JP7725938B2 - Tracking device, tracking system, tracking method, and tracking method program - Google Patents
Tracking device, tracking system, tracking method, and tracking method programInfo
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Description
この技術は、信号に基づいて、追尾対象を追尾する追尾装置、追尾システム、追尾方法および追尾方法のプログラムに関する。特に、複数の追尾対象の追尾に関するものである。 This technology relates to a tracking device, tracking system, tracking method, and tracking method program that tracks a tracking target based on a signal. In particular, it relates to tracking multiple tracking targets.
従来、雑音が存在する環境において、追尾対象となる物体などが発する信号などに基づいて、状態量空間に対し、追尾対象が存在する状態量を推定し、推定に基づく追尾を行う追尾装置が知られている。追尾装置は、たとえば、追尾対象が放射する音波を信号として、音波の到来方向および周波数の時間変化などを推定する処理を行って追尾を行う。追尾対象が存在する状態量は、音波の到来方向および音波の周波数などに対応する(たとえば、非特許文献1参照)。 Tracking devices are known that, in a noisy environment, estimate the state quantity indicating the presence of a tracked object in a state quantity space based on signals emitted by the object, and then track the object based on the estimate. For example, tracking devices use sound waves emitted by the tracked object as signals and perform tracking by estimating the direction of arrival of the sound waves and the time-varying frequency of the sound waves. The state quantity indicating the presence of a tracked object corresponds to the direction of arrival of the sound waves and the frequency of the sound waves (see, for example, Non-Patent Document 1).
追尾対象が複数あるときは、複数の追尾器がそれぞれの追尾対象を追尾する。ここで、複数の追尾対象における方位が近接している場合、各追尾器は、ある時刻において得られた推定方位がどの追尾対象に対応したものであるかを自動で判断することができなかった。このため、異なる追尾対象を追尾している複数の追尾器が、複数の追尾対象が方位的に交差した後、同じ追尾対象の方位を推定してしまい、追尾する可能性があった。 When there are multiple tracking targets, multiple trackers track each target. However, if the orientations of the multiple tracking targets are close to each other, each tracker cannot automatically determine which tracking target the estimated orientation obtained at a given time corresponds to. As a result, multiple trackers tracking different tracking targets may end up estimating the orientation of the same tracking target and tracking it after the multiple tracking targets cross each other in terms of orientation.
そこで、複数の追尾対象を正しく追尾することができる追尾装置などの実現が望まれていた。 Therefore, there was a desire to develop a tracking device that could accurately track multiple tracking targets.
開示に係る追尾装置は、複数の追尾対象に係る信号を観測した観測値データから複数の方位における尤度を算出し、方位をパラメータ変数とする尤度関数を生成する処理を行う尤度生成部と、尤度関数に基づいて、複数の追尾対象のうち、1の追尾対象に対応して、追尾対象の有無および方位をそれぞれ判定する複数の追尾部とを有するデータ処理装置を備え、各々の追尾部は、対応する追尾対象の方位における方位変化率を推定する方位変化率推定処理を行って方位変化率推定値を算出する方位変化率推定部と、方位変化率推定値に基づいて、方位変化率に基づく重み付けを行う方位変化率重みを生成する重み生成部と、方位変化率重みを尤度関数に重畳した重み尤度関数を生成する重み付与部と、重み尤度関数から事後確率分布を生成する処理を行うベイズ推定計算部と、事前確率分布を生成する処理を行うマルコフ更新部と、事後確率分布に基づいて、追尾対象の有無を判定して追尾対象を検出する処理を行う検出判定部と、検出判定部が検出した追尾対象にID番号を付与するID付与部と、事後確率分布に基づいて、追尾対象の方位を推定して推定方位を算出する方位推定部とを有するものである。 The tracking device disclosed herein comprises a data processing device having a likelihood generation unit that calculates likelihoods in a plurality of directions from observation data obtained by observing signals related to a plurality of tracking targets and performs processing to generate a likelihood function with the direction as a parameter variable , and a plurality of tracking units that determine the presence or absence and direction of a tracking target, respectively, for one of the plurality of tracking targets based on the likelihood function, and each tracking unit includes an orientation change rate estimation unit that performs orientation change rate estimation processing to estimate an orientation change rate in the direction of the corresponding tracking target and calculates an orientation change rate estimated value, and a tracking unit that calculates an orientation change rate estimated value based on the orientation change rate estimated value. a weighting unit that generates a weighted likelihood function by superimposing the orientation change rate weight on a likelihood function; a Bayesian estimation calculation unit that performs processing to generate a posterior probability distribution from the weighted likelihood function; a Markov update unit that performs processing to generate a priori probability distribution; a detection and determination unit that performs processing to determine the presence or absence of a tracking target based on the posterior probability distribution and detect the tracking target; an ID assignment unit that assigns an ID number to the tracking target detected by the detection and determination unit; and an orientation estimation unit that estimates the orientation of the tracking target based on the posterior probability distribution and calculates the estimated orientation.
また、この開示に係る追尾システムは、複数の受波器および受波器が受波した信号をデジタルデータ化した観測値データを生成する信号変換装置を有する受波器アレイと、上記記載の追尾装置とを備えるものである。 The tracking system disclosed herein also includes a receiver array having multiple receivers and a signal conversion device that converts signals received by the receivers into digital data to generate observation value data, and the tracking device described above.
また、この開示に係る追尾方法は、複数の追尾対象に係る信号を観測した観測値データから算出された複数の方位に係る尤度によって生成した、方位をパラメータ変数とする尤度関数に基づいて、各々の追尾対象を追尾する追尾方法であって、対応する追尾対象の方位における方位変化率を推定する方位変化率推定処理を行って方位変化率推定値を算出する工程と、方位変化率推定値に基づいて、方位変化率に基づく重み付けを行う方位変化率重みを生成する工程と、方位変化率重みを尤度関数に重畳した重み尤度関数を生成する工程と、重み尤度関数から事後確率分布を生成する処理を行う工程と、事前確率分布を生成する処理を行う工程と、事後確率分布に基づいて、追尾対象の有無を判定して追尾対象を検出する処理を行う工程と、検出した追尾対象にID番号を付与する工程と、事後確率分布に基づいて、追尾対象の方位を推定して推定方位を算出する工程とを有するものである。 Furthermore, the tracking method disclosed herein is a tracking method for tracking each tracking target based on a likelihood function with orientation as a parameter variable, which is generated from likelihoods related to a plurality of orientations calculated from observation value data obtained by observing signals related to a plurality of tracking targets, and includes the steps of: calculating an orientation change rate estimate value by performing an orientation change rate estimation process to estimate an orientation change rate in the orientation of the corresponding tracking target; generating an orientation change rate weight that performs weighting based on the orientation change rate based on the orientation change rate estimate value; generating a weighted likelihood function by superimposing the orientation change rate weight on the likelihood function; generating a posterior probability distribution from the weighted likelihood function; generating a priori probability distribution; determining the presence or absence of the tracking target based on the posterior probability distribution and detecting the tracking target; assigning an ID number to the detected tracking target; and estimating the orientation of the tracking target based on the posterior probability distribution to calculate the estimated orientation.
また、この開示に係る追尾方法のプログラムは、複数の追尾対象に係る信号を観測した観測値データから算出された複数の方位に係る尤度によって生成した、方位をパラメータ変数とする尤度関数に基づいて、各々の追尾対象を追尾する追尾方法のプログラムであって、対応する追尾対象の方位における方位変化率を推定する方位変化率推定処理を行って方位変化率推定値を算出する工程と、方位変化率推定値に基づいて、方位変化率に基づく重み付けを行う方位変化率重みを生成する工程と、方位変化率重みを尤度関数に重畳した重み尤度関数を生成する工程と、重み尤度関数から事後確率分布を生成する処理を行う工程と、事前確率分布を生成する処理を行う工程と、事後確率分布に基づいて、追尾対象の有無を判定して追尾対象を検出する処理を行う工程と、検出した追尾対象にID番号を付与する工程と、事後確率分布に基づいて、追尾対象の方位を推定して推定方位を算出する工程とをコンピュータに行わせるものである。 Furthermore, the tracking method program disclosed herein is a tracking method program that tracks each tracking target based on a likelihood function with orientation as a parameter variable, generated from likelihoods related to multiple orientations calculated from observation value data obtained by observing signals related to multiple tracking targets, and causes a computer to perform the following steps: calculating an orientation change rate estimate value by performing orientation change rate estimation processing to estimate an orientation change rate in the orientation of the corresponding tracking target; generating an orientation change rate weight that performs weighting based on the orientation change rate based on the orientation change rate estimate value; generating a weighted likelihood function by superimposing the orientation change rate weight on the likelihood function; generating a posterior probability distribution from the weighted likelihood function; generating a priori probability distribution; determining the presence or absence of a tracking target and detecting the tracking target based on the posterior probability distribution; assigning an ID number to the detected tracking target; and estimating the orientation of the tracking target based on the posterior probability distribution to calculate the estimated orientation.
この開示によれば、方位変化率推定部が算出した方位変化率推定値に基づいて、重み生成部が方位変化率重みを生成する。そして、重み付与部が方位変化率重みを尤度関数に重畳し、方位の変化に係る方位変化率に基づく重み付けを行った重み尤度関数に基づいて、ベイズ推定計算部が事後確率分布の算出などを行って、検出判定部および方位推定部が追尾対象の検出および方位を推定する。このため、方位の変化を含む確率分布を算出することができ、複数の追尾対象を正しく追尾することができる。 According to this disclosure, the weight generation unit generates an orientation change rate weight based on the orientation change rate estimated value calculated by the orientation change rate estimation unit. The weighting unit then superimposes the orientation change rate weight on a likelihood function, and the Bayesian estimation calculation unit calculates a posterior probability distribution based on the weighted likelihood function weighted based on the orientation change rate related to the orientation change, and the detection and determination unit and orientation estimation unit detect the tracking target and estimate the orientation. This makes it possible to calculate a probability distribution that includes orientation changes, enabling multiple tracking targets to be accurately tracked.
以下、実施の形態に係る追尾装置などについて、図面などを参照しながら説明する。以下の図面において、同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものであり、以下に記載する実施の形態の全文において共通することとする。また、図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。そして、明細書全文に表わされている構成要素の形態は、あくまでも例示であって、明細書に記載された形態に限定するものではない。明細書に記載された機器がすべて含まれていなくてもよい場合がある。特に構成要素の組み合わせは、各実施の形態における組み合わせのみに限定するものではなく、他の実施の形態に記載した構成要素を別の実施の形態に適用することができる。また、添字で区別などしている複数の同種の機器などについて、特に区別したり、特定したりする必要がない場合には、符号、添字などを省略して記載する場合がある。 The following describes tracking devices and other devices according to the embodiments, with reference to the drawings. In the following drawings, items with the same reference numerals are the same or equivalent, and this applies throughout the entire description of the embodiments described below. Furthermore, the sizing relationships between components in the drawings may differ from those in reality. Furthermore, the configurations of components shown throughout the specification are merely examples and are not limited to the configurations described in the specification. Not all of the devices described in the specification may be included. In particular, the combinations of components are not limited to the combinations in each embodiment, and components described in other embodiments may be applied to other embodiments. Furthermore, when multiple similar devices are distinguished by subscripts, the reference numerals, subscripts, etc. may be omitted if there is no need to distinguish or identify them.
実施の形態1.
図1は、実施の形態1に係る追尾装置100を中心とする追尾システムの構成を示す図である。実施の形態1における追尾システムの説明においては、追尾対象となる目標の追尾に用いる信号として、音波による音波信号を例に説明する。ここで、以下では、音源となる追尾対象を目標として表す。音波信号には、目標から得られる音響信号となる音波の他に、雑音となる音波も含まれる。ここで、実施の形態1の追尾システムは、音源となる2つの目標Aおよび目標Bを追尾する場合を想定して説明する。
Embodiment 1.
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a tracking system centered on a tracking device 100 according to a first embodiment. In explaining the tracking system according to the first embodiment, a sound wave signal generated by sound waves will be used as an example of a signal used to track a target to be tracked. Hereinafter, the tracking target that serves as a sound source will be referred to as a target. The sound wave signal includes sound waves that serve as acoustic signals obtained from the target as well as sound waves that serve as noise. Here, the tracking system according to the first embodiment will be explained assuming a case in which two targets A and B that serve as sound sources are tracked.
実施の形態1における追尾システムは、追尾装置100、マイクアレイ200および通信線300を備える。図1に示すように、マイクアレイ200は、受波した音波信号を電気信号に変換する複数のマイク210-1~マイク210-nを、列状など任意の形状に配列させた受波器アレイである。また、マイクアレイ200は、信号変換装置220および信号送信装置230を有する。信号変換装置220は、各マイク210が受波した音波信号を、周期的にサンプリング処理および符号化処理などを行って、デジタルデータ化した処理対象データである観測値データに変換し、データの生成処理を行う。信号送信装置230は、観測値データを含む信号を送信する。 The tracking system in embodiment 1 includes a tracking device 100, a microphone array 200, and a communication line 300. As shown in FIG. 1, the microphone array 200 is a receiver array in which multiple microphones 210-1 to 210-n, which convert received sound signals into electrical signals, are arranged in any shape, such as a line. The microphone array 200 also includes a signal conversion device 220 and a signal transmission device 230. The signal conversion device 220 periodically performs sampling and encoding processes on the sound signals received by each microphone 210, converting them into observation value data, which is digitalized data to be processed, and performs data generation processing. The signal transmission device 230 transmits a signal including the observation value data.
