JPH0296068A - 音声操作式電子錠 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は音声操作式電子錠に関する。

［従来の技術］ 従来、音声操作式電子錠として、音声認識部と電子錠と
から構成されたものかある。音声認識部は、特定話者の
音声を予め登録しており、新たな入力音声が登録音声と
一致した時に施解錠信号を出力する。電子錠は、上記施
解錠信号を受けると、それに応して錠本体を施解錠する
。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記従来の音声操作式電子錠にあっては
、以下の如くの問題点がある。

■音声認識が特定の話者に限られるため、数人て共同使
用する電子錠には適用てきない。

■登録する音声の内容は任意であるが、長さは１秒以内
であり、施解錠のための音声（言葉）か限られる。

■音声認識のために比較、照合する音声データは音声周
波数帯域を単に数分割し、分割された周波数帯域にある
一定以上の音声パワーがあるかどうかに基づくたけてあ
り、誤認識率が高い。

本発明は、音声を登録した人たけに限ることなく使用で
き、施解錠のための音声の登録情報量も多くでき、認識
率も向」ニすることがてきる音声操作式電子錠を提供す
ることを目的とする。

［課題を解決するだめの手段］ 請求項１に記載の音声操作式電子錠は、音響信号を入力
する入力手段と、入力手段に入力された信号の中から有
声音を検出する有声音検出手段と、有声音中に含まれる
母音を抽出する母音抽出手段と、母音抽出手段か抽出し
た母音の順列・組合せを辞書データとして記憶する記憶
手段と、記憶手段の上記辞書データと新たに入力された
信号の中から抽出された母音の順列・組合せとを比較し
、両者が一致していることを条件に施解錠信号を出力す
る判定動作手段と、判定動作手段が出力した施解錠信号
を受けて錠本体を施解錠する施解錠手段とを有してなる
ようにしたものである。

請求項２に記載の本発明は、前記母音抽出手段が、母音
を抽出するための特徴パラメータとして、ホルマント周
波数を用いるようにしだものである。

［作用］ 請求項１に記載の本発明によれば、以下の作用効果があ
る。

■登録音声か任意の音声でなく母音に限られ、個人差を
越えて他と区別しやすいのて、音声を登録した人だけに
限ることなく使用てぎる。

■登録音声を記憶手段に記憶させる時、との母音がとう
いう順序に並んているかを記憶するたけて足り、音声を
始めから終りまで全て記憶するものてないから、施解錠
のための音声（言葉）の登録情報量を多くてきる。

■判定動作手段において比較、照合する音声データは、
任意の音声てなく、有声音であって、なおかつ母音につ
いてであり、誤認識率は小さい。

なお、請求項２に記載の本発明によれば、■各母音のホ
ルマント周波数はある範囲に収まり、その中に個人差も
吸収されてしまうのて、音声な登録した人以外において
も有効に使用てきる。特に、ホルマント周波数の低いホ
ルマン１へを抽出し、かつ第１、第２、・・・の複数の
ホルマントを抽出するものとすれば、その母音検出精度
はより向上する。

［実施例］ 第１図は本発明に係る音声操作式電子錠の一例を示すブ
ロック図、第２図は施解錠動作を示す流れ図、第３図は
有声音の特徴パラメータによって形成されるパラメータ
空間を示す模式図、第４図は母音の順列形成手順を示す
流れ図である。

第１図において、１は音声マイク、２はローパスフィル
タ、３はマイクアンプ、４はＡ／Ｄコンバータ、５はバ
ントパスフィルタ、６はマイクロコンピュータ、７はメ
モリ、８は施解錠駆動部、９は錠本体である。

音声マイク１、ローパスフィルタ２、マイクアンプ３は
本発明の人力手段を構成し、音響信号を入力する。

Ａ／Ｄコンバータ４はマイクロコンピュータ６とともに
本発明の有声音検出手段を構成し、音声マイク１に入力
された信号の中から有声音を検出する。

バンドパスフィルタ５ば本発明の母音抽出手段を構成し
、有声音中に含まれる母音を抽出する。

メモリ７は本発明の記憶手段を構成し、バントパスフィ
ルタ５か抽出した母音の順列・組合せを辞書データとし
て記憶する。

マイクロコンピュータ６は本発明の判定動作手段を構成
し、メモリ７の上記辞書データと新たに入力された信号
の中から抽出された母音の順列・組合せとを比較し、両
者が一致していることを条件に施解錠信号を出力する。

