• 말소리와 음성과학
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• 제3권3호
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• pp.109-114
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• 2011

To estimate sound direction of arrival with a pair of microphones, a method based on Time Difference of Arrival (TDOA) estimation using the Cross Power Spectrum Phase (CPSP) function is largely used due to its simplicity and good performance. In this paper, we investigate CPSP maximum values for various SNRs and adverse environments, and propose a novel method to improve the estimation performance of sound direction of arrival. The proposed method applies a threshold to the CPSP values and increases the reliability of the estimated sound direction. Through computer simulation for various SNRs, we validate the effectiveness of the proposed method. When the threshold was set to 0.1, more than 90% of success rate of sound direction of arrival estimation has been achieved for directions of $10^{\circ}$, $40^{\circ}$, $70^{\circ}$ from the source location even with reverberation times of 0.1s.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제18권2호
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• pp.126-132
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• 2012

The technique for estimation of sound source direction is one of the important methods necessary for various engineering fields such as monitoring system, military services and so on. As a new approach for estimation of sound source direction, this paper propose the bio-mimetic localization sensor based on mechanically coupling structure motivated by hearing structure of fly, Ormia Ochracea. This creature is known for its outstanding recognition ability to the sound which has large wavelength compared to its own size. ITTF (Inter-Tympanal Transfer Function) which is the transfer function between displacements of the tympanal membranes on each side has the all inter-tympanal information dependent on sound direction. The peak and notch features of desired ITTF can be generated by using the appropriate mechanical properties. A example of estimation of sound source direction using generated ITTF with monotonically changing notch and peak patterns is shown.

• 한국군사과학기술학회지
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• 제12권6호
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• pp.768-775
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• 2009

In this paper, the sound source localization system in real time which uses the time delay of arrival signal is proposed. This system uses minimum microphones and surveillance camera for estimation of the sound source localization and sound direction. To apply this system to the military field, four models(model1~model4) are derived. Model 1 can be used to evaluate the sound source localization at the long distance. Model2 and model3 can be applied to estimate the sound direction. Model4 is useful for the special purpose and potable device. It is possible for this system to be used for the military guard and surveillance. As a result of experiments, It is shown that this system can estimate the sound source localization and the sound direction using minimum microphones.

• 한국음향학회지
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• 제30권3호
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• pp.115-122
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• 2011

본 논문에서는 십자 형태로 구성된 네 개의 마이크로폰을 이용하여 일반화된 상호 상관 기법을 적용한 음성 도달시간 지연을 측정하여 정확한 음원 방향을 실시간으로 계산하는 방식에 대해 제시하였다. 기존 시스템에서는 마이크로폰 어레이 신호처리를 위해 데이터 수집 장치를 필요로 하므로 시스템을 내장하기 힘들고, 또한 DSP 프로세서를 사용한 음원방향 인지는 마이크로폰의 채널의 수가 늘어날수록 실시간 처리가 어려워지는 두 가지 단점이 있다. 본 논문에서는 이러한 한계를 극복하기 위하여 마이크로폰 어레이 신호처리를 이용한 향상된 음원방향 인지 하드웨어의 개발을 제안하였다. 공간 구분 기법을 이용한 효율적인 설계 및 검증방식을 제안하였고 이를 통하여 보다 정확한 방향 추정과 설계시간 단축이 가능하다. 최종적으로 음성 코덱과 FPGA를 이용하는 임베디드 시스템을 위해서 사용이 가능한 시스템을 개발하였다. 실험 결과에 의하면 PC 기반이나 DSP 프로세서를 사용한 경우에 비해 보다 빠른 처리 시간을 보였다.

• 전자공학회논문지
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• 제54권2호
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• pp.123-129
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• 2017

본 논문에서는 이중 마이크로폰 배열을 이용하여 비음수 행렬분해(nonnegative matrix factorization, NMF) 기반으로 다중음원의 도래각을 추정하는 새로운 방법을 제안한다. 우선 이중 마이크로폰 배열에 들어온 음향 신호들을 연속된 분석프레임으로 분할한 후, 각 프레임에 대해 조향응답파워 위상변환(steered-response power phase transform, SRP-PHAT) 빔형성기를 적용하여 스테레오 신호들을 시간-방향 영역으로 표현한다. 이러한 SRP-PHAT의 시간-방향 출력값들은 사전에 정의된 프레임 수만큼 누적하여 시간-방향 블록으로 정의한다. 다음으로, 잡음에 강건한 도래각 추정을 위하여, 각 시간-방향 블록을 블록차감 기법을 사용하여 매 프레임에 대해 정규화한다. 이후, 다중음원 환경에서 각 음원의 방향을 클러스터링하기 위해 정규화된 시간-방향 블록에 비지도(unsupervised) NMF를 적용한다. 구체적으로, 음원의 개수와 이들의 도래각을 추정하는데 각각 활성 및 기저 행렬들을 사용한다. 제안된 방법의 도래각 추정 성능을 평가하기 위해 이중 마이크로폰 배열로부터 입력된 [$-35{\circ}$, 5m], [$12{\circ}$, 4m], 그리고 [$38{\circ}$, 4.m]에 각각 위치한 세 가지 음원들에 대한 추정 오차의 절대 평균(mean absolute error, MAE) 및 오차의 표준편차를 측정하였다. 실험 결과. 제안된 방법은 기존의 SRP-PHAT 기반 도래각 추정방법에 비해 상대적으로 MAE를 56.83% 줄일 수 있었다.

