Speech Signal Measurement with 2D Microphone Array for Audio Visual Robot Control

摘要

Sygnał mowy jest jednym z głównych źródeł informacji dla współczesnych robotów inteligentnych, wyposażonych w matryce mikrofonowe pracujące jako sensory sygnału audio. Zastosowania takich matryc są dobrze znane. Służą one do zbierania i pomiaru informacji zawartej w sygnałach audio. Informacje audio mogą mieć różną naturę: może to być muzyka, mowa, szum itp. Artykuł dotyczy jedynie sygnałów głosowych, które są używane do sterowania robota. Istnieje wiele struktur matryc mikrofonowych, np. liniowe, planarne, kołowe itd., które mogą być używane do zbierania i pomiarów parametrów sygnału mowy przez system audio robota. Najczęściej z powodu ich prostoty są stosowane matryce liniowe. Wykorzystuje się je również do orientowania robota i sterowania jego ruchem w prostej sytuacji, gdy robot pracuje w pokoju, za pomocą wykrywania kierunku z którego przychodzi sygnał głosowy. Celem artykułu jest przedstawienie zastosowania dwuwymiarowej matrycy mikrofonowej do pomiaru sygnału głosowego oraz zastosowania filtracji czasowo-przestrzennej zoptymalizowanej do znajdowania kierunku z jakiego przychodzi sygnał głosowy (DOA). Wykryty i obliczony kierunek nadchodzenia sygnału głosowego może być połączony z informacjami o współrzędnych z sensora video w celu efektywnego sterowania ruchów robota mobilnego w określonym kierunku.%Speech signals are one of the essential sources of information in the field of modern intelligent robots, equipped with a microphone array as audio sensors. Applications of microphone arrays are well known. They are used to collect and measure the audio information in audio processing system of a robot. The audio information can be of different nature: music, speech, noise etc. The paper refers only to speech signals, which are used for robot control. There are many structures of the microphone arrays: linear, planar, circular etc., which can be used for collecting and measuring the speech signals with the audio system of an audio visual robot. Most often linear microphone arrays are used mainly because of theirs simplicity. They are also used for robot orientation and movement control in simple room situation, by means of the direction detection of speech arrival. The goal of this paper is presentation of the use 2D microphone array for speech signal measurement, and applying space-time filtering optimized to find speech direction of arrival (DOA). The discovered and calculated speech signal direction of arrival can be combined with the video sensor co-ordinate information to effectively control the mobile robot movements in specified direction.