特開 2021-56014 信号処理装置、信号処理方法およびプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2021-56014(P2021-56014A)

(43)【公開日】2021年4月8日

(54)【発明の名称】信号処理装置、信号処理方法およびプログラム

(51)【国際特許分類】

   G01H 3/00 20060101AFI20210312BHJP

   H04R 3/00 20060101ALI20210312BHJP

   G01H 17/00 20060101ALI20210312BHJP

【ＦＩ】

   G01H3/00 Z

   H04R3/00 320

   G01H17/00 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2019-176601(P2019-176601)

(22)【出願日】2019年9月27日

(71)【出願人】

【識別番号】514030104

【氏名又は名称】三菱パワー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100162868

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 英輔

(74)【代理人】

【識別番号】100161702

【弁理士】

【氏名又は名称】橋本 宏之

(74)【代理人】

【識別番号】100189348

【弁理士】

【氏名又は名称】古都 智

(74)【代理人】

【識別番号】100196689

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 康一郎

(72)【発明者】

【氏名】高須 素志

(72)【発明者】

【氏名】工藤 敏文

(72)【発明者】

【氏名】濱地 義之

(72)【発明者】

【氏名】幸王 貴則

【テーマコード（参考）】

2G064

5D220

【Ｆターム（参考）】

2G064AA05

2G064AB13

2G064AB22

2G064CC29

2G064CC43

2G064CC54

2G064DD02

2G064DD15

5D220BA06

5D220BB03

5D220BC05

(57)【要約】

【課題】本開示は、上記課題を解決するためになされたものであって、取得した音響信号に異音が含まれているか否かを判定できる信号処理装置、信号処理方法およびプログラムを提供することを目的とする。
【解決手段】信号処理装置は、音響信号を取得する取得部と、予め設定された第１帯域幅に係る複数の周波数帯域である第１周波数帯域毎に、音響信号の音響レベルを測定する測定部と、第１周波数帯域に係る複数の音響レベルに基づいて、第１帯域幅より広い第２帯域幅に係る複数の周波数帯域である第２周波数帯域に係る音響レベルの正常値からの離れ度合いを示す音響特徴量を特定する演算部と、第１周波数帯域毎に測定された音響レベルが、第１閾値以上であるか否かの判定を行う第１判定部と、音響特徴量が、第２閾値以上であるか否かの判定を行う第２判定部を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

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

【請求項2】

前記第１判定部は、異常の有無によって音響レベルの有意な変化がない周波数帯域である第３周波数帯域外各音響レベルが、前記第１閾値以上であるか否かの判定を行い、
前記第２判定部は、前記第３周波数帯域外の音響特徴量が、前記第２閾値以上であるか否かの判定を行う
請求項１に記載の信号処理装置。

【請求項3】

前記演算部は、測定された前記複数の前記音響レベルのうち前記第２周波数帯域に含まれるものと、当該音響レベルの正常値との差に基づいて生成されたベクトルの長さを、前記音響特徴量と特定する
請求項１または請求項２に記載の信号処理装置。

【請求項4】

前記演算部は、前記音響レベルと正常値との差を正規化したものを要素とするベクトルの長さを前記音響特徴量と特定する
請求項３に記載の信号処理装置。

【請求項5】

測定された少なくとも１つの前記音響レベルが前記第１閾値以上であり、または少なくとも１つの前記音響特徴量が前記第２閾値以上である場合、異常と判定する異常判定部、
を備える請求項１から請求項４の何れか１項に記載の信号処理装置。

【請求項6】

前記取得部はマイクロホンアレイから前記音響信号を取得し、
前記測定部は、前記マイクロホンアレイを構成する各マイクの音響信号に基づいて複数の方向毎の前記音響レベルを測定し、
前記第１判定部は、複数の方向毎の前記音響レベルについて、前記第１閾値以上であるか否かの判定を行い、
前記異常判定部が異常と判定した場合、前記第１閾値以上であると判定された音響レベルに係る方向に基づいて、当該異常に係る位置を特定する位置特定部を備える
請求項５に記載の信号処理装置。

【請求項7】

前記取得部は、プラントで発生する音響信号を取得する
請求項１から請求項６の何れか１項に記載の信号処理装置。

【請求項8】

音響信号を取得し、
予め設定された第１帯域幅に係る複数の周波数帯域である第１周波数帯域毎に、前記音響信号の音響レベルを測定し、
前記第１周波数帯域に係る複数の前記音響レベルに基づいて、前記第１帯域幅より広い第２帯域幅に係る複数の周波数帯域である第２周波数帯域に係る音響レベルの正常値からの離れ度合いを示す音響特徴量を特定し、
前記第１周波数帯域毎に測定された音響レベルが、第１閾値以上であるか否かの判定を行い、
前記音響特徴量が、第２閾値以上であるか否かの判定を行う
信号処理方法。

