JP5365530B2 - 通信機器 - Google Patents

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Description

本発明は、音声認識機能を備えた通信機器に係り、特に雑音に基づく音声認識率の低下を好適に抑制する通信機器に関する。
近年のハードウェア技術の進歩によって、携帯可能な小型の情報機器にも音声認識機能が実装されるようになった。情報機器は、この音声認識機能を用いることにより音声による文書の入力を受け付けたり、種々の処理を実行するためのコマンドを受け付けたりすることができる。
従来の音声認識技術には、発話内容が情報機器に正しく認識されないという課題があった。そこで、情報機器の周囲の雑音抑制処理を施す方法や認識率を低下させる要因をユーザに提示した上で再発話を促す方法が提案されている。
例えば、特許文献1には、一定レベル以上の雑音の有無や発話の態様(例えば音量や発話速度)を判定して、音声認識が失敗した原因を特定し、ユーザに音声認識に失敗した原因を知らしめ、適切な対処を取らせるよう支援する音声認識技術が開示されている。
特開2008−256802号公報
特許文献1の音声認識技術は、ユーザに音声認識に失敗した原因を知らしめた後に、再発話を促すものであった。ユーザは、音声認識に失敗した原因を知った後には、この原因を取り除き再度の再発話を行う必要があり、負担を強いるものであった。
この結果、ハードウェア技術が進歩しても音声認識を利用するユーザの負担を軽減させることができず、結果として音声認識能の普及を妨げる要因となっていた。
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、音声認識率を低下させる雑音を排除し、音声認識を利用するユーザの負担を軽減することができる通信機器を提供することを目的とする。
本発明に係る通信機器は、上述した課題を解決するため、音声の入力を受け付ける音声入力部と、前記音声に含まれる雑音のレベルを取得する雑音レベル取得部と、前記雑音のレベルが所定値よりも大きい場合、通信機能を有し雑音源となり得る周囲の機器に対して前記雑音を低減させる動作を行わせる制御信号を生成する信号生成部と、前記制御信号を前記機器に送信する通信部とを備え、前記制御信号には生成順序の優先度が設定されており、前記信号生成部は、前記優先度が最も高い前記制御信号を生成し、前記制御信号が送信された結果前記雑音のレベルが前記所定値以下となったか否かを判定し、前記雑音のレベルが前記所定値よりも大きい場合には次に優先度が高い前記制御信号を生成し、前記制御信号が出力された結果前記雑音のレベルが前記所定値以下となった場合、対応する前記制御信号の前記優先度を上昇させることを特徴とする。

本発明に係る通信機器によれば、音声認識率を低下させる雑音を排除し、音声認識を利用するユーザの負担を軽減することができる。
本発明に係る通信機器およびこの通信機器と通信を行う周囲の機器との関係を説明するシステム図。 本実施形態における通信機器の主な機能構成を示す概略的な機能ブロック図。 本実施形態における通信機器の音声認識部の詳細を示す概略的な機能ブロック図。 本実施形態における通信機器により実行される音声認識処理を説明するフローチャート。 本実施形態における通信機器により実行される話速分析処理を説明するフローチャート。 本実施形態における通信機器により実行される雑音低減処理を説明するフローチャート。 各被制御機器に対応する雑音低減動作を説明する図。
本発明に係る通信機器の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図1は、本発明に係る通信機器およびこの通信機器と通信を行う周囲の機器との関係を説明する図である。
通信機器1は、無線または有線の通信機能を用いて所定の制御信号を出力することにより周囲に位置する種々の機器を制御する。通信機器1と被制御機器10との通信機能は、例えば赤外線通信やBluetooth(登録商標)通信、無線LAN通信、DLAN(Digital Living Network Alliance)により実現することができる。本実施形態における通信機器1で行われる音声認識処理は、例えば屋内であって通信機器1が制御可能な他の機器に囲まれた状態で音声認識を実行する場合を想定して説明する。
