JPH0451376B2

JPH0451376B2 -

Info

Publication number: JPH0451376B2
Application number: JP63073974A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Teraura; Kensaku Harada; Tadao Nojiri
Original assignee: NipponDenso Co Ltd
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1988-03-28
Filing date: 1988-03-28
Publication date: 1992-08-18
Also published as: JPS63265749A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、車両に搭載された各種車載機器を音
声によつて制御する車両用音声制御装置に関す
る。

〔従来の技術〕

従来より、音声を認識処理する音声認識装置が
知られている。このような音声入力装置にあつて
は、マイクロホンを用いて入力音声を捕捉してい
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが上述した従来のものでは、捕捉された
入力音声を、騒音と入力すべき音声とに容易に分
離することができないため、騒音は実質的に音声
認識率の大幅な低下（場合によつては認識不能）
を招いてしまう。

そこで本発明は上記問題点に鑑みてなされたも
のであり、音声以外の音（騒音等）が入力されて
音声認識率が低下するのを防止できる車両用音声
認識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〕

そのため本発明は、車両に設けられた各種車載機器を音声によつて
制御する車両用音声制御装置において、音声入力の開始を検知する開始検知手段と、この開始検知手段が音声入力の開始を検知した
時には、少なくとも１個の車載機器の出力を遮断
する騒音制御手段と、この騒音制御手段が遮断した後に、騒音状態を
検出する状態検出手段と、この状態検出手段により検出された前記騒音状
態に基づいて、音声の入力が可能かどうかを判定
する判定手段と、この判定手段により音声の入力が可能と判定さ
れた場合には、音声を入力すると共に、この入力
情報に基づいて前記各種車載機器の作動を制御す
る作動制御手段と、この作動制御手段が処理を終了した後、或いは
前記判定手段により音声の入力が不可能と判定さ
れた際には、前記騒音制御手段により遮断された
前記車載機器の出力を復帰させる復帰手段と、を備えることを特徴とする車両用音声制御装置を
採用するものである。

〔作用および効果〕

上記構成により、各種の車載機器を制御するた
めの音声の入力開始が検知されると、少なくとも
１個の車載機器の出力が遮断され、その後に検出
された騒音状態が音声入力可能なものか否かが判
定される。そして、この判定の結果、音声入力が
可能と判定された場合には、作動制御手段により
音声が入力されるので、雑音を極力抑えて音声を
入力することができ、音声の認識率を高く維持す
ることができるという優れた効果がある。

また、上記判定の結果、音声入力が不可能と判
定された場合には、騒音制御手段により遮断され
た車載機器の出力を復帰させるので、車載機器の
出力を遮断しても、なお騒音が大きい場合（すな
わち、周囲の騒音が大きい場合等）には、音声認
識を中止して、自動的に遮断された車載機器の出
力を復帰させることができるという優れた効果が
ある。

〔実施例〕

以下図面を参照してこの発明の一実施例を説明
する。第１図はその構成を示したもので、１１は
音声を捕捉し電気信号に変換して入力音声信号と
するマイクロホンであり、このマイクロホン１１
で捕捉された音声信号は増幅器１２で適宜増幅し
て複数個、例えば15個のそれぞれ通過周波数帯域
を異ならせたバンドパスフイルタ１３−１〜１３
−１５に並列的に供給する。この場合、バンドパ
スフイルタ１３−１〜１３−１５のそれぞれの通
過周波数帯域の中心周波数は、対数軸上で等間隔
となるように設定する。そして、このバントパス
フイルタ１３−１〜１３−１５それぞれ通過した
信号は、それぞれ検波器１４−１〜１４−１５に
供給して、それぞれ通過信号のレベルに対応した
アナログ状信号とし、この検波器１４−１〜１４
−１５からの出力信号はマルチプレクサ１５に供
給する。すなわち、バンドパスフイルタ１３−１
〜１３−１５および検波器１４−１〜１４−１５
は、入力音声の周波数分析部を構成するようにな
る。

上記検波器１４−１〜１４−１５それぞれから
の出力信号は、マルチプレクサ１５から順次取り
出され、Ａ／Ｄコンバータ１６でそれぞれデイジ
タル信号に変換されて演算処理を行うCPU１７
に供給される。このCPU１７にはタイマー装置
１８が付属され、このタイマー装置１８から
CPU１７に対して割り込み指令を与えるもので、
CPU１７はこの割り込み指令に対応してマルチ
プレクサ１５を制御し、検波器１４−１〜１４−
１５からの出力信号を順次取り出し、Ａ／Ｄコン
バータ１６に供給するようになる。

