、関連情報取得部21は、GPS及び加速度センサから関連情報を取得する。この処理については、第1の実施例と同様のため説明を省略する。   Next, in step S0502, the related information acquisition unit 21 acquires related information from the GPS and the acceleration sensor. Since this process is the same as that of the first embodiment, a description thereof will be omitted.

次に、ステップS0503において、学習制御部34は、音響特徴量と関連情報を取得すると、辞書管理部62で管理された辞書の中から、関連情報を使って更新する候補となる辞書を絞り込む。例えば、関連情報から現在「場所Aで静止している」ことが分かっている場合、学習制御部34は、辞書管理部62にある同じラベルが付与された機械1、機械2、機械3に対応する辞書を、更新する対象の辞書と判断して、ステップS0504に進む。図20のフローチャートにおける枠で囲まれた部分は学習制御部34の動作に対応している。   Next, in step S0503, when the learning control unit 34 acquires the acoustic feature amount and the related information, the learning control unit 34 narrows down the dictionary that is a candidate to be updated using the related information from the dictionaries managed by the dictionary management unit 62. For example, when it is known from the related information that the user is currently “still at place A”, the learning control unit 34 corresponds to the machine 1, the machine 2, and the machine 3 to which the same label is assigned in the dictionary management unit 62. The dictionary to be updated is determined as the dictionary to be updated, and the process proceeds to step S0504. A portion surrounded by a frame in the flowchart of FIG. 20 corresponds to the operation of the learning control unit 34.

次に、ステップS0504において、学習制御部34は、絞り込まれた3つの辞書と入力される音響特徴量との照合を行い、類似度スコアを算出する。類似度スコアの算出方法は、第1の実施例と同様のため説明を省略する。ここで最も大きな値を持った機械1の類似度スコアがscore1(<β)であったとする。   Next, in step S0504, the learning control unit 34 compares the three narrowed dictionaries with the input acoustic feature amount, and calculates a similarity score. Since the similarity score calculation method is the same as that of the first embodiment, the description thereof is omitted. Here, it is assumed that the similarity score of the machine 1 having the largest value is score1 (<β).

次に、ステップS0505において、学習制御部34は、まず求めた類似度スコアに基づいて適応すべき辞書の有無、及び、異常の有無を判断する。例えば類似度スコアの閾値をα、βと設定して以下のように判断する方法が考えられる。   In step S0505, the learning control unit 34 first determines the presence / absence of a dictionary to be applied and the presence / absence of an abnormality based on the obtained similarity score. For example, a method can be considered in which the threshold value of the similarity score is set as α and β and the following determination is made.

score1≧α ・・・学習済と判断する、
α>score1≧β ・・・辞書を適応する、
score1<β ・・・未知状況と判断(異常状態)する。
score1 ≧ α... Judged as learned.
α> score1 ≧ β ... Adapt the dictionary,
score1 <β... An unknown state is determined (abnormal state).

すなわち、学習制御部34は、score1が閾値αよりも大きかった場合には、辞書管理部62に管理された辞書が十分に学習されていて適応の必要がないと判断して処理を終える。   That is, when the score 1 is larger than the threshold value α, the learning control unit 34 determines that the dictionary managed by the dictionary management unit 62 is sufficiently learned and does not need to be adapted, and ends the process.

また、学習制御部34は、score1が、閾値β未満である場合には、既存の辞書1と合致しない未知の状況であると判断して、ステップS5107に進む。   If the score 1 is less than the threshold β, the learning control unit 34 determines that the situation is an unknown situation that does not match the existing dictionary 1, and proceeds to step S5107.

さらに、学習制御部34は、閾値α>score1≧閾値βである場合に、適応対象が見つかったと判断して、ステップS5106に進む。   Furthermore, when threshold value α> score1 ≧ threshold value β, learning control unit 34 determines that an adaptation target has been found, and proceeds to step S5106.

次に、ステップS0206において、辞書更新部51は、適応した辞書を更新する。   Next, in step S0206, the dictionary update unit 51 updates the adapted dictionary.