通信機器1により制御される機器(以下、「被制御機器10」という。)は、例えば洗濯機11、扇風機12、テレビ13、エアコン14などの機器である。被制御機器10は、通信機器1において行われる音声認識により検出されたコマンドの制御対象となる。また、被制御機器10の動作音や出力音などは音声認識を失敗させる要因となる雑音源となり、雑音を低減するための制御対象となる。
これらの被制御機器10は、通信機器1から出力される制御信号を受信する無線または有線による通信機能を有する。被制御機器10は、制御信号を受信するとこの信号に基づいた動作を行うようになっている。例えば、洗濯機11は、動作を一時停止する旨の制御信号を受信しこの信号に基づいて動作するようになっている。また、テレビ13は、電源をオフにする旨の制御信号や音量を大小する旨の制御信号を受信しこの信号に基づいて動作するようになっている。制御信号に基づく被制御機器10の動作の詳細については、後述する。
図2は、本実施形態における通信機器1の主な機能構成を示す概略的な機能ブロック図である。通信機器1は、主制御部21、電源回路部22、入力制御部23、表示制御部24、音声制御部25、記憶部26、通信制御部27、近距離無線通信制御部28および音声認識部29がバスによって相互に通信可能に接続されて構成されている。
主制御部21は、CPU(Central Processing Unit)を具備する。主制御部21は、記憶部26に記憶された各種プログラムに基づき動作して、通信機器1の総括的な制御を行う。
電源回路部22は、電力供給源(図示せず)を備える。電源回路部22は、電源をONする操作に基づいて通信機器1の電源のON/OFF状態を切り替える。電源回路部22は、電源がON状態の場合に電力供給源から各部に対して電力を供給して、通信機器1を動作可能にする。
入力制御部23は入力部30に対する入力インタフェースを備える。入力制御部23は、ユーザより入力を受け付けるとその入力を示す信号を生成して主制御部21に伝送する。
表示制御部24は表示部31に対する表示インタフェースを備える。表示制御部24は、主制御部21の制御に基づいて、文書データや画像信号に基づいた画像を表示部31に表示させる。
音声制御部25は、主制御部21の制御に基づいて、マイクロフォン32で集音された音声からアナログ音声信号を生成し、このアナログ音声信号をデジタル音声信号に変換する。また音声制御部25は、デジタル音声信号を取得すると、主制御部21の制御に基づいて、このデジタル音声信号をアナログ音声信号に変換し、レシーバ33またはスピーカ34から音声として出力する。
通信制御部27は、音声通話やデータ通信を実現する。通信制御部27は、主制御部21の制御に基づいて、基地局からアンテナ35を介して受信した受信信号をスペクトラム逆拡散処理してデータを復元する。このデータは、主制御部21の指示により、音声制御部25に伝送されてレシーバ33またはスピーカ34から出力されたり、表示制御部24に伝送されて表示部31に表示されたり、または記憶部26に記録されたりする。また通信制御部27は、主制御部21の制御に基づいて、マイクロフォン32で集音された音声データや入力部30を介して入力されたデータや記憶部26に記憶されたデータを取得すると、これらのデータに対してスペクトラム拡散処理を行い、基地局に対してアンテナ35を介して送信する。
近距離無線通信制御部28は、音声認識部29において生成された制御信号および雑音低減用制御信号をはじめとする信号をアンテナ36を介して被制御機器10に対して送信する。近距離無線通信制御部28は、例えば赤外線通信やBluetooth通信などの通信手段を利用して通信を行うことができる。本実施形態においては、雑音を低減させる制御信号を被制御機器10に送信する通信部として機能する。
記憶部26は、主制御部21が行う処理についての処理プログラムや処理に必要なデータなどを格納するROM(Read Only Memory)やハードディスク、不揮発性メモリ、データベース、主制御部21が処理を行う際に使用されるデータを一時的に記憶するRAM(Random Access Memory)などから構成される。
音声認識部29は、主にマイクロフォン32より入力された音声を受け付け音声認識を行う。また、音声認識部29は、雑音に基づく音声認識率の低下を抑制するためのユーザの負担を軽減させるようになっている。