また、この音声入力装置の設置される車室内の
各座席に対応して複数個例えば５個の音声入力指
示のためのスイツチ１９−１〜１９−５（開始検
知手段に相当）が設けられ、これらスイツチ１９
−１〜１９−５の操作投入時の信号は、CPU１
７に対して音声入力要求として供給される。この
ような車室内には、またラジオ、ステレオ等の音
響装置２０が装備されるもので、この音響装置２
０からの出力信号は切換リレー回路２１を介して
スピード２２に供給し、車室内に音響出力が得ら
れるようにしてなる。

上記CPU１７からは、上記スイツチ１９−１
〜１９−５のいずれかの操作に対応して音響しや
断のための指令信号が発せられ、また音声入力要
求を受け入れる状態でデイジタル状の報知信号が
発せられる。そして、この報知信号はＡ／Ｄコン
バータ２３でアナログ状信号とし、増幅器２４を
介して上記切換リレー回路２１に供給する。この
リレー回路２１は、上記しや断指令で切換駆動さ
れるもので、この指令の存在時に音響装置２０か
らスピーカ２２に供給される信号をしや断し、増
幅器２４からの報知信号をスピーカ２２に結合す
るように制御される。２５は、音声入力により制
御される制御対象となるエアコン装置であり、こ
のエアコン装置２５には適宜手動による制御スイ
ツチ機構２６が付属されている。

次に上記のように構成される装置、特にCPU
１７の動作について、第２図に示す流れ図にもと
づき説明する。まずスタート状態においてこの装
置の電源が投入され、CPU１７が起動されるも
ので、このCPU１７の起動に伴つてステツプ101
に進む。このステツプ101では、車室内に設置さ
れている音声入力要求のスイツチ１９−１〜１９
−５の操作状態をサーチし、操作投入されたスイ
ツチが存在するか否かを判定する。そして、スイ
ツチ１９−１〜１９−５のいずれもが操作されて
いない「NO」の判定でステツプ101に戻る。ま
た、スイツチ１９−１〜１９−５のいずれかが操
作投入されている場合には、ステツプ101から
「YES」の判定出力が得られ、ステツプ102に進
む。騒音制御手段に相当するステツプ102ではリ
レー回路２１に対して音響しや断指令を出して、
音響装置２０からスピーカ２２に供給される音響
信号をしや断し、車室内における音響再生を禁止
するようにリレー回路２１を切換駆動する。この
場合、増波器２４からの出力信号がスピーカ２２
に結合されるように切換設定される。

次にステツプ103に進み、騒音検出の回数を示
す指標ｊを「１」にセツトし、状態検出手段に相
当するステツプ104で騒音のサンプリングを行う。
すなわち、タイマー装置１８からの割り込み信号
による割り込みによつて、マルチプレクサ１５を
制御し、バンドパスフイルタ１３−１〜１３−１
５および検波器１４−１〜１４−１５からなる周
波数分析回路の出力を選択し、検波器１４−１〜
１４−１５からの出力信号を順次Ａ／Ｄコンバー
タ１６によつてデイジタル値に変換してサンプリ
ング動作を行う。このサンプリングは、例えば20
ｍ秒毎の一定時間毎にタイマー装置１８からの割
り込み信号によつて１回（例えば５回）行う。

このような騒音サンプリングによつてサンプリ
ングされたデータは、ステツプ105において騒音
が時間的に安定であるか否かを判定する。このス
テツプ105における判定は、例えば次のようにし
て行う。１回のサンプリングによつて各バンドパ
スフイルタ１３−１〜１３−１５それぞれからの
出力に対応するデータが15個得られるもので、こ
のデータセツトを以下特徴ベクトルと呼ぶことに
する。したがつて、１回のサンプリングによつて
１個の特徴ベクトルが得られる。ここで、ｉ番目
の特徴ベクトルのｆ番目のバンドパスフイルタ１
３−ｆのサンプリング値をvi.fとすると、ｉ番目
の特徴ベクトルViは次式のように表現される。

Vi＝（vi.₁，vi.₂，…，vi.f，…vi.₁₅）……(1) ここで、指標ｉについて平均操作を行うと次の
ようになる。

ｖ−ｆ＝_I 〓ⁱ⁼¹ vi.f／Ｉ ……(2) ｖ−ｆは「ｆ＝１〜15」まで求めるもので、ｉは
時間を代表するものであるため、ｖ−ｆはｆ番目の
バンドパスフイルタ１３−ｆの時間的な平均を示
すようになる。

