JP3588929B2 - 音声認識装置 - Google Patents

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【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、騒音下等における認識率低下を抑制することの出来る音声認識装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
音声認識装置における音声区間(音響入力中の音声部分)の検出において、とくに騒音下の場合などでは語頭の子音、母音が検出されない場合が多い。その結果、認識率が低下してしまう。このような問題点を解決した従来の音声認識装置としては、特開昭62−217298号公報に記載されたものがある。前記従来の音声認識装置においては、マイクから入力された音声の特徴量を抽出する手段と、音声区間を検出する手段と、一単語内の有音区間と無音区間を切り分ける手段と、その無音区間に基づいてブロック単位で加算辞書を登録する手段と、無音区間に基づいて認識処理を行う手段とを具備した音声認識装置において、辞書作成時に、比較的欠落しやすい子音ブロック等を有する単語をあらかじめ指定しておき、認識時に、入力パターンに対してそのブロックが欠落した場合とそうでない場合の両方の類似度を算出し、高い方をその単語の類似度とすることを特徴としたものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような音声認識装置においては、辞書作成時に、比較的欠落しやすい子音ブロック等を有する単語をあらかじめ指定しておかなければならない。つまり、単語辞書の作成に非常に手間がかかるという問題があった。
【0004】
本発明は、前記のごとき問題を解決するためになされたものであり、簡単な構成で、騒音時における認識率の低下を抑制することの出来る音声認識装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するため、本発明においては、特許請求の範囲に記載するように構成している。すなわち、請求項1に記載の発明においては、入力信号波の音声区間を検出する音声区間検出手段と、認識対象となる単語を記録してある音声辞書と、前記入力信号波の音声区間と前記音声辞書中の単語との一致度を演算し、最も一致度の高い単語を認識結果として出力する音声認識装置において、前記認識対象となる単語(音声辞書に記憶してある単語)の語頭の半音節を省略した単語を認識対象の単語として前記入力信号波の音声区間との一致度を演算するように構成している。
【0006】
前記のように請求項1に記載の発明においては、認識対象となる単語の語頭の比較的欠落しやすい半音節を省いた単語を認識対象の単語として、一致度を演算するように構成しているので、複雑な単語辞書を用いることなしに、騒音時における認識率の低下を抑制することが出来る。
【0007】
前記単語の語頭の半音節が欠落しやすい場合としては、請求項2に記載のように、語頭に無声子音がある場合、請求項3に記載のように、語頭に/p/あるいは/t/あるいは/k/あるいは/s/あるいは/h/あるいは/f/あるいは/m/あるいは/n/の半音節がある場合があり、このような場合に前記単語の語頭の半音節を省略した単語を認識対象の単語として、前記入力信号波の音声区間との一致度を演算する。
【0008】
次に、請求項4に記載の発明においては、単語の語頭の単音節がイ、またはウである場合に、前記単語の語頭の単音節を省略した単語を認識対象の単語として、前記入力信号波の音声区間との一致度を演算するように構成している。
前記のように請求項4に記載の発明においては、前記請求項1のように半音節を省略するのではなく、単音節を省略するものであり、このように構成したことにより、語頭の単音節が欠落しやすい単語の場合でも、騒音時における認識率の低下を抑制することが出来る。
【0009】