図3は、本実施形態における通信機器1の音声認識部29の詳細を示す概略的な機能ブロック図である。
発話区間検出部41は、マイクロフォン32より入力された発話者の音声に基づく波形データを取得すると、この波形データに基づいて発話の区間を検出する。発話の区間は、発話者の発話の途切れに伴う波形データの変化に基づいて検出される。発話区間検出部41は、検出された区間毎の波形データに基づく音声信号を音声認識処理部42および音声情報取得部43に出力する。
音声認識処理部42は、入力された発話に基づく音声を解析し、この音声からコマンドを検出する。通信機器1が検出可能なコマンドは、例えば通信機器1で実行可能な処理を指示する制御コマンドや被制御機器10で実行可能な処理を指示する制御コマンドなどである。音声認識処理部42は、通常速度で発話が行われた場合(話速が所定閾値に満たない場合)には通常速度用の音声認識辞書を参照し、速い話速で発話が行われた場合(話速が所定閾値以上である場合)には高話速用の音声認識辞書を参照して音声認識を行うようになっている。
なお、音声認識処理部42は、音声より所定の処理を実行するコマンドを検出するコマンド検出部として機能する。また、音声認識処理部42で行われる音声認識処理については、公知の種々の音声認識技術を適用することができる。このため、本実施形態においては音声認識処理の詳細な説明を省略する。
制御信号生成部44は、音声認識処理部42の指示に基づいてコマンドに対応する処理を実行させる制御信号を生成する。生成された制御信号は、主制御部21に出力される。主制御部21は、コマンドに対応する処理を通信機器1内で実行したり、近距離無線通信制御部28を介して対応する被制御機器10に送信して処理を実行させたりする。
音声情報取得部43は、発話区間検出部41より供給される音声信号に基づいて、音声情報としてのSN比(Signal to Noise Ratio)、雑音レベルおよび話速を取得する。SN比は、発話された区間の音声信号の電力量と、予め取得したユーザが発話していない区間(非発話区間)の音声信号の電力量との比で求められる。音声情報取得部43は、音声入力前における非発話区間の雑音レベルについても取得する。話速については、音声認識モデルと比較して発話の一文字単位の発生時間が所定閾値以上となるか否かに基づいて速いか否かに関する情報が取得される。音声情報取得部43は、SN比および雑音レベルを雑音源判定部45に、話速を辞書切替・正規化処理部46に供給する。なお、音声情報取得部43は、音声に含まれる雑音のレベル(SN比、雑音レベル)を取得する雑音レベル取得部として機能する。
辞書切替・正規化処理部46は、発話に基づく音声信号の話速が所定閾値よりも大きい場合、音声認識処理部42が音声認識に用いる音声認識辞書を高話速用の辞書に切り替える指示を行う。また、辞書切替・正規化処理部46は、話速を正規化する処理、すなわち音声認識処理部42が音声認識を行うことができる速度に変換する処理を行う。話速が正規化された音声信号は、音声認識処理部42に出力されて(再度の)音声認識が行われる。
雑音源判定部45は、発話に基づく音声信号のSN比が所定閾値より小さい場合に音声認識率を低下させる要因となる雑音源を判定する処理を行う。また、雑音源判定部45は、発話に基づく音声の入力前における通信機器1の周囲の雑音レベルを取得し、この雑音レベルが所定閾値より大きい場合に雑音源を判定する処理を行う。各処理に用いられる各閾値は、例えば音声認識処理部42が音声認識が可能である最小のSN比および最大の雑音レベルに設定される。雑音源判定部45は、雑音源を判定するため複数の被制御機器10の中から雑音を低減させるための制御信号(雑音低減用制御信号)の出力先と雑音を低減させるための動作(雑音低減動作)を決定する。雑音源判定部45が実行する処理の詳細については後述する。
雑音低減用制御信号生成部47は、雑音源判定部45の決定に基づいて、所定の被制御機器10に雑音源低減動作を行わせるための雑音源低減用制御信号を生成する。生成された雑音源低減用制御信号は、近距離無線通信制御部28より被制御機器10に送信される。なお、雑音源判定部45および雑音低減用制御信号生成部47は、雑音のレベル(SN比、雑音レベル)が所定値よりも大きい場合、通信機能を有し雑音源となり得る周囲の機器(被制御機器)に対して雑音を低減させる制御信号を生成する信号生成部として機能する。