【請求項9】

コンピュータを、
音響信号を取得する取得部、
予め設定された第１帯域幅に係る複数の周波数帯域である第１周波数帯域毎に、前記音響信号の音響レベルを測定する測定部、
前記第１周波数帯域に係る複数の前記音響レベルに基づいて、前記第１帯域幅より広い第２帯域幅に係る複数の周波数帯域である第２周波数帯域に係る音響レベルの正常値からの離れ度合いを示す音響特徴量を特定する演算部、
前記第１周波数帯域毎に測定された音響レベルが、第１閾値以上であるか否かの判定を行う第１判定部、
前記音響特徴量が、第２閾値以上であるか否かの判定を行う第２判定部、
として機能させるプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、信号処理装置、信号処理方法およびプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、背景ノイズを含む音声をオクターブバンドレベル分析し、背景ノイズと音声の差が大となる所定の帯域の出力に基づいて閾値を決定し、当該閾値を用いて、騒音環境から音声を抽出する音声抽出方法およびその装置が開示されている。
特許文献２には、音波に対応する信号に対するウェーブレット変換により、当該信号を低周波成分と高周波成分に分離し、低周波成分に特徴音が含まれなくなった時点の周波数帯域を抽出し、当該周波数帯域フィルタに信号を入力させることにより、特徴音に関わる周波数成分のみの抽出を可能にする技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００３−２５５９７１号公報

【特許文献2】特開２００５−１４０７０７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に記載の音声抽出方法では、オクターブバンド分析により音声を抽出するので、オクターブバンドの帯域毎の閾値を超えないが、複数の当該帯域において、背景ノイズとの差を有する音声が抽出できないとの問題がある。
また、特許文献２では、低周波成分に特徴音が含まれた場合に音を抽出することができるので、高周波成分に特徴音が含まれた場合に音声を抽出できないとの問題がある。
本開示は、上記課題を解決するためになされたものであって、取得した音響信号に異音が含まれているか否かを判定できる信号処理装置、信号処理方法およびプログラムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示に係る信号処理装置は、音響信号を取得する取得部と、予め設定された第１帯域幅に係る複数の周波数帯域である第１周波数帯域毎に、前記音響信号の音響レベルを測定する測定部と、前記第１周波数帯域に係る複数の前記音響レベルに基づいて、前記第１帯域幅より広い第２帯域幅に係る複数の周波数帯域である第２周波数帯域に係る音響レベルの正常値からの離れ度合いを示す音響特徴量を特定する演算部と、前記第１周波数帯域毎に測定された音響レベルが、第１閾値以上であるか否かの判定を行う第１判定部と、前記音響特徴量が、第２閾値以上であるか否かの判定を行う第２判定部を備える。
本開示に係る信号処理方法は、音響信号を取得し、予め設定された第１帯域幅に係る複数の周波数帯域である第１周波数帯域毎に、前記音響信号の音響レベルを測定し、前記第１周波数帯域に係る複数の前記音響レベルに基づいて、前記第１帯域幅より広い第２帯域幅に係る複数の周波数帯域である第２周波数帯域に係る音響レベルの正常値からの離れ度合いを示す音響特徴量を特定し、前記第１周波数帯域毎に測定された音響レベルが、第１閾値以上であるか否かの判定を行い、前記音響特徴量が、第２閾値以上であるか否かの判定を行う。
本開示に係るプログラムは、コンピュータを、音響信号を取得する取得部、予め設定された第１帯域幅に係る複数の周波数帯域である第１周波数帯域毎に、前記音響信号の音響レベルを測定する測定部、前記第１周波数帯域に係る複数の前記音響レベルに基づいて、前記第１帯域幅より広い第２帯域幅に係る複数の周波数帯域である第２周波数帯域に係る音響レベルの正常値からの離れ度合いを示す音響特徴量を特定する演算部、前記第１周波数帯域毎に測定された音響レベルが、第１閾値以上であるか否かの判定を行う第１判定部、前記音響特徴量が、第２閾値以上であるか否かの判定を行う第２判定部として機能させる。

【発明の効果】

【0006】

本開示の信号処理装置及び信号処理方法によれば、取得した音響信号に異音が含まれているか否かを判定できる信号処理装置、信号処理方法およびプログラムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本開示の実施形態に係る信号処理装置の構成を示す図である。

【図2】本開示の実施形態に係る信号処理装置の動作を示すフローチャートである。

【図3】本開示の実施形態に係る信号処理装置の具体例を示す図である。

【図4】少なくとも１つの実施形態に係るコンピュータの構成を示す概略ブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