次に、ステップS0207において、現在の状況は、既存の辞書とは異なる未知の状況であると判断できるので、異常状態通知部91は、異常状態を通知する。   Next, in step S0207, since the current situation can be determined to be an unknown situation different from that of the existing dictionary, the abnormal state notification unit 91 notifies the abnormal state.

(4)効果
このように本実施例によれは、利用者に対して未知の状態であることを通知するよう動作するため、利用者が異常状態を把握しやすくなる。
(4) Effect As described above, according to the present embodiment, the user operates to notify the user of an unknown state, so that the user can easily grasp the abnormal state.

(変更例)
本発明は上記各実施例に限らず、その主旨を逸脱しない限り種々に変更することができる。
(Example of change)
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist thereof.

例えば、上記各実施例では、効率的に関連情報を生成するために、GPSと加速度センサを連動させて取得する例を示した。しかし、関連情報取得部21は、これに限定されるものではなく、複数のセンサを並列に動作させても構わない。   For example, in each of the above-described embodiments, in order to efficiently generate related information, an example in which GPS and an acceleration sensor are linked is shown. However, the related information acquisition unit 21 is not limited to this, and a plurality of sensors may be operated in parallel.

また、GPSと加速度センサ以外に、時計、照度計、静電センサ、温度センサ、湿度センサから関連情報を取得してもよい。   In addition to the GPS and the acceleration sensor, related information may be acquired from a clock, an illuminometer, an electrostatic sensor, a temperature sensor, and a humidity sensor.

本発明の第1の実施例の辞書学習装置の概略構成例を表す図である。It is a figure showing the schematic structural example of the dictionary learning apparatus of 1st Example of this invention. 第1の実施例の工場巡回支援アプリケーションでの巡回場所の一例を表す図である。It is a figure showing an example of the patrol place in the factory patrol assistance application of 1st Example. 第1の実施例の工場巡回支援アプリケーションで提供される情報の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the information provided with the factory patrol assistance application of a 1st Example. 第1の実施例の辞書管理部が管理する辞書の一例を表す図である。It is a figure showing an example of the dictionary which the dictionary management part of a 1st Example manages. 第1の実施例の辞書学習の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the dictionary learning of a 1st Example. 第1の実施例の関連情報取得部の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the related information acquisition part of a 1st Example. 第2の実施例の辞書学習装置の概略構成例を表す図である。It is a figure showing the example of schematic structure of the dictionary learning apparatus of 2nd Example. 第2の実施例の日常生活支援アプリケーションで把握したい状況の一例を表す図である。It is a figure showing an example of the condition which wants to grasp | ascertain with the daily life support application of 2nd Example. 第2の実施例の日常生活支援アプリケーションで提供される情報の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the information provided with the daily life assistance application of a 2nd Example. 第2の実施例の辞書管理部が管理する更新前の辞書の一例を表す図である。It is a figure showing an example of the dictionary before the update which the dictionary management part of a 2nd Example manages. 第2の実施例の辞書学習の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the dictionary learning of a 2nd Example. 第2の実施例の辞書管理部が管理する、更新後の辞書の一例を表す図である。It is a figure showing an example of the dictionary after the update which the dictionary management part of a 2nd Example manages. 第3の実施例の辞書学習装置の概略構成例を表す図である。It is a figure showing the example of schematic structure of the dictionary learning apparatus of 3rd Example. 第3の実施例の辞書学習の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the dictionary learning of a 3rd Example. 第3の実施例の信頼推定が必要な音響信号の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the acoustic signal which requires the reliability estimation of a 3rd Example. 第3の実施例の信頼区間推定部のアルゴリズムの概要を示した図である。It is the figure which showed the outline | summary of the algorithm of the confidence interval estimation part of the 3rd Example. 第4の実施例の辞書学習装置の概略構成例を表す図である。It is a figure showing the example of schematic structure of the dictionary learning apparatus of a 4th Example. 第4の実施例の辞書学習の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the dictionary learning of a 4th Example. 第5の実施例の辞書学習装置の概略構成例を表す図である。It is a figure showing the example of schematic structure of the dictionary learning apparatus of a 5th Example. 第5の実施例の辞書学習の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the dictionary learning of a 5th Example.

