JP2534243B2 - 標準パタ―ン作成方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、標準パターンの作成方法に関する。

従来技術 パターン認識方式の中で最も一般的なものはパターン
マッチングを利用する方法である。この方法は、あらか
じめ標準パターンを登録しておいて、新たに入力された
未知のパターンが登録されたもののうちのどれに最も類
似しているかを求めて認識するものである。この場合、
あらかじめ登録されている標準パターンの質が性能を左
右することは言うまでもなく、いかに質の高い標準パタ
ーンを形成するかが重要なポイントとなる。ここで、音
声認識におけるパターンマッチングを例にとると、音声
認識には特定話者方式と不特定話者方式があり、不特定
話者方式は、標準パターンをあらかじめメーカー側で作
成してすでに搭載しており、誰の声でも認識できるもの
で、この場合は標準パターン作成のためのデータが正常
であるか否かを確認して使用できる。一方、特定話者方
式は、使用者があらかじめ使用する言葉を登録し、認識
装置のトレーニングをしてから使用する。このため、登
録する音声パターンが正常であるかどうかの確認ができ
ず、標準パターンの質が悪くなる可能性がある。登録の
際に質を劣下するパターンの原因は、音声区間が正確に
抽出されていない場合が圧倒的に多く、発生する際の口
の開閉音、周囲の突発的雑音が発声直前直後に生じた場
合等において、音声のパターンとこれらの雑音が区別で
きず一緒に音声としてとり込んでしまう。又、音声の一
部がとり込めず欠落してしまうこともあり、これらによ
って標準パターンの質の低下を招くことになる。１つの
標準パターンを作成するのに同じ言葉について何回か発
声したパターンを平均化する方法がある。これによる
と、発声変動の統計的情報も含めることができるが、１
つのパターン作成に複数回の発声が必要となるため、そ
の内１回の発声にでも音声区間検出不良が生じると、標
準パターンの質が悪くなる。第８図は、この場合の一例
を示す図で、同図は、音声の冒頭に雑音が添加された例
で、正常なパターン（ｂ）と雑音が添加したパターン
（ａ）の平均化をとる際に、通常は音声の始端同志、終
端同志を対応づけて平均化するためパターン（ｂ）の冒
頭にパターン（ａ）の雑音が加算されてしまい、その結
果、平均化されたパターンは不良となってしまう欠点が
ある。この欠点を補う方法として、始端又は終端の一定
長内のエネルギー極小点の有無を調べ、片方に存在し、
もう片方に存在しない場合、その極小点までを存在しな
い方に付加する方法がある。この方法は、第９図に示す
ように、パターン（ａ）に付加されたノイズＮ（ノイズ
と仮定（実際にはノイズでないかも知れない）している
ので、その保存しておく）をノイズのないパターン
（ｂ）と平均化する際、語頭のノイズＮの部分をパター
ン（ｂ）に付加してパターン（ｃ）のようにして平均化
することにより音声の部分の質を高めようとするもので
ある。ところが、この方式においては、ある言葉を発声
した時にエネルギー極小点が発声によって存在したり、
しなかったり変動する場合、例えば、第10図（ａ）に示
すような‘イドウ’などやその一定長の閾値前後で極小
点が時間方向に変動した場合（第10図（ｂ））、第10図
（ｃ）に示すのように余計な情報を始端や終端に付加す
ることになりかえって辞書を悪化させる弊害が生じてい
た。

目的 本発明は、上述のごとき事情に鑑みてなされたもの
で、特に、標準パターンの質の劣化を防止することを目
的としてなされたものである。

構成 本発明は、上記目的を達成するために、登録すべき一
種の項目に対して複数のパターンを作成し、それらを平
均化又は独立に登録して作成する標準パターン作成方法
の前記複数のパターンの始端又は終端から一定長内にエ
ネルギー極小点が存在するものと存在しないパターンが
ある場合、存在するパターンの始端又は終端から極小ま
での部分を存在しないパターンに添加する手段を有する
標準パターン作成方法において、パターンの始端又は終
端からの一定長内にエネルギー極小点が存在しないパタ
ーンの始端又は終端の一定長を存在するパターンの始端
又は終端と、エネルギー極小点の始端の場合は次の、終
端の場合は前に属するエネルギーの大なるブロックとの
類似度を比較し、前者の類似性が後者より小なる場合に
上記のパターンの添加を行うことを特徴としたものであ
る。以下、本発明の実施例に基づいて説明する。

第１図は、本発明によるパターン比較方法の実施に使
用される例えば音声認識装置の一部を構成する電気回路
の一例を説明するためのブロック線図、第２図は、本発
明の動作説明をするためのフローチャートで、図中、１
はマイクロフォン、２は前処理部、３は特徴抽出部、４
は入力パターンバッファ、５は辞書パターンバッファ、
６は音声パワー計測部、７は音声区間検出部、８は冒頭
の無音チェック部、９は語尾の無音チェック部、10はブ
ロック類似度照合部、11は比較部、12はパターン付加
部、13は登録照合部、14は辞書メモリで、マイク１から
入力された音声は前処理部２で処理された後、特徴抽出
部３において、その音声の特徴量が抽出される。その特
徴量はパワースペクトル,LPC係数，ケプストラム等が広
く使われているが、本発明はこれらに限定されるもので
はない。同時に音声パワー計測部６において音声パワー
を計測し、音声区間検出部７において音声区間を検出す
る。冒頭の無音チェック部８は冒頭から一定長内に無音
区間（エネルギー極小点）があるかどうかをチェック
し、語尾の無音チェック部９は語尾から一定長内に無音
区間があるかどうかをチェックする。初回の発声は以上
の処理が行われて辞書パターンバッファ５へ格納され、
２回目の発声は、同様の処理で入力パターンバッファ４
へ格納され、辞書パターン５と入力パターンバッファ４
との間での平均化処理が行われ、標準パターンとして辞
書メモリ14に格納される。３回目以降は同様にそれまで
の標準パターンと入力パターンとの間で平均化処理が行
われることになる。