〈第１の実施形態〉
以下、図面を参照しながら、第１の実施形態に係る信号処理装置１００について説明する。第１の実施形態に係る信号処理装置１００は、プラントなどの監視対象装置の音響信号を収音し、当該音響信号に基づいて監視対象装置の異常の有無を判定する。

【0009】

《信号処理装置の構成》
信号処理装置１００は、マイクロホンアレイ１１０と、取得部１２０と、測定部１３０と、演算部１４０と、第１判定部１５０と、第２判定部１６０と、異常判定部１７０と、位置特定部１８０と、種別情報特定部１９０を備える。

【0010】

マイクロホンアレイ１１０は、複数のマイクを並列に並べた収音装置である。マイクロホンアレイ１１０を構成する複数のマイクが収音した音響信号を用いることで、方向毎の音響信号を特定することができる。マイクロホンアレイは、図１ではマイクを８個備えるが、異なる数のマイクを備えても良い。
取得部１２０は、マイクロホンアレイ１１０が収集した音響信号を取得する。また、取得部１２０は、取得した各アレイの音響信号の位相およびゲインを操作して合成することで、複数の方向毎の音響信号を算出する。

【0011】

測定部１３０は、予め設定された第１帯域幅に係る複数の周波数帯域である第１周波数帯域毎に、取得部１２０が取得した音響信号の音圧レベルを測定する。また、測定部１３０は、複数の方向毎に、各音響信号の音圧レベルを測定する。音圧レベルは、音響レベルの一例である。
第１帯域幅の例としては、１／３オクターブが挙げられる。音圧レベルとは，音響信号に含まれる音圧変動量を対数表記した値である。

【0012】

測定部１３０は、取得部１２０が取得した音響信号のフーリエ変換により複数の周波数の音圧レベルを特定し、各第１周波数帯域について、当該第１周波数帯域に含まれる複数の周波数の音圧レベルの最大値をとることで、第１周波数帯域毎の音響信号の音圧レベルを測定する。

【0013】

演算部１４０は、第１周波数帯域に係る複数の音圧レベルに基づいて、第１帯域幅より広い第２帯域幅に係る複数の周波数帯域である第２周波数帯域に係る音響特徴量を特定する。演算部１４０は、例えば第１周波数帯域に係る複数の音圧レベルとその正常値との差に基づいて合ベクトルを生成し、当該合ベクトルの長さを音響特徴量と特定する。

【0014】

第２周波数帯域の例としては、４／３オクターブが挙げられる。すなわち、第１の実施形態において、４／３オクターブに係る第２周波数帯域の中には、１／３オクターブに係る第１周波数が４つ存在する。すなわち、第２帯域幅は、第１帯域幅の整数倍である。
上記の正常値は、信号処理装置１００が存在するプラントにおいて、通常発生する音響信号の音圧レベルである。正常値は、例えば正常に動作するプラントにおいて収音された音響信号の平均値などによって得ることができる。

【0015】

第２周波数帯域が４／３オクターブであり、第１周波数帯域が１／３である場合、演算部１４０は、以下のように音響特徴量を特定する。

【0016】

演算部１４０は、測定部１３０から、第１周波数帯域に係る音圧レベルを小さい方から順に４つずつ取得する。
演算部１４０は、各音圧レベルと正常値との差を要素とする４次元のベクトルに変換する。演算部１４０は、当該変換されたベクトルのユークリッドノルムを演算することにより、音響特徴量を特定する。

【0017】

第１判定部１５０は、第１周波数帯域毎に測定された音圧レベルのうち、通常音の周波数帯域である第３周波数帯域に係る音圧レベル以外の少なくとも１つの音圧レベルが、第１閾値以上であるか否かの判定を行う。
通常音の例としては、信号処理装置１００が存在する環境であるプラントで通常発生する音で、２００Ｈｚから２０００Ｈｚまでの周波数を有する音が挙げられる。なお、第３周波数帯域は、異常の有無によって音圧レベルの有意な変化が観測されない周波数帯域である。
第１閾値は複数の値であり、当該複数の値のうち１つの値が、１つの第１周波数帯域に関連付けられている。第１閾値が複数の値であり、当該複数の値のうち１つの値が、１つの第１周波数帯域または複数の第１周波数帯域に関連付けられても良い。また、第１閾値が１つの値であり、当該１つの値が、全ての第１周波数帯域に関連付けられても良い。