前記単語の語頭の単音節が欠落しやすい場合としては、請求項5に記載のように、語頭の単音節がイまたはウであり、それに当該語頭の発語の強さを押さえる子音が続く場合、請求項6に記載のように、語頭の単音節がイ、またはウであり、それに破裂音が続く場合、請求項7に記載のように、語頭の単音節がイ、またはウであり、それに促音が続く場合、請求項8に記載のように、語頭の単音節がイ、またはウであり、それに/p/あるいは/t/あるいは/k/あるいは/s/あるいは/h/あるいは/c/あるいは/g/あるいは/j/あるいは/z/が続く場合等がある。
【0010】
次に、請求項9に記載の発明においては、騒音が所定値以上のときにのみ、前記単語の語頭を省いた単語を認識対象の単語として、前記入力信号波の音声区間との一致度を演算するように構成している。
前記のように構成することにより、実際に語頭の半音節や単音節が欠落しやすい状態の場合にのみ、半音節や単音節を省く処理を行ない、低騒音の場合には前記処理を行なわないで単語全体で一致判断を行なうので、認識率を向上させることが出来る。
【0011】
また、請求項10に記載の発明においては、騒音が第1の所定値以上で第2の所定値未満のときに、前記認識対象となる単語の語頭の半音節を省略した単語を認識対象の単語とし、騒音が前記第2の所定値以上のときには前記単語の語頭の単音節を省いた単語を認識対象の単語として、前記入力信号波の音声区間との一致度を演算するように構成している。
前記のように、騒音の大きさによって半音節の省略と単音節の省略とを区別して行なうことにより、騒音の大きさと欠落しやすい音節とを適合させることができ、より一層、騒音時における認識率の低下を抑制することが出来るとともに、通常の低騒音の場合には前記処理を行なわないで単語全体で一致判断を行なうので、認識率を向上させることが出来る。
【0012】
【発明の効果】
請求項1〜請求項3に記載の発明においては、語頭の比較的欠落しやすい半音節を省いた単語を認識対象の単語として、検出された音声区間との一致度を演算するように構成しているので、複雑な単語辞書を用いることなしに、騒音時における認識率の低下を抑制することが出来る。
【0013】
また、請求項4〜請求項8に記載の発明においては、語頭の比較的欠落しやすい単音節を省略するように構成したことにより、語頭の単音節が欠落しやすい単語の場合でも、騒音時における認識率の低下を抑制することが出来る。
【0014】
また、請求項9に記載の発明においては、騒音が所定値以上であって実際に語頭の半音節や単音節が欠落しやすい状態の場合にのみ、半音節や単音節を省く処理を行ない、低騒音の場合には前記処理を行なわないで単語全体で一致判断を行なうので、認識率を向上させることが出来る。
【0015】
また、請求項10に記載の発明においては、騒音の大きさによって半音節の省略と単音節の省略とを区別して行なうことにより、騒音の大きさと欠落しやすい音節とを適合させることができ、より一層、騒音時における認識率の低下を抑制することが出来るとともに、低騒音の場合には前記処理を行なわないで単語全体で一致判断を行なうので、認識率を向上させることが出来る、等の効果が得られる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を図面に基づいて説明する。
図1〜図4は、本発明の第1の実施の形態を示す図であり、図1は構成を示すブロック図、図2は全体の演算処理を示すフローチャート、図3は音声辞書の内容の一部を示す図、図4は一致度演算のサブフローチャートである。
【0017】
まず、図1において、音声認識装置は、音声を入力するマイクロフォン101と、フィルタ102と、入力信号をデジタル信号に変換するA/Dコンバータ103と、認識処理を行い、認識結果を出力する信号処理装置104からなる。この信号処理装置104は、CPU104a、および処理に必要なプログラム、データ、単語辞書、語頭の半音節あるいは単音節を省略するかどうかの判別の条件を記憶するメモリ104bからなる。
【0018】
次に作用を説明する。
まず、図2に示すフローチャートにおいて、各ステップの内容は次のとおりである。
