JPH0426900A - 音声認識装置 - Google Patents

音声認識装置

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JPH0426900A
JPH0426900A JP2131857A JP13185790A JPH0426900A JP H0426900 A JPH0426900 A JP H0426900A JP 2131857 A JP2131857 A JP 2131857A JP 13185790 A JP13185790 A JP 13185790A JP H0426900 A JPH0426900 A JP H0426900A
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JP
Japan
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voice
recognition
increase
noise level
output signal
Prior art date
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JP2131857A
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Inventor
Ryuhei Fujiwara
隆平 藤原
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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Priority to DE69112705T priority patent/DE69112705T2/de
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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〕 本発明は音声認1i1ff装置に関し、特に特定話者方
式の音声認識装置に関する。
〔従来の技術〕
従来、この種の音声認識装置は、音声を入力するマイク
ロホンと、マイクロホンの出力信号が加えられる中心周
波数の異なる複数のバンドパスフィルタと、音声が入力
されている期間に各バンドパスフィルタから出力された
信号の一定時間毎のレベルを示す増減パターンを作成す
る増減パターン作成手段とを備えている。そして、登録
モード時に増減パターン作成手段で作成された増減パタ
ーンをメモリに登録しておき、認識モード時に上記増減
パターン作成手段で作成された入力音声に対応する増減
パターン中の各レベルと上記メモリに登録されている増
減パターン中の各レベルとの対応するレベル同士の差分
を求め、求めた差分の合計値が閾値以下であるか否かを
判定することにより、音声認識を行なうようにしている
〔発明が解決しようとする課題〕
上述した従来の音声認識装置はメモリに登録されている
増減パターンと入力音声の増減パターンとの差分の合計
値に基づいて音声認識を行なっているため、入力音声に
騒音が重量された場合、認識率が低下するという問題が
あった。特に、自動車電話の音声ダイヤル装置のように
騒音レベルの高い場所で使用される装置に従来の音声認
識装Wを使用した場合、この傾向は顕著である。
本発明の目的は騒音による認識率の低下を少ないものに
することができる音声認識装置を提供することにある。
C課題を解決するための手段〕 本発明は上記目的を達成するため、第1図の構成図に示
すように、 音声を入力するマイクロホン1と、 それぞれが異なる中心周波数を有し、前記マイクロホン
lの出力信号が加えられる複数のバンドパスフィルタ2
−1〜2−nと、 前記マイクロホン1の出力信号に基づいて音声の有無を
検出する音声検出手段3と、 登録モード時、前記音声検出手段3で音声が検出されて
いる期間に前記各バンドパスフィルタ21〜2−nから
出力された各信号の一定時間毎のレベルを増減パターン