【0018】

第２判定部１６０は、演算部１４０が特定した音響特徴量のうち、第３周波数帯域に係る音圧レベル以外の少なくとも１つの音圧レベルが、第２閾値以上であるか否かの判定を行う。音響特徴量に係る当該第２閾値は、第２判定部１６０の判定が第１判定部の判定より敏感な検知となるように、第１判定部の判定に係る第１閾値に比べ、正常値に離れていない値で設定される。
第２閾値は複数の値であり、１つの上記の音圧レベルは、当該複数の値の第２閾値うち、１つの値の第２閾値と関連付けられている。第２閾値が１つの値であり、全ての上記の音圧レベルが、当該１つの値の第２閾値に関連付けられても良い。

【0019】

異常判定部１７０は、少なくとも第１判定部１５０の判定と第２判定部１６０の判定の何れかが、閾値以上であるとの判定である場合、監視対象装置が異常であると判定する。つまり、異常判定部１７０は、第１判定部１５０の判定が第１閾値以上および第２判定部１６０の判定が第２閾値以下である場合、第１判定部１５０の判定が第１閾値以下および第２判定部１６０の判定が第２閾値以上である場合、第１判定部１５０の判定が第１閾値以上および第２判定部１６０の判定が第２閾値以上である場合に、監視対象装置が異常であると判定する。

【0020】

位置特定部１８０は、異常判定部１７０によって監視対象装置が異常であると判定された場合、閾値を超える音圧レベルまたは音響特徴量を有する音響信号に係る方向に基づいて、当該異常に係る位置情報を特定する。つまり、位置特定部１８０は、異常判定部１７０が異常と判定した場合、当該異常判定に関わる音響信号に係る方向を、当該異常に係る方向として特定する。

【0021】

種別情報特定部１９０は、異常判定部１７０によって監視対象装置が異常であると判定された場合、閾値を超える音圧レベルまたは音響特徴量に係る周波数帯に基づいて、当該異常に係る音響信号の種別を特定する。例えば、種別情報特定部１９０は、異常判定部１７０が異常と判定した場合、予め周波数帯域毎に定められた異常の種別情報に当該異常に係る音響信号の周波数を照らし合わせて、当該異常に係る音響信号の種別を特定する。種別情報の例としては、低周波音である４０Ｈｚ〜８０Ｈｚに安全弁の作動や低サイクル燃焼振動などの異常が関連付けられ、うなり音である１００Ｈｚ〜２００Ｈｚにスリップ等による回転数の変動などの異常が関連付けられる。また、種別情報の例としては、高周波音である２０００Ｈｚ〜４０００Ｈｚに噴流音の発生や摺動音の発生などの異常が関連付けられ、衝撃音である５０００Ｈｚ〜１００００Ｈｚに配管の流体ハンマー音、機械が損傷する音、保温や付属物の落下音、弁等の休息な閉止音などの異常音が関連付けられる。
上記の噴流音の例としては、配管等からの空気漏れ時の音、ある程度人間が認識できるようになった蒸気漏洩音が挙げられる。上記の摺動音の例としては、回転補機等の軸とシール部の接触音、ファン翼先端とケーシングの接触音が挙げられる。上記の機械が損傷する音の例としては、機械の割れによる音、機械の破裂による音、機械の爆発による音が挙げられる。

【0022】

《信号処理装置の動作》
以下、図面を参照しながら、信号処理装置１００の動作について説明する。
図２は、信号処理装置１００の動作を示すフローチャートである。

【0023】

マイクロホンアレイ１１０は、プラントから音響信号を収集する（ステップＳ１１）。
取得部１２０は、マイクロホンアレイ１１０が収集した音響信号を取得し、方向毎の音響信号を生成する（ステップＳ１２）。

【0024】

測定部１３０は、予め設定された第１帯域幅に係る複数の周波数帯域である第１周波数帯域毎に、ステップＳ１２で取得した音響信号の音圧レベルを測定する（ステップＳ１３）。
演算部１４０は、第１周波数帯域に係る複数の音圧レベルに基づいて、第１帯域幅より広い第２帯域幅に係る複数の周波数帯域である第２周波数帯域に係る音圧レベルの正常値との差をベクトルに変換し、当該ベクトルの長さを音響特徴量と特定する（ステップＳ１４）。

【0025】

第１判定部１５０は、ステップＳ１３で測定された音圧レベルのうち、通常音の周波数帯域である第３周波数帯域に係る音圧レベル以外の音圧レベルの少なくとも１つが、第１閾値以上であるか否かの判定を行う（ステップＳ１５）。
第２判定部１６０は、演算部１４０が特定した音響特徴量のうち、第３周波数帯域に係る音圧レベル以外の音圧レベルの少なくとも１つが、第２閾値以上であるか否かの判定を行う（ステップＳ１６）。