雑音低減動作学習部48は、雑音源判定部45が雑音源低減用制御信号を生成させる際に参照する雑音低減動作の優先度を記憶する。優先度は、例えば雑音低減動作に基づき雑音が低減された場合に行われる重み付け評価に基づいて設定される。または、時間帯や季節に応じて雑音を低減させる可能性が高い雑音低減動作に高い優先度が設定される。
発話等通知部49は、表示部31やスピーカ34などを介して発話者に対して発話を促す通知や、音声認識に失敗した旨の通知などを行う。
次に、本実施形態における通信機器1において実行される音声認識処理について説明する。
図4は、本実施形態における通信機器1により実行される音声認識処理を説明するフローチャートである。
ステップS1において、発話区間検出部41は、マイクロフォン32を介してユーザの発話に基づく音声を検出したか否かの判定を行う。発話区間検出部41は、音声を検出していないと判定した場合、検出されるまで待機する。
音声が検出された場合、ステップS2において、発話区間検出部41は入力された音声をバッファリングする。
ステップS3において、音声情報取得部43は、発話区間検出部41より供給される音声信号に基づいて、音声情報としてのSN比および話速を取得する。取得されたSN比は、雑音源判定部45に供給される。また取得された話速は、辞書切替・正規化処理部46に供給される。
ステップS4において、音声認識処理部42は、取得された音声信号に基づいて音声認識が成功したか否かの判定を行う。音声認識処理部42は音声認識が成功したと判定した場合、ステップS5においてコマンドを検出する。またステップS6において、制御信号生成部44は、音声認識の結果検出されたコマンドに対応する処理を実行させる制御信号を生成する。生成された制御信号は、主制御部21に出力される。主制御部21は、コマンドに対応する処理を通信機器1内で実行したり、近距離無線通信制御部28を介して対応する被制御機器10に送信したりして処理を実行させる。例えば、通信機器1における文字入力を行う制御信号を文字編集アプリケーションに送信したり、音量を上げる制御信号を被制御機器10としてのテレビ13に送信したりする。
一方、音声認識が失敗したと判定された場合、ステップS7において、話速分析処理が行われる。話速分析処理は、発話に基づく音声の話速が所定閾値よりも大きい場合に有効な処理である。話速分析処理の詳細については後述する。
また、ステップS8において、雑音低減処理が行われる。雑音低減処理は、音声認識が失敗する原因が被制御機器10から発せられる雑音に基づくものである場合に有効な処理である。雑音源低減処理の詳細については後述する。なお、話速分析処理および雑音源低減処理は、いずれか一方の処理を行ってもよいし、並行して実行してもよい。
次に、音声認識処理(図4)の話速分析処理(ステップS7)について説明する。
図5は、本実施形態における通信機器1により実行される話速分析処理を説明するフローチャートである。
ステップS11において、辞書切替・正規化処理部46は、音声情報取得部43より発話された音声の話速を取得する。
ステップS12において、辞書切替・正規化処理部46は、取得した話速が所定閾値より大きいか否かの判定を行う。辞書切替・正規化処理部46は、話速が所定閾値より小さいと判定した場合、音声認識の失敗は話速に起因しないとみなし雑音低減処理(図6)へ進む。
一方、辞書切替・正規化処理部46は取得した話速が所定閾より大きいと判定した場合、ステップS13において、音声認識に用いる音声認識辞書を高話速用の辞書に切り替える指示を行う。また、辞書切替・正規化処理部46は、話速を正規化する処理を行う。話速が正規化された音声信号は、音声認識処理部42に出力されて音声認識が行われる。なお、辞書の切替指示および話速の正規化処理は、音声認識が失敗した後(図4のステップS4のNO)に行ってもよいし、音声認識前に話速の判定を行い所定閾値より大きいと判定された場合に行ってもよい。また、辞書切替・正規化処理部46は、辞書の切替指示および正規化処理をいずれか一方を実行してもよいし、順次実行してもよい。