ここで、第１のしきい値ベクトルV¹ _Tを次式で
与える。

V¹ _T＝（V¹ _T.1、V¹ _T.2、…、V¹ _T.f、…、V¹ _T.15 ……(3) V¹ _T.ｆはｆ番目のバンドパスフイルタ１３−ｆ
に対応する第１のしきい値であり、ベクトルV¹ _T
はあらかじめ設定される値である。そして、以上
の諸量を用いて騒音の定常性を判定するようにな
る。すなわち、すべてのサンプリング値vi.tに対
して次式が満たされる場合は定常であると判定
し、それ以外の場合は定常ではないと判定する。

｜vi.t−ｖｖ−ｆ｜＜v¹ _T.ｆ（ｉ＝１〜Ｉ、ｆ＝１〜15） ……(4) このステツプ105で定常であると判定された場
合は次のステツプ106に進む。なお、ステツプ105
およびステツプ106は判定手段に相当する。

そして、ステツプ106にて定常でないと判定さ
れた場合はステツプ107に進み、指標ｊがあらか
じめ設定された値Ｉ（例えば５）に等しいか否か
を判定する。このステツプ107で等しい「YES」
と判定された場合は、騒音は定常ではなく音声入
力には不適切な状態にあると判定し、ステツプ
109に進んでCPU１７内の記憶部に記憶された
「入力不適切」を表示する音波形データを読み出
す。この音波形データは、Ｄ／Ａコンバータ２３
でアナログ状信号に変換され、増幅器２４および
前述したように切換えられたリレー回路２１を介
してスピーカ２２に供給される。そして、スピー
カ２２から現在が音声入力に不適切な状態である
ことを知らせる例えば「ピツピツ」とする出力音
を発生させる。そして、次にステツプ117に進み、
切換リレー回路２１を制御して音響装置２０から
の出力信号をスピーカ２２に結合して音響出力を
復帰させて１回の動作が終了する。

また、前記ステツプ107でｊがＩに等しくない
「NO」と判定された場合ステツプ108に進み、ｊ
に「１」を加えてステツプ104に戻る。

さらに、前記ステツプ105で騒音が定常である
「YES」と判定された場合は、ステツプ106に進
み、騒音の大きさが充分に小さなものであるか否
かを判定するもので、この判定は例えば次のよう
にして行う。すなわち、第２のちきい値ベクトル
V² _Tを次式で与え、あらかじめ設定しておく。

V² _T＝（V² _T.1、V² _T.2、…、V² _T.f、…、V² _T.15 ……(5) そして、ステツプ105で求めた平均値ｖ−ｆに対
して次式の判定を行う。

ｖ−ｆ＜V² _T.ｆ（ｆ＝１〜15） ……(6) 15個のｖ−ｆのうちいずれか１つでも上記(6)式を
満たさない時、騒音レベルが大きくて音声入力に
は適さないと判定し、ステツプ107に進む。逆に
すべてのｖ−ｆが(6)式を満たす場合には、騒音レベ
ルは充分小さくて音声入力に適すると判定し、ス
テツプ110に進む。このステツプ110では音声入力
を要求した者に対して、音声入力が可能であるこ
とを前記ステツプ109と同様にして例えば「ピツ」
とする報知音出力で知らせる。そして、ステツプ
111に進み入力音声のサンプリングを行わせる。

この音声サンプリングの過程は第３図の流れ図
に示される。すなわち、この音声サンプリングの
過程に入ると、まずステツプ201で有効な音声入
力の回数を示す指標ｉを「１」に初期設定し、ス
テツプ202で有効音声入力後の無効な入力の回数
を示す指標ｌを「０」に初期設定する。そしてス
テツプ203に進み、タイマー装置１８の割り込み
信号による割り込みによつて、マルチプレクサ１
５を制御し、バンドパスフイルタ１３−１〜１３
−１５それぞれに対応する検波器１４−１〜１４
−１５それぞれからの検波出力を、順次Ａ／Ｄコ
ンバータ１６でデイジタル値に変換してサンプリ
ングを行う。その結果、第ｉ番目のサンプリング
データ（特徴ベクトル）をviとすると、次式が得
られる。

