Implémentation d'un algorithme de localisation, suivi et séparation de sources sonores sur DSP pour un robot mobile

• Main Author: Brière, Simon
• Other Authors: Michaud, François
• Language: French
• Published: Université de Sherbrooke 2007
• Online Access: http://savoirs.usherbrooke.ca/handle/11143/1371

Un robot mobile est un agent qui doit interagir avec plusieurs éléments de son environnement. Les objets et les personnes sont quelques-uns des éléments dont le robot mobile doit se soucier.Un des modes d'interactions les plus intuitifs pour un humain est la parole. Cependant, l'interaction avec les sons n'est pas une tâche aisée pour un robot, et c'est pour cette raison que le système de localisation, suivi et séparation de sources mobiles AUDIBLE a été créé. Ce système rend possible la localisation et le suivi simultané de quatre sources sonores, ainsi que la séparation de trois sources sonores. Bien souvent, les robots mobiles se doivent d'être compacts et d'avoir une bonne autonomie énergétique. Or, le système actuel nécessite l'usage d'un ordinateur portable qui doit être installé sur le robot et qui consomme une bonne quantité de puissance électrique. Afin de rendre le système plus portable et efficace dans un contexte d'installation sur des systèmes embarqués, il devient nécessaire de diminuer ces contraintes en réduisant la taille du système, la puissance de calcul nécessaire de même que ses contraintes énergétiques. Afin de réaliser cette implémentation, un processeur de type DSP (Digital Signal Processor) point flottant a été utilisé. En raison de la complexité de l'algorithme, plusieurs ajustements et compromis ont dû être réalisés pour transférer le système sur ce processeur. Néanmoins, le système embarqué parvient à localiser et suivre deux sources sonores à la fois, et à séparer ces deux sources. La localisation sur le système embarqué obtient une précision moyenne de 3.1[degrés] pour l'azimut et de 3.5[degrés] pour l'angle d'élévation, comparativement à une précision de 1.1[degrés] (azimut) et 0.89[degrés] (élévation) pour le système original. Le système permet une précision qui est aussi grande sinon plus que celle de l'oreille humaine. Le suivi donne également des résultats comparables au système original, malgré les simplifications qui ont été apportées. La séparation, quant à elle, est plus limitée en raison de contraintes temporelles. Lorsqu'au moins une source est séparée, la durée maximale des échantillons sonores qui peuvent être séparés par le système varie entre 5.2 (pour deux sources suivies) et 64 secondes (pour une source suivie), rendant le système plus efficace avec des sources de courte durée. Les taux de reconnaissance vocale des sources séparées sont comparables entre les deux systèmes, obtenant un résultat de 89.6% pour le système embarqué et de 92.8% pour le système original avec des échantillons de voix humaine de courte durée. Ce travail démontre donc qu'il est possible de porter le système AUDIBLE sur des systèmes embarqués ayant des limitations plus importantes en terme de puissance de calcul. Le système est un bon point de départ pour rendre plus accessible les capacités auditives sur des robots de tout genre.