として記憶手段4に登録する登録手段5と、 認識モード時、前記音声検出手段3が音声を検出してい
ない期間に於ける前記各バンドパスフィルタ2−1〜’
l−nの出力信号に基づいて、前記各バンドパスフィル
タ2−1〜2−n対応の騒音レベルを算出する騒音レベ
ル算出手段6と、認識モード時、前記騒音レベル算出手
段6が算出した各バンドパスフィルタ2−1〜2−〇対
応の騒音レベルに基づいて騒音レベルに反比例的な各バ
ンドパスフィルタ2−1〜2−n対応の重み系数を算出
する重み系数算出手段7と、認識モード時、前記音声検
出手段3が音声を検出している期間に前記各バンドパス
フィルタ21〜2−nから出力された信号の一定時間毎
のレベルと前記記憶手段4に登録されている増減パター
ン中の各レベルとの対応するレベル同士の差分を前記重
み系数算出手段7が算出した重み系数の内の対応する重
み系数を用いて重み付けし、重み付けした差分の合計値
が閾値以下であるか否かを判定することにより音声認識
を行なう認識手段8とを設けたものである。
〔作 用〕
登録モード時、マイクロホン1から音声を入力すると、
登録手段5により記憶手段4に音声検出手段3が音声を
検出している期間に於ける各バンドパスフィルタ2−1
〜2−nの出力信号の一定時間毎のレベルを示す増減パ
ターンが登録される。
認識モード時、音声検出手段3が音声を検出していない
期間に於ける各バンドパスフィルタ21〜2−nの出力
信号に基づいて騒音レベル算出手段6で各バンドパスフ
ィルタ2−1〜2−n対応の騒音レベルが算出され、重
み系数算出手段7で騒音レベル算出手段6の検出結果に
基づいて騒音レベルに反比例的な各バンドパスフィルタ
21〜2−n対応の重み系数が算出される。また、認識
モード時に、マイクロホン1から音声が入力されると、
認識手段8は音声検出手段3が音声を検出している期間
に各バンドパスフィルタ2−1〜2−nから出力された
信号の一定時間毎のレベルと記憶手段4に登録されてい
る増減パターン中の各レベルとの対応するレベル同士の
差分を求め、更に求めた各差分を重み系数夏用手段7が
算出した各バンドパスフィルタ2−1〜2−n対応の重
み系数の内の対応する重み系数に従って重み付けし、重
み付けした各差分の合計値が閾値以下があるか否かを判
定することにより、音声認識を行なつ・ 〔実施例〕 次に本発明の実施例について図面を参照して詳細に説明
する。
第2図は本発明の実施例のブロック図であり、本発明を
自動車電話器の音声ダイヤル装置に通用した場合につい
てのものである。本実施例は同図に示すように、音声を
入力するマイクロホン21と、音声帯域をn分割する中
心周波数がそれぞれf1〜fnのn個のバンドパスフィ
ルタ22−1〜22−nと、バンドパスフィルタ22−
1〜22−nの出力信号を整流する整流回路23−1〜
23−nと、整流回路23−1〜23−nの出力信号を
AD変換するAD変換器24−1〜24−nと、マイク
ロホン1の出力信号を整流する整流回路25と、整流回
路25の出力信号のレベルと基準電圧■0とを比較して
整流回路25の出力信号のレベルの方が大きい間、その
出力信号を“1”にするコンパレータ26と、出力部2
7と、入力部28と、プログラム、重み表が格納される
80M29と、RAM30と、CPU(マイクロプロセ
ッサ)31と、CPU31に一定時間毎に割込みをかけ
るクロック発振器32と、キー操作部33とから構成さ
れている。
第3図はバンドパスフィルタ22−1〜22−nの特性
を示した図であり、各バンドパスフィルタ22−1〜2
2−nの中心周波数fl〜fnはfl<f2<・・・<
fnの関係を有している。
第4図はROM29に格納されている重み表の構成例を
示した図であり、騒音レベル41と重み系数42とから
構成されている。重み系数42は騒音レベル41が大き
いほど、小さな値になっている。
第5図はCPU31の登録モード時の処理例を示す流れ
図、第6図はCPU31の認識モード時の処理例を示す
流れ図、第7図はCPU3 Lの割込み時の処理例を示
す流れ図であり、以下各図を参照して本実施例の動作を