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
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• 한국정보처리학회 2012년도 춘계학술발표대회
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• pp.961-963
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• 2012

The sound source localization system is used to some area such as robotic system, object localization system, guarding system and medicine. So time delay estimation and angle estimation of sound direction are studied until now. These days time delay estimation is described in LabVIEW which is used to create innovative computer-based product and deploy measurement and control systems. In this paper, the development of signal monitoring platform is presented for sound source localization. This platform is designed in virtual instrument program and implemented in two stages. In first stage, data acquisition system is proposed and designed to analyze time delay estimation using cross correlation. In second stage, data obtaining system which is applied and designed to monitor analog signal processing is proposed.

• 융합정보논문지
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• 제10권8호
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• pp.53-59
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• 2020

본 논문은 음원 탐지 및 음원 위치를 추정하는 IoT Device 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 복수의 마이크로폰 센서로부터 수집된 음원 신호의 도달 시간차를 분석하여 음원의 방향을 정확히 검출하고, IoT 센서를 이용하여 음원의 발생방향을 추적할 수 있는 음원 방향 탐지 Device를 이용한 시스템이다. 음파를 이용하여 위치를 추정하는 기술은 예전부터 군사적 목적으로 개발되어 왔지만 현재는 이를 응용하여 방범·방재 분야 등에 많이 쓰이고 있다. 이에 따라 본 시스템의 제작을 통해 옥외에 설치한 후 여러 방향에서 음원 발생시켜 성능 시험을 실시하였다. 그 결과 음향 탐지 영역 140dB, 반응시간 1초 이내, 방향 각도 분해능 1° 이내로 매우 정확하게 동작함을 확인할 수 있었다. 향후에는 본 설계안을 바탕으로 빅데이터 분석을 통한 인공지능 알고리즘을 반영하여 보다 신뢰성을 향상시켜 상용화할 계획에 있다.

• 대한음성학회지:말소리
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• 제67호
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• pp.121-133
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• 2008

To estimate directions of multi-sound sources, we consider an approach based on zero crossings which provided more robust results to diffuse noise than the conventional cross-correlation-based method [6][7]. In reverberant environments, the performance of source direction estimation can be improved by using signal components through direct paths from sources to microphones. Since a cepstral prefiltering technique [8] removes the effect of reverberation, we propose a source direction estimation method which can find out intervals of the direct-path components by comparing original and cepstral-prefiltered envelopes. Simulations demonstrate that the proposed method can improve the performance of source direction estimation in reverberant environments.

• Journal of Information Technology Applications and Management
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• 제22권3호
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• pp.105-114
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• 2015

This paper presents a fast Time Difference of Arrival (TDOA) estimation for sound source localization. TDOA is the time difference between the arrival times of a signal at two sensors. We propose a partial cross correlation method to increase the speed of TDOA estimation for sound source localization. We do this by predicting which part of the cross correlation function contains the required TDOA value with the help of the signal energies, and then we compute the cross correlation function in that direction only. Experiments show approximately 50% reduction in the cross correlation computation time thereby increasing the speed of TDOA computation. This makes it very relevant for real world surveillance.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제19권8호
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• pp.676-681
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• 2013

For underwater vehicles, the use of sensors such as cameras and laser scanners is limited by the difference in environment compared to robots designed to work on dry land. In underwater environments, if use is made of sound signals, valuable information can be obtained. The most important application is the localization of underwater sound sources. The estimated location of a sound source can be used to control underwater robots or submarines. Thus, the purpose of this research is to estimate the source's direction and location in a noisy underwater environment. The direction of the sound source is obtained using two hydrophones. Furthermore, if we assume that the robot or sound source is moving, the location of the sound source is estimated using more than two estimated directions. The feasibility of the developed algorithm is examined by experiments in a water tank and in the ocean.