【0026】

異常判定部１７０は、Ｓ１５での判定およびＳ１６での判定がいずれも閾値未満であるか否かを判別する（ステップＳ１７）。異常判定部１７０は、Ｓ１５での判定およびＳ１６での判定のいずれもが閾値未満であると判別した場合は（ステップＳ１７：ＹＥＳ）、信号処理装置１００の動作を終了させる。他方、異常判定部１７０は、少なくともＳ１５での判定とＳ１６での判定の何れかが閾値以上であると判別した場合は（ステップＳ１７：ＮＯ）、異常であると判定する（ステップＳ１８）。

【0027】

ステップＳ１８において異常と判定された場合、位置特定部１８０は、当該異常判定部１７０に係る位置情報を特定する（ステップＳ１９）。
ステップＳ１８において異常と判定された場合、種別情報特定部１９０は、当該異常に係る種別情報を特定する（ステップＳ２０）。

【0028】

《具体例》
以下、図面を参照しながら、第１の実施形態に係る信号処理装置１００の具体例を説明する。
図３は、第１の実施形態に係る信号処理装置１００の具体例を示す図である。

【0029】

表示装置２００は、信号処理装置１００により判定された異常情報、位置情報、種別情報を表示する装置である。表示装置２００の例としては、ディスプレイ装置やタブレット端末が挙げられる。
監視対象装置である機械３００は、物体を組み合わせ、動力によって一定の運動を起こし、その結果、有用な仕事をするものである。
プラント５００は、機械３００が存在し、物体の生産に関わる設備である。

【0030】

ユーザ４００は、信号処理装置１００のマイクロホンアレイ１１０を用いて、プラント５００の音響情報及び当該音響情報に係る位置情報を取得する。ユーザ４００は、据え置きのマイクロホンアレイ１１０を含めた信号処理装置１００を用いて、プラント５００の音響信号と位置情報を取得する。
プラント５００から通常発生する音は通常音であり、当該通常音に係る周波数は第１判定部１５０や第２判定部１６０の判定対象から除外される。

【0031】

機械３００Ａが正常な状態で、機械３００Ｂが異常な状態で、内部部品故障による部品間の衝突による異音を出している場合、信号処理装置１００の異常判定部１７０が異常と判定する。ユーザ４００は、当該異常情報、位置情報、種別情報を、表示装置２００を通じて確認することができる。
ユーザ４００は、異常に係る音響信号を収音したときの位置情報と、以上に係る音響信号の方位とに基づいて、機械３００Ａと機械３００Ｂのうち、機械３００Ｂが異常情報に係るものであることを確認することができる。さらに、ユーザ４００は、当該異常情報に係る種別情報を通じて、当該機械３００Ｂの異常が、衝撃音に係るものであることを確認できる。

【0032】

《作用・効果》
本開示に係る信号処理装置１００は、音響信号を取得する取得部１２０と、予め設定された第１帯域幅に係る複数の周波数帯域である第１周波数帯域毎に、音響信号の音響レベルを測定する測定部１３０を備える。また、信号処理装置１００は、第１周波数帯域に係る複数の前記音響レベルに基づいて、第１帯域幅より広い第２帯域幅に係る複数の周波数帯域である第２周波数帯域に係る音響レベルの正常値からの離れ度合いを示す音響特徴量を特定する演算部１４０と、第１周波数帯域毎に測定された音響レベルが、第１閾値以上であるか否かの判定を行う第１判定部１５０と、音響特徴量が、第２閾値以上であるか否かの判定を行う第２判定部１６０を備える。
これにより、信号処理装置１００は、取得した音響信号のうち、特定の周波数帯域において異常に高い音響レベルを有する異音や複数の周波数帯域に関わり、正常値との差を有する音響レベルに係る異音を判定できる。そのため、信号処理装置１００のユーザ４００は、取得した音響信号に異音が含まれているか否かを判定できる。

【0033】

本開示に係る信号処理装置１００の第１判定部１５０は、異常の有無によって音響レベルの有意な変化がない周波数帯域である第３周波数帯域外各音響レベルが、第１閾値以上であるか否かの判定を行い、第２判定部１６０は、第３周波数帯域外の音響特徴量が、前記第２閾値以上であるか否かの判定を行う。これにより、信号処理装置１００は、当該信号処理装置１００が存在する環境で通常発生する音である通常音を除外し、取得した音響信号に異音が含まれているか否かと判定する。そのため、信号処理装置１００のユーザ４００は、より精度高く、音響信号に異音が含まれているか否かを判断できる。

【0034】

本開示に係る信号処理装置１００の演算部１４０は、測定された複数の音響レベルのうち第２周波数帯域に含まれるものと、音響レベルの正常値との差に基づいて生成されたベクトルの長さを、音響特徴量と特定する。これにより、信号処理装置１００は、特定の周波数に係る音響レベルが閾値未満の異音についても、複数の音響レベルの合計ベクトルの長さにより判定を行うことで、異音を判定する。そのため、信号処理装置１００は、より多くの異音を検知できる。