通信線300は、マイクアレイ200と追尾装置100との間を通信接続する線である。ここで、通信線300は、専用線として通信を行うものとするが、これに限定するものではない。たとえば、一般的に用いられている電気通信回線を介して、マイクアレイ200から追尾装置100に信号を送るようにしてもよい。また、通信線300は、有線または無線でもよい。 The communication line 300 is a line that connects the microphone array 200 and the tracking device 100 for communication. Here, the communication line 300 is assumed to be a dedicated line for communication, but is not limited to this. For example, signals may be sent from the microphone array 200 to the tracking device 100 via a commonly used telecommunications line. The communication line 300 may also be wired or wireless.
追尾装置100は、観測値データに基づいて、対象の追尾に係る処理を行う装置である。実施の形態1における追尾装置100は、データ処理装置110、記憶装置120、信号入力装置130および信号出力装置140を有する。信号入力装置130は、通信線300を介してマイクアレイ200から送られる信号に基づいて、信号内のデータをデータ処理装置110が処理できる観測値データに変換処理する。また、信号出力装置140は、データ処および検出判定結果のデータを含む信号を生成して外部の装置(図示せず)に送信処理する。ここで、実施の形態1においては、追尾装置100が、信号入力装置130および信号出力装置140を有しているが、追尾装置100以外の装置が有していてもよい。 The tracking device 100 is a device that performs processing related to target tracking based on observation data. The tracking device 100 in embodiment 1 has a data processing device 110, a storage device 120, a signal input device 130, and a signal output device 140. The signal input device 130 converts the data in the signal sent from the microphone array 200 via the communication line 300 into observation data that can be processed by the data processing device 110. The signal output device 140 generates a signal including data from the data processing and detection judgment results, and transmits the signal to an external device (not shown). Here, in embodiment 1, the tracking device 100 has the signal input device 130 and the signal output device 140, but they may also be included in a device other than the tracking device 100.
また、実施の形態1における追尾装置100が備える記憶装置120は、データ処理装置110が処理に用いるデータを、一時的または長期的に記憶する。ここで、後述するように、データ処理装置110は複数の追尾部500を有している。ここでは、記憶装置120は、複数の追尾部500におけるデータ、パラメータなどをまとめて記憶しておくものとする。ただし、これに限定するものではない。追尾部500毎に独立して記憶装置120を備えてもよい。ここで、各追尾部500がそれぞれ処理を行うために必要とするデータ、パラメータなどに係る値が異なる場合がある。 Furthermore, the storage device 120 provided in the tracking device 100 in embodiment 1 temporarily or long-term stores data used for processing by the data processing device 110. Here, as will be described later, the data processing device 110 has multiple tracking units 500. Here, the storage device 120 collectively stores data, parameters, etc. for the multiple tracking units 500. However, this is not limited to this. An independent storage device 120 may be provided for each tracking unit 500. Here, the values related to the data, parameters, etc. required for each tracking unit 500 to perform its respective processing may differ.
実施の形態1の追尾装置100が備えるデータ処理装置110は、音波信号に係る観測値データに基づいて、複数の目標における推定方位θ*および各目標に付されたID番号のデータを生成処理する。データ処理装置110は、尤度生成部400および、複数の追尾部500を有する。図1では、データ処理装置110は、2つの追尾部500-1および追尾部500-2を有する。各追尾部500は、基本的に同じ構成および同じ処理を行う。データ処理装置110内の各部は、演算、判定などの処理を行って、データ処理装置110の処理における各種データの生成などを行う。 The data processing device 110 included in the tracking device 100 of embodiment 1 generates data on estimated azimuths θ * of multiple targets and ID numbers assigned to each target based on observation value data related to acoustic signals. The data processing device 110 has a likelihood generation unit 400 and multiple tracking units 500. In FIG. 1, the data processing device 110 has two tracking units 500-1 and 500-2. Each tracking unit 500 basically has the same configuration and performs the same processing. Each unit within the data processing device 110 performs processing such as calculation and judgment, and generates various data for processing by the data processing device 110.
ここで、追尾装置100のデータ処理装置110は、通常、たとえば、CPU(Central Processing Unit)を中心とするコンピュータなどの制御演算処理を行う装置で構成されている。そして、通常、データ処理装置110は、各部が行う信号処理方法の手順を、あらかじめプログラム化したものを実行して、各部の処理を実現する。ここで、たとえば、記憶装置120が、プログラムのデータを有する。ただし、これに限定するものではなく、各部を別個に専用機器(ハードウェア)で構成してもよい。 Here, the data processing device 110 of the tracking device 100 is typically configured as a device that performs control and arithmetic processing, such as a computer centered around a CPU (Central Processing Unit). The data processing device 110 typically executes pre-programmed procedures for the signal processing methods performed by each unit to realize the processing of each unit. Here, for example, the storage device 120 stores the program data. However, this is not limited to this, and each unit may also be configured as a separate dedicated device (hardware).
また、記憶装置120は、データを一時的に記憶できるランダムアクセスメモリ(RAM)などの揮発性記憶装置(図示せず)およびハードディスクドライブなどの不揮発性の補助記憶装置(図示せず)を有する。不揮発性の補助記憶装置は、ソリッドステートドライブ、データを長期的に記憶できるフラッシュメモリなどでもよい。ここで、追尾装置100は、データ処理装置110および記憶装置120の各部の処理を実行するハードウェアが異なる位置に配置され、各部が通信を行って、追尾装置100としての処理動作を行う構成であってもよい。また、追尾部500は、追尾器として独立した装置であってもよい。 The storage device 120 also has a volatile storage device (not shown) such as random access memory (RAM) that can temporarily store data, and a non-volatile auxiliary storage device (not shown) such as a hard disk drive. The non-volatile auxiliary storage device may be a solid state drive, a flash memory that can store data long-term, or the like. Here, the tracking device 100 may be configured such that the hardware that executes the processing of each section of the data processing device 110 and the storage device 120 is located in different locations, and the sections communicate with each other to perform the processing operations of the tracking device 100. The tracking unit 500 may also be an independent device that functions as a tracker.
尤度生成部400は、マイクアレイ200が受波した音波信号に係る観測値データに基づき、複数の方位における尤度を生成し、方位θをパラメータ変数とする尤度関数lt(θ)を算出する。ここで、tは、時刻(t=1,2,…)を表すものとし、時刻tから時刻t+1の間はデータ処理装置110の処理周期となる。そして、実施の形態1の追尾装置100は、ある時刻tにおける観測値データを処理する場合について説明する。尤度生成部400は、たとえば、ビームフォーミングにより、複数の方位に対して同時に指向性を形成する。そして、尤度生成部400は、各方位における音のパワー値を並べて処理し、得られたデータを、尤度関数lt(θ)とする。ここでは、尤度生成部400は、ビームフォーミングを用いた尤度関数lt(θ)のデータを生成するものとするが、これに限定するものではない。たとえば、音源となる目標方位の分布を仮定することで、目標の瞬時的な推定方位θ*の周辺に係る尤度関数lt(θ)を計算するなどして、尤度関数lt(θ)を生成する他の技術を利用することが可能である。 The likelihood generation unit 400 generates likelihoods for multiple directions based on observation value data related to the sound wave signal received by the microphone array 200, and calculates a likelihood function l t (θ) with the direction θ as a parameter variable. Here, t represents time (t = 1, 2, ...), and the period from time t to time t + 1 is the processing cycle of the data processing device 110. The tracking device 100 of embodiment 1 will be described for processing observation value data at a certain time t. The likelihood generation unit 400 forms directivity for multiple directions simultaneously, for example, by beamforming. The likelihood generation unit 400 then arranges and processes the sound power values in each direction, and defines the obtained data as the likelihood function l t (θ). Here, the likelihood generation unit 400 generates data of the likelihood function l t (θ) using beamforming, but this is not limited to this. Other techniques for generating the likelihood function l t (θ) can be used, for example, by assuming a distribution of target azimuths that are sound sources and calculating the likelihood function l t (θ) around the target's estimated instantaneous azimuth θ * .
図2は、実施の形態1に係る追尾部500の構成を示す図である。各追尾部500は、尤度生成部400が生成した尤度関数lt(θ)に基づいて、それぞれ対応する目標の推定方位θ*およびID番号をデータとして生成処理する。実施の形態1における各追尾部500は、マスク処理部501、重み付与部502、ベイズ推定計算部503、マルコフ更新部507、マスク生成部508、検出判定部504、ID付与部505、方位変化率推定部509、重み生成部510および方位推定部506を有する。 2 is a diagram showing the configuration of tracking units 500 according to embodiment 1. Each tracking unit 500 generates an estimated azimuth θ * and an ID number of the corresponding target as data based on the likelihood function l t (θ) generated by likelihood generation unit 400. Each tracking unit 500 according to embodiment 1 includes a mask processing unit 501, a weighting unit 502, a Bayesian estimation calculation unit 503, a Markov update unit 507, a mask generation unit 508, a detection determination unit 504, an ID assignment unit 505, an azimuth change rate estimation unit 509, a weight generation unit 510, and an azimuth estimation unit 506.
図3は、実施の形態1におけるマスク処理部501がマスク処理に用いるマスクの一例を示す図である。マスク処理部501は、尤度生成部400が生成した尤度関数lt(θ)に、後述するマスク生成部508が生成した図3(a)のようなマスクを重畳するマスク処理を行って、マスク尤度関数lm,i t(θ)を生成する。ここで、iは、追尾部500を区別する番号である。マスク処理は、図3(b)のような尤度関数lt(θ)に対し、図3(c)に示すように、特定の範囲(方幅θmask)の方位における尤度以外の尤度を抑制する処理である。ここで、マスク処理部501は、後述するマスク記憶部522に記憶された、後述するマスク生成部508が時刻tよりも1周期前となる時刻t-1に生成したマスクを用いて処理を行う。時刻t=1における処理の際にマスク処理部501が用いるマスクの初期値は、あらかじめ設定されていない場合は、たとえば、マスクによって方位と尤度との関係が変化しないように、全ての方位について、たとえば1などの同じ値を重畳する。一方、あらかじめ方位などが設定されている場合は、マスクの初期値は、事前に設定されたマスクに基づく値にする。マスク尤度関数lm,i t(θ)は、重み付与部502が行う処理において、データとして用いられる。 FIG. 3 is a diagram showing an example of a mask used in mask processing by the mask processing unit 501 in embodiment 1. The mask processing unit 501 performs mask processing to superimpose a mask such as that shown in FIG. 3( a) generated by a mask generation unit 508 (described later) on the likelihood function l t (θ) generated by the likelihood generation unit 400, thereby generating a masked likelihood function l m,i t (θ). Here, i is a number that distinguishes the tracking unit 500. The mask processing is processing to suppress likelihoods other than those in a specific range (width θmask) of directions for the likelihood function l t (θ) such as that shown in FIG. 3( b), as shown in FIG. 3( c). Here, the mask processing unit 501 performs processing using a mask that is stored in a mask storage unit 522 (described later) and that is generated by the mask generation unit 508 (described later) at time t-1, which is one period before time t. If the initial value of the mask used by the mask processing unit 501 during processing at time t=1 is not set in advance, the same value, such as 1, is superimposed on all directions so that the relationship between the direction and the likelihood does not change due to the mask. On the other hand, if the direction, etc. are set in advance, the initial value of the mask is set to a value based on the mask set in advance. The mask likelihood function l m,i t (θ) is used as data in the processing performed by the weighting unit 502.
重み付与部502は、マスク処理部501がマスク処理して生成したマスク尤度関数lm,i t(θ)に、後述する重み生成部510が生成した方位変化率重みwt(θ’)を重畳する重み付け処理を行って、重み尤度関数Lw,i t(θ,θ’)を生成する。重み尤度関数Lw,i t(θ,θ’)は、ベイズ推定計算部503が行う処理において、データとして用いられる。ここで、θ’は、方位変化率を表す。重み尤度関数Lw,i t(θ,θ’)は、方位θと方位変化率θ’とをパラメータ(変数)とするベクトルとなる。 The weighting unit 502 performs weighting processing to superimpose an orientation change rate weight wt (θ') generated by a weight generation unit 510 (described later) on the masked likelihood function lm ,it ( θ) generated by the mask processing unit 501 through masking processing, thereby generating a weighted likelihood function Lw , it (θ,θ'). The weighted likelihood function Lw , it (θ,θ') is used as data in the processing performed by the Bayesian estimation calculation unit 503. Here, θ' represents the orientation change rate. The weighted likelihood function Lw , it (θ,θ') is a vector with the orientation θ and the orientation change rate θ' as parameters (variables).