ステップ201…信号処理装置104は、マイクロフォン101、フィルタ102、A/Dコンバータ103を通して入力信号をメモリ104b内に記憶する。フィルタ102の帯域は人の音声の周波数帯域に合わせて100Hz〜7kHz程度に設定する。
【0019】
ステップ202…信号処理装置104は入力信号に対し、音声区間の切り出しを行う。切り出された音声区間はメモリ104b内に記憶される。なお、音声区間の切り出し方法は、例えば次のごとき方法によって行なうことが出来る。すなわち、発話された音声をマイクロフォン101から入力し、電気信号に変化された音声信号波の振幅(パワーでもよい)、スペクトル等を検出して音声の検出を行なう。具体的には、振幅レベルが或る閾値を越えた点および下回った点をそれぞれ音声区間の始点および終点としたり、或いは前記の点の近傍でスペクトルが急激に変化した点を始点および終点として、音声区間を切り出す。
【0020】
ステップ203…信号処理装置104は、前記の切り出された音声区間に対して音声辞書内の単語との一致度を演算する(詳細後述)。信号処理装置104はメモリ104b内に音声辞書を有しており、CPU104aは、前記音声辞書内の単語全てと、前記音声区間との一致度を演算する。図3に前記音声辞書の内容の一部を示す。
【0021】
ステップ204…信号処理装置は一致度のもっとも高い単語を出力する。
【0022】
以下、ステップ203における一致度の演算内容を、図4に示すサブフローを用いて説明する。ここでは単語「fujisawa」との一致度を演算する場合を考える。
【0023】
図4において、各ステップの処理内容は次のとおりである。
ステップ401…CPU104aは、語頭の半音節を省略するかどうかを判別する。この場合、信号処理装置104のメモリ104b内には、語頭に/p/あるいは/t/あるいは/k/あるいは/s/あるいは/h/あるいは/f/あるいは/m/あるいは/n/がある場合に、その半音節を省略するという条件を記憶している。この条件を参照すると、「fujisawa」が語頭を省略する単語であると判別される。
【0024】
ステップ402…「fujisawa」の語頭の半音節「f」を省略し、「ujisawa」に変換する。
ステップ403…上記の「ujisawa」と検出した音声区間との一致度を演算する。この演算には、例えば音声処理技術において一般的に用いられているHMM(Hidden Markov Model)を用いる。
【0025】
前記のように、第1の実施の形態においては、認識対象となる単語の語頭の比較的欠落しやすい半音節を自動的に判別し、その半音節を省いた単語を認識対象の単語として検出した音声区間との一致度を演算するので、複雑な単語辞書を用いることなしに、騒音時で語頭の子音、母音が検出されない場合でも認識率の低下を抑制することが出来る。
次に、図5〜図7は、本発明の第2の実施の形態を示す図であり、図5は構成を示すブロック図、図6は全体の演算処理を示すフローチャート、図7は一致度演算のサブフローチャートである。
まず、図5の構成は、前記図1の構成における信号処理装置104を信号処理装置504に入れ替えたものである。信号処理装置504はCPU504a、メモリ504bを備えている。
【0026】
次に、作用を説明する。
図6のフローチャートは、前記図2に示したフローチャートのステップ203をステップ603に入れ替えたものである。図7はこのステップ603を示すサブフローである。以下、図7に基づいて、単語「fujisawa」との一致度を演算する場合を説明する。
【0027】
ステップ701…CPU504aは、語頭の単音節を省略するかどうかを判別する。信号処理装置504のメモリ504b内には、語頭の単音節がイまたはウである場合に、前記単語の語頭の単音節を省略するという条件を持っている。この条件を参照すると、「fujisawa」が語頭を省略する単語であると判別される。
【0028】
ステップ702…「fujisawa」の語頭の単音節「fu」を省略し、「jisawa」に変換する。
ステップ703…前記の「jisawa」と検出された音声区間との一致度を演算する。この演算には例えば前記と同様にHMMを用いる。
【0029】