第９図に示したように語頭に雑音（口唇の開閉音や環
境ノイズ）が付加された場合は、冒頭（パターン
（ａ））の無音チェックによるフラグがセットされ、次
の入力（パターン（ｂ））には雑音がないので前記従来
技術の欄で説明したようにパターン（ｂ）にその部分が
付加され（パターン（ｃ））、音声情報は正常に標準化
され、高品質の標準パターンを得ることができる。とこ
ろが、第10図に示すようにパターン（ａ）において、音
声中の語頭から一定長内に無音が生じ、パターン（ｂ）
においては無音が生じなかった場合、パターン（ｃ）に
示すように誤った標準パターンを生成してしまう。本発
明はこの誤生成を防止しようとするものである。

本発明においては、第３図に示すように、一方の冒頭
の一定長以内に無音区間が生じ（冒頭の一定長内に無音
区間がある場合を黒い矢印、語尾から逆上って一定長内
に無音区間がある場合を白い矢印にて示す）、もう一方
に生じなかった場合、その冒頭部分a-b間の類似度M0とb
-c間の類似度M1を求める。第３図の場合、どちらも‘i'
‘ｄ’であり、類似度M0＞M1となることは明らかであ
り、つまりM0＞M1の場合においては、前記従来の処理の
手順を中止させ、冒頭に付加しないで、そのまま平均化
処理を行う。又、第４図のように、パターン（ａ）の冒
頭にノイズが付加してしまった場合、もしくはパターン
（ｂ）のように音声の冒頭部分が欠落した場合、a-b間
の類似度M0とb-c間の類似度M1はM0＜M1となり従来通り
付加することになる。このようにすれば、従来の機能を
そこなわず、更に、高品質な標準パターンが得られる。

次に、第５図に示すように、どちらの冒頭でも無音区
間を有する時は、前記従来技術においては付加を行わな
かった。しかしながら、第５図の場合、パターン（ａ）
には雑音が付加しており、その類似度M0:M1を求めるとM
0＜M1となり付加した方が良い。従って、本発明におい
ては、パターンの両方に冒頭の無音区間を有する場合に
おいても、パターン（ａ）とパターン（ｂ）の無音区間
数が異なる場合、同様に相互間の類似度を求め、それが
先述の条件にあてはまる場合においては、語頭のパター
ンを付加し平均化処理を行う。以上においては、語頭に
ついての説明を行ったが、語尾についても同様の処理を
行うことができる。又、冒頭における上述の処理を行う
場合において、一方が語尾の一定長内に無音区間を有す
る場合は、語頭と語尾のどちらに付加すべきかは非常に
判別しにくい。従って、このような場合は、上述の処理
を満たしても語尾の処理結果が判らないため語頭の処理
は行わず（第６図）、両パターンの両方に語尾の一定長
内の無音区間のある場合は上記語頭の処理を行うように
する（第７図）。

効果 以上の説明から明らかなように、本発明の処理を行う
ことにより、より高品質な標準パターンを得ることが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施に使用される電気回路の一例を
示すブロック線図、第２図は、本発明の動作説明をする
ためのフローチャート、第３図乃至第７図は、本発明の
動作説明をするためのパターン図、第８図乃至第10図
は、従来技術を説明するためのパターン図である。 １……マイクロフォン,2……前処理部,3……特徴抽出
部,4……入力パターンバッファ,5……辞書パターンバッ
ファ,6……音声パワー計測部,7……音声区間検出部,8…
…冒頭の無音チェック部,9……語尾の無音チェック部,1
0……ブロック類似度照合部,11……比較部,12……パタ
ーン付加部,13……登録照合部,14……辞書メモリ。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−52698（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−202599（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−216391（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−236598（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−207197（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−195292（ＪＰ，Ａ)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】登録すべき一種の項目に対して複数のパタ
   ーンを作成し、それらを平均化又は独立に登録して作成
   する標準パターン作成方法の前記複数のパターンの始端
   又は終端から一定長内にエネルギー極小点が存在するも
   のと、存在しないパターンがある場合、存在するパター
   ンの始端又は終端から極小までの部分を、存在しないパ
   ターンに添加する手段を有する標準パターン作成方法に
   おいて、パターンの始端又は終端からの一定長内にエネ
   ルギー極小点が存在しないパターンの始端又は終端から
   の一定長を、存在するパターンの始端又は終端からの一
   定長と、始端の場合はエネルギー極小点に続く次の、ま
   た、終端の場合は前に属するエネルギーの大なるブロッ
   クの一定長との類似度を比較し、前者の類似性が後者よ
   り小なる場合に上記のパターンの添加を行うことを特徴
   とする標準パターン作成方法。
2. 【請求項２】平均化するパターンの両方に上記極小点を
   有する場合においても、相互のパターンが有するエネル
   ギー極小点の個数が異なる場合に、特許請求の範囲第
   （１）項に記載の処理を行うことを特徴とする特許請求
   の範囲第（１）項に記載の標準パターン作成方法。
3. 【請求項３】始端に関して前記特許請求の範囲（１）項
   又は（２）項に記載の処理をする条件を満たす場合、相
   互のパターンのどちらかの終端から一定長にエネルギー
   極小点を有する場合は始端に関する付加は行わず、両方
   の終端にエネルギー極小点が存在する場合は始端に関す
   る付加を行うことを特徴とする特許請求の範囲第（１）
   項又は第（２）項に記載の標準パターン作成方法。