ベイズ推定計算部503は、重み付与部502の処理に係る重み尤度関数Lw,i t(θ,θ’)および後述するマルコフ更新部507の処理に係る事前確率分布Pprior,i t|t-1(θ,θ’)に基づいて演算処理を行い、事後確率分布Pposterior,i t(θ,θ’)を算出する。また、ベイズ推定計算部503は、目標の判定および方位推定用に、事後確率分布Pposterior,i t(θ,θ’)を方位θ毎に方位変化率方向に加算した方位事後確率分布Pposterior,i t(θ)を算出する。ベイズ推定計算部503が生成した事後確率分布Pposterior,i t(θ,θ’)は、マルコフ更新部507が行う処理において、データとして用いられる。また、ベイズ推定計算部503が生成した方位事後確率分布Pposterior,i t(θ)は、方位推定部506および検出判定部504が行う処理において、データとして用いられる。 The Bayesian inference calculation unit 503 performs arithmetic processing based on the weighted likelihood function L w,i t (θ, θ') related to the processing by the weighting unit 502 and the prior probability distribution P prior,i t|t-1 (θ, θ') related to the processing by the Markov updating unit 507 described later, to calculate a posterior probability distribution P posterior,i t (θ, θ'). Furthermore, the Bayesian inference calculation unit 503 calculates an orientation posterior probability distribution P posterior,i t (θ) by adding the posterior probability distribution P posterior,i t (θ, θ') to the orientation change rate direction for each orientation θ, for target determination and orientation estimation. The posterior probability distribution P posterior,i t (θ, θ') generated by the Bayesian inference calculation unit 503 is used as data in the processing performed by the Markov updating unit 507. Furthermore, the posterior probability distribution P posterior,i t (θ) of the direction generated by the Bayesian estimation calculation unit 503 is used as data in the processing performed by the direction estimation unit 506 and the detection determination unit 504 .
ベイズ推定計算部503が演算処理の際に用いる事前確率分布Pprior,i t|t-1(θ,θ’)は、後述する事前確率バッファ部521が記憶する、時刻tよりも1周期前(時刻t-1)における事前確率分布Pprior,i t|t-1(θ,θ’)である。ここで、時刻t=1における処理の際にベイズ推定計算部503が用いる事前確率分布Pprior,i 1|0(θ)の初期値は、一般に、あらかじめ設定されていない場合は、対象とする全ての方位θおよび方位変化率θ’について、事前確率分布における状態空間の刻み数をNgとしたときに、1/Ngとして、等確率となる値にする。一方、あらかじめ設定されている場合は、事前確率分布Pprior,i t|t-1(θ,θ’)の初期値は、事前設定に基づく任意の分布となる値にする。 The prior probability distribution P prior,i t|t-1 (θ, θ') used by the Bayesian estimation calculation unit 503 during calculation processing is the prior probability distribution P prior,i t|t-1 (θ, θ') at one period before time t (time t-1) stored in the prior probability buffer unit 521 described later. Here, the initial value of the prior probability distribution P prior ,i 1|0 (θ) used by the Bayesian estimation calculation unit 503 during processing at time t=1 is generally set to a value that results in equal probability, 1/Ng, for all target orientations θ and orientation change rates θ', when Ng is the number of intervals in the state space in the prior probability distribution. On the other hand, if set in advance, the initial value of the prior probability distribution P prior,i t|t-1 (θ, θ') is set to a value that results in an arbitrary distribution based on the prior setting.
検出判定部504は、ベイズ推定計算部503が算出した事後確率分布Pposterior,i t(θ,θ’)に基づいて、音源となる目標の有無を判定する判定処理を行う。 The detection determination unit 504 performs a determination process to determine the presence or absence of a target that is a sound source based on the posterior probability distribution P posterior,i t (θ, θ′) calculated by the Bayesian estimation calculation unit 503 .
ID付与部505は、検出判定部504が判定した目標にID番号を付与する処理を行う。ここで、連続して検出判定部504が目標ありと判定している間は、ID付与部505は、同じID番号の付与を続ける。また、目標なしと判定していた検出判定部504が目標ありと判定したときは、ID付与部505は、新たなID番号を付与する。ID番号は、数字、文字、記号など、識別できるものであればよい。 The ID assignment unit 505 performs a process of assigning an ID number to a target determined by the detection and determination unit 504. Here, while the detection and determination unit 504 continuously determines that a target is present, the ID assignment unit 505 continues to assign the same ID number. Furthermore, if the detection and determination unit 504, which had previously determined that no target was present, determines that a target is present, the ID assignment unit 505 assigns a new ID number. The ID number may be any identifiable number, such as a number, letter, or symbol.
マルコフ更新部507は、ベイズ推定計算部503が算出した事後確率分布Pposterior,i t(θ,θ’)に基づいて、時刻tにおける事前確率分布Pprior,i t+1|t(θ,θ’)を算出する。マルコフ更新部507が算出した事前確率分布Pprior,i t+1|t(θ,θ’)は、マスク生成部508および方位変化率推定部509の処理において用いられる。また、事前確率分布Pprior,i t+1|t(θ,θ’)は、後述する事前確率バッファ部521に記憶される。事前確率バッファ部521に記憶された事前確率分布Pprior,i t+1|t(θ,θ’)は、ベイズ推定計算部503において、時刻tの1周期後(時刻t+1)の処理において、1周期前(時刻t)における事前確率分布Pprior,i t|t-1(θ,θ’)として用いられる。 The Markov update unit 507 calculates a prior probability distribution P prior,i t+1|t(θ, θ') at time t based on the posterior probability distribution P posterior,i t(θ, θ') calculated by the Bayesian estimation calculation unit 503. The prior probability distribution P prior,i t+1 | t ( θ , θ') calculated by the Markov update unit 507 is used in the processing of the mask generation unit 508 and the orientation change rate estimation unit 509. In addition, the prior probability distribution P prior,i t+1|t (θ, θ') is stored in a prior probability buffer unit 521, which will be described later. The prior probability distribution P prior,i t+1|t (θ, θ') stored in the prior probability buffer unit 521 is used in the Bayesian estimation calculation unit 503 as the prior probability distribution P prior,i t|t-1 (θ, θ') one period before (time t) in processing one period after time t (time t+1).
マスク生成部508は、重み付き平均での方位θの期待値計算、事前確率が最大となる方位θt+1|tを推定などし、時刻t+1における目標の方位θを推定する。そして、マスク生成部508は、推定した方位θt+1|tに基づき、時刻t+1における方位を基準とする方幅θmaskにおいては、ある値(たとえば、1)を設定し、それ以外の方位には、ある値よりも低い値(たとえば、0)を設定したマスクを生成する。マスク生成部508が生成したマスクのデータは、後述するマスク記憶部522に記憶され、次周期において、マスク処理部501が行うマスク処理に用いられる。 The mask generation unit 508 estimates the target's azimuth θ at time t+1 by calculating the expected value of the azimuth θ using a weighted average and estimating the azimuth θ t+1|t that maximizes the prior probability. Based on the estimated azimuth θ t+1|t , the mask generation unit 508 then generates a mask in which a certain value (e.g., 1) is set for a width θmask based on the azimuth at time t+1, and a value lower than the certain value (e.g., 0) is set for other azimuths. The mask data generated by the mask generation unit 508 is stored in a mask storage unit 522 (described later) and is used for mask processing performed by the mask processing unit 501 in the next cycle.
方位変化率推定部509は、対象とする目標に対して方位変化率θ’を推定した方位変化率推定値θ’*を算出する方位変化率推定処理を行う。 The azimuth change rate estimation unit 509 performs azimuth change rate estimation processing to calculate an azimuth change rate estimated value θ' * by estimating the azimuth change rate θ' for the target of interest.
重み生成部510は、方位変化率推定部509が処理した方位変化率推定値θ’*および調整パラメータ記憶部524に記憶された設定調整パラメータσ2 θsetに基づいて、次周期(時刻t+1)の処理で用いる方位変化率重みwt(θ’)を算出する。重み生成部510が生成した方位変化率重みwt(θ’)のデータは、重み記憶部523に記憶され、次周期において、重み付与部502が行う重み付け処理に用いられる。 The weight generation unit 510 calculates the heading change rate weight w t (θ') to be used in the processing of the next period (time t+1) based on the heading change rate estimated value θ ' * processed by the heading change rate estimation unit 509 and the set adjustment parameter σ 2 θset stored in the adjustment parameter storage unit 524. The data of the heading change rate weight w t (θ') generated by the weight generation unit 510 is stored in the weight storage unit 523 and is used in the weighting processing performed by the weight assignment unit 502 in the next period.
そして、方位推定部506は、ベイズ推定計算部503が演算処理して生成した事後確率分布Pposterior,i t(θ,θ’)に基づき、音響信号が発せられる音源(目標)の方位を推定した推定方位θ*を算出する方位推定処理を行う。ここで、方位推定部506が行う方位推定処理は、MAP推定、重み付き平均などの技術を利用して行われる処理である。 Then, the direction estimation unit 506 performs direction estimation processing to calculate an estimated direction θ* that estimates the direction of the sound source (target) from which the acoustic signal is emitted, based on the posterior probability distribution P posterior,i t (θ, θ ' ) generated by the Bayesian estimation calculation unit 503. Here, the direction estimation processing performed by the direction estimation unit 506 is processing performed using techniques such as MAP estimation and weighted averaging.
また、追尾部500において、処理に必要なデータは記憶装置120に記憶される。ここでは、特に、事前確率バッファ部521、マスク記憶部522、重み記憶部523および調整パラメータ記憶部524に、対応するデータが記憶されるものとする。ここで、事前確率バッファ部521、マスク記憶部522、重み記憶部523および調整パラメータ記憶部524は、記憶装置120が有しているが、説明の都合上、以下においては、追尾部500の一部として説明する。 In addition, data required for processing by the tracking unit 500 is stored in the storage device 120. Here, it is assumed that the corresponding data is stored in the prior probability buffer unit 521, mask storage unit 522, weight storage unit 523, and adjustment parameter storage unit 524 in particular. Here, the prior probability buffer unit 521, mask storage unit 522, weight storage unit 523, and adjustment parameter storage unit 524 are included in the storage device 120, but for convenience of explanation, they will be described below as part of the tracking unit 500.
事前確率バッファ部521は、マルコフ更新部507が演算した時刻tにおける事前確率分布Pprior,i t+1|t(θ)を1周期分記憶する。前述したように、事前確率バッファ部521に記憶された事前確率分布Pprior,i t+1|t(θ,θ’)は、時刻t+1における追尾装置100の処理に事前確率分布Pprior,i t|t-1(θ,θ’)として用いられる。 The prior probability buffer unit 521 stores one cycle of the prior probability distribution P prior,i t+1|t (θ) at time t calculated by the Markov update unit 507. As described above, the prior probability distribution P prior,i t+1|t (θ, θ') stored in the prior probability buffer unit 521 is used as the prior probability distribution P prior,i t|t-1 (θ, θ') in the processing of the tracking device 100 at time t+1.
マスク記憶部522は、マスク生成部508が生成したマスクを1周期分記憶する。マスク記憶部522に記憶されたマスクは、時刻t+1におけるマスク処理部501のマスク処理に用いられる。 The mask memory unit 522 stores the mask generated by the mask generation unit 508 for one cycle. The mask stored in the mask memory unit 522 is used for mask processing by the mask processing unit 501 at time t+1.
重み記憶部523は、重み生成部510が生成した方位変化率重みwt(θ’)を1周期分記憶する。重み記憶部523に記憶された方位変化率重みwt(θ’)は、時刻t+1における重み付与部502の処理に用いられる。 The weight storage unit 523 stores the heading change rate weight w t (θ′) for one period generated by the weight generation unit 510. The heading change rate weight w t (θ′) stored in the weight storage unit 523 is used in the processing of the weight assignment unit 502 at time t+1.
また、調整パラメータ記憶部524は、あらかじめ設定された設定調整パラメータσ2 θsetをデータとして記憶する。設定調整パラメータσ2 θsetは、重み生成部510の1周期前における処理により得られた方位変化率重みwt(θ’)の方位変化率θ’の方向の広がりを調整するパラメータである。ここで、設定調整パラメータσ2 θsetを小さい設定にすると、2つの目標が交差する方位における方位変化率θ’の区別を、より容易に行うことができる。しかし、各目標の方位変化率θ’に関する推定精度は低下する。そこで、設定調整パラメータσ2 θsetは、方位変化率θ’と方位変化率θ’の推定精度とのトレードオフを考慮して、事前にパラメータの値が設定される。たとえば、2つの目標の方位変化率θ’について区別する能力を重視する場合には、事前確率分布Pprior,i t|t-1(θ,θ’)および事後確率分布Pposterior,i t(θ,θ’)における方位変化率θ’の刻み幅で設定調整パラメータσ2 θsetを設定する。 The adjustment parameter storage unit 524 also stores a preset setting adjustment parameter σ 2 θset as data. The setting adjustment parameter σ 2 θset is a parameter that adjusts the spread in the direction of the azimuth change rate θ' of the azimuth change rate weight w t (θ') obtained by the weight generation unit 510's processing one cycle before. Here, if the setting adjustment parameter σ 2 θset is set to a small value, it becomes easier to distinguish between the azimuth change rates θ' in the azimuth where two targets intersect. However, the estimation accuracy of the azimuth change rate θ' of each target decreases. Therefore, the value of the setting adjustment parameter σ 2 θset is set in advance, taking into account the trade-off between the azimuth change rate θ' and the estimation accuracy of the azimuth change rate θ'. For example, if the ability to distinguish between the azimuth change rate θ' of two targets is emphasized, the setting adjustment parameter σ 2 θset is set to the step size of the azimuth change rate θ' in the prior probability distribution P prior,i t|t-1 (θ, θ') and the posterior probability distribution P posterior,i t (θ, θ') .