施解錠駆動部８は本発明の施解錠手段を構成し、マイク
ロコンピュータ６が出力した施解錠信号を受けて錠本体
９を施解錠する。

この実施例の電子錠は以下の如く動作する（第２図参照
）。

■電子錠の電源オンにより、音声マイク１に入力された
信号かローパスフィルタ２、マイクアンプ３に導入され
る。ローパスフィルタ２は音声帯域外の信号をカッ１ヘ
−シ、マイクアンプ３は音声をＡ／Ｄ変換可能なレベル
、および母音のホルマント周波数抽出可能なレベルまで
音声を増幅する。

０次に、マイクアンプ３からの出力をＡ／Ｄコンバータ
４においてＡ／Ｄ変換し、マイクロコンピュータ６にお
いて有声音か否かを検出する。

■また、上記■と同時に、マイクアンプ３からの出力を
各母音のホルマント周波数に設定されたバンドパスフィ
ルタ５に通し、入力音声中に該当する母音のホルマント
周波数が一定しベル以上含まれているかの信号がマイク
ロコンピュータ６に転送される。

■マイクロコンピュータ６ては、入力信号が先ず有声音
か否かの判断を行ない、その結果、有声音である時のみ
母音の情報を受は取る。

■ここて、上記■て抽出された母音データが登録データ
であるか比較データであるかを判断する。

■上記■て登録データであれば、入力音声の中に母音が
どのような順列・組合せて並んているかの情報をメモリ
７に辞書データとして記憶する。

■上記■で比較データであれば、メモリ７に予め登録さ
れている辞書データを読出し、人力音声中の母音の順列
・組合せと比較照合する。その結果、両者が一致してい
ればマイクロコンピュータ６から施解錠駆動部８へ施解
錠信号を出力する。施解錠駆動部８は錠本体９の施解錠
を行なう。

■前記■において、入力信号が有声音と認められない場
合には、母音の情報は全く無視し、入力信号がなかった
ものとして初期状態へ戻る。

なお、この実施例の上記■において、マイクロコンピュ
ータ６は以下の如くして有声音の検出を行なう（第３図
参照）。

（１）有声音と特定雑音について、それらの信号の２０
　ｍ　３間におりる参照軸交差数Ｘ１と、波形の振幅分
布に関する値Ｘ２とを特徴パラメータとする辞書データ
を用意し、これを辞書データ記憶部１６（メモリ７）に
記憶せしめる。

ここで、波形の振幅分布に関する値ｘ２としては、下記
■、■、■のいずれかを用いることができる。

■下式で表わされる波高値Ｐ。

ｐ　＝　２０　Ｘ　１０ｇ＋ｏ　（ｖｐ／ｖｒｍｓ）た
たし、Ｖ２ニ一定時間間隔内の振幅の絶対値の最大値 Ｖｒｍｓ：同一定時間間隔内の振幅の 実効値 ■下式て表わされる波高値Ｐ。

Ｐ　＝　２０Ｘ　１ｏｇ＋ｏ（Ｖｐ／Ｖａ）たたし、Ｖ
Ｐニ一定時間間隔内の振幅の絶対値の最大値 ■ａ；同一定時間間隔内の振幅の 絶対値の平均値 ■振幅か一定時間間隔内に実効値を目安とし、その一定
レベル範囲内に定めたしきい値を越える時間（圧基準振
幅時間）。

上記■の波高値を用いる場合には、有声音の特徴である
先鋭な波形を忠実に反映したパラメータ値を用いること
となり、雑音の識別性が向上するというメリットかある
。

上記■の波高値を用いる場合には、上記■の波高値に比
して演算量を少なくてき、かつ有声音の特徴である先鋭
な波形を忠実に反映したパラメータ値を用いることとな
り、雑音の識別性が向」ニするというメリッ１〜がある
。