前記のように、第2の実施の形態においては、認識対象となる単語の語頭の比較的欠落しやすい単音節を自動的に判別し、その単音節を省いた単語を認識対象の単語として一致度を演算するので、複雑な単語辞書を用いることなしに、騒音時で語頭の子音、母音が検出されない場合でも認識率の低下を抑制することが出来る。
【0030】
なお、上記の単音節を省略する条件として、単語の語頭の単音節がイ、またはウであり、それに前記語頭の単音節の発語の強さを押さえる子音が続く場合、語頭の単音節がイ、またはウであり、それに破裂音が続く場合、語頭の単音節がイ、またはウであり、それに/p/あるいは/t/あるいは/k/あるいは/s/あるいは/h/あるいは/c/あるいは/g/あるいは/j/あるいは/z/のような促音が続く場合、に単音節を省略するとした条件でもよい。
【0031】
次に、図8〜図10は、本発明の第3の実施の形態を示す図であり、図8は構成を示すブロック図、図9は全体の演算処理を示すフローチャート、図10は一致度演算のサブフローチャートである。
【0032】
まず、図8の構成は、前記図5の信号処理装置504を信号処理装置804に入れ替え、更に騒音入力用のマイクロフォン805、フィルタ806、A/Dコンバータ807を付加したものである。騒音入力用のマイクロフォンは音声が入りにくい位置(例えば話し手の口から遠い位置)に置かれる。信号処理装置804はCPU804aとメモリ804bを備えている。
【0033】
次に、作用を説明する。
図9のフローチャートは前記図6に示したフローチャートのステップ603をステップ903に入れ替えたものである。そして図10はステップ903の詳細を示すサブフローチャートである。以下、図10を用いて、単語「fujisawa」との一致度を演算する場合を説明する。
【0034】
CPU804aは、語頭の単音節を省略するかどうかをステップ1001、1002において判別する。
ステップ1001…CPU804aはマイクロフォン805、フィルタ806、A/Dコンバータ807を介して話し手の周辺の騒音を取り込み、そのパワーを演算する。演算結果が所定値以上の場合はステップ1002に移る。演算結果が所定値未満の場合には、直接に1004へ行く。
【0035】
ステップ1002…信号処理装置804のメモリ804b内には、語頭の単音節がイ、またはウであり、それに/p/あるいは/t/あるいは/k/あるいは/s/あるいは/h/あるいは/c/あるいは/g/あるいは/j/あるいは/z/の促音が続く場合に、前記単語の語頭の単音節を省略するという条件を持っている。この条件を参照すると、「fujisawa」が語頭を省略する単語であると判別される。
【0036】
ステップ1003…「fujisawa」の語頭の「fu」を省略して「jisawa」に変換する。
ステップ1004…前記の「jisawa」と検出された音声区間との一致度を演算する。この演算には前記と同様にHMMを用いる。
【0037】
前記のように、第3の実施の形態においては、周囲の騒音レベルが所定値以上で語頭の単音節が欠落しやすい状態にある場合にのみ、認識対象となる単語の語頭の比較的欠落しやすい単音節を自動的に判別し、その単音節を省いた単語を認識対象の単語として一致度を演算するので、複雑な単語辞書を用いることなしに、騒音時で語頭の子音、母音が検出されない場合でも認識率の低下を抑制することが出来る。また、実際に語頭の単音節が欠落しやすい状態の場合にのみ、単音節を省く処理を行ない、通常の低騒音の場合には前記処理を行なわないで単語全体で一致判断を行なうので、認識率を向上させることが出来る。
【0038】
なお、第3の実施の形態においては、第2の実施の形態に前記騒音レベル判別の構成を付加した場合を例示したが、前記第1の実施の形態(半音節を省略するもの)に付加することも当然可能である。
【0039】
次に、図11〜図13は、本発明の第4の実施の形態を示す図であり、図11は構成を示すブロック図、図12は全体の演算処理を示すフローチャート、図13は一致度演算のサブフローチャートである。
【0040】
まず、図11の構成は、図8の信号処理装置804を信号処理装置1104に入れ替えたものである。信号処理装置1104はCPU1104aと1104bとを有している。