Vi＝（vi.₁、vi.₂、…、vi.f、…vi.₁₅）……(7) ここで、vi.fは第ｉ番目のサンプリングの第ｆ
番目のバンドパスフイルタ１３−ｆの検波出力の
サンプリング値を示す。

このようにサンプリングが行われると、ステツ
プ204に進み、特徴ベクトルViの音声パワー計算
を行う。ここでは音声パワーとして次式を用い
る。

Pi＝₁₅ 〓^f=1 （vi.f−ｖ−ｆ）² ……(8) ここで、ｖ−ｆは先に説明した騒音の周波数成分
である。

次にステツプ205に進み、特徴ベクトルViが有
効な音声入力を代表しているか否かを判定するも
ので、この判定はあらかじめ定められたしきい値
P₀に対して次式を満たすか否かによつて行う。

Pi＞P₀ ……(9) このステツプ205で判定結果が「YES」の場合
にはステツプ206に進み、有効音声入力後の無効
入力回数を示す指標ｌが「０」に等しいか否かを
判定する。このステツプ206で「YES」の判定の
場合はステツプ209に進み、ｉに「１」を加えて
ステツプ203に戻る。また、「NO」の判定の場合
はステツプ207に進み、過去ｌ回の無効入力は単
語内に含まれる無音部分であつたと判定し、その
ｌ回の特徴ベクトルは発音された単語の短時間の
音声を代表する有効な入力であるとして、ｉにｌ
を加えてステツプ208に進み、ｌを「０」にリセ
ツトしてステツプ209に進む。

上記ステツプ205で無効入力「NO」であると
判定された場合は、ステツプ210でｉが「１」に
等しいか否かを判定する。そして「YES」の場
合は音声は未だ発せられていないと判定し、ステ
ツプ203に戻る。また「NO」の場合はステツプ
211に進み、ｌがあらかじめ定められたしきい値
Ｌより大きいか否かを判定する。そして「YES」
の場合は単語内に含まれる無音部分より充分長い
無音部分があり、音声入力は終了したと判定して
ステツプ213に進み、ｉがあらかじめ定めたしき
い値Ｉよりも大きいか否かを判定する。このステ
ツプ213で「NO」の結果が得られた場合は、音
声が発せられ且つ音声入力は終了したが、音声入
力時間が小さいため無効な入力であると判定し、
ステツプ201に戻つて再び音声入力の検出を行う。
また「YES」の場合は、有効な音声入力があり
且つこれが終了したとして音声サンプリングの過
程を終了する。

また、前記ステツプ211で「NO」の判定がさ
れた場合は、単語内に含まれる無音部分である可
能性があるとして、ステツプ212でｌに「１」を
加え、ステツプ203に戻る。

このようにして第２図のステツプ111の音声サ
ンプリングの過程が終了するとステツプ112に進
み、ステツプ111でサンプリングされた入力音声
パターンとあらかじめ登録された標準パターンと
のパターンマツチングを行う。

ここで、登録されている標準パターンの数をＮ
個とし、入力音声パターンとｎ番目の標準パター
ンとの類似度をD_oとすると、各標準パターンに
対して次式のように類似度ベクトルＤを求める。

Ｄ＝（D₁、D₂、…、D_o、…、D_N） ……(10) 次に、ステツプ113に進み入力音声に対応する
標準パターンがあるか否かを判定する。この判定
は例えば次のようにして行う。

すなわち、類似度ベクトルＤの中で最大の成分
をD_Mとし、２番目に大きい成分をD_MMとし、あ
らかじめ設定されたしきい値V¹ _T、DV² _Tに対して
次式が同時に満たされるか否かを判定する。

D_M＞D¹ _T ……（11） D_M−D_MM＞D² _T ……（12）上記（11）式を満たさない場合は入力音声に対
応する標準パターンは存在せず、誤つた音声が入
力されたと判定する。また、（12）式が満たされ
ない場合は、入力音声はＭ番目の標準パターンに
対応する可能性は高いが、MM番目の標準パター
ンと有意な差はなく区別することができない、と
判定する。そして、（11）、（12）式を同時に満た
さない場合はステツプ114に進み、当該音声入力
が受け付けられなかつたことを判断し、前記ステ
ツプ109と同様にして音声入力したものに知らし
める。そしてステツプ117に進み、音響装置２０
の出力を復帰させる。

また、ステツプ113において（11）、（12）式を
同時に満たす場合は、入力音声はＭ番目の標準パ
ターンに対応すると判定し、ステツプ115に進む。
このステツプ115では当該入力音声が正常に入