次に、実施の形態1における追尾装置100が備えるデータ処理装置110の処理について説明する。ここでは、主として時刻tにおける追尾部500の処理について説明する。ここで、追尾対象とする目標を異ならせるため、マスク処理部501が用いるマスクの初期値が異なるが、各追尾部500において同じ処理が行われる。まず、時刻tに用いられる時刻t-1における方位変化率推定部509および重み生成部510における処理について先に説明する。 Next, the processing of the data processing device 110 included in the tracking device 100 in embodiment 1 will be described. Here, the processing of the tracking unit 500 at time t will be mainly described. Here, the initial values of the mask used by the mask processing unit 501 are different to track different targets, but the same processing is performed in each tracking unit 500. First, the processing in the azimuth change rate estimation unit 509 and weight generation unit 510 at time t-1 used at time t will be described.
方位変化率推定部509は、マルコフ更新部507の処理により得られた事前確率分布Pprior,i t|t-1(θ,θ’)を方位方向に加算して方位変化率θ’に関する方位変化率事前確率分布Pprior,i t|t-1(θ’)を計算する。そして、方位変化率推定部509は、方位変化率事前確率分布Pprior,i t|t-1(θ’)について、重み付き平均での方位変化率θ’の期待値計算による推定処理または事前確率が最大となる方位変化率θ’の推定処理を行って、時刻tにおける方位変化率推定値θ’*を算出する。ここで、方位変化率推定部509は、方位変化率事前確率分布Pprior,i t|t-1(θ’)を計算して方位変化率推定値θ’*を算出したが、これに限定するものではない。事前確率分布Pprior,i t|t-1(θ,θ’)に関して、方位θおよび方位変化率θ’の空間で、重み付き平均での方位変化率θ’の期待値計算による推定処理または事前確率が最大となる方位変化率θ’の推定処理を行って方位変化率推定値θ’*を算出してもよい。 The orientation change rate estimation unit 509 calculates an orientation change rate prior probability distribution P prior,i t|t-1 (θ') related to the orientation change rate θ' by adding, in the orientation direction, the prior probability distribution P prior,i t|t - 1 (θ, θ') obtained by the processing of the Markov update unit 507. Then, the orientation change rate estimation unit 509 performs estimation processing by calculating the expected value of the orientation change rate θ' using a weighted average for the orientation change rate prior probability distribution P prior,i t|t-1 (θ') or estimation processing of the orientation change rate θ' that maximizes the prior probability, thereby calculating an orientation change rate estimated value θ' * at time t. Here, the orientation change rate estimation unit 509 calculated the orientation change rate prior probability distribution P prior,i t|t-1 (θ') to calculate the orientation change rate estimated value θ' * , but the present invention is not limited to this. With respect to the prior probability distribution P prior,i t|t-1 (θ, θ'), the orientation change rate estimated value θ'* may be calculated by performing an estimation process in the space of the orientation θ and the orientation change rate θ' by calculating the expected value of the orientation change rate θ' using a weighted average, or by performing an estimation process for the orientation change rate θ' that maximizes the prior probability.
図4は、実施の形態1に係る重み生成部510の重み処理について説明する図である。重み生成部510は、方位変化率推定部509が処理した方位変化率θ’および調整パラメータ記憶部524に記憶された設定調整パラメータσ2 θsetに基づいて、(1)式で表される方位変化率重みwt(θ’)を算出する重み処理を行う。重み生成部510は、(1)式に基づく演算を行うことにより、図4に示すように、方位変化率θ’に応じて値が異なる方位変化率重みwt(θ’)を生成する。 4 is a diagram illustrating weighting processing by the weight generation unit 510 according to embodiment 1. The weight generation unit 510 performs weighting processing to calculate the orientation change rate weight w t (θ') expressed by equation (1) based on the orientation change rate θ' processed by the orientation change rate estimation unit 509 and the set adjustment parameter σ 2 θset stored in the adjustment parameter storage unit 524. By performing calculations based on equation (1), the weight generation unit 510 generates orientation change rate weights w t (θ') whose values vary depending on the orientation change rate θ', as shown in FIG.
図5は、実施の形態1に係るデータ処理装置110における処理の流れの一例を説明する図である。主として、尤度生成部400が生成した尤度関数lt(θ)に基づく各追尾部500の処理について説明する。尤度生成部400は、マイクアレイ200が受波した音響信号に係る観測値データに基づき、前述したように、複数の方位における尤度を生成し、尤度関数lt(θ)を算出し、生成する(ステップS0)。 5 is a diagram illustrating an example of the processing flow in the data processing device 110 according to embodiment 1. The following mainly describes the processing of each tracking unit 500 based on the likelihood function l t (θ) generated by the likelihood generating unit 400. As described above, the likelihood generating unit 400 generates likelihoods in multiple directions based on the observation value data related to the acoustic signal received by the microphone array 200, and calculates and generates the likelihood function l t (θ) (step S0).
マスク処理部501は、尤度生成部400が生成した尤度関数lt(θ)に、マスク記憶部522に記憶されたマスクに基づいて、マスク尤度関数lm,i t(θ)を生成する(ステップS1)。 The mask processing unit 501 generates a masked likelihood function l m,i t (θ) based on the likelihood function l t (θ) generated by the likelihood generating unit 400 and the mask stored in the mask storage unit 522 (step S1).
重み付与部502は、マスク処理部501がマスク処理して生成したマスク尤度関数lm,i t(θ)と重み生成部510が生成した方位変化率重みwt(θ’)とを用いて、(2)式に基づく演算を行い、重み尤度関数Lw,i t(θ,θ’)を生成する(ステップS2)。 The weighting unit 502 performs a calculation based on equation (2) using the masked likelihood function l m,i t (θ) generated by the mask processing unit 501 through masking processing and the orientation change rate weight w t (θ') generated by the weight generation unit 510, and generates a weighted likelihood function L w,i t (θ, θ') (step S2).
ここで、方位変化率重みwt(θ’)は方位変化率θ’に関するベクトルである。また、マスク尤度関数lm,i t(θ)は、方位θに関するベクトルである。(2)式では、方位変化率θ’と方位θとに関するすべてのベクトルの要素の組み合わせを乗算した結果が、行列である重み尤度関数Lw,i t(θ,θ’)となる。 Here, the orientation change rate weight w t (θ') is a vector related to the orientation change rate θ'. Also, the mask likelihood function l m,i t (θ) is a vector related to the orientation θ. In equation (2), the result of multiplying the combinations of all vector elements related to the orientation change rate θ' and the orientation θ is the weight likelihood function L w,i t (θ, θ'), which is a matrix.
ベイズ推定計算部503は、重み付与部502の処理に係る重み尤度関数Lw,i t(θ,θ’)および事前確率バッファ部521に記憶された事前確率分布Pprior,i t|t-1(θ,θ’)を用いて、(3)式により事後確率分布Pposterior,i t(θ,θ’)を算出する。また、ベイズ推定計算部503は、(4)式により、事後確率分布Pposterior,i t(θ,θ’)を方位θ毎に方位変化率方向に加算した方位事後確率分布Pposterior,i t(θ)を算出する(ステップS3)。 The Bayesian inference calculation unit 503 calculates the posterior probability distribution P posterior, i t (θ, θ') according to equation (3) using the weighted likelihood function L w,i t (θ, θ') related to the processing by the weighting unit 502 and the prior probability distribution P prior ,i t |t-1 (θ, θ') stored in the prior probability buffer unit 521. Furthermore, the Bayesian inference calculation unit 503 calculates the orientation posterior probability distribution P posterior,i t (θ) by adding the posterior probability distribution P posterior,i t (θ, θ') to the orientation change rate direction for each orientation θ according to equation (4) (step S3).
検出判定部504は、ベイズ推定計算部503の処理により得られた方位事後確率分布Pposterior,i t(θ)に基づいて、音源となる目標の有無を判定する判定処理を行う(ステップS4)。そして、ID付与部505は、検出判定部504が判定した目標に対して、ID番号を付与する処理を行う(ステップS5)。 The detection determination unit 504 performs a determination process to determine whether or not a target that is a sound source exists (step S4) based on the directional posterior probability distribution P posterior,i t (θ) obtained by the processing of the Bayesian estimation calculation unit 503. Then, the ID assignment unit 505 performs a process to assign an ID number to the target determined by the detection determination unit 504 (step S5).
また、方位推定部506は、ベイズ推定計算部503の処理により得られた方位事後確率分布Pposterior,i t(θ)に基づいて、音響信号が発せられる音源(目標)の方位を推定した推定方位θ*を生成する(ステップS6)。 Furthermore, the direction estimation unit 506 generates an estimated direction θ* that estimates the direction of the sound source (target) from which the acoustic signal is emitted, based on the direction posterior probability distribution P posterior,i t (θ) obtained by processing by the Bayesian estimation calculation unit 503 (step S6).
ここで、検出判定部504および方位推定部506は、ベイズ推定計算部503が事後確率分布Pposterior,i t(θ,θ’)から算出した方位事後確率分布Pposterior,it(θ)に基づいて処理を行ったが、これに限定するものではない。検出判定部504および方位推定部506は、ベイズ推定計算部503が算出した事後確率分布Pposterior,i t(θ,θ’)に関して、方位θおよび方位変化率θ’の空間で、ピークを検出するなどして、処理を行ってもよい。 Here, the detection/determination unit 504 and the orientation estimation unit 506 performed processing based on the orientation posterior probability distribution P posterior,i t (θ) calculated by the Bayesian estimation calculation unit 503 from the posterior probability distribution P posterior, i t(θ,θ'), but this is not limiting. The detection/determination unit 504 and the orientation estimation unit 506 may perform processing by detecting a peak in the space of the orientation θ and the orientation change rate θ' for the posterior probability distribution P posterior,i t (θ,θ') calculated by the Bayesian estimation calculation unit 503.
次に、マルコフ更新部507の処理について説明する。マルコフ更新部507は、ベイズ推定計算部503の処理により得られた事後確率分布Pposterior,i t(θ,θ’)に基づいて、時刻tにおける事前確率分布Pprior,i t+1|t(θ,θ’)を算出し、生成する(ステップS7)。事前確率分布Pprior,i t+1|t(θ,θ’)は、事前確率バッファ部521に記憶される。 Next, the processing of the Markov update unit 507 will be described. The Markov update unit 507 calculates and generates a prior probability distribution P prior ,i t +1|t (θ, θ′) at time t based on the posterior probability distribution P posterior,i t(θ, θ′) obtained by the processing of the Bayesian estimation calculation unit 503 (step S7). The prior probability distribution P prior,i t+1|t (θ, θ′) is stored in the prior probability buffer unit 521.
また、方位変化率推定部509は、前述したように、マルコフ更新部507の処理により得られた事前確率分布Pprior,i t+1|t(θ,θ’)を方位方向に加算して、方位変化率θ’に関する方位変化率事前確率分布Pprior,i t+1|t(θ’)を計算する(ステップS8)。 Furthermore, as described above, the orientation change rate estimation unit 509 adds the prior probability distribution P prior,i t+1|t (θ, θ') obtained by processing of the Markov update unit 507 in the orientation direction to calculate the orientation change rate prior probability distribution P prior,i t+1|t (θ') related to the orientation change rate θ' (step S8).
そして、重み生成部510は、方位変化率推定部509が処理した方位変化率θ’および調整パラメータ記憶部524に記憶された設定調整パラメータσ2 θsetに基づいて、重み処理を行い、方位変化率重みwt(θ’)を生成する(ステップS9)。 Then, the weight generation unit 510 performs weighting processing based on the orientation change rate θ′ processed by the orientation change rate estimation unit 509 and the set adjustment parameter σ 2 θset stored in the adjustment parameter storage unit 524, and generates the orientation change rate weight w t (θ′) (step S9).
図6は、2つの目標における方位が交差する状況を示す図である。図6に示すように、マイクアレイ200の位置から見たときに、音源となる2つの目標は、それぞれ相対する方向に移動する。 Figure 6 shows a situation where the orientations of two targets intersect. As shown in Figure 6, when viewed from the position of the microphone array 200, the two targets that serve as sound sources are moving in opposite directions.
