Grupo de investigación Applied Signal Processing Departamento de Teoría de la Señal y Comunicaciones Escuela Politécnica Superior Universidad de Alcalá.

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1 Grupo de investigación Applied Signal Processing Departamento de Teoría de la Señal y Comunicaciones Escuela Politécnica Superior Universidad de Alcalá

2 2 Applied Signal Processing GroupUniversidad de Alcalá/14 Grupo ASP (Applied Signal Processing) 2 Grupo de Investigación en Aplicaciones de Procesado de la Señal. Dpto. Teoría de la Señal y Comunicaciones, Universidad de Alcalá. Experiencia en reconocimiento, clasificación y detección mediante técnicas estadísticas y de inteligencia artificial en múltiples aplicaciones: Clasificación de entornos acústicos. Reconocimiento de emociones a través del habla. Clasificación de blancos radar Experiencia en separación y localización sonora en distintos escenarios: Audífonos digitales binaurales Arrays de micrófonos El grupo de investigación Grupo de investigación Áreas de Trabajo Puntos de Encuentro

3 3 Applied Signal Processing GroupUniversidad de Alcalá/14 Grupo ASP (Applied Signal Processing) 3 Profesores Manuel Rosa Zurera, Roberto Gil Pita, Manuel Utrilla Manso, Roberto Jiménez Martínez, Joaquín Garín Ciriza Investigador Posdoctoral Lorena Álvarez Pérez Estudiantes de doctorado David Ayllón Álvarez, Cosme Llerena Aguilar, Inma Mohíno Estudiantes Hector Sánchez Hevia, Guillermo Ramos Auñón El grupo de investigación Grupo de investigación Áreas de Trabajo Puntos de Encuentro

4 4 Applied Signal Processing GroupUniversidad de Alcalá/14 Áreas de trabajo Grupo de investigación Áreas de Trabajo Puntos de Encuentro 4 Introducción Audífonos digitales Arrays de micrófonos Aplicaciones audiológicas en smartphones Audífonos digitales Mejora de la calidad de la voz Separación en tiempo real con sistemas binaurales Arrays de micrófonos Implementación y diseño eficiente de arrays convencionales Arrays con micrófonos inalámbricos Aplicaciones audiológicas en smartphones Detección de emociones/estrés en tiempo real Localización acústica usando redes de smartphones

5 5 Applied Signal Processing GroupUniversidad de Alcalá/14 Audífonos digitales 5 Dispositivos de ayuda para personas con deficiencias auditivas Procesado digital de la señal para el acondicionamiento de los sonidos a las pérdidas auditivas del usuario Grupo de investigación Áreas de Trabajo Puntos de Encuentro Introducción Audífonos digitales Arrays de micrófonos Aplicaciones audiológicas en smartphones

6 6 Applied Signal Processing GroupUniversidad de Alcalá/14 Componentes de los audífonos 6 Selección de información en la Separación de fuentes sonoras para Sistemas de audífonos binaurales IntroducciónMateriales y Métodos Resultados objetivos y subjetivos Conclusiones y lineas futuras

7 7 Applied Signal Processing GroupUniversidad de Alcalá/14 Líneas de investigación con audífonos 7 Mejora de la calidad de la voz en audífonos Clasificación de entornos acústicos Sistemas de separación voz/ruido monocanal Sistemas de separación basados en sistemas binaurales Implementación de comunicaciones eficientes: cuantificación de parámetros Alineamiento de tramas y sincronismo de frecuencias de muestreo Grupo de investigación Áreas de Trabajo Puntos de Encuentro Introducción Audífonos digitales Arrays de micrófonos Aplicaciones audiológicas en smartphones

8 8 Applied Signal Processing GroupUniversidad de Alcalá/14 Sistemas binaurales de audífonos Sistemas de dos audífonos intercomunicados Procesado binaural de la información Localización del origen de las fuentes Filtrado espacial Beamforming Separación de fuentes Dificultades Tiempo real de bajo retardo Consumo de las comunicaciones Capacidad computacional limitada Sincronismo de las señales 8 Selección de información en la Separación de fuentes sonoras para Sistemas de audífonos binaurales IntroducciónMateriales y Métodos Resultados objetivos y subjetivos Conclusiones y lineas futuras

9 9 Applied Signal Processing GroupUniversidad de Alcalá/14 Líneas de investigación con audífonos 9 FUENTE DE RUIDO 1 FUENTE DE RUIDO 1 FUENTE DE VOZ FUENTE DE VOZ FUENTE DE RUIDO 3 FUENTE DE RUIDO 3 FUENTE DE RUIDO 2 FUENTE DE RUIDO 2 SEPARADOR L SEPARADOR R VOZ RUIDOS VOZ RUIDOS REMEZCLADOR Grupo de investigación Áreas de Trabajo Puntos de Encuentro Introducción Audífonos digitales Arrays de micrófonos Aplicaciones audiológicas en smartphones