符号の説明Explanation of symbols

11・・・音響特徴抽出部
21・・・関連情報取得部
31・・・学習制御部
41・・・類似度算出部
51・・・辞書更新部
61・・・辞書管理部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Acoustic feature extraction part 21 ... Related information acquisition part 31 ... Learning control part 41 ... Similarity calculation part 51 ... Dictionary update part 61 ... Dictionary management part

Claims (15)

入力された音響信号を分析してシーンを識別するための識別対象の音響特徴量を抽出する音響特徴抽出部と、
前記入力された音響信号以外の情報を関連情報として取得する関連情報取得部と、
事前に準備された音響特徴量の辞書を、前記関連情報と対応付けて複数管理する辞書管理部と、
前記識別対象の音響特徴量と前記複数の辞書とを照合して類似度をそれぞれ算出する類似度算出部と、
前記複数の辞書の中から前記取得した関連情報が共通の前記辞書に絞り込み、前記絞り込んだ辞書の前記類似度を前記類似度算出部から取得し、前記類似度が第1の閾値より大きいときは前記絞り込んだ辞書の更新を行うように制御する学習制御部と、
前記絞り込まれ、かつ、前記類似度が前記第1の閾値より大きい前記辞書の更新を行う場合に、前記類似度を求めるため音響信号パラメータを、前記識別対象の音響特徴量を用いて更新する辞書更新部と、
を備えたことを特徴とする辞書学習装置。
An acoustic feature extraction unit that analyzes an input acoustic signal and extracts an acoustic feature quantity to be identified for identifying a scene; and
A related information acquisition unit that acquires information other than the input acoustic signal as related information;
A dictionary management unit that manages a plurality of dictionaries of acoustic features prepared in advance in association with the related information;
A similarity calculation section for calculating the degree of similarity respectively by matching the acoustic features and the plurality of dictionaries of the identification target,
The narrowing to a plurality of the dictionaries the acquired related information is shared among the dictionary, obtains the similarity of the narrowed down dictionary from the similarity calculating unit, when said similarity is larger than the first threshold value A learning control unit that controls to update the refined dictionary;
When the dictionary is updated and the dictionary is updated with the similarity greater than the first threshold , an acoustic signal parameter for obtaining the similarity is updated using the acoustic feature quantity of the identification target. A dictionary update unit;
A dictionary learning device comprising:
前記識別対象の音響特徴量、又は、前記関連情報を用いて、前記シーンを識別するために信頼できる区間を推定する信頼区間推定部をさらに備え、
前記学習制御部は、推定された前記信頼区間に含まれる前記識別対象の音響特徴量のみを用いて制御する、
ことを特徴とする請求項1に記載の辞書学習装置。
Using the acoustic feature amount of the identification target or the related information, further comprising a confidence interval estimation unit for estimating a reliable interval for identifying the scene;
The learning control unit performs control using only the acoustic feature amount of the identification target included in the estimated confidence interval.
The dictionary learning device according to claim 1.
前記辞書は、前記事前に準備された音響特徴量の混合正規分布として構築され、
前記類似度算出部は、前記混合正規分布からの尤度を事後確率化したものを前記類似度として算出する、
ことを特徴とする請求項1に記載の辞書学習装置。
The dictionary is constructed as a mixed normal distribution of the acoustic features prepared in advance .
The similarity calculation unit calculates a posterior probability of the likelihood from the mixed normal distribution as the similarity.
The dictionary learning device according to claim 1.
前記学習制御部は、前記類似度が第2の閾値よりも大きいときは前記辞書を更新しないように制御する、
ことを特徴とする請求項1に記載の辞書学習装置。
The learning control unit controls not to update the dictionary when the similarity is greater than a second threshold;
The dictionary learning device according to claim 1.
前記辞書管理部が管理する前記辞書に追加して、新規辞書を構築する辞書構築部をさらに備え、
前記学習制御部は、前記類似度を用いて、前記新規辞書の構築を行うか、又は、前記辞書の更新を行う、
ことを特徴とする請求項1に記載の辞書学習装置。
In addition to the dictionary managed by the dictionary management unit, further comprising a dictionary construction unit to construct a new dictionary,