【0041】
次に、作用を説明する。
図12に示すフローチャートは、図9に示したフローチャートのステップ903をステップ1203に入れ替えたものである。そしてステップ1203の詳細は図13のサブフローチャートに示されている。以下、図13に基づいて、単語「fujisawa」との一致を演算する場合を説明する。
【0042】
CPU1104aは、語頭の単音節を省略するかどうかをステップ1301、1302、1304で判別する。
ステップ1301…信号処理装置1104はマイクロフォン1105、フィルタ1106、A/Dコンバータ1107をとおして、周囲の騒音を取り込み、そのパワーを演算する。その演算結果Piを、k1<k2である2つの閾値k1、k2と比較する。そしてk1≦Pi<k2ならばステップ1302へ、k2≦Piならばステップ1303へ移る。また、Pi<k1であれば直接にステップ1306へ行く。なお、k1、k2の値は実験に基づいて決定される。
【0043】
ステップ1302…CPU1104aは、語頭の半音節を省略するかどうかを判別する。信号処理装置1104のメモリ1104b内には、語頭に/p/あるいは/t/あるいは/k/あるいは/s/あるいは/h/あるいは/f/あるいは/m/あるいは/n/がある時に、その半音節を省略するという条件を持っている。この条件を参照すると、「fujisawa」が語頭を省略する単語であると判別される。
【0044】
ステップ1303…「fujisawa」の語頭の半音節「f」を省略して「ujisawa」に変換する。
ステップ1304…信号処理装置1104のメモリ1104b内には、語頭の単音節がイ、またはウであり、それに/p/あるいは/t/あるいは/k/あるいは/s/あるいは/h/あるいは/c/あるいは/g/あるいは/j/あるいは/z/のような促音が続く場合に、前記単語の語頭の単音節を省略するという条件を持っている。この条件を参照すると、「fujisawa」が語頭を省略する単語であると判別される。
【0045】
ステップ1305…「fujisawa」の語頭の単音節「fu」を省略して「jisawa」に変換する。
ステップ1306…一致度を演算する。この演算には前記と同様にHMMを用いる。
【0046】
前記のように第4の実施の形態においては、騒音が第1の所定値k1以上で第2の所定値k2未満のときに、認識対象となる単語の語頭の半音節を省略した単語を認識対象の単語とし、騒音が第2の所定値以上のときには単語の語頭の単音節を省いた単語を認識対象の単語として、音声辞書中の単語との一致度を演算するように構成している。
【0047】
前記のように、騒音の大きさによって半音節の省略と単音節の省略とを区別して行なうことにより、騒音の大きさと欠落しやすい音節とを適合させることができ、より一層、騒音時における認識率の低下を抑制することが出来るとともに、通常の低騒音の場合には前記処理を行なわないで単語全体で一致判断を行なうので、認識率を向上させることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態の構成を示すブロック図。
【図2】図1の実施の形態における全体の演算処理を示すフローチャート。
【図3】図1の実施の形態における音声辞書の内容の一部を示す図。
【図4】図2のフローチャート内の一致度演算の詳細を示すサブフローチャート。
【図5】本発明の第2の実施の形態の構成を示すブロック図。
【図6】図5の実施の形態における全体の演算処理を示すフローチャート。
【図7】図6のフローチャート内の一致度演算の詳細を示すサブフローチャート。
【図8】本発明の第3の実施の形態の構成を示すブロック図。
【図9】図8の実施の形態における全体の演算処理を示すフローチャート。
【図10】図9のフローチャート内の一致度演算の詳細を示すサブフローチャート。
【図11】本発明の第4の実施の形態の構成を示すブロック図。
【図12】図11の実施の形態における全体の演算処理を示すフローチャート。
【図13】図12のフローチャート内の一致度演算の詳細を示すサブフローチャート。