図7は、複数の目標が交差するときの、各追尾部500によって追尾する目標における方位の時間推移の一例を示す図である。図7(a)は、目標を正しく追尾できているときの各追尾部500による目標の推定方位θ*を示す。また、図7(b)は、誤追尾が生じたときの各追尾部500による目標の推定方位θ*を示す。図7に示すaは別々の方位に離れた目標Aと目標Bとが徐々に近づいていく状況である。また、bは、2つの目標で方位的にすれ違って、2つの目標の方位が重っている状況である。そして、cの状況は、すれ違った後に、2つの目標が徐々に離れていく状況である。 7 is a diagram showing an example of the transition over time of the azimuth of a target tracked by each tracking unit 500 when multiple targets intersect. FIG. 7(a) shows the estimated azimuth θ * of the target by each tracking unit 500 when the target is being correctly tracked. FIG. 7(b) shows the estimated azimuth θ * of the target by each tracking unit 500 when erroneous tracking occurs. In FIG. 7, (a) shows a situation in which targets A and B, which are separated in different azimuths, gradually approach each other. (b) shows a situation in which the two targets pass each other in terms of azimuth, causing the azimuths of the two targets to overlap. (c) shows a situation in which the two targets gradually move apart after passing each other.
図8は、誤追尾が生じたときの各追尾部500におけるマスク尤度関数lm,i t(θ)を示す図である。図8(a)は、図7(a)におけるa状況での追尾部500-1および追尾部500-2におけるマスク尤度関数lm,i t(θ)を示す。図8(b)は、図7(a)におけるbの状況での追尾部500-1および追尾部500-2におけるマスク尤度関数lm,i t(θ)を示す。図8(c)は、図7(a)におけるcの状況での追尾部500-1および追尾部500-2におけるマスク尤度関数lm,i t(θ)を示す。図8(a)に示すように、目標が離れた状態であれば、マスク尤度関数lm,i t(θ)において、各目標によるピークとなる尤度の方位はそれぞれ異なる。一方、図8(b)におけるマスク尤度関数lm,i t(θ)については、2つの目標の尤度が含まれ、尤度のピークを1つに抑制できないことになる。 FIG. 8 is a diagram showing the mask likelihood function l m,i t (θ) in each tracker 500 when erroneous tracking occurs. FIG. 8(a) shows the mask likelihood function l m,i t (θ) in tracker 500-1 and tracker 500-2 in situation a in FIG. 7(a). FIG. 8(b) shows the mask likelihood function l m,i t (θ) in tracker 500-1 and tracker 500-2 in situation b in FIG. 7(a). FIG. 8(c) shows the mask likelihood function l m,i t (θ) in tracker 500-1 and tracker 500-2 in situation c in FIG. 7(a). As shown in FIG. 8(a), when the targets are far apart, the mask likelihood function l m,i t (θ) has a peak likelihood orientation for each target that is different. On the other hand, the mask likelihood function l m,i t (θ) in FIG. 8(b) contains the likelihoods of two targets, and the likelihood peak cannot be reduced to one.
ベイズ推定計算部503が、図8(b)のマスク尤度関数lm,i t(θ)に基づく処理を行うと、結果として、追尾部500-2における事後確率分布におけるピークは、目標Aの位置となる。その事後確率分布を用いて処理を行うマルコフ更新部507が算出する事前確率分布も、目標Aでピークを有することになる。この結果、図7(b)に示すように、目標が交差した後、追尾部500-2は、目標Bではなく、追尾部500-1と同じ目標Aの追尾を始めることになる。 When Bayesian estimation calculation unit 503 performs processing based on mask likelihood function l m,i t (θ) in FIG. 8B, the peak in the posterior probability distribution in tracking unit 500-2 will be at the position of target A. The prior probability distribution calculated by Markov update unit 507, which performs processing using the posterior probability distribution, will also have a peak at target A. As a result, as shown in FIG. 7B, after the targets cross, tracking unit 500-2 will begin tracking target A, the same as tracking unit 500-1, rather than target B.
図9は、実施の形態1に係る効果を説明する図である。実施の形態1の追尾装置100によれば、重み生成部510が方位変化率推定部509により得られた方位変化率推定値θ’*から方位変化率重みwt(θ’)を算出する。そして、重み付与部502が、方位変化率重みwt(θ’)に基いて重み付けを行った重み尤度関数Lw,i t(θ,θ’)を生成する。 9 is a diagram illustrating the effect according to embodiment 1. According to tracking device 100 of embodiment 1, weight generation unit 510 calculates orientation change rate weight w t (θ') from orientation change rate estimated value θ' * obtained by orientation change rate estimation unit 509. Then, weighting unit 502 generates weighted likelihood function L w,i t (θ, θ') weighted based on orientation change rate weight w t (θ').
図9(a)に示すように、図7に示すaの状況においては、目標Aは、正方向に方位が変化する。このため、目標Aを追尾している追尾部500-1における重み尤度関数Lw,i t(θ,θ’)は、正の方位変化率θ’に関する尤度が高くなる。一方、目標Bは負方向に方位が変化する。このため、目標Bを追尾している追尾部500-2における重み尤度関数Lw,i t(θ,θ’)は、負の方位変化率θ’に関する尤度が高くなる。 As shown in Figure 9(a), in the situation a shown in Figure 7, target A changes its azimuth in the positive direction. Therefore, the weighted likelihood function L w,i t (θ, θ') in tracking unit 500-1, which is tracking target A, has a high likelihood for a positive azimuth change rate θ'. On the other hand, target B changes its azimuth in the negative direction. Therefore, the weighted likelihood function L w,i t (θ, θ') in tracking unit 500-2, which is tracking target B, has a high likelihood for a negative azimuth change rate θ'.
また、図9(b)に示すように、図7に示すbの状況においては、追尾部500-1および追尾部500-2は、ともに、方位θに関して目標Aおよび目標Bの音響信号が合成された重み尤度関数Lw,i t(θ,θ’)が、それぞれの方位変化率θ’に対して生成することになる。その結果、各追尾部500においてベイズ推定計算部503の処理に係る事後確率分布Pposterior,i t(θ,θ’)も、目標Aおよび目標Bに係るそれぞれの方位変化率θ’を反映したものになる。 9(b), in the situation shown in b in FIG. 7, both the tracking units 500-1 and 500-2 generate weighted likelihood functions L w,i t (θ, θ') in which the acoustic signals of targets A and B are combined with respect to the direction θ for each direction change rate θ'. As a result, the posterior probability distributions P posterior,i t ( θ , θ') processed by the Bayesian estimation calculation unit 503 in each tracking unit 500 also reflect the direction change rates θ' for targets A and B.
そして、図7に示すcの状況においては、目標Aと目標Bとは、時間とともに方位θが離れる。このため、図9(c)に示すように、各追尾部500における重み尤度関数Lw,i t(θ,θ’)は、追尾している目標の方位θおよび方位変化率θ’を反映したものとなる。したがって、実施の形態1における追尾システムの追尾装置100は、複数の目標が交差するような場合においても、複数の目標を正確に追尾することができる。 7, the azimuths θ of targets A and B become increasingly separated over time. Therefore, as shown in FIG. 9C, the weighted likelihood function L w,i t (θ, θ') in each tracking unit 500 reflects the azimuth θ and azimuth change rate θ' of the target being tracked. Therefore, tracking device 100 of the tracking system in embodiment 1 can accurately track multiple targets even when the multiple targets intersect.
実施の形態2.
図10は、実施の形態2に係る追尾部500の構成を示す図である。図10において、マスク処理部501、重み付与部502、ベイズ推定計算部503、マルコフ更新部507、マスク生成部508、検出判定部504、ID付与部505および方位変化率推定部509については、実施の形態1で説明したことと同様の処理などを行う。
Embodiment 2.
Fig. 10 is a diagram showing the configuration of tracking unit 500 according to embodiment 2. In Fig. 10, mask processing unit 501, weighting unit 502, Bayesian estimation calculation unit 503, Markov update unit 507, mask generation unit 508, detection determination unit 504, ID assignment unit 505, and orientation change rate estimation unit 509 perform the same processing as that described in embodiment 1.
ここで、実施の形態2の追尾装置100においては、方位推定部506が推定処理して得られた推定方位θ*は、信号出力されるだけでなく、後述する推定方位バッファ部526にデータとして記憶される。また、重み生成部510は、後述する誤差標準偏差計算部511が処理して得られた誤差標準偏差σθおよび調整パラメータ記憶部524に記憶された調整パラメータkに基づいて、次周期(時刻t+1)の処理で用いる方位変化率重みwt(θ’)を算出する。そして、実施の形態2において、調整パラメータ記憶部524が記憶する調整パラメータkは、方位変化率θ’に関する誤差標準偏差σθを、方位変化率重みwt(θ’)の広がりに反映する度合いを調整するパラメータである。 Here, in the tracking device 100 of the second embodiment, the estimated direction θ * obtained by the direction estimation unit 506 through estimation processing is not only output as a signal but also stored as data in the estimated direction buffer unit 526 described later. Furthermore, the weight generation unit 510 calculates the direction change rate weight w t (θ') to be used in processing in the next period (time t +1) based on the error standard deviation σθ obtained through processing by the error standard deviation calculation unit 511 described later and the adjustment parameter k stored in the adjustment parameter storage unit 524. In the second embodiment, the adjustment parameter k stored in the adjustment parameter storage unit 524 is a parameter that adjusts the degree to which the error standard deviation σθ related to the direction change rate θ' is reflected in the spread of the direction change rate weight w t (θ').
また、図10に示すように、実施の形態2においては追尾装置100の各追尾部500は、誤差標準偏差計算部511を有する。また、実施の形態2の追尾装置100は、推定方位変化率バッファ部525および推定方位バッファ部526を記憶装置120に有する。 Also, as shown in FIG. 10 , in embodiment 2, each tracking unit 500 of the tracking device 100 has an error standard deviation calculation unit 511. Furthermore, the tracking device 100 of embodiment 2 has an estimated azimuth change rate buffer unit 525 and an estimated azimuth buffer unit 526 in the storage device 120.
推定方位変化率バッファ部525は、方位変化率推定部509が処理して得られた方位変化率θ’を、データとして1周期分記憶する。ここで、推定方位変化率バッファ部525は、時刻t-Tθ+1から時刻tまでのTθ周期分の方位変化率θ’をデータとして記憶する。 The estimated heading change rate buffer unit 525 stores, as data, one cycle of the heading change rate θ' obtained through processing by the heading change rate estimation unit 509. Here, the estimated heading change rate buffer unit 525 stores, as data, the heading change rate θ' for T θ cycles from time t-T θ+1 to time t.
また、推定方位バッファ部526は、方位推定部506の方位推定処理により得られた推定方位θ*をデータとして記憶する。ここで、推定方位バッファ部526は、時刻t-Tθから時刻tまでのTθ+1周期分の推定方位θ*をデータとして記憶する。 The estimated direction buffer unit 526 also stores as data the estimated direction θ * obtained by the direction estimation process of the direction estimation unit 506. Here, the estimated direction buffer unit 526 stores as data the estimated direction θ * for T θ+1 periods from time t-T θ to time t.
誤差標準偏差計算部511は、推定方位バッファ部526に記憶された推定方位θ*および推定方位変化率バッファ部525に記憶された方位変化率θ’を用いて、(5)式および(6)式に基づく演算処理を行い、方位変化率θ’に関する誤差標準偏差σθ’*を算出する。ここで、(6)式におけるΔTprocは、推定方位θ*を算出する時間周期である。誤差標準偏差計算部511は、(6)式により、単位時間あたりの方位変化の大きさである方位変化率θ’を計算することになる。 The error standard deviation calculation unit 511 performs calculation processing based on equations (5) and (6) using the estimated heading θ * stored in the estimated heading buffer unit 526 and the heading change rate θ' stored in the estimated heading change rate buffer unit 525 to calculate the error standard deviation σθ' * related to the heading change rate θ'. Here, ΔT proc in equation (6) is the time period for calculating the estimated heading θ * . The error standard deviation calculation unit 511 calculates the heading change rate θ', which is the magnitude of the heading change per unit time, using equation (6).
重み生成部510は、(7)式に基づいて演算処理を行い、方位変化率重みwt(θ’)を生成する。方位変化率重みwt(θ’)のデータは、重み記憶部523に記憶され、次周期において、方位変化率重みwt(θ’)として、重み付与部502が行う重み付け処理に用いられる。 The weight generation unit 510 performs calculation processing based on equation (7) to generate the heading change rate weight w t (θ'). The data of the heading change rate weight w t (θ') is stored in the weight storage unit 523 and is used as the heading change rate weight w t (θ') in the weighting processing performed by the weighting unit 502 in the next period.