The learning control unit constructs the new dictionary or updates the dictionary using the similarity.
The dictionary learning device according to claim 1.
前記辞書構築部は、
前記新規辞書の初期辞書として選択するための複数の汎用辞書を予め保持し、
前記識別対象の音響特徴量との前記類似度が最も高い前記汎用辞書を、前記新規辞書の初期辞書とする、
ことを特徴とする請求項5に記載の辞書学習装置。
The dictionary construction unit
A plurality of general-purpose dictionaries for selecting as an initial dictionary of the new dictionary are held in advance,
The general dictionary having the highest similarity with the acoustic feature quantity to be identified is set as an initial dictionary of the new dictionary.
The dictionary learning apparatus according to claim 5.
異常状態を通知する異常通知部をさらに備え、
前記学習制御部は、前記類似度に基づいて、前記辞書の更新を行うか、又は、前記異常状態の通知を行うかを制御する、
ことを特徴とする請求項1に記載の辞書学習装置。
It further includes an abnormality notification unit for notifying an abnormal state,
The learning control unit controls whether to update the dictionary or to notify the abnormal state based on the similarity.
The dictionary learning device according to claim 1.
前記関連情報取得部は、GPS、加速度センサ、静電センサ、温度センサ、湿度センサ、又は、時計のいずれかから前記関連情報を取得する、
ことを特徴とする請求項1に記載の辞書学習装置。
The related information acquisition unit acquires the related information from any of a GPS, an acceleration sensor, an electrostatic sensor, a temperature sensor, a humidity sensor, or a watch.
The dictionary learning device according to claim 1.
前記信頼区間推定部は、
前記識別対象の音響特徴量から前記音響信号の局所的な変動を表す音響変動スコアを算出し、
前記音響変動スコアが一定値以下の区間を前記信頼区間として判定する、
ことを特徴とする請求項2に記載の辞書学習装置。
The confidence interval estimation unit includes:
Calculating an acoustic variation score representing local variation of the acoustic signal from the acoustic feature quantity of the identification target ;
A section in which the acoustic fluctuation score is a certain value or less is determined as the confidence section.
The dictionary learning device according to claim 2.
前記信頼区間推定部は、
前記判断に適さない前記音響信号の区間を検出するための不適用辞書とを有し、
前記識別対象の音響特徴量と前記不適用辞書との類似度を算出し、
前記類似度が、第3の閾値よりも小さな区間のみを前記信頼区間として算出する、
ことを特徴とする請求項2に記載の辞書学習装置。
The confidence interval estimation unit includes:
A non-applicable dictionary for detecting a section of the acoustic signal that is not suitable for the determination;
Calculating the similarity between the acoustic feature quantity to be identified and the non-applicable dictionary;
Only the section where the similarity is smaller than a third threshold is calculated as the confidence section.
The dictionary learning device according to claim 2.
前記信頼区間推定部は、
前記関連情報が変化しない区間を前記信頼区間として算出する、
ことを特徴とする請求項2に記載の辞書学習装置。
The confidence interval estimation unit includes:
Calculating an interval in which the related information does not change as the confidence interval;
The dictionary learning device according to claim 2.
請求項1記載の前記辞書学習装置と、
前記辞書学習装置の前記辞書を用いて前記シーンを識別する識別部と、
を備えたことを特徴とするシーン識別装置。
The dictionary learning device according to claim 1;
An identification unit for identifying the scene using the dictionary of the dictionary learning device;
A scene identification device comprising:
請求項1記載の前記辞書学習装置と、
前記辞書学習装置の前記辞書を用いて前記シーンを識別する識別部と、
前記識別したシーンに対応した情報を提供する提供部と、
を備えたことを特徴とする情報提供装置。
The dictionary learning device according to claim 1;
An identification unit for identifying the scene using the dictionary of the dictionary learning device;
A providing unit for providing information corresponding to the identified scene;
An information providing apparatus comprising:
入力された音響信号を分析してシーンを識別するための識別対象の音響特徴量を抽出する音響特徴抽出ステップと、