説明する。
先ず、登録モード時の動作を説明する。
音声を登録する場合、操作者は先ず、キー操作部33か
ら動作モードを登録モードにする指示を入力し、次いで
音声を登録するRAM30上の登録領域を指定する情報
を入力し、次いで音声と対応させて登録するダイヤル番
号を入力し、その後、登録する音声をマイクロホン21
に向かって発する。操作者が音声を発すると、整流回路
25から第8図に示す信号が出力され、コンパレータ2
6は整流回路25の出力信号のレベルの方が基準電圧■
0よりも高い期間、即ちタイミングt3〜tJの期間、
音声が入力されたことを示すためにその出力信号を“1
”にする。尚、一般に音声を登録する場合は車両を停止
させた状態で音声の登録を行なうものであるので、音声
が入力されていない期間(タイミングt3以前2 タイ
ミングtj以後)のレベルはほぼ零となる。
CPU31はキー操作部33がら動作モードを登録モー
ドにする指示が入力されると、第5図の処理を開始し、
音声を登録するRAM30上の登録領域が指定され、ダ
イヤル番号が入力されることにより (ステップSl、
S2がYES) 、入力されたダイヤル番号をRAM3
0上の指定された登録領域に登録する (ステップs3
)、次いで、CPU31は領域AをRAM30上(7)
 ’7− りX IJアの先頭頭載にしくステ、プs4
)、フラグFを「0」にしくステップs5)、フラグF
が「1」になるのを待つ(ステ、ブS6)。
CPtJ31はクロック発振器32がら一定時間毎に割
込みがかけられており、割込みががけられる毎に第7図
の割込み処理を実行する。
今、例えば、整流回路25の出力信号が第8図に示すも
のであり、タイミングtlの直前に於いてステップS4
でフラグFが「0」にされた場合を例にとって割込み処
理を説明すると、次のようになる。
タイミングt1以前に割込みがかかった場合は、フラグ
Fが「0」になっておらず、ステップS31の判断結果
がNoとなるので、CPU31はその処理を終了する。
タイミングt1に於いて割込みがかかった場合は、フラ
グFが「0」になっており、ステップS31の判断結果
がYESとなるので、CPU31はステップS32の処
理を行ない、タイミングt1に於ける各AD変換器24
1〜24−n、コンパレータ26の出力をRAM30の
ワークエリアの領域A(この場合、RAM30のワーク
エリアの先頭領域)に格納する。ここで、AD変換器2
4−1〜24−nは同一のバスに接続されているので、
CPU31は出力部27を介して各AD変換器24−1
〜24−nに順次チップセレクト信号を加えることによ
り、各AD変換器24−1〜24−nの出力を入力部2
8を介して順次読込み、RAM30のワークエリアに格
納する。
ステップS32の処理が終了すると、CPU31は各A
D変換器24−1〜24−n、コンパレータ26の出力
を格納するワークエリアの領域Aを次の領域にしくステ
ップ533)、その後、コンパレータ26の出力信号が
前回の割込みタイミングと今回の割込みタイミングとの
間に“1°から“0”に変化したか否かを、即ち、音声
の入力が終了したか否かを判定する(ステップ534)
そして、l”から“0”に変化していないと判定した場
合はその処理を終了し、“1”から“0”に変化したと
判定した場合はフラグFをrlJにした後(ステップ5
35)、その処理を終了する。
タイミングt1の場合、音声の入力が開始されていない
ので、ステップS34の判断結果はNOとなり、CPU
31はフラグFを「1」と廿ずにその処理を終了するこ
とになる。以下、タイミングt2.t3.・・・で割込
みがかけられる毎にCPU31は前述したと同様の処理
を行ない、第9図に示すように、RAM30のワークエ
リアにAD変換器24−1〜24−nの出力信号のレベ
ル及びコンパレータ26の出力信号を順次格納する。
そして、音声の入力の終了した直後のタイミングt  
(j+1)に於いて割込みがかけられると、ステップS
34の判断結果がYESとなるので、CPU31はフラ
グFを「1」にした後(ステップ535)、その処理を
終了する。