上記■の波高値を用いる場合には、上記■、■の波高値
に比して演算量をより少なくできるというメリットがあ
る。

また、辞書データとしては、例えは下記（ａ）、（ｂ）
、および（ｃ）か作成される。

（ａ）多数の音声から得られた有声音［ア］についての
特徴パラメータの組。

（ｂ）特定雑音（特定電話機の着信ヘル音）について求
められた多数の特徴パラメータの組。

（Ｃ）有声音［ア］と特定雑音とを、 ２０Ｘ　１０ｇ＋ｏ（Ｓｒｍｓ／Ｎｒｍｓ）　　［ｄＢ
］て定義される有声音対特定雑音比３．０．−３．−６
−１０　［ｄＢ］の比率で加え合わせた結果を多数の音
声について求めた特徴パラメータの組。なお、Ｓｒ−は
有声音「ア」の振幅の実効値を表わし、Ｎｒ−は特定雑
音の振幅の実効値を表わす。

（２）マイク１にて入力信号を採取し、この入力信号を
、ローパスフィルタ２を通すことによって４．２Ｋｔ（
ｚ以上の成分はカットし、Ａ／Ｄコンバータ４によって
標本化周波数１０　Ｋ　Ｈｚ　、変換ビット数１６ｂｉ
ｔのデジタル信号に変換し、マイクロコンピュータ６の
パラメータ計算部に送り込む。パラメータ計算部は、上
記入力信号の２０ｍ５間における参照軸交差数Ｘ、と、
波形の振幅分布に関する値×２とを特徴パラメータとし
て算出する。

（３）上記（２）て算出した特徴パラメータと、上記（
１）て定めた辞書データが規定する標準パターンとを、
マイクロコンピュータ６の判定部において比較し、入力
信号が有声音を含むかどうかを判定し、この判定結果を
出力する。

ここて、前述の辞書データを用いたパターン認識は、例
えば第３図のパラメータ空間上て以下の如くなされる。

なお、第３図は零交差数（参照軸レベルを零レベルに設
定したもの）と波高値の２つの特徴パラメータをそれぞ
れ×１軸とｘ２軸にとったものである。第３図において
、μｍ、　１０、σ１□はそれσ ぞれ有声音（前記（ａ）の有声音［アコ、もしくは前記
（ｃ）の特定雑音を特定有声音対特定雑音比て加え合わ
された有声音）の辞書パラメータの平均値、Ｘ１軸成分
の標準偏差、Ｘ２軸成分の標準偏差を表わし、μ２、２
１、σ２２はそれぞれ特定雑σ 音の辞書パラメータについての同様の値を表わす。

■辞書データか規定するカテゴリー「有声音」（前記（
ａ）の有声音［ア］、もしくは前記（ｃ）の特定雑音を
特定の比率で加え合わせた有声音のカテゴリー）と、カ
テゴリー「その他」とを２分する境界１を定める。境界
１にあっては、有声音の辞書データの平均値μｍを含む
側かカテゴリー「有声音」である。この境界１は、平均
値のまわりにとれたけ有声音の辞書データが集中してい
るかを表わす集中楕円てあり、軸の長さを変えることに
より有声音の辞書データが楕円内に入る割合を変えるこ
とがてきる。この実施例の場合は有声音の辞書データの
９割が楕円内に入るように軸の長さを定めた。破線はμ
とσて規定されるカテゴリー「有声音」の概念を表わず
。ずなわち、この■の過程にあっては、入力信号の特徴
パラメータが境界１のいずれの側のカテゴリーに属する
かを判定することとなる。

０次に、特定雑音の振幅が大きく、これが有声音の検出
に大きく影響を与えることの可能性を考慮し、上記■に
加え、カテゴリー「特定雑音」とカテゴリー「有声音」
の境界２を定める。境界２にあっては、特定雑音の平均
値μ２を含む側がカテゴリー「特定雑音」となる。この
境界２は、カテゴリー「有声音」とカテゴリー「特定雑
音」に対する尤度か等しい点の集まりである。この実施
例の場合には特定雑音の標準偏差が、人工的に作られた
電話機の着信ベル音であって、有声音と特定雑音を特定
の有声音対特定雑音比で加え合わせたものの辞書データ
の標準偏差より一般的に小さいのて、カテゴリー「特定
雑音」が閉じた空間になっている。破線はμとσて規定
されるカテゴリー「特定雑音」の概念を表わす。すなわ
ち、この■の過程にあっては、入力信号の特徴パラメー
タが境界２のいずれの側のカテゴリーに属するかを判定
することとなる。