たとえば、実施の形態1の追尾装置100においては、重み生成部510は、調整パラメータ記憶部524に記憶された設定調整パラメータσ2 θsetにより、方位変化率θ’に関する方位変化率重みwt(θ’)の広がりを決定する。ここで、設定調整パラメータσ2 θsetにより、方位変化率重みwt(θ’)の広がりが小さくなるように設定すると、ある時刻における追尾装置100の処理の際に、方位変化率推定値θ’*が目標の方位変化率θ’が実際と大きく異なってしまうと、その後の計算における方位変化率θ’が正しくなくなる可能性がある。一方で、方位変化率重みwt(θ’)の広がりが大きくなるように設定すると、複数の目標を方位変化率θ’で区別しにくくなり、複数の目標が交差する際に、正しく追尾することができない可能性がある。 For example, in the tracking device 100 of the first embodiment, the weight generation unit 510 determines the spread of the orientation change rate weight w t (θ') related to the orientation change rate θ' using the set adjustment parameter σ 2 θset stored in the adjustment parameter storage unit 524. Here, if the set adjustment parameter σ 2 θset is set to reduce the spread of the orientation change rate weight w t (θ'), and if the orientation change rate estimated value θ' * differs significantly from the actual orientation change rate θ' of the target during processing by the tracking device 100 at a certain time, the orientation change rate θ' in subsequent calculations may become incorrect. On the other hand, if the spread of the orientation change rate weight w t (θ') is set to be large, it becomes difficult to distinguish between multiple targets using the orientation change rate θ', and there is a possibility that accurate tracking will not be possible when multiple targets intersect.
一方、実施の形態2の追尾装置100においては、方位変化率θ’の推定値と音源となる目標の実際の方位変化率θ’の差異の大きさと調整パラメータkとの積に応じて、方位変化率θ’に関する方位変化率重みwt(θ’)を自動的に調整することができる。具体的には、方位変化率θ’の推定値と目標の実際の方位変化率θ’の差異が大きくなるほど、方位変化率θ’に関する方位変化率重みwt(θ’)は広くなり、方位変化率θ’の推定値と目標の実際の方位変化率θ’の差異が小さくなるほど、方位変化率θ’に関する方位変化率重みwt(θ’)は狭くなるように自動的に調整することができる。その結果として、方位変化率θ’を高精度の推定および複数の目標の正確な追尾を行うことができる。 On the other hand, in the tracking device 100 of embodiment 2, the azimuth change rate weight w t (θ') for the azimuth change rate θ' can be automatically adjusted in accordance with the product of the difference between the estimated value of the azimuth change rate θ' and the actual azimuth change rate θ' of the target that is the sound source and the adjustment parameter k. Specifically, the azimuth change rate weight w t (θ') for the azimuth change rate θ' can be automatically adjusted so that the larger the difference between the estimated value of the azimuth change rate θ' and the actual azimuth change rate θ' of the target, the wider the azimuth change rate weight w t (θ') for the azimuth change rate θ' becomes, and the smaller the difference between the estimated value of the azimuth change rate θ' and the actual azimuth change rate θ' of the target, the narrower the azimuth change rate weight w t (θ') for the azimuth change rate θ' becomes. As a result, the azimuth change rate θ' can be estimated with high accuracy and multiple targets can be accurately tracked.
実施の形態3.
図11は、実施の形態3に係る追尾部500の構成を示す図である。図11において、図10と同じ符号を付しているものについては、実施の形態1および実施の形態2で説明したことと同様の処理などを行う。
Embodiment 3.
Fig. 11 is a diagram showing the configuration of tracking unit 500 according to embodiment 3. In Fig. 11, the components denoted by the same reference numerals as in Fig. 10 perform the same processing as described in embodiments 1 and 2.
図11に示すように、実施の形態3における追尾装置100の追尾部500は、ピーク尤度抽出部512、適用尤度再計算部513、尤度関数再生成部514を有する。また、また、実施の形態3の追尾部500は、最大尤度バッファ部527および方位尤度幅パラメータ記憶部528を記憶装置120に有する。 As shown in FIG. 11, the tracking unit 500 of the tracking device 100 in embodiment 3 has a peak likelihood extraction unit 512, an applied likelihood recalculation unit 513, and a likelihood function regeneration unit 514. Furthermore, the tracking unit 500 in embodiment 3 has a maximum likelihood buffer unit 527 and an orientation likelihood width parameter storage unit 528 in the storage device 120.
最大尤度バッファ部527は、後述するピーク尤度抽出部512が抽出して得られた最大尤度lpeakを、設定分(時刻t-Tlmaxから時刻tまでのTlmax分)、データとして記憶する。また、方位尤度幅パラメータ記憶部528は、方位尤度幅パラメータをデータとして記憶する。方位尤度幅パラメータは、ベイズ推定計算部503で用いる尤度の方位方向における広がりを調整するパラメータである。 The maximum likelihood buffer unit 527 stores, as data, a set number of maximum likelihoods l peak extracted by the peak likelihood extraction unit 512 (described later) (for T lmax from time t-T lmax to time t). The orientation likelihood width parameter storage unit 528 stores, as data, an orientation likelihood width parameter. The orientation likelihood width parameter is a parameter for adjusting the spread of the likelihood in the orientation direction used by the Bayesian estimation calculation unit 503.
ピーク尤度抽出部512は、マスク処理部501が生成したマスク尤度関数lm,i t(θ)のうち、最大の尤度である最大尤度lpeakを抽出し、ピーク尤度が抽出された方位θを最大方位θpeakとする処理を行う。ピーク尤度抽出部512が抽出した最大尤度lpeakは、適用尤度再計算部513が行う処理において、データとして用いられる。また、ピーク尤度抽出部512が抽出した最大尤度lpeakは、最大尤度バッファ部527にデータとして記憶される。 The peak likelihood extraction unit 512 extracts the maximum likelihood l peak , which is the maximum likelihood, from the masked likelihood functions l m,i t (θ) generated by the mask processing unit 501, and performs processing to set the orientation θ from which the peak likelihood was extracted as the maximum orientation θ peak . The maximum likelihood l peak extracted by the peak likelihood extraction unit 512 is used as data in processing performed by the applied likelihood recalculation unit 513. In addition, the maximum likelihood l peak extracted by the peak likelihood extraction unit 512 is stored as data in the maximum likelihood buffer unit 527.
適用尤度再計算部513は、最大尤度バッファ部527が記憶する設定分の最大尤度lpeakおよびピーク尤度抽出部512の処理により得られた最大尤度lpeakおよび最大方位θpeakに基づいて処理を行い、ベイズ推定計算部503で用いる適用尤度と適用尤度に対応する方適用位とを生成する。 The applicable likelihood recalculation unit 513 performs processing based on the set maximum likelihood l peak stored in the maximum likelihood buffer unit 527 and the maximum likelihood l peak and maximum orientation θ peak obtained by processing of the peak likelihood extraction unit 512, and generates an applicable likelihood to be used in the Bayesian estimation calculation unit 503 and an orientation orientation corresponding to the applicable likelihood.
尤度関数再生成部514は、適用尤度再計算部513が処理して得られた適用尤度と適用方位および方位尤度幅パラメータ記憶部528が記憶する方位尤度幅パラメータに基づき、尤度関数を再度計算して、再生成尤度関数を生成する。 The likelihood function regeneration unit 514 recalculates the likelihood function based on the applied likelihood obtained by processing the applied likelihood recalculation unit 513, the applied orientation, and the orientation likelihood width parameter stored in the orientation likelihood width parameter storage unit 528, to generate a regenerated likelihood function.
次に、実施の形態3の追尾装置100における追尾部500の処理についてさらに説明する。ここでは、特に、ピーク尤度抽出部512、適用尤度再計算部513および尤度関数再生成部514の処理について説明する。 Next, we will further explain the processing of the tracking unit 500 in the tracking device 100 of embodiment 3. Here, we will particularly explain the processing of the peak likelihood extraction unit 512, applied likelihood recalculation unit 513, and likelihood function regeneration unit 514.
ピーク尤度抽出部512は、(8)式に基づいて、最大尤度lpeakおよび最大方位θpeakを生成する。ここで、関数findpeaksは、最大となるピーク(極大値)を検出する関数である。[lpeak,i t,θpeak,i t]は、最大尤度lpeakおよび最大尤度lpeakに対応した最大方位θpeakが降順に格納される。そして、ピーク尤度抽出部512は、[lpeak,i t,θpeak,i t]のうち、ピークとなる最大尤度lpeakを、最大尤度バッファ部527にデータとして記憶する。 The peak likelihood extraction unit 512 generates the maximum likelihood l peak and the maximum orientation θ peak based on equation (8). Here, the function findpeaks is a function that detects the maximum peak (maximum value). [l peak,i t , θ peak,i t ] stores the maximum likelihood l peak and the maximum orientation θ peak corresponding to the maximum likelihood l peak in descending order. The peak likelihood extraction unit 512 then stores the maximum likelihood l peak that is the peak among [l peak,i t , θ peak,i t ] in the maximum likelihood buffer unit 527 as data.
図12は、実施の形態3におけるピーク尤度抽出部512の処理について説明する図である。図12(a)は、複数の目標(ここでは2つ)が図7のaに示す状態であるときの、それぞれの目標を追尾する追尾部500におけるマスク尤度関数lm,i t(θ)と最大尤度lpeakとの関係を示す。図12(a)に示すように、2つの目標の方位が離れていれば、追尾部500-1のピーク尤度抽出部512は、目標Aからの音響信号に係るピークとなる最大尤度lpeak,1 t(A)を抽出する。また、追尾部500-2のピーク尤度抽出部512は、目標Bからの音響信号に係るピークとなる最大尤度lpeak,2 t(B)を抽出する。そして、各追尾部500の抽出により得られた最大尤度lpeakは、それぞれ最大尤度バッファ部527にデータとして記憶される。 12 is a diagram illustrating the processing of the peak likelihood extraction unit 512 in embodiment 3. FIG. 12(a) shows the relationship between the mask likelihood function l m,i t (θ) and the maximum likelihood l peak in the tracker 500 tracking each of multiple targets (two targets in this example) when the targets are in the state shown in FIG. 7(a). As shown in FIG. 12(a), if the azimuths of the two targets are apart, the peak likelihood extraction unit 512 of the tracker 500-1 extracts the maximum likelihood l peak ,1 t (A), which is the peak associated with the acoustic signal from target A. Furthermore, the peak likelihood extraction unit 512 of the tracker 500-2 extracts the maximum likelihood l peak,2 t (B), which is the peak associated with the acoustic signal from target B. The maximum likelihood l peak obtained by extraction by each tracker 500 is stored as data in the maximum likelihood buffer unit 527.
一方、図12(b)は、複数の目標が図7のbに示す状態であるときの、それぞれの目標を追尾する追尾部500におけるマスク尤度関数lm,i t(θ)と最大尤度lpeakとの関係を示す。図12(b)に示すように、2つの目標の方位が近接していれば、追尾部500-1は、2つの目標からの音響信号に係る最大尤度lpeak,1 t(A)および最大尤度lpeak,1 t(B)を抽出する。また、追尾部500-2も、最大尤度lpeak,2 t(A)および最大尤度lpeak,2 t(B)を抽出する。 On the other hand, Figure 12(b) shows the relationship between the mask likelihood function l m,i t (θ) and the maximum likelihood l peak in the tracker 500 tracking each target when multiple targets are in the state shown in Figure 7(b). As shown in Figure 12(b), if the azimuths of two targets are close to each other, the tracker 500-1 extracts the maximum likelihood l peak,1 t (A) and the maximum likelihood l peak,1 t (B) related to the acoustic signals from the two targets. The tracker 500-2 also extracts the maximum likelihood l peak,2 t (A) and the maximum likelihood l peak,2 t (B).
次に、適用尤度再計算部513は、最大尤度バッファ部527が記憶する設定分の最大尤度lpeakおよびピーク尤度抽出部512の処理により得られた最大尤度lpeakおよび最大方位θpeakに基づいて処理を行う。まず、適用尤度再計算部513は、(9)式に基づいて、設定周期分であるTlmax分の最大尤度の平均値μl,i tを算出する。 Next, the applied likelihood recalculator 513 performs processing based on the maximum likelihood l peak for the set amount stored in the maximum likelihood buffer 527 and the maximum likelihood l peak and maximum direction θ peak obtained by processing by the peak likelihood extractor 512. First, the applied likelihood recalculator 513 calculates the average value μ l,i t of the maximum likelihood for T lmax , which is the set number of cycles, based on equation (9).
適用尤度再計算部513は、さらに、最大尤度lpeakおよび最大方位θpeak並びに平均値μl,i tを用いて、(10)式に基づいて適用尤度lre_aplly,i tおよび(11)式に基づいて適用方位θre_aplly,i tを算出する。ここで、(10)式および(11)式におけるipeak.apply,iは、(12)式で表される。 The application likelihood recalculator 513 further calculates the application likelihood l re_apply , it based on equation (10) and the application orientation θ re_apply,it based on equation (11) using the maximum likelihood l peak , the maximum orientation θ peak , and the average value μ l , it . Here, i peak.apply,i in equations (10) and (11) is expressed by equation (12).