ステップS35でフラグFが「1」にされると、第5図
のステップS6の判断結果がYESとなるので、CPU
31はステップS7の処理を行なう。
ステップS7では、RAM30のワークエリアに格納さ
れているAD変換器24−1〜24−nの出力信号のレ
ベルの内の音声部分のレベル(コンパレータ26の出力
信号が“1”となっているタイミングt3からタイミン
グtjまでのレベル)を増減パターンとして第」0図に
示すように、ダイヤル番号と対応させてRAM30の指
定された登録領域に登録しくステップS7)、その処理
を終了する。
前述したように、音声の登録は一般に車両を停止させ、
騒音の少ない状態で行なうものであるので、RAM30
に登録された増減パターンは音声の特徴を正確に表した
ものとなる。
次に認識モード時の動作を説明する。
操作者は音声により発信を行なう場合、先ず、キー操作
部33から動作モードをL’211tモードにする指示
を人力し、その後、音声をマイクロホン21に向かって
発する。操作者が音声を発すると、整流回路25から第
11図に示す信号が出力される。音声による発信は一般
に走行中に於いて行なわれることが多いため、音声が入
力されていない期間(タイミングt3以前、タイミング
tj以後)に於いても同図に示すように何らかの電圧が
発生している。この走行中の騒音は第3回の曲線aに示
すように、低周波数で大きく、且つエンジン或いはタイ
ヤの回転音特有の周波数特性を存している。第3図の曲
1gaはバンドパスフィルタ222の中心周波数f2の
近傍でエンジン、タイヤの回転音が強く表れていること
を示している。
CPU31はキー操作部33から動作モードを認識モー
ドにする指示が入力されると、第6図に示す処理を開始
し、ステップSllに於いて領域AをRAM30上のワ
ークエリアの先頭領域にし、次のステップ312でフラ
グFを「0」にし、その後ステップS ]、 3でフラ
グFが「1」になるのを待つ。
認識モード時に於いても、CPU31はクロック発振器
32により割込みがかけられる毎に第7図に示した割込
み処理を行なっており、RAM30のワークエリアにタ
イミングt1〜t  (j+1)の期間に於けるAD変
換器24−1〜24−nコンパレータ26の出力信号の
レベルを第12図に示すように格納する。但し、タイミ
ングt1はステップS12でフラグFが「0」にされた
直後の割込みタイミングである。そして、タイミングt
  (j+1)で割込みがかけられた時にステップS3
4でコンパレータ26の出力信号が“1”から“0”に
変化したことを検出すると、即ち、音声の入力が終了し
たことを検出すると、CPU31はフラグFを「1」に
する。前述したように、音声による発信は一般に走行中
に行なわれるものであるので、第8図に示したパターン
を得た時に発した音声と同し音声を発したとしても、第
12図に示すように、ワークエリアに格納される各AD
変換器24−1〜24−nの出力信号のレベルは登録時
とは異なるものとなる。
CPU31はステップ313に於いて、フラグFが「1
」になったと判断すると、RAM30のワークエリアを
参照し、コンパレータ26の出力信号が“1”になる直
前の各AD変換器24−1〜24−nの出力信号のレベ
ルをそれぞれm個得る(ステップ514)。次いで、C
PU31はステップS14で得た出力信号のレベルの各
AD変換器24−1〜24−n毎の平均値を求め、それ
を各AD変換器24−1〜24−n対応の騒音レベルと
する(ステップ515)、今、例えば、ステップS14
に於けるmを「2」とし、コンパレータ26の出力信号
が“1”になる直前のAD変換器24−1〜24−nの
出力信号のレベルを2個ずつ得るとすると、AD変換器
24−1対応の騒音レベルはrlJ、AD変換器24−
2対応の騒音レベルはr3J、AD変換器24−3〜2
4n対応の騒音レベルは「0」となる。
次いで、CPU31は第4図の構成を有しROM29に
格納されている重み表を参照して各AD変換器24−1
〜24−n対応の重み系数を求める(ステップ516)
。この例の場合、AD変換器24−1. 24−2. 