前記入力された音響信号以外の情報を関連情報として取得する関連情報取得ステップと、
事前に準備された音響特徴量の辞書を、前記関連情報と対応付けて複数管理する辞書管理ステップと、
前記識別対象の音響特徴量と前記複数の辞書とを照合して類似度をそれぞれ算出する類似度算出ステップと、
前記複数の辞書の中から前記取得した関連情報が共通の前記辞書に絞り込み、前記絞り込んだ辞書の前記類似度を前記類似度算出ステップの結果から取得し、前記類似度が第1の閾値より大きいときは前記絞り込んだ辞書の更新を行うように制御する学習制御ステップと、
前記絞り込まれ、かつ、前記類似度が前記第1の閾値より大きい前記辞書の更新を行う場合に、前記類似度を求めるため音響信号パラメータを、前記識別対象の音響特徴量を用いて更新する辞書更新ステップと、
を備えたことを特徴とする辞書学習方法。
An acoustic feature extraction step of analyzing the input acoustic signal and extracting an acoustic feature quantity to be identified for identifying a scene;
A related information acquisition step of acquiring information other than the input acoustic signal as related information;
A dictionary management step for managing a plurality of previously prepared dictionaries of acoustic features in association with the related information;
A similarity calculation step of calculating the similarity each collating the acoustic features and the plurality of dictionaries of the identification target,
The narrowing to a plurality of the dictionaries the acquired related information is shared among the dictionary, obtains the similarity of the narrowed down dictionary from the results of the similarity calculation step, the degree of similarity is larger than the first threshold value A learning control step for controlling to update the narrowed-down dictionary,
When the dictionary is updated and the dictionary is updated with the similarity greater than the first threshold , an acoustic signal parameter for obtaining the similarity is updated using the acoustic feature quantity of the identification target. A dictionary update step;
A dictionary learning method characterized by comprising:
コンピュータに、
入力された音響信号を分析してシーンを識別するための識別対象の音響特徴量を抽出する音響特徴抽出機能と、
前記入力された音響信号以外の情報を関連情報として取得する関連情報取得機能と、
事前に準備された音響特徴量の辞書を、前記関連情報と対応付けて複数管理する辞書管理機能と、
前記識別対象の音響特徴量と前記複数の辞書とを照合して類似度をそれぞれ算出する類似度算出機能と、
前記複数の辞書の中から前記取得した関連情報が共通の前記辞書に絞り込み、前記絞り込んだ辞書の前記類似度を前記類似度算出機能の結果から取得し、前記類似度が第1の閾値より大きいときは前記絞り込んだ辞書の更新を行うように制御する学習制御機能と、
前記絞り込まれ、かつ、前記類似度が前記第1の閾値より大きい前記辞書の更新を行う場合に、前記類似度を求めるため音響信号パラメータを、前記識別対象の音響特徴量を用いて更新する辞書更新機能と、
を実現させるための辞書学習プログラム。
On the computer,
An acoustic feature extraction function for analyzing an input acoustic signal and extracting an acoustic feature quantity to be identified for identifying a scene;
A related information acquisition function for acquiring information other than the input acoustic signal as related information;
A dictionary management function for managing a plurality of dictionaries of acoustic features prepared in advance in association with the related information;
A similarity calculation function of calculating a similarity each collating the acoustic features and the plurality of dictionaries of the identification target,
The narrowing to a plurality of the dictionaries the acquired related information is shared among the dictionary, obtains the similarity of the narrowed down dictionary from the results of the similarity calculation function, the similarity is larger than the first threshold value A learning control function that controls to update the narrowed-down dictionary,
When the dictionary is updated and the dictionary is updated with the similarity greater than the first threshold , an acoustic signal parameter for obtaining the similarity is updated using the acoustic feature quantity of the identification target. Dictionary update function,
Dictionary learning program for realizing.
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