図13は、実施の形態3における適用尤度再計算部513の処理について説明する図である。図13の上側に示すように、たとえば、追尾部500-1の適用尤度再計算部513は、最大尤度バッファ部527が記憶する設定時刻分の時系列による最大尤度lpeakに基づいて、最大尤度lpeak,1 t(A)および最大尤度lpeak,1 t(B)のうち、最大尤度lpeak,1 t(A)および最大尤度lpeak,1 t(A)に対応する最大方位θpeakを生成することができる。 13 is a diagram illustrating the processing of applied likelihood recalculator 513 in embodiment 3. As shown in the upper part of Fig. 13, for example, applied likelihood recalculator 513 of tracking unit 500-1 can generate maximum orientation θ peak corresponding to maximum likelihood l peak ,1 t (A) and maximum likelihood l peak,1 t (A) out of maximum likelihood l peak ,1 t (A) and maximum likelihood l peak ,1 t (B), based on maximum likelihood l peak in a time series for a set time stored in maximum likelihood buffer unit 527.
一方、図13の下側に示すように、追尾部500-2の適用尤度再計算部513は、最大尤度バッファ部527が記憶する設定時刻分の最大尤度に基づいて、最大尤度lpeak,2 t(B)および最大尤度lpeak,2 t(B)に対応する最大方位θpeakを生成することができる。 On the other hand, as shown in the lower part of Figure 13, the applied likelihood recalculation unit 513 of the tracking unit 500-2 can generate the maximum likelihood l peak,2 t (B) and the maximum orientation θ peak corresponding to the maximum likelihood l peak,2 t (B) based on the maximum likelihood for the set time stored in the maximum likelihood buffer unit 527.
このように、適用尤度再計算部513は、マスク尤度関数lm,i t(θ)における最大尤度の大きさではなく、最大尤度バッファ部527が記憶する過去の最大尤度に近い方の最大尤度lpeakおよび最大方位θpeakを生成する。結果的に、図13(b)において、追尾部500-1の適用尤度再計算部513は、[lpeak,1 t,θpeak,1 t]を再計算し、追尾部500-2の適用尤度再計算部513は、[lpeak,2 t,θpeak,2 t]を再計算する。 In this way, the applied likelihood recalculator 513 does not generate the magnitude of the maximum likelihood in the masked likelihood function l m,i t (θ), but generates a maximum likelihood l peak and a maximum orientation θ peak that are closer to the past maximum likelihoods stored in the maximum likelihood buffer unit 527. As a result, in Fig. 13(b), the applied likelihood recalculator 513 of the tracker 500-1 recalculates [l peak,1 t , θ peak,1 t ], and the applied likelihood recalculator 513 of the tracker 500-2 recalculates [l peak,2 t , θ peak,2 t ].
図14は、実施の形態3における尤度関数再生成部514が処理した再生成尤度関数について説明する図である。図14(a)は、マスク尤度関数を示す。図14(b)は、再生成尤度関数を示す。尤度関数再生成部514は、適用尤度再計算部513の処理により得られた適用尤度および適用尤度に対応する適用方位および方位尤度幅パラメータ記憶部528が記憶する方位尤度幅パラメータを用いて、(13)式に基づいて計算して再生成尤度関数lre,i t(θ)を生成する。 14A and 14B are diagrams illustrating the regenerated likelihood function processed by the likelihood function regenerator 514 in embodiment 3. Fig. 14A shows a masked likelihood function. Fig. 14B shows the regenerated likelihood function. The likelihood function regenerator 514 uses the applied likelihood obtained by processing in the applied likelihood recalculator 513, the applied orientation corresponding to the applied likelihood, and the orientation likelihood width parameter stored in the orientation likelihood width parameter storage unit 528 to perform calculation based on equation (13) to generate the regenerated likelihood function l re,i t (θ).
重み付与部502は、適用尤度再計算部513の処理により得られた再生成尤度関数および重み生成部510の処理により得られた方位変化率重みwt(θ’)を用いて、(14)式に基づいて重畳する重み付け処理を行って、重み尤度関数Lre_w,i t(θ,θ’)を生成する。ここで、wt(θ’)は、方位変化率θ’に関するベクトルである。また、lre,i t(θ)lre,i t(θ)は、方位θに関するベクトルである。重み付与部502は、(14)式に基づいて、すべてのθとθ’との組合せについて乗算し、その結果を要素とする行列として配列する。 The weighting unit 502 performs weighting processing based on equation (14) using the regenerated likelihood function obtained by processing in the applied likelihood recalculation unit 513 and the orientation change rate weight w t (θ') obtained by processing in the weight generation unit 510 to generate a weighted likelihood function L re_w,i t (θ, θ'). Here, w t (θ') is a vector related to the orientation change rate θ'. Furthermore, l re,i t (θ) and l re,i t (θ) are vectors related to the orientation θ. The weighting unit 502 multiplies all combinations of θ and θ' based on equation (14) and arranges the results as a matrix with the elements being the result.
以上のように、実施の形態3における追尾装置100によれば、ピーク尤度抽出部512が抽出した最大尤度lpeakのデータを、最大尤度バッファ部527が設定分記憶する。また、適用尤度再計算部513が、適用尤度を生成する。そして、尤度関数再生成部514が、適用尤度に基づいて、再生成尤度関数を生成する。したがって、各追尾部500は、マスク尤度関数lm,i t(θ)による瞬時の尤度でベイズ推定を行うのではなく、過去の最大尤度lpeakの分布から追尾対象の目標の尤度として尤もらしい尤度のピークを適用尤度とし、再生成した再生成尤度関数によりベイズ推定を行う。これにより、図7(b)に示す複数の目標が交差した直後のように、目標の方位が近接する状況において、マスク尤度関数lm,i t(θ)では区別できずに合成されてしまう複数の目標による最大尤度lpeakから、たとえば、追尾部500-1は、図14に示すように、本来の追尾対象である目標Aに対する尤度の関数を生成することができる。 As described above, according to the tracking device 100 of the third embodiment, the maximum likelihood buffer unit 527 stores a set amount of data on the maximum likelihood l peak extracted by the peak likelihood extraction unit 512. Furthermore, the applied likelihood recalculation unit 513 generates an applied likelihood. Then, the likelihood function regeneration unit 514 generates a regenerated likelihood function based on the applied likelihood. Therefore, each tracker 500 does not perform Bayesian estimation using the instantaneous likelihood based on the masked likelihood function l m,i t (θ), but instead uses the peak of likelihood that is most likely as the likelihood of the target to be tracked from the distribution of the past maximum likelihood l peak as the applied likelihood, and performs Bayesian estimation using the regenerated likelihood function. As a result, in a situation where the orientations of the targets are close to each other, such as immediately after the intersection of multiple targets shown in Figure 7(b), the tracking unit 500-1 can generate a likelihood function for target A , the original target to be tracked, from the maximum likelihood l peak of multiple targets that cannot be distinguished and are combined using the mask likelihood function l m,i t (θ), as shown in Figure 14.
図15は、実施の形態3の追尾装置100の効果を説明する図である。実施の形態3の追尾装置100においては、図15に示すように、各追尾部500は、追尾対象となる目標のそれぞれの方位、方位変化率に対応した尤度関数に基づく処理を行うことができる。その結果として、複数の目標が交差する状況を含む追尾における追尾能力を向上させることができる。 Figure 15 is a diagram illustrating the effects of the tracking device 100 of embodiment 3. In the tracking device 100 of embodiment 3, as shown in Figure 15, each tracking unit 500 can perform processing based on a likelihood function corresponding to the respective azimuth and azimuth change rate of the target to be tracked. As a result, it is possible to improve tracking capability in tracking situations that include multiple intersecting targets.
実施の形態4.
図16は、実施の形態4に係る追尾部500の構成を示す図である。図16において、図11などと同じ符号を付しているものについては、実施の形態1~実施の形態3で説明したことと同様の処理などを行う。
Embodiment 4.
Fig. 16 is a diagram showing the configuration of a tracking unit 500 according to embodiment 4. In Fig. 16, the components denoted by the same reference numerals as in Fig. 11 and the like perform the same processing as that explained in embodiments 1 to 3.
図16に示すように、実施の形態4における追尾装置100の追尾部500は、実施の形態3の最大尤度バッファ部527の代わりに、適用尤度バッファ部529を記憶装置120に有する。適用尤度バッファ部529は、適用尤度再計算部513の処理により得られた適用尤度を、設定分(時刻t-Tlapplyから時刻tまでのTlapply分)、データとして記憶する。ここで、適用尤度バッファ部529は、目標の追尾開始をしてから一定時間までの間は、ピーク尤度抽出部512が抽出して得られた最大尤度lpeakをデータとして記憶し、一定時間経過後は、適用尤度をデータとして記憶していく。 16 , tracking unit 500 of tracking device 100 according to the fourth embodiment has an applied likelihood buffer unit 529 in storage device 120 instead of maximum likelihood buffer unit 527 according to the third embodiment. Applied likelihood buffer unit 529 stores the applied likelihood obtained by the processing of applied likelihood recalculation unit 513 as data for a set amount (for T lapply from time t−T lapply to time t). Here, applied likelihood buffer unit 529 stores, as data, maximum likelihood l peak extracted and obtained by peak likelihood extraction unit 512 for a certain period of time after target tracking begins, and then stores the applied likelihood as data after the certain period of time has elapsed.
次に、実施の形態3の追尾部500の処理についてさらに説明する。ここでは、特に、適用尤度再計算部513の処理を中心に説明する。適用尤度再計算部513は、適用尤度バッファ部529が記憶する設定分の最大尤度lpeakおよびピーク尤度抽出部512の処理により得られた最大尤度lpeakおよび最大方位θpeakに基づいて処理を行う。まず、適用尤度再計算部513は、(15)式に基づいて、Tlapply分の最大尤度lpeakの平均値μlapply,i tを算出する。 Next, the processing of the tracking unit 500 according to the third embodiment will be further described. Here, the processing of the applied likelihood recalculator 513 will be particularly described. The applied likelihood recalculator 513 performs processing based on the maximum likelihood l peak for a set amount stored in the applied likelihood buffer unit 529 and the maximum likelihood l peak and maximum direction θ peak obtained by processing by the peak likelihood extractor 512. First, the applied likelihood recalculator 513 calculates the average value μ lapply,i t of the maximum likelihood l peak for T lapply based on equation (15).
適用尤度再計算部513は、さらに、最大尤度lpeakおよび最大方位θpeak並びに平均値μtを用いて、前述した(10)式に基づいて適用尤度および(11)式に基づいて適用方位を算出する。ここで、実施の形態4において、(10)式および(11)式におけるipeak.apply,iは、(16)式で表される。 The applied likelihood recalculator 513 further calculates the applied likelihood based on the above-mentioned formula (10) and the applied orientation based on the formula (11) using the maximum likelihood l peak , the maximum orientation θ peak , and the average value μ t. Here, in the fourth embodiment, i peak.apply,i in the formulas (10) and (11) is expressed by the formula (16).
適用尤度再計算部513は、目標の追尾開始をしてから一定時間経過後に、適用尤度バッファ部529に処理した適用尤度をデータとして記憶する。 The applied likelihood recalculation unit 513 stores the processed applied likelihood as data in the applied likelihood buffer unit 529 after a certain time has elapsed since target tracking began.
図17は、実施の形態4の追尾装置100の効果を説明する図である。まず、実施の形態3のように、最大尤度lpeakが最大尤度バッファ部527に記憶される場合について説明する。複数の目標において、方位θが近接する状況にある場合、図17(a)のように、目標Bに係る処理を行っている追尾部500-2の最大尤度バッファ部527においても、目標Aに係る最大尤度lpeak,2 t(A)が記憶されることになる。この結果、2つの目標が近接する時間が長くなると、2つの目標が交差した後、追尾部500-2の処理には、目標Aに係る尤度が処理に用いられ、目標Bの正確な方位推定などの妨げとなる可能性がある。 17 is a diagram illustrating the effect of the tracking device 100 of the fourth embodiment. First, a case will be described in which the maximum likelihood l peak is stored in the maximum likelihood buffer unit 527, as in the third embodiment. When the azimuths θ of multiple targets are close to each other, as shown in FIG. 17( a), the maximum likelihood l peak,2 t (A) related to target A is also stored in the maximum likelihood buffer unit 527 of the tracking unit 500-2 that is performing processing related to target B. As a result, if the time period in which the two targets are close to each other becomes long, after the two targets cross, the likelihood related to target A is used in the processing of the tracking unit 500-2, which may hinder accurate estimation of the azimuth of target B.
そこで、実施の形態4の追尾装置100は、適用尤度バッファ部529に適用尤度をデータとして記憶するようにした。このため、適用尤度再計算部513で再計算して得られた適用尤度を適用尤度バッファ部529に記憶することで、適用尤度再計算部513の計算に用いるデータに、異なる目標に係る尤度のデータが含まれなくなる。このため、図17(b)のように、たとえば、追尾部500-2が追尾していない目標Aに係る尤度に基づいて、適用尤度再計算部513が適用尤度を再計算することを防止することができる。その結果として、複数の目標が交差する状況を含む追尾における追尾能力をさらに向上させることができる。 In view of this, the tracking device 100 of embodiment 4 is configured to store the applied likelihood as data in the applied likelihood buffer unit 529. Therefore, by storing the applied likelihood obtained by recalculation in the applied likelihood recalculation unit 513 in the applied likelihood buffer unit 529, the data used in the calculations by the applied likelihood recalculation unit 513 does not include likelihood data relating to different targets. Therefore, as shown in FIG. 17(b), for example, it is possible to prevent the applied likelihood recalculation unit 513 from recalculating the applied likelihood based on the likelihood relating to target A that is not being tracked by the tracking unit 500-2. As a result, it is possible to further improve tracking capability in tracking situations that include multiple intersecting targets.
