JPH0450900A - 類似度計算装置 - 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 本発明は音声認識を行う際に動的計画法を利用して２つ
のパターン間の類似度を計算する類似度計算装置に関す
るものである。

従来の技術 従来、音声認識において、音声として入力されるものと
、マツチングのために基準となるものとの２つのパター
ン間の類似度を計算するために動的計画法を用いて時間
軸を非線形に伸縮して両者のパターンマツチングを実行
する方法が行われている。

以下、従来の類似度計算装置の類似度計算方法について
説明する。

２つのパターンのＡ、　　Ｂにおける音声の特徴ベクト
ルの時系列をそれぞれ Ａ−Ａｏ　、Ａｔ　、Ａ２−ＡＩ　　−・・ｉｌ）Ｂ＝
Ｂｏ　、　　Ｂｔ　、　　Ｂ２　’・’ＢＪ　　−・＝
（２）２つのベクトルＡ、、Ｂｊのベクトル間距離をｄ
（ｉ、ｊ）とする。

ここてｄ（ｉ、ｊ）は一般に第３式のような市街地距離
か用いられている。

ｄ（ｉ、ｊ）＝　Σ　ｌ　ａ　、　−ｂ　、−ｌ−（３
）Ｎはベクトルの次元、ａ　＋　ｋ＋　　ｂ　Ｉ　ｋは
それぞれベクトルＡ、、Ｂｊの要素である。

動的計画法にしたがったパターンマツチングによる類似
度計算では一般に計算量が少なく制御が簡単な以下に示
す漸化式にしたがい類似度を示す累積距離ｇ（ｉ、ｊ）
を計算していく。

・・・・・・（４） ただし、ｇ　（１，１）　＝ｄ　（１，１）・・・・・
・（５）ここで極端な時間軸伸縮を防ぐために累積距離
ｇ（ｉ、ｊ）を計算する範囲を、整合窓と呼ばれる幅Ｒ
の範囲に限定する。第４図はこれらの関係を示したもの
である。そして最終的にｇ（１，Ｊ）を求め２つのパタ
ーン間の距離りを第６式で算出する。

発明が解決しようとする課題 しかしながら上記の類似度計算装置では、累積距離ｇを
整合窓内の全ての点について計算し記憶しなければなら
ず、必要なワークメモリが大きくなるという問題がある
。

本発明は上記従来の問題を解決するもので、動的計画法
を用いて２つのパターンの類似度を計算する際の累積距
離値を記憶するのに必要なワークメモリを大幅に低減し
て簡単な構成で実現することができる類似度計算装置を
提供することを目的とするものである。

課題を解決するための手段 上記課題を解決するために本発明の類似度計算装置は、
第１のパターンの特徴ベクトルの時系列を記憶する第１
パターン記憶部と、第２のパターンの特徴ベクトルの時
系列を記憶する第２パターン記憶部と、第１のパターン
と第２のパターンの累積距離値を動的計画法により算出
する累積距離計算部と、累積距離計算部で算出される距
離値を少なくとも整合窓幅の分だけ一時的に記憶するた
めの累積距離記憶部と、累積距離計算部で計算された累
積距離値を以前に計算された累積距離値を格納している
累積距離記憶部に順次格納するアドレス制御部とを備え
たものである。

作用 上記構成によって、少なくとも整合窓幅分のワークメモ
リを確保して逐次算出される累積距離値を、以前に算出
され以降の処理に必要でなくなった累積距離値が格納さ
れている累積距離記憶部のワークメモリの位置に順番に
格納するようにしながら２つのパターン間の類似度を求
めることにより、累積距離記憶部における必要なワーク
メモリの量が大幅に低減されて簡単な構成の類似度計算
装置が実現できる。