■上記■、■の判定の結果、入力信号が、特徴パラメー
タ空間上で、■において境界１のμｍ側に属し、かつ■
において境界２のμ２側に属さない時、入力信号をカテ
ゴリー「有声音」に属すると判定する。すなわち、入力
信号中に有声音が存在することを判定する。

また、この実施例の上記■において、マイクロコンピュ
ータ６は以下の如くにて、母音の順列を形成する（第４
図参照）。

■先ず、入力信号が有声音か否かを判断し、有声音であ
ればさらに母音か否かを判断し母音てあれはどの母音か
を識別する。

０次に、その母音が１つ前の母音と同じかどうかを判断
し、異なっ−ていればその母音を列の最後尾に付は加え
、同してあれば無視する。

Ｏこれを入力信号がなくなるまで繰り返し、母音の順列
が完成する。

上記母音の順列形成方法によれば、ステップ■を備える
ことにより、個人差等により母音を長く伸はして発音し
た場合にも、これを長く伸ばさない標準発音状態と同等
として認識てきる。

次に、上記実施例の作用について説明する。

■登録音声か任意の音声てなく母音に限られ、個人差を
越えて他と区別しやすいので、音声を登録した人たけに
限ることなく使用できる。

■登録音声を記憶手段に記憶させる時、どの母音がどう
いう順序に並んでいるかを記憶するたけて足り、音声を
始めから終りまで全て記憶するものでないから、施解錠
のための音声（言葉）の登録情報量を多くできる。

■判定動作手段において比較、照合する音声データは、
任意の音声てなく、有声音てあって、なおかつ母音につ
いてであり、誤認識率は小さい。

なお、上記実施例において、各母音のホルマント周波数
はある範囲に収まり、その中に個人差も吸収されてしま
うのて、音声を登録した人以外においても有効に使用で
きる。特に、ホルマン１〜周波数の低いポルマントを抽
出し、かつ第１、第２、・・・の複数のントルマン１〜
を抽出するものとすれは、その母音検出精度はより向」
ニする。

［発明の効果］ 以上のように本発明によれば、音声を登録した人たけに
限ることなく使用でき、施解錠のための音声の登録情報
量も多くてき、認識率も向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る音声操作式電子錠の一例を示すブ
ロック図、第２図は施解錠動作を示す流れ図、第３図は
有声音の特徴パラメータによって形成されるパラメータ
空間を示す模式図、第４図は母音の順列形成手順を示す
流れ図である。 １・・・音声マイク（人力手段）、 ４・・・Ａ／Ｄコンバータ（有声音検出手段）、５・・
・バントパスフィルタ（母音抽出手段）６・・・マイク
ロコンピュータ（判定動作手段）７・・・メモリ（記憶
手段）、 ８・・・施解錠駆動部（施解錠手段）。 特許出願人　積水化学工業株式会社 代表者　　廣１）馨 第１ 図 ７休ｅ 第２図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）音響信号を入力する入力手段と、入力手段に入力
   された信号の中から有声音を検出する有声音検出手段と
   、有声音中に含まれる母音を抽出する母音抽出手段と、
   母音抽出手段が抽出した母音の順列・組合せを辞書デー
   タとして記憶する記憶手段と、記憶手段の上記辞書デー
   タと新たに入力された信号の中から抽出された母音の順
   列・組合せとを比較し、両者が一致していることを条件
   に施解錠信号を出力する判定動作手段と、判定動作手段
   が出力した施解錠信号を受けて錠本体を施解錠する施解
   錠手段とを有してなる音声操作式電子錠。
2. （２）前記母音抽出手段が、母音を抽出するための特徴
   パラメータとして、ホルマント周波数を用いる請求項１
   記載の音声操作式電子錠。