ステップS14において、辞書切替・正規化処理部46は、音声認識辞書の切替または音声信号が正規化された後に行われた音声認識が成功したか否かの判定を行う。音声認識処理部42は音声認識に成功したと判定した場合、処理は音声認識処理(図4)のコマンド検出ステップS5に進み、以降の各ステップが行われる。
一方、音声認識に失敗したと判定された場合、ステップS15において、辞書切替・正規化処理部46は発話等通知部49に再発話を促す旨の通知などを行わせる。発話等通知部49は、例えば「話速が速いため認識されませんでした。再度発話を行ってください。」などの通知を表示部31に表示させたり、スピーカ34より合成音声を出力させたりする。発話等通知部49より通知が行われた後、処理は終了する。
次に、音声認識処理(図4)の雑音低減処理(ステップS8)について説明する。
図6は、本実施形態における通信機器1により実行される雑音低減処理を説明するフローチャートである。
ステップS21において、雑音源判定部45は、音声情報取得部43よりSN比を取得する。
ステップS22において、雑音源判定部45は、取得したSN比が所定閾値より小さいか否かの判定を行う。雑音源判定部45は、SN比が所定閾値より大きいと判定した場合、ステップS28に進み、発話等通知部49に再発話を促す旨の通知などを行わせる。音声認識の失敗は雑音に起因しないとみなされたためである。発話等通知部49は、例えば「コマンドが検出されませんでした。再度発話を行ってください。」などの通知を表示部31に表示させたり、スピーカ34より合成音声を出力させたりする。発話等通知部49より通知が行われた後、処理は終了する。
一方、雑音源判定部45は、SN比が所定閾値より小さいと判定した場合、音声信号に含まれる雑音を起因として音声認識に失敗したとみなしステップS23に進む。
ステップS23において、雑音源判定部45は、雑音低減用制御信号生成部47に被制御機器10に対して送信される雑音低減用制御信号を生成させる。雑音源判定部45は、雑音低減動作学習部48に記憶された優先度に応じて雑音低減動作およびこの動作を行う被制御機器10を決定する。生成された雑音低減用制御信号は、近距離無線通信制御部28を介して被制御機器10に送信される。対応する被制御機器10はこの制御信号を受信した後所定の動作を行う。
図7は、各被制御機器10に対応する雑音低減動作を説明する図である。
各被制御機器10には、雑音源となり得る各動作を制御し雑音を低減させるための雑音低減動作が予め設定されている。また、各雑音低減動作には、重み付け評価された結果に応じて優先度iが付与されている。被制御機器10の機器数をAとし、優先度iは1〜Aが割り当てられる。雑音源判定部45は、優先度が最も高い雑音低減動作から順に雑音低減用制御信号を生成させる。
ステップS24において、雑音源判定部45は、ステップS23において雑音低減用制御信号が生成された雑音低減動作に付与された優先度は、割り当てられたものの中で最も低いか否かの判定を行う。雑音源判定部45は、優先度がAではないと判定した場合、ステップS25において、被制御機器10による雑音低減動作後の雑音レベルを取得する。
ステップS26において、雑音源判定部45は、この雑音レベルが所定閾値より大きいか否かの判定を行う。雑音源判定部45は、雑音レベルが所定閾値より小さいと判定した場合、ステップS23において生成された雑音低減用制御信号に基づく被制御機器10の動作によって雑音が低減されたとみなし、ステップS27に進む。
ステップS27において、雑音低減動作学習部48は、雑音源を特定した結果として雑音を低減させた雑音低減動作に重み付けを行う。また、ステップS28において、再発話を促す通知が行われる。ここで行われる発話は雑音が低減された後の発話であるため、音声認識に成功する可能性が高くなる。
一方、雑音源判定部45は、雑音レベルが所定閾値より大きいと判定した場合、依然として雑音源が特定されていないためステップS23に戻り、次に優先度が高い雑音低減動作に対応する雑音低減用制御信号を生成させる。
一方、優先度判定ステップS24において、雑音低減用制御信号が生成された雑音低減動作に付与された優先度はAであったと判定した場合、通知ステップS28に進み、発話等通知部49に再発話を促す旨の通知や雑音の低減を促す旨の通知などを行わせる。発話等通知部49は、例えば「雑音によりコマンドが認識されませんでした。静かな場所で発話を行ってください。」などの通知を表示部31に表示させたり、スピーカ34より合成音声を出力させたりする。または、発話等通知部49は、音声認識以外の手段(例えば入力部30など)を用いて通信機器1に指示入力を行わせるように通知を行う。発話等通知部49より通知が行われた後、処理は終了する。
