The Parameter-Less Self-Organizing Map algorithm

The Parameter-Less Self-Organizing Map (PLSOM) is a new neural network algorithm based on the Self-Organizing Map (SOM). It eliminates the need for a learning rate and annealing schemes for learning rate and neighbourhood size. We discuss the relative performance of the PLSOM and the SOM and demonstrate some tasks in which the SOM fails but the PLSOM performs satisfactory. Finally we discuss some example applications of the PLSOM and present a proof of ordering under certain limited conditions.Comment: 29 pages, 27 figures. Based on publication in IEEE Trans. on Neural Network

Semi-blind suppression of internal noise for hands-free robot spoken dialog system

Abstract-The speech enhancement architecture presented in this paper is specifically developed for hands-free robot spoken dialog systems. It is designed to take advantage of additional sensors installed inside the robot to record the internal noises. First a modified frequency domain blind signal separation (FD-BSS) gives estimates of the noises generated outside and inside of the robot. Then these noises are canceled from the acquired speech by a multichannel Wiener post-filter. Some experimental results show the recognition improvement for a dictation task in presence of both diffuse background noise and internal noises

Online Localization and Tracking of Multiple Moving Speakers in Reverberant Environments

We address the problem of online localization and tracking of multiple moving speakers in reverberant environments. The paper has the following contributions. We use the direct-path relative transfer function (DP-RTF), an inter-channel feature that encodes acoustic information robust against reverberation, and we propose an online algorithm well suited for estimating DP-RTFs associated with moving audio sources. Another crucial ingredient of the proposed method is its ability to properly assign DP-RTFs to audio-source directions. Towards this goal, we adopt a maximum-likelihood formulation and we propose to use an exponentiated gradient (EG) to efficiently update source-direction estimates starting from their currently available values. The problem of multiple speaker tracking is computationally intractable because the number of possible associations between observed source directions and physical speakers grows exponentially with time. We adopt a Bayesian framework and we propose a variational approximation of the posterior filtering distribution associated with multiple speaker tracking, as well as an efficient variational expectation-maximization (VEM) solver. The proposed online localization and tracking method is thoroughly evaluated using two datasets that contain recordings performed in real environments.Comment: IEEE Journal of Selected Topics in Signal Processing, 201

Système d'audition artificielle embarqué optimisé pour robot mobile muni d'une matrice de microphones

Dans un environnement non contrôlé, un robot doit pouvoir interagir avec les personnes d’une façon autonome. Cette autonomie doit également inclure une interaction grâce à la voix humaine. Lorsque l’interaction s’effectue à une distance de quelques mètres, des phénomènes tels que la réverbération et la présence de bruit ambiant doivent être pris en considération pour effectuer efficacement des tâches comme la reconnaissance de la parole ou de locuteur. En ce sens, le robot doit être en mesure de localiser, suivre et séparer les sources sonores présentes dans son environnement. L’augmentation récente de la puissance de calcul des processeurs et la diminution de leur consommation énergétique permettent dorénavant d’intégrer ces systèmes d’audition articielle sur des systèmes embarqués en temps réel. L’audition robotique est un domaine relativement jeune qui compte deux principales librairies d’audition artificielle : ManyEars et HARK. Jusqu’à présent, le nombre de microphones se limite généralement à huit, en raison de l’augmentation rapide de charge de calculs lorsque des microphones supplémentaires sont ajoutés. De plus, il est parfois difficile d’utiliser ces librairies avec des robots possédant des géométries variées puisqu’il est nécessaire de les calibrer manuellement. Cette thèse présente la librairie ODAS qui apporte des solutions à ces difficultés. Afin d’effectuer une localisation et une séparation plus robuste aux matrices de microphones fermées, ODAS introduit un modèle de directivité pour chaque microphone. Une recherche hiérarchique dans l’espace permet également de réduire la quantité de calculs nécessaires. De plus, une mesure de l’incertitude du délai d’arrivée du son est introduite pour ajuster automatiquement plusieurs paramètres et ainsi éviter une calibration manuelle du système. ODAS propose également un nouveau module de suivi de sources sonores qui emploie des filtres de Kalman plutôt que des filtres particulaires. Les résultats démontrent que les méthodes proposées réduisent la quantité de fausses détections durant la localisation, améliorent la robustesse du suivi pour des sources sonores multiples et augmentent la qualité de la séparation de 2.7 dB dans le cas d’un formateur de faisceau à variance minimale. La quantité de calculs requis diminue par un facteur allant jusqu’à 4 pour la localisation et jusqu’à 30 pour le suivi par rapport à la librairie ManyEars. Le module de séparation des sources sonores exploite plus efficacement la géométrie de la matrice de microphones, sans qu’il soit nécessaire de mesurer et calibrer manuellement le système. Avec les performances observées, la librairie ODAS ouvre aussi la porte à des applications dans le domaine de la détection des drones par le bruit, la localisation de bruits extérieurs pour une navigation plus efficace pour les véhicules autonomes, des assistants main-libre à domicile et l’intégration dans des aides auditives

Audio source separation into the wild

International audienceThis review chapter is dedicated to multichannel audio source separation in real-life environment. We explore some of the major achievements in the field and discuss some of the remaining challenges. We will explore several important practical scenarios, e.g. moving sources and/or microphones, varying number of sources and sensors, high reverberation levels, spatially diffuse sources, and synchronization problems. Several applications such as smart assistants, cellular phones, hearing aids and robots, will be discussed. Our perspectives on the future of the field will be given as concluding remarks of this chapter