24−3−24−n対応の騒音レベルはそれぞれrlJ
、r3J、rOJであるので、AD変換器24−1.2
4−2.24−3〜24−n対応の重み系数はro、9
」ro、4J、  rl、OJとなる。
その後、CPU31はRAM30に登録されている複数
の増減パターンの内の1つを選択しくステップ517)
、次いで、1を「1」にする(ステップ818)。その
後、cpuj 1は次式+11に示す演算を行なうこと
により、差分Δ5(1)を求める (ステップ519)
Δ5(i)  = (L(i、1)  −L(i、1)
 ’ ) XK 1+  (L(i、2)  −L(i
、2)  ’  )  XK2+   (L(i、n)
   −L(i、n)   ’   )   XKn・
・・・・・fi+ ここで、Kl−Knはステップ316で求めた各AD変
換器24−1〜24−n対応の重み系数を、L(i、y
) は認識モード時にRAM30のワークエリアに格納
されたAD変換器24−1の出力信号のレベルの内のコ
ンパレータ26の出力信号が“1“になってから第y番
目のレベル(音声部分の第y番目のレベル)を、L (
i、y) ’ はステップ517で選択した増減パター
ン中のAD変換器24−1の出力信号のレベルの内の第
y番目のレベルを表している。
今、例えば、ステップS17で第10図に示した増減パ
ターンが選択されたとすると、ステップ319では次式
(2)に示す演算が行なわれることになる。
Δ5(1)= (3−2)xo、9 +  (5−3)xQ、  4 +  (8−8)xi、  0 + ・・・・・・ +  (2−2)xi、  0 =1.7       ・・・・・・ (2)次に、C
PU31はワークエリアに格納されている全ての音声部
分のレベルについて差分ΔS (i)を求めたか否かを
判断する(ステップ520)。
そして、ステップS20の判断結果がNoの場合はiを
+1した後、ステップS19の処理に戻り、判断結果が
YESの場合はステップS22の処理を行なう。
ステップ322ではステップS19で求めた全ての差分
Δ5(1)、Δ5(2)、・・・を合計した値ΔSを求
める処理を行ない、次のステップ323ではステップS
22で求めた合計値ΔSと予め定められている閾値とを
比較する処理を行なう。そして、合計値ΔSが閾値以下
の場合は(ステップS23でYES) 、CPU31は
入力音声がステップS17で選択した増減パターン対応
の音声であると判断し、ステップS17で選択した増減
パターン対応のダイヤル番号を用いて発信を行なう(ス
テップ524)。また、合計値ΔSが閾値を越える場合
は(ステップS23でNo) 、入力音声がステップS
17で選択した増減パターン対応の音声でないと判断し
、ステップS25の処理を行なう。
ステ、プS25ではRAM30に登録されている全ての
増減パターンを選択したか否かを判断し、全ての増減パ
ターンを選択していないと判断した場合は(ステップS
25でNO)、ステップS17の処理に戻り、全ての増
減パターンを選択したと判断した場合は(ステップS2
5でYES)、認識不能と判定した後(ステップ526
)、その処理を終了する。
ここで、本実施例はRAM30に格納 る増減パターンとRAM30のワークエリアに格納され
ている増減パターンとの対応するレベル同士の差分を求
め、更に求めた各差分を騒音レベルに反比例的な重み系
数に従って重み付けし、重み付けした差分の合計値が閾
値以下であるか否かを判定することにより音声認識を行
なっているので、重み付けをしない場合に比較して騒音
の影響を少ないものとすることが可能となる。即ち、同
し音声を表す第10図に示した増減パターンと第12図
に示したワークエリアの音声部分(コンパレータ26の
出力信号が“1”になっている部分)の内容とのAD変
換器24−1〜24−nの第1番目の出力信号の重み付
けを行なわない時の差分Δ5(1)’  は次式(3)
に示すようにr3Jとなる。
Δ5(1)’  = (3−2) +(5−3) + (8−8) + ・・・・・・ + (2−2) =3   ・・・・・・ (3) 弐(2)と式(3)とから判るように、重み付けを行な
うことにより、差分を零に近づけることができる。
音声認識は前述したように、各差分の合計値が閾値以下
であるか否かを判定することにより行なっているもので
あるので、本実施例のように、重み付けを行ない、各差
分を零に近づけ、差分の合計値を零に近づけることによ
り、入力された音声が第10図に示した増減パターン対
応の音声と認識できる可能性が高くなる。
尚、上述した実施例に於いてはステップ314に於ける
mの値を「2」としたが、mの値はこれに限られるもの
ではない。mの値を大きくし、騒音レベルの観測期間を
長くすると、突発的な騒音が発生した場合でもステップ
S15で求める騒音レベルを車内に於ける定常的な騒音
レヘ、ルとすることができるので、入力された音声が認
識不能となる可能性は少なくなるが、誤認識する可能性
は多くなる。しかし、利用者の心理としては人力した音
声が認識されずに拒絶されるより、ある確率で誤認識が
発生してもほぼ正確に認識される方が好悪がもたれるの