【0035】

本開示に係る信号処理装置１００は、測定された少なくとも１つの音響レベルが第１閾値以上であり、または少なくとも１つの音響特徴量が第２閾値以上である場合、異常と判定する異常判定部１７０を備える。これにより、信号処理装置１００のユーザ４００は、音響信号のうち、異音が含まれているか否かをより容易に判別できる。

【0036】

本開示に係る信号処理装置１００の取得部１２０はマイクロホンアレイ１１０から音響信号を取得する。また、信号処理装置１００の測定部１３０は、マイクロホンアレイ１１０を構成する各マイクの音響信号に基づいて複数の方向毎の前記音響レベルを測定し、信号処理装置１００の第１判定部１５０は、複数の方向毎の前記音響レベルについて、前記第１閾値以上であるか否かの判定を行う。さらに、信号処理装置１００は、異常判定部１７０が異常と判定した場合、第１閾値以上であると判定された音響レベルに係る方向に基づいて、当該異常に係る位置を特定する位置特定部１８０を備える。
これにより、信号処理装置１００は、音響信号に係る位置情報も取得し、異常に係る音響信号の位置情報もユーザ４００に提供できる。そのため、信号処理装置１００のユーザ４００は、音響信号のうち、異常に係る位置情報を容易に把握することができる。

【0037】

本開示に係る信号処理装置１００の取得部１２０は、プラントで発生する音響信号を取得する。これにより、信号処理装置１００のユーザ４００は、プラント５００で発生する異常に係る音響信号を判別できる。

【0038】

〈第２の実施形態〉
《信号処理装置の構成》
第２の実施形態に係る信号処理装置１００の構成は、第１の実施形態に係る信号処理装置１００の構成と同じである。

【0039】

演算部１４０は、音圧レベルと正常値との差を正規化したものを要素とするベクトルの長さを音響特徴量と特定する。
正規化の例としては、第１周波数帯域に係る複数の前記音圧レベルに基づいて、第２周波数帯域に係る音圧レベルの正常値との差を、当該周波数帯域に関わる一定期間の上記通常音の平均音圧レベルで除算する方法が挙げられる。また、演算部１４０は、上記通常音の平均音圧レベルの代わりに、ユーザ４００が周波数帯域毎に任意で設定した値を用いても良い。

【0040】

《作用・効果》
本開示に係る信号処理装置１００の演算部１４０は、音響レベルと正常値との差を正規化したものを要素とするベクトルの長さを音響特徴量と特定する。これにより、信号処理装置１００は、周波数帯域毎に通常発生する音響レベルを反映させた音響特徴量を用いて、異音が含まれているか否かを判定する。そのため、信号処理装置１００のユーザ４００は、より精度高く、音響信号に異音が含まれているか否かを判断できる。

【0041】

〈その他の実施形態〉
以上、図面を参照して一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、様々な設計変更等をすることが可能である。
信号処理装置１００は、マイクロホンアレイ１１０から取得した音響信号および位置情報が異常ではないと判定した場合、再度、マイクロホンアレイ１１０からより多くの音響信号および位置情報を取得して異常を判定しても良い。例えば、信号処理装置１００は、マイクロホンアレイ１１０から取得した７方位の位置情報に係る音響信号と、位置情報が異常ではないと判定した場合、再度、マイクロホンアレイ１１０から１９方位の位置情報に係る音響信号と、位置情報を取得して異常であるか否かを判定しても良い。

【0042】

信号処理装置１００の演算部１４０は、第１周波数帯域に係る複数の音響レベルに基づいて、第１帯域幅より広い第２帯域幅に係る複数の周波数帯域である第２周波数帯域に係る音響レベルの正常値との差の平均値を音響特徴量として特定しても良い。
信号処理装置１００の第１周波数帯域は１／３オクターブだけでなく、１／２オクターブなどでも良い。また、信号処理装置１００の第２周波数帯域は４／３オクターブだけでなく、１／１オクターブなどでも良い。

【0043】

信号処理装置１００は、異常判定部１７０を備えず、第１判定部１５０の判定と、第２判定部１６０の判定の結果をグラフとして、表示装置２００に表示しても良い。
また、信号処理装置１００は、マイクロホンアレイ１１０を備えず、マイクを備える構成であっても良い。この場合は、マイクを備える信号処理装置１００は、据え置きのものであっても、ユーザ４００が携帯できるものであっても良い。