【符号の説明】
101…マイクロフォン 804…信号処理装置
102…フィルタ 804a…CPU
103…A/Dコンバータ 804b…メモリ
104…信号処理装置 805…マイクロフォン
104a…CPU 806…フィルタ
104b…メモリ 807…A/Dコンバータ
504…信号処理装置 1104…信号処理装置
504a…CPU 1104a…CPU
504b…メモリ 1104b…メモリ

Claims (10)

  1. 入力信号波の音声区間を検出する音声区間検出手段と、認識対象となる単語を記録してある音声辞書と、前記入力信号波の音声区間と前記音声辞書中の単語との一致度を演算し、最も一致度の高い単語を認識結果として出力する音声認識装置において、
    前記認識対象となる単語の語頭の半音節を省略した単語を認識対象の単語として、前記入力信号波の音声区間との一致度を演算することを特徴とする音声認識装置。
  2. 前記認識対象となる単語の語頭に無声子音がある場合に、語頭の半音節を省略した単語を認識対象の単語として、前記入力信号波の音声区間との一致度を演算することを特徴とする請求項1に記載の音声認識装置。
  3. 前記認識対象となる単語の語頭に、/p/あるいは/t/あるいは/k/あるいは/s/あるいは/h/あるいは/f/あるいは/m/あるいは/n/の半音節がある場合に、語頭の半音節を省略した単語を認識対象の単語として、前記前記入力信号波の音声区間との一致度を演算することを特徴とする請求項1に記載の音声認識装置。
  4. 入力信号波の音声区間を検出する音声区間検出手段と、認識対象となる単語を記録してある音声辞書と、前記入力信号波の音声区間と前記音声辞書中の単語との一致度を演算し、最も一致度の高い単語を認識結果として出力する音声認識装置において、
    前記認識対象となる単語の語頭の単音節がイ、またはウであるときに、前記単語の語頭の単音節を省略した単語を認識対象の単語として、前記入力信号波の音声区間との一致度を演算することを特徴とする音声認識装置。
  5. 前記認識対象となる単語の語頭の単音節がイ、またはウであり、それに前記語頭の単音節の発語の強さを押さえる子音が続く場合に、前記単語の語頭の単音節を省略した単語を認識対象の単語として、前記入力信号波の音声区間との一致度を演算することを特徴とする請求項4に記載の音声認識装置。
  6. 前記認識対象となる単語の語頭の単音節がイ、またはウであり、それに破裂音が続く場合に、前記単語の語頭の単音節を省略した単語を認識対象の単語として、前記入力信号波の音声区間との一致度を演算することを特徴とする請求項4に記載の音声認識装置。
  7. 前記認識対象となる単語の語頭の単音節がイ、またはウであり、それに促音が続く場合に、前記単語の語頭の単音節を省略した単語を認識対象の単語として、前記入力信号波の音声区間との一致度を演算することを特徴とする請求項4に記載の音声認識装置。
  8. 前記認識対象となる単語の語頭の単音節がイ、またはウであり、それに/p/あるいは/t/あるいは/k/あるいは/s/あるいは/h/あるいは/c/あるいは/g/あるいは/j/あるいは/z/が続く場合に、前記単語の語頭の単音節を省略した単語を認識対象の単語として、前記入力信号波の音声区間との一致度を演算することを特徴とする請求項4に記載の音声認識装置。
  9. 騒音検出手段を備え、騒音が所定値以上のときにのみ、前記単語の語頭を省いた単語を認識対象の単語として、前記入力信号波の音声区間との一致度を演算することを特徴とする請求項1乃至請求項8の何れかに記載の音声認識装置。
  10. 騒音検出手段を備え、騒音が第1の所定値以上で第2の所定値未満のときに、前記認識対象となる単語の語頭の半音節を省略した単語を認識対象の単語とし、騒音が前記第2の所定値以上のときには前記単語の語頭の単音節を省いた単語を認識対象の単語として、前記入力信号波の音声区間との一致度を演算することを特徴とする請求項1乃至請求項8の何れかに記載の音声認識装置。
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