で、mの値をある程度大きくした方が望ましい。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明は、登録モード時に登録さ
れた増減パターンと認識モード時に入力された音声の増
減パターンとの差分を騒音レベルに反比例的な重み系数
を用いて重み付けするようにしたものであるので、騒音
の影響による認識率の低下を防止することが可能になる
効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の構成図、 第2図は本発明の実施例のブロック図、第3図はバンド
パスフィルタの特性図、第4図は重み表の構成例を示す
図、 第5図は登録モード時のCPUの処理例を示す流れ図、 第6図は認識モード時のCPLIの処理例を示す流れ図
、 第7図は割込み時のCPUの処理例を示す流れ図、 第8図は登録モード時の整流回路25の出力波形図、 第9図は登録モード時のワークエリアの内容を示す図、 第10図は登録された増減パターンの一例を示す図、 第11回は認識モード時の整流回路25の出力波形図及
び、 第12図は認識モード時のワークエリアの内容を示す図
である。 図に於いて、1.21・・・マイクロホン、2−1〜2
−n、22−1〜22−n・・・バンドパスフィルタ、
3・・・音声検出手段、4・・・記憶手段、5・・・登
録手段、6・・・騒音レベル算出手段、7・・・重み系
数算出手段、8・・・認識手段、23−1〜23−n2
5・・・整流回路、24−1〜24−n・・・AD変換
器、26・・・コンパレータ、27・・・出力部、28
・・・入力部、29−ROM、30・RAM、31 ・
CPU、32・・・クロック発振器、33・・・キー操
作部。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)音声を入力するマイクロホンと、 それぞれが異なる中心周波数を有し、前記マイクロホン
    の出力信号が加えられる複数のバンドパスフィルタと、 前記マイクロホンの出力信号に基づいて音声の有無を検
    出する音声検出手段と、 登録モード時、前記音声検出手段で音声が検出されてい
    る期間に前記各バンドパスフィルタから出力された各信
    号の一定時間毎のレベルを増減パターンとして記憶手段
    に登録する登録手段と、認識モード時、前記音声検出手
    段が音声を検出していない期間に於ける前記各バンドパ
    スフィルタの出力信号に基づいて、前記各バンドパスフ
    ィルタ対応の騒音レベルを算出する騒音レベル算出手段
    と、 認識モード時、前記騒音レベル算出手段が算出した各バ
    ンドパスフィルタ対応の騒音レベルに基づいて騒音レベ
    ルに反比例的な各バンドパスフィルタ対応の重み系数を
    算出する重み系数算出手段と、 認識モード時、前記音声検出手段が音声を検出している
    期間に前記各バンドパスフィルタから出力された信号の
    一定時間毎のレベルと前記記憶手段に登録されている増
    減パターン中の各レベルとの対応するレベル同士の差分
    を前記騒音レベル算出手段が算出した重み系数の内の対
    応する重み系数を用いて重み付けし、重み付けした差分
    の合計値が閾値以下であるか否かを判定することにより
    音声認識を行なう認識手段とを含むことを特徴とする音
    声認識装置。
  2. (2)前記音声検出手段は前記マイクロホンの出力信号
    を整流する整流回路と、該整流回路の出力信号と基準電
    圧とを比較するコンパレータとから構成されることを特
    徴とする請求項1記載の音声認識装置。
JP2131857A 1990-05-22 1990-05-22 音声認識装置 Pending JPH0426900A (ja)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2131857A JPH0426900A (ja) 1990-05-22 1990-05-22 音声認識装置
CA002042926A CA2042926C (en) 1990-05-22 1991-05-21 Speech recognition method with noise reduction and a system therefor
US07/704,160 US5201004A (en) 1990-05-22 1991-05-22 Speech recognition method with noise reduction and a system therefor
AU77273/91A AU644875B2 (en) 1990-05-22 1991-05-22 Speech recognition method with noise reduction and a system therefor
DE69112705T DE69112705T2 (de) 1990-05-22 1991-05-22 Methode und System zur Spracherkennung mit Rauschverminderung.
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