【0044】

〈コンピュータ構成〉
図４は、少なくとも１つの実施形態に係るコンピュータの構成を示す概略ブロック図である。
コンピュータ１１００は、プロセッサ１１１０、メインメモリ１１２０、ストレージ１１３０、インタフェース１１４０を備える。
上述の信号処理装置１００は、コンピュータ１１００に実装される。そして、上述した各処理部の動作は、プログラムの形式でストレージ１１３０に記憶されている。プロセッサ１１１０は、プログラムをストレージ１１３０から読み出してメインメモリ１１２０に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。また、プロセッサ１１１０は、プログラムに従って、上述した各記憶部に対応する記憶領域をメインメモリ１１２０に確保する。

【0045】

プログラムは、コンピュータ１１００に発揮させる機能の一部を実現するためのものであってもよい。例えば、プログラムは、ストレージ１１３０に既に記憶されている他のプログラムとの組み合わせ、または他の装置に実装された他のプログラムとの組み合わせによって機能を発揮させるものであってもよい。なお、他の実施形態においては、コンピュータ１１００は、上記構成に加えて、または上記構成に代えてＰＬＤ（Programmable Logic Device）などのカスタムＬＳＩ（Large Scale Integrated Circuit）を備えてもよい。ＰＬＤの例としては、ＰＡＬ(Programmable Array Logic)、ＧＡＬ(Generic Array Logic)、ＣＰＬＤ(Complex Programmable Logic Device)、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）が挙げられる。この場合、プロセッサ１１１０によって実現される機能の一部または全部が当該集積回路によって実現されてよい。

【0046】

ストレージ１１３０の例としては、磁気ディスク、光磁気ディスク、半導体メモリ等が挙げられる。ストレージ１１３０は、コンピュータ１１００のバスに直接接続された内部メディアであってもよいし、インタフェース１１４０または通信回線を介してコンピュータに接続される外部メディアであってもよい。また、このプログラムが通信回線によってコンピュータ１１００に配信される場合、配信を受けたコンピュータ１１００が当該プログラムをメインメモリ１１２０に展開し、上記処理を実行してもよい。少なくとも１つの実施形態において、ストレージ１１３０は、一時的でない有形の記憶媒体である。

【0047】

また、当該プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、当該プログラムは、前述した機能をストレージ１１３０に既に記憶されている他のプログラムとの組み合わせで実現するもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。

【0048】

〈付記〉
各実施形態に記載の信号処理装置１００は、例えば以下のように把握される。

【0049】

（１）第１の態様に係る信号処理装置１００は、音響信号を取得する取得部１２０と、予め設定された第１帯域幅に係る複数の周波数帯域である第１周波数帯域毎に、前記音響信号の音響レベルを測定する測定部１３０と、前記第１周波数帯域に係る複数の前記音響レベルに基づいて、前記第１帯域幅より広い第２帯域幅に係る複数の周波数帯域である第２周波数帯域に係る音響レベルの正常値からの離れ度合いを示す音響特徴量を特定する演算部１４０と、前記第１周波数帯域毎に測定された音響レベルが、第１閾値以上であるか否かの判定を行う第１判定部１５０と、前記音響特徴量が、第２閾値以上であるか否かの判定を行う第２判定部１６０を備える。

【0050】

信号処理装置１００の取得部１２０は音響信号を取得する。また、信号処理装置１００の測定部１３０は、当該音響信号をフーリエ変換し、第１周波数帯域毎の音響レベルを測定する。信号処理装置１００の演算部１４０は、上記測定部１３０が測定した音響レベルに基づいて、音響特徴量を特定する。信号処理装置１００の第１判定部１５０は、測定部１３０の音響レベルを用いて、音響信号に異音が含まれているか否かを判定する。信号処理装置１００の第２判定部１６０は、演算部１４０の音響特徴量を用いて、音響信号に異音が含まれているか否かを判定する。

【0051】

（２）第１の態様に係る信号処理装置１００の第１判定部１５０は、異常の有無によって音響レベルの有意な変化がない周波数帯域である第３周波数帯域外各音響レベルが、前記第１閾値以上であるか否かの判定を行う。信号処理装置１００の第２判定部１６０は、前記第３周波数帯域外の音響特徴量が、前記第２閾値以上であるか否かの判定を行う。

【0052】

信号処理装置１００は、当該信号処理装置１００が存在する環境で通常発生する音である通常音を除外し、取得した音響信号に異音が含まれているか否かと判定する。

【0053】

（３）第１の態様に係る信号処理装置１００の演算部１４０は、測定された複数の音響レベルのうち第２周波数帯域に含まれるものと、音響レベルの正常値との差に基づいて生成されたベクトルの長さを、音響特徴量と特定する。