10 10 Applied Signal Processing GroupUniversidad de Alcalá/14 Algoritmos de separación DUET Basado en la “dispersión” de las fuentes en el dominio STFT La probabilidad de que dos fuentes tengan mucha energía en un mismo punto de la STFT es baja Asignamos cada punto de la STFT a una única fuente por medio de una máscara Mejoras Empleo de características optimizadas Empleo de sistemas multipunto para determinar la máscara 10 Selección de información en la Separación de fuentes sonoras para Sistemas de audífonos binaurales IntroducciónMateriales y Métodos Resultados objetivos y subjetivos Conclusiones y lineas futuras

11 11 Applied Signal Processing GroupUniversidad de Alcalá/14 Cuantificación de la información 11 Reparto de bits por frecuencia, seleccionando la mejor combinación de bits: problema de codificación Selección de información en la Separación de fuentes sonoras para Sistemas de audífonos binaurales IntroducciónMateriales y Métodos Resultados objetivos y subjetivos Conclusiones y lineas futuras

12 12 Applied Signal Processing GroupUniversidad de Alcalá/14 Arrays de micrófonos 12 Un número de fuentes sonoras son grabadas por un conjunto de sensores (micrófonos). El objetivo es separar la fuente de interés (generalmente una fuente de voz) del resto de fuentes sonoras (ruido, interferencias, etc.). Procesado en array y separación ciega de fuente Grupo de investigación Áreas de Trabajo Puntos de Encuentro Introducción Audífonos digitales Arrays de micrófonos Aplicaciones audiológicas en smartphones

13 13 Applied Signal Processing GroupUniversidad de Alcalá/14 Líneas de investigación en arrays de micrófonos 13 Desarrollo de nuevos algoritmos enfocados al caso más difícil de resolver: infradeterminado. Implementación en tiempo real de sistemas de gran escala Micrófonos PDM Cámaras acústicas y sistemas holográficos Algoritmos de separación para sistemas de gran escala Implementación de sistemas con micrófonos inalámbricos Diseño de unidad sensor+procesador Alineamiento y sincronismo de las señales Grupo de investigación Áreas de Trabajo Puntos de Encuentro Introducción Audífonos digitales Arrays de micrófonos Aplicaciones audiológicas en smartphones

14 14 Applied Signal Processing GroupUniversidad de Alcalá/14 Algoritmos de alineamiento 14 Mejoran muy notablemente el funcionamiento de etapas posteriores de beamforming y separación ciega Aproximación clásica: algoritmos basados en correlaciones cruzadas Muy elevado coste computacional Error relativo medio-alto Aproximación propuesta: empleo de un número reducido de muestras de la STFT Coste computacional reducido Error relativo menor Grupo de investigación Áreas de Trabajo Puntos de Encuentro Introducción Audífonos digitales Arrays de micrófonos Aplicaciones audiológicas en smartphones

15 15 Applied Signal Processing GroupUniversidad de Alcalá/14 Aplicaciones audiológicas en smartphones 15 Sistemas portables con alta capacidad computacional y alto grado de nivel de comunicaciones Aplicaciones audiológicas en smartphones Detección de emociones/estrés en tiempo real Localización acústica usando redes de smartphones Grupo de investigación Áreas de Trabajo Puntos de Encuentro Introducción Audífonos digitales Arrays de micrófonos Aplicaciones audiológicas en smartphones

16 16 Applied Signal Processing GroupUniversidad de Alcalá/14 Detección de emociones/estrés 16 Los soldados llevan sistemas de sensores que miden diferentes señales fisiológicas y otro dispositivo, incluida la voz. La información es transmitida a un sistema de comunicaciones central Esta consola monitoriza de forma constante las señales fisiológicas y de voz y, con esta información, detecta el nivel de estrés 4 1 2 3 En función de la información proporcionada, el mando toma la decisión más adecuada para la misión y la actividad Diseñar un sistema para la detección “online” del nivel de estrés Grupo de investigación Áreas de Trabajo Puntos de Encuentro Introducción Audífonos digitales Arrays de micrófonos Aplicaciones audiológicas en smartphones

17 17 Applied Signal Processing GroupUniversidad de Alcalá/14 Localización acústica usando smartphones Diseño de “alertadores” acústicos Aplicaciones militares Aplicaciones de vigilancia Puntos clave Sincronozación de los dispositivos móviles Geolocalización diferencial mediante GPS Detección y clasificación de eventos sonoros 17 Grupo de investigación Áreas de Trabajo Puntos de Encuentro Introducción Audífonos digitales Arrays de micrófonos Aplicaciones audiológicas en smartphones

18 18 Applied Signal Processing GroupUniversidad de Alcalá/14 Posibles líneas de Encuentro 18 Sistema de captación de arrays de micrófonos PDM de gran escala empleando GPUs Conversión de múltiples señales PDM Diseño de librerías de procesado de audio mediante GPUs Diseño de la unidad básica de procesado/captación para arrays de micrófonos inalámbricos Hardware sencillo con 1-2 micrófonos Procesado distribuido Comunicaciones inalámbricas Grupo de investigación Áreas de Trabajo Puntos de Encuentro

19 Grupo de investigación Applied Signal Processing