実施の形態5.
上述した実施の形態1および実施の形態2の追尾装置100においては、方位変化率推定部509は、マルコフ更新部507が算出した事前確率分布Pprior,it+1|t(θ)に基づいて処理を行ったが、これに限定するものではない。方位変化率推定部509は、ベイズ推定計算部503が算出した事後確率分布Pposteriort(θ)に基づいて処理を行ってもよい。
Embodiment 5.
In the tracking device 100 of the first and second embodiments described above, the orientation change rate estimation unit 509 performs processing based on the prior probability distribution P prior,i t+1|t(θ) calculated by the Markov update unit 507. However, this is not limiting. The orientation change rate estimation unit 509 may also perform processing based on the posterior probability distribution P posteriori t(θ) calculated by the Bayesian estimation calculation unit 503.
実施の形態1および実施の形態2において説明した重み生成部510について、実施の形態1における(2)式および実施の形態2における(8)式ではガウス分布にしたがった形状を用いるものとしたが、これに限定するものではない。ガウス分布に限らず、事前に想定できる分布であれば適用することができる。また、推定方位バッファ部526に記憶された推定方位θ*の時間差分によって得られた方位変化率に基づいて、方位変化率の分布を推定し、適用することもできる。 Regarding the weight generation unit 510 described in the first and second embodiments, equation (2) in the first embodiment and equation (8) in the second embodiment use a shape according to a Gaussian distribution, but this is not limited to this. Any distribution that can be predicted in advance can be applied, not limited to a Gaussian distribution. Furthermore, the distribution of the orientation change rate can be estimated and applied based on the orientation change rate obtained by the time difference of the estimated orientation θ * stored in the estimated orientation buffer unit 526.
また、実施の形態3における方位尤度幅パラメータ記憶部528の方位尤度幅パラメータはあらかじめ設定されるパラメータであるものとしたが、これに限定するものではない。たとえば、ピーク尤度抽出部512の処理により得られた最大方位θpeakのばらつきから方位尤度幅パラメータを設定して、方位尤度幅パラメータとしてもよい。 In addition, although the orientation likelihood width parameter of the orientation likelihood width parameter storage unit 528 in the third embodiment is a parameter that is set in advance, this is not limiting. For example, the orientation likelihood width parameter may be set based on the variation in the maximum orientation θ peak obtained by the processing of the peak likelihood extraction unit 512, and used as the orientation likelihood width parameter.
上述の実施の形態1~実施の形態4では、データ処理装置110は、2つの追尾部500を有し、2つの目標を追尾するものとしたが、これに限定するものではない。追尾部500の数を増やすことで、3以上の目標の追尾に対応することができる。 In the above-described first to fourth embodiments, the data processing device 110 has two tracking units 500 and tracks two targets, but this is not limited to this. By increasing the number of tracking units 500, it is possible to track three or more targets.
上述の実施の形態1~実施の形態4における追尾装置100は、マイクアレイ200のマイク210が受波した音波信号に基づいて目標を追尾した。ここで、マイクアレイ200は、パッシブソーナーに搭載されることを想定するものであったが、これに限定するものはない。音波を放射し、目標から反射した音波を音響信号とするアクティブソーナーにおいても、適用することができる。また、RADER(Radio Detecting and Ranging)、LIDAR(Light Detection and Ranging)などにより得られた信号にも適用することができる。 The tracking device 100 in the above-described first to fourth embodiments tracks a target based on the sound wave signals received by the microphones 210 of the microphone array 200. Here, the microphone array 200 is assumed to be mounted on a passive sonar, but this is not limited to this. It can also be applied to an active sonar, which emits sound waves and converts the sound waves reflected from the target into acoustic signals. It can also be applied to signals obtained by RADER (Radio Detecting and Ranging), LIDAR (Light Detection and Ranging), etc.
100 追尾装置
110 データ処理装置
120 記憶装置
130 信号入力装置
140 信号出力装置
200 マイクアレイ
210,210-1~210-n マイク
220 信号変換装置
230 信号送信装置
300 通信線
400 尤度生成部
500,500-1,500-2 追尾部
501 マスク処理部
502 重み付与部
503 ベイズ推定計算部
504 検出判定部
505 ID付与部
506 方位推定部
507 マルコフ更新部
508 マスク生成部
509 方位変化率推定部
510 重み生成部
511 誤差標準偏差計算部
512 ピーク尤度抽出部
513 適用尤度再計算部
514 尤度関数再生成部
521 事前確率バッファ部
522 マスク記憶部
523 重み記憶部
524 調整パラメータ記憶部
525 推定方位変化率バッファ部
526 推定方位バッファ部
527 最大尤度バッファ部
528 方位尤度幅パラメータ記憶部
529 適用尤度バッファ部
100 Tracking device 110 Data processing device 120 Storage device 130 Signal input device 140 Signal output device 200 Microphone array 210, 210-1 to 210-n Microphones 220 Signal conversion device 230 Signal transmission device 300 Communication line 400 Likelihood generation unit 500, 500-1, 500-2 Tracking unit 501 Mask processing unit 502 Weighting unit 503 Bayesian estimation calculation unit 504 Detection determination unit 505 ID assignment unit 506 Orientation estimation unit 507 Markov update unit 508 Mask generation unit 509 Orientation change rate estimation unit 510 Weight generation unit 511 Error standard deviation calculation unit 512 Peak likelihood extraction unit 513 Applied likelihood recalculation unit 514 Likelihood function regeneration unit 521 Prior probability buffer unit 522 Mask storage unit 523 Weight storage unit 524 Adjustment parameter storage unit 525 Estimated heading change rate buffer unit 526 Estimated heading buffer unit 527 Maximum likelihood buffer unit 528 Heading likelihood width parameter storage unit 529 Applied likelihood buffer unit
Claims (9)
前記尤度関数に基づいて、複数の前記追尾対象のうち、1の前記追尾対象に対応して、前記追尾対象の有無および方位をそれぞれ判定する複数の追尾部とを有するデータ処理装置を備え、
各々の前記追尾部は、
対応する前記追尾対象の方位における方位変化率を推定する方位変化率推定処理を行って方位変化率推定値を算出する方位変化率推定部と、
前記方位変化率推定値に基づいて、前記方位変化率に基づく重み付けを行う方位変化率重みを生成する重み生成部と、
前記方位変化率重みを前記尤度関数に重畳した重み尤度関数を生成する重み付与部と、
前記重み尤度関数から事後確率分布を生成する処理を行うベイズ推定計算部と、
事前確率分布を生成する処理を行うマルコフ更新部と、
前記事後確率分布に基づいて、前記追尾対象の有無を判定して前記追尾対象を検出する処理を行う検出判定部と、
前記検出判定部が検出した前記追尾対象にID番号を付与するID付与部と、
前記事後確率分布に基づいて、前記追尾対象の方位を推定して推定方位を算出する方位推定部と
を有する追尾装置。 a likelihood generation unit that calculates likelihoods in a plurality of directions from observation data obtained by observing signals related to a plurality of tracking targets and generates a likelihood function with the directions as parameter variables ;
a data processing device having a plurality of tracking units that determine the presence and direction of a tracking target corresponding to one of the plurality of tracking targets based on the likelihood function;
Each of the tracking units comprises:
an azimuth change rate estimation unit that performs an azimuth change rate estimation process to estimate an azimuth change rate in the corresponding azimuth of the tracking target and calculates an azimuth change rate estimated value;
a weight generation unit that generates a heading change rate weight based on the heading change rate estimation value, and
a weighting unit that generates a weighted likelihood function by superimposing the orientation change rate weight on the likelihood function;
a Bayesian estimation calculation unit that performs processing to generate a posterior probability distribution from the weighted likelihood function;
a Markov update unit that performs processing to generate a prior probability distribution;
a detection determination unit that performs processing to determine the presence or absence of the tracking target based on the posterior probability distribution and detect the tracking target;
an ID assigning unit that assigns an ID number to the tracking target detected by the detection and determination unit;
and an azimuth estimation unit that estimates the azimuth of the tracking target based on the posterior probability distribution and calculates an estimated azimuth.
前記尤度生成部が生成した前記尤度関数から最大の前記尤度を最大尤度として抽出するピーク尤度抽出部と、
あらかじめ設定された設定周期分の前記最大尤度の平均を算出し、前記ベイズ推定計算部の処理に用いる適用尤度および前記適用尤度に対応する適用方位を計算する適用尤度再計算部と、
前記適用尤度および前記適用方位に基づいて、前記尤度関数を再生成する尤度関数再生成部と
を備える請求項1~請求項4のいずれか一項に記載の追尾装置。 Each of the tracking units comprises:
a peak likelihood extracting unit that extracts a maximum likelihood from the likelihood function generated by the likelihood generating unit as a maximum likelihood;
an applied likelihood recalculation unit that calculates an average of the maximum likelihoods for a preset period and calculates an applied likelihood and an applied orientation corresponding to the applied likelihood to be used in processing by the Bayesian estimation calculation unit;
5. The tracking device according to claim 1, further comprising: a likelihood function regeneration unit that regenerates the likelihood function based on the applied likelihood and the applied direction.
請求項1~請求項6のいずれか一項に記載の追尾装置と
を備える追尾システム。 a receiver array having a plurality of receivers and a signal converter that converts signals received by the receivers into digital data and generates observation value data;
A tracking system comprising the tracking device according to any one of claims 1 to 6.
対応する前記追尾対象の方位における方位変化率を推定する方位変化率推定処理を行って方位変化率推定値を算出する工程と、
前記方位変化率推定値に基づいて、前記方位変化率に基づく重み付けを行う方位変化率重みを生成する工程と、
前記方位変化率重みを前記尤度関数に重畳した重み尤度関数を生成する工程と、
前記重み尤度関数から事後確率分布を生成する処理を行う工程と、
事前確率分布を生成する処理を行う工程と、
前記事後確率分布に基づいて、前記追尾対象の有無を判定して前記追尾対象を検出する処理を行う工程と、
検出した前記追尾対象にID番号を付与する工程と、
前記事後確率分布に基づいて、前記追尾対象の方位を推定して推定方位を算出する工程と
を有する追尾方法。 A tracking method for tracking each of a plurality of tracking targets based on a likelihood function with a direction as a parameter variable, the likelihood function being generated by likelihoods related to a plurality of directions calculated from observation value data obtained by observing signals related to the plurality of tracking targets, the method comprising:
a step of calculating an azimuth change rate estimated value by performing an azimuth change rate estimation process for estimating an azimuth change rate in the corresponding azimuth of the tracking target;
generating a heading rate weight based on the heading rate estimate; and
generating a weighted likelihood function by superimposing the heading change rate weight on the likelihood function;
generating a posterior probability distribution from the weighted likelihood function;
performing a process to generate a prior probability distribution;
performing a process of determining the presence or absence of the tracking target based on the posterior probability distribution and detecting the tracking target;
assigning an ID number to the detected tracking target;
and estimating the direction of the tracking target based on the posterior probability distribution to calculate an estimated direction.
対応する前記追尾対象の方位における方位変化率を推定する方位変化率推定処理を行って方位変化率推定値を算出する工程と、
前記方位変化率推定値に基づいて、前記方位変化率に基づく重み付けを行う方位変化率重みを生成する工程と、
前記方位変化率重みを前記尤度関数に重畳した重み尤度関数を生成する工程と、
前記重み尤度関数から事後確率分布を生成する処理を行う工程と、
事前確率分布を生成する処理を行う工程と、
前記事後確率分布に基づいて、前記追尾対象の有無を判定して前記追尾対象を検出する処理を行う工程と、
検出した前記追尾対象にID番号を付与する工程と、
前記事後確率分布に基づいて、前記追尾対象の方位を推定して推定方位を算出する工程と
をコンピュータに行わせる追尾方法のプログラム。 A tracking method program for tracking each of a plurality of tracking targets based on a likelihood function with a direction as a parameter variable, the likelihood function being generated by likelihoods related to a plurality of directions calculated from observation value data obtained by observing signals related to the plurality of tracking targets,
a step of calculating an azimuth change rate estimated value by performing an azimuth change rate estimation process for estimating an azimuth change rate in the corresponding azimuth of the tracking target;
generating a heading rate weight based on the heading rate estimate; and
generating a weighted likelihood function by superimposing the heading change rate weight on the likelihood function;
generating a posterior probability distribution from the weighted likelihood function;
performing a process to generate a prior probability distribution;
performing a process of determining the presence or absence of the tracking target based on the posterior probability distribution and detecting the tracking target;
assigning an ID number to the detected tracking target;
and estimating the direction of the tracking target based on the posterior probability distribution and calculating the estimated direction.
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