【0054】

信号処理装置１００は、特定の周波数に係る複数の音響レベルの合計ベクトルの長さにより判定を行うことで、異音を判定する。

【0055】

（４）第１の態様に係る信号処理装置１００は、測定された少なくとも１つの音響レベルが第１閾値以上であり、または少なくとも１つの音響特徴量が第２閾値以上である場合、異常と判定する異常判定部１７０を備える。

【0056】

信号処理装置１００のユーザ４００は、音響信号のうち、異音が含まれているか否かを判定する。

【0057】

（５）第１の態様に係る信号処理装置１００の取得部１２０はマイクロホンアレイ１１０から音響信号を取得する。また、信号処理装置１００の測定部１３０は、マイクロホンアレイ１１０を構成する各マイクの音響信号に基づいて複数の方向毎の前記音響レベルを測定し、信号処理装置１００の第１判定部１５０は、複数の方向毎の前記音響レベルについて、前記第１閾値以上であるか否かの判定を行う。さらに、信号処理装置１００は、異常判定部１７０が異常と判定した場合、第１閾値以上であると判定された音響レベルに係る方向に基づいて、当該異常に係る位置を特定する位置特定部１８０を備える。

【0058】

信号処理装置１００は、音響信号に係る位置情報も取得し、異常に係る音響信号の位置情報もユーザ４００に提供する。

【0059】

（６）第１の態様に係る信号処理装置１００の取得部１２０は、プラントで発生する音響信号を取得する。

【0060】

信号処理装置１００のユーザ４００は、プラント５００で発生する異常に係る音響信号を判別する。

【0061】

（７）第２の態様に係る信号処理装置１００の演算部１４０は、音響レベルと正常値との差を正規化したものを要素とするベクトルの長さを音響特徴量と特定する。

【0062】

信号処理装置１００は、周波数帯域毎に通常発生する音響レベルを反映させた音響特徴量を用いて、異音が含まれているか否かを判定する。

【0063】

（８）信号処理方法は、音響信号を取得し、予め設定された第１帯域幅に係る複数の周波数帯域である第１周波数帯域毎に、前記音響信号の音響レベルを測定し、前記第１周波数帯域に係る複数の前記音響レベルに基づいて、前記第１帯域幅より広い第２帯域幅に係る複数の周波数帯域である第２周波数帯域に係る音響レベルの正常値からの離れ度合いを示す音響特徴量を特定し、前記第１周波数帯域毎に測定された音響レベルが、第１閾値以上であるか否かの判定を行い、前記音響特徴量が、第２閾値以上であるか否かの判定を行う。

【0064】

信号処理方法は、音響信号を取得し、当該音響信号をフーリエ変換し、第１周波数帯域毎の音響レベルを測定する。また、信号処理方法は、上記音響レベルに基づいて、音響特徴量を特定し、上記音響レベルを用いて、音響信号に異音が含まれているか否かを判定する。信号処理方法、上記音響特徴量を用いて、音響信号に異音が含まれているか否かを判定する。

【0065】

（９）プログラムは、コンピュータを、音響信号を取得する取得部、予め設定された第１帯域幅に係る複数の周波数帯域である第１周波数帯域毎に、前記音響信号の音響レベルを測定する測定部、前記第１周波数帯域に係る複数の前記音響レベルに基づいて、前記第１帯域幅より広い第２帯域幅に係る複数の周波数帯域である第２周波数帯域に係る音響レベルの正常値からの離れ度合いを示す音響特徴量を特定する演算部、前記第１周波数帯域毎に測定された音響レベルが、第１閾値以上であるか否かの判定を行う第１判定部、前記音響特徴量が、第２閾値以上であるか否かの判定を行う第２判定部として機能させる。

【0066】

プログラムは、音響信号を取得し、当該音響信号をフーリエ変換し、第１周波数帯域毎の音響レベルを測定する。また、信号処理方法は、上記音響レベルに基づいて、音響特徴量を特定し、上記音響レベルを用いて、音響信号に異音が含まれているか否かを判定する。信号処理方法、上記音響特徴量を用いて、音響信号に異音が含まれているか否かを判定する。

【0067】

第１帯域幅の例としては、１／３オクターブが挙げられる。音響レベルとは、音響信号の音響パワーレベルである。正常値は、例えば正常に動作するプラントにおいて収音された音響信号の平均値などによって得ることができる。

【符号の説明】

【0068】

１００ 信号処理装置
１１０ マイクロホンアレイ
１２０ 取得部
１３０ 測定部
１４０ 演算部
１５０ 第１判定部
１６０ 第２判定部
１７０ 異常判定部
１８０ 位置特定部
１９０ 種別情報特定部
２００ 表示装置
３００ 機械
４００ ユーザ
５００ プラント
１１００ コンピュータ
１１１０ プロセッサ
１１２０ メインメモリ
１１３０ ストレージ
１１４０ インタフェース

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】