実施例 以下、本発明の一実施例について図面を参照しながら説
明する。

第１図は本発明の一実施例における類似度計算装置のブ
ロック図である。第１図において、１は前記した第１式
の第１のパターンを記憶する第１パターン記憶部、２は
前記した式（２）の第２のパターンを記憶する第２パタ
ーン記憶部、３は第１パターン記憶部１のアドレスを示
す第１ポインターで前記第４式のｉに相当し、４は第２
パターン記憶部２のアドレスを示す第２ポインターで前
記第４式のｊに相当する。５は２つのベクトル間の距離
を、たとえば前記第３式を用いて算出するベクトル距離
計算部、６は前記第４式を用いて累積距離を算出する累
積距離計算部、７は累積距離計算部６の結果を一時的に
記憶する累積距離記憶部であり、ここでは先頭アドレス
をＳＴとする連続したＲ（整合窓幅）＋２の領域を確保
する。８は累積距離記憶部７のアドレスを示すアドレス
ポインターでこのアドレスポインター８は累積距離記憶
部７を巡回バッファとして取り扱う。すなわち、このア
ドレスポインター８はアドレスＳＴから出発しＳＴ＋Ｒ
＋２の次のアドレスを再びＳＴとする。９はｉ、ｊをｉ
＝１．ｊ＝１から順次インクリメントしながら類似度演
算を制御する制御部である。

次に、上記の一実施例における類似度計算装置の動作を
第１図を用いて詳細に説明する。

ここで、第１パターン記憶部１、第２パターン記憶部２
にはそれぞれ２つのパターンの特徴ベクトルの時系列が
記憶されているものとし、整合窓は第４図に示したよう
な傾き４５度の窓を用いる。

また、初期設定として累積距離記憶部７には全てのメモ
リーに無限大の値が設定されているものとする。

まず、制御部９は第１ポインター３にｉ＝１、第２ポイ
ンター４にｊ＝１を与え類似度計算を実行して行（。類
似度の計算は、ｉを固定してｊをインクリメントしなが
ら整合窓の範囲まで累積距離を計算してその後、ｉをイ
ンクリメントしながら同様に計算を続けるが、ここでは
簡単のために現在１＝ｉｏまで演算が進んできたものと
して説明する。また計算を開始するｊの位置をｊｏとす
る。（第１ポインター３はＩＱｓ第２ポインター４はｊ
。となっている。）ただしｊｏは次の第７式のようにな
る。

１≦ｉ＜Ｒ／２のとき、ｊｏ　＝１ １≧Ｒ／２のとき、ｊｏ＝ｉ−（Ｒ／２）・・・・・・
（７） 累積距離記憶部７には、１＝ｉｏ−１の時点で計算され
た累積距離値が第２図に示すような形で格納されている
。ここで累積距離記憶部７の先頭アドレスを第２図に示
したようにＳＴと定義し、アドレスポインター８はＳＴ
を指しているものとする。点（ｌｏ、Ｊｏ）での累積距
離を求めるために、まずベクトル距離計算部５はｉｏに
対応する第１パターン記憶部１のベクトルとｊｏに対応
する第２パターン記憶部２のベクトルを読みだし前記の
第３式に示したベクトル間距離を計算して累積距離計算
部６に出力する。累積距離計算部６では累積距離記憶部
７のアドレスＳＴ、ＳＴ＋１゜ＳＴ＋２に記憶された値
から前記第４式にしたかい累積距離値を計算する。こう
して算出された累積距離値はアドレスポインター８の指
すアドレスＳＴに格納され、アドレスポインター８はイ
ンクリメントされる。これはこれ以降の処理にはアドレ
スＳＴの内容は必要でなくなったため、新たに求めた累
積距離値ｇ（ｉｏ、ｊｏ）をそこに格納することにより
メモリーの有効利用を図っている。

この後第２ポインター４のｊの値もインクリメントされ
以下同様の処理を続ける。

ここでｊの最大値は整合窓により規定され第８式のよう
になる。

ｊ＝Ｒ／２＋ｉ ただしｊ≧Ｊのとき、ｊ＝Ｊ　　　・・・・・・（８）
こうして１＝ｉｏについて累積距離計算をすべて実行し
た後の累積距離記憶部７は第３図のようになる。これま
での処理で累積距離記憶部７の内容は１＝ｉｏ−１での
累積距離値から１＝ｉ０での累積距離値にすべて置きか
わったことになる。

