Signal processing algorithms for analysis of contact sounds

Abstract

Tässä työssä esitetään algoritmi kontaktiäänten havaitsemiseen ja luokitteluun. Algoritmi on suunniteltu havaitsemaan kosketuksen aiheuttamia runkoääniä,jotka aiheutuvat kahden esineen välisen törmäyksen ja/tai kitkan vaikutuksesta. Algoritmin kehitys perustuu nauhoitettujen kosketusäänten analyysiin.

Algoritmi koostuu useasta vaiheesta, jotka ovat esikäsittely, äänen alkuhetken havaitseminen, piirreirroitus, luokittelu ja jälkikäsittely. Esikäsittelyssä signaali kaistanpäästösuodatetaan suodinpankilla ja koko signaalin sekä alikaistojen RMS-arvot lasketaan lyhyissä limittäisissä aikakehyksissä. RMS-arvojen perusteella lasketaan havaitsemisfunktio ja adaptiivinen kynnysarvo, joiden perusteella kosketusäänet havaitaan. Havaituille kosketuksille tallennetaan muistiin ennalta määrätty määrä RMS-arvoja käytettäväksi piirteinä luokittelussa. Luokittelija on toteutettu binäärisena päätöspuuna. Tiettyihin luokkiin luokiteltujen kosketusäänten aikaleimoja voidaan käyttää hyväksi jälkikäsittelyssä tapahtumien analyysiin sekä ihmisen ja tietokoneen väliseen vuorovaikutukseen.

Algoritmin on todettu toimivan tyydyttävällä tarkkuudella sekä kosketusten havaitsemisen että luokittelun suhteen. Lopuksi esitetään muutama huomio algoritmin mandollisista sovelluksista ja tulevaisuuden tutkimustarpeista.