Active motion for binaural localization of sound sources in robotics
Mouvement actif pour la localisation binaurale de sources sonores en robotique
Résumé
This work is part of the context of sound source localization from a binaural sensor (consisting of two microphones placed on a diffusing element) with mobility. An "active" location diagram in three phases is considered: (a) estimation of spatial primitives by a short analysis of the audio stream; (b) audio-motor location by assimilation of these data and combination with the motor orders of the sensor within a stochastic estimation scheme; (c) closed loop control of the sensor movement to improve the quality of the location. The research focuses on the definition of "active movement" strategies constituting phase (c). The problem is formulated as the maximization of an information criterion defined from the filtering laws of the relative position sensor-source on a time horizon sliding in the future (more precisely of its hope on the observations which will be assimilated on this horizon conditionally to past observations). This horizon may consist of the next moment or the next N instants, which gives rise to a "one-step-ahead" or "N-step-ahead" strategy, respectively. An approximation of this criterion by using the "unscented" transform and the automatic calculation of the gradient of this one by exploitation of the dual numbers, allow the determination of the command (in closed loop on the audio therefore) to be applied to the sensor. The results were validated by realistic simulations, and, for some, by experiments on an anthropomorphous head-torso set with binaural perception and mobility.
Ce travail s’inscrit dans le contexte de la localisation de source sonore depuis un capteur binaural (constitué de deux microphones placés sur un élément diffusant) doté de mobilité. Un schéma de localisation « active » en trois phases est considéré : (a) estimation de primitives spatiales par une analyse courtterme du flux audio ; (b) localisation audio-motrice par assimilation de ces données et combinaison avec les ordres moteurs du capteur au sein d’un schéma d’estimation stochastique ; (c) commande en boucle fermée du mouvement du capteur de façon à améliorer la qualité de la localisation. Les recherches portent sur la définition de stratégies de « mouvement actif » constituant la phase (c). Le problème est formulé comme la maximisation d’un critère d’information défini à partir des lois de filtrage de la position relative capteur-source sur un horizon temporel glissant dans le futur (plus exactement de son espérance sur les observations qui seront assimilées sur cet horizon conditionnellement aux observations passées). Cet horizon peut être constitué du prochain instant ou des N prochains instants, ce qui donne lieu à une stratégie « one-step-ahead » ou « N-step-ahead », respectivement. Une approximation de ce critère par utilisation de la transformée « unscented » et le calcul automatique du gradient de celle-ci par exploitation des nombres duaux, permettent la détermination de la commande (en boucle fermée sur l’audio donc) à appliquer au capteur. Les résultats ont été validés par des simulations réalistes, et, pour certains, par des expérimentations sur un ensemble tête-torse anthropomorphe doté de perception binaurale et de mobilité.
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)
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