またアドレスポインター８は５Ｔ−１に即ち巡回ポイン
ターであるため実際にはＳＴ＋Ｒ＋２にセットされる。

この後第１ポインター１のｉの値もインクリメントされ
以下上記と同様の処理を続は最終的にｇ　（Ｉ、　　Ｊ
）の値を求め、前記第６式により２つのパターン間の距
離（類似度）が算出される。

以上のように本実施例によれば、第１のパターンを記憶
する第１パターン記憶部１と、第２のパターンを記憶す
る第２パターン記憶部２と、２つのベクトル間距離を計
算するベクトル距離計算部５と、漸化式第４式を用いて
累積距離を計算する累積距離計算部６と、累積距離値を
記憶するための整合窓幅＋２の容量の累積距離記憶部７
と、累積距離記憶部７のアドレスを巡回バッファとして
管理するアドレスポインター８を設け、ｉ＝ｉ、）で算
出された累積距離値を既にｉｏ　１の時点の累積距離値
が格納されている累積距離記憶部７の上に順次格納して
行くように構成したことにより、累積距離算出時に必要
なワークエリアの容量を大幅に低減し、ハードウェア化
を容易にし、高速処理も実現できる。

発明の効果 以上のように本発明によれば、第１のパターンの特徴ベ
クトルの時系列を記憶する第１パターン記憶部と、第２
のパターンの特徴ベクトルの時系列を記憶する第２パタ
ーン記憶部と、動的計画法により指定された時点での累
積距離を整合窓の範囲内で算出する累積距離計算部と、
累積距離計算部で算出された累積距離値を一時的に記憶
するために少な（とも整合窓幅分の領域を確保した累積
距離記憶部と、累積距離計算部で算出された累積距離値
を一つ前の時点について算出された累積距離値を記憶し
ている累積距離記憶部の上に順次格納していくアドレス
制御部とを備えたことにより、累積距離算出時に必要な
ワークメモリーの容量を大幅に低減することができ、ハ
ードウェア化も容易となり、さら１；高速処理も可能な
類似度計算装置を提供することができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における類似度計算装置のブ
ロック図、第２図は同類似度計算装置の累積距離計算前
における累積距離記憶部の内容を示す構成図、第３図は
同類似度計算装置の累積距離計算後における累積距離記
憶部の内容を示す構成図、第４図は従来の類似度計算装
置の累積距離計算の方法を説明するための図である。 １・・・第１パターン記憶部、２・・・第２パターン記
憶部、６・・・累積距離計算部、７・・・累積距離記憶
部、８・・・アドレスポインター、９・・・制御部。 代理人　　　森　　本　　義　　弘 第２図 之・プ　（０ 第３ 図 ｊＩ４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、特徴ベクトルの時系列により構成される第１のパタ
   ーンＡ＝（Ａ＿１、Ａ＿２、・・・Ａ＿ｉ・・・Ａ＿Ｉ
   ）を記憶する第１パターン記憶部と、特徴ベクトルの時
   系列により構成される第２のパターンＢ＝（Ｂ＿１、Ｂ
   ＿２、・・・Ｂ＿ｊ・・・Ｂ＿Ｊ）を記憶する第２パタ
   ーン記憶部と、指定された任意の数ｉに対する前記第１
   パターン記憶部に記憶された第１パターンと前記第２パ
   ターン記憶部に記憶された第２パターンの累積距離ｇ（
   ｉ、ｊ）を動的計画法にしたがって数ｊを整合窓幅の範
   囲でインクリメントしながら算出する累積距離計算部と
   、前記累積距離計算部で計算される累積距離値を一時的
   に格納するために少なくとも整合窓幅分を確保した累積
   距離記憶部と、前記任意の数ｉに対して前記累積距離計
   算部で算出された累積距離値を前記任意の数ｉ−１に対
   して既に算出された累積距離値を記憶している前記累積
   距離記憶部に重ねて順次格納するように制御するアドレ
   ス制御部とを備えた類似度計算装置。