この通信機器1によれば、音声認識に失敗した場合には、失敗要因を特定し認識率を向上させるための各種処理を自動で行うことができるため、音声認識率を低下させる要因を効果的に排除しユーザの負担を低減させることができる。
特に、通信機器1は、周囲に位置する被制御機器10に対して制御信号を送出し、自動的に雑音源を決定し雑音を低減させることで、音声認識失敗時または雑音による音声認識率低下時のユーザの負担を軽減させることができる。
また、通信機器1は、話速分析処理や雑音低減処理を行ってもなお音声認識率が向上しない場合にはじめてユーザに再発話などを促すことで、音声認識率を自動的に改善する利便性と、最終的に音声認識率の低下要因を特定できない場合にユーザに判断を委ねる確実性との双方を実現することができる。
なお、雑音低減処理(図6)は、発話に基づく音声の検出後に行う例を説明したが、音声入力開始前に行うようにしてもよい。これにより、通信機器1の音声認識率を低下させる雑音源が周囲に存在する場合であっても、これを排除した上でユーザに音声入力を行わせることができるため、音声認識率を向上させ、かつ再発話を行わせる負担を軽減させることができる。
本発明に係る通信機器1は、PDA(Personal Digital Assistant)、パーソナルコンピュータ、携帯型ゲーム機、携帯型音楽再生機、携帯型動画再生機などの音声認識機能および被制御機器に対する通信機能を備えた機器に適用することができる。
また、本発明の実施形態において説明した一連の処理は、ソフトウェアにより実行させることもできるが、ハードウェアにより実行させることもできる。
さらに、本発明の実施形態では、フローチャートのステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理例を示したが、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別実行される処理をも含むものである。
1 通信機器
10 被制御機器
21 主制御部
22 電源回路部
23 入力制御部
24 表示制御部
25 音声制御部
26 記憶部
27 通信制御部
28 近距離無線通信制御部
29 音声認識部
30 入力部
31 表示部
32 マイクロフォン
33 レシーバ
34 スピーカ
41 発話区間検出部
42 音声認識処理部
43 音声情報取得部
44 制御信号生成部
45 雑音源判定部
46 辞書切替・正規化処理部
47 雑音低減用制御信号生成部
48 雑音低減動作学習部
49 発話等通知部

Claims (3)

  1. 音声の入力を受け付ける音声入力部と、
    前記音声に含まれる雑音のレベルを取得する雑音レベル取得部と、
    前記雑音のレベルが所定値よりも大きい場合、通信機能を有し雑音源となり得る周囲の機器に対して前記雑音を低減させる動作を行わせる制御信号を生成する信号生成部と、
    前記制御信号を前記機器に送信する通信部とを備え
    前記制御信号には生成順序の優先度が設定されており、
    前記信号生成部は、前記優先度が最も高い前記制御信号を生成し、前記制御信号が送信された結果前記雑音のレベルが前記所定値以下となったか否かを判定し、前記雑音のレベルが前記所定値よりも大きい場合には次に優先度が高い前記制御信号を生成し、
    前記制御信号が出力された結果前記雑音のレベルが前記所定値以下となった場合、対応する前記制御信号の前記優先度を上昇させることを特徴とする通信機器。
  2. 前記音声より所定の処理を実行するコマンドを検出するコマンド検出部をさらに備え、
    前記信号生成部は、前記コマンドの検出に失敗した場合に前記制御信号を生成する請求項1記載の通信機器。
  3. 前記音声より所定の処理を実行するコマンドを検出するコマンド検出部をさらに備え、
    前記信号生成部は、前記コマンドの検出前に前記制御信号を生成する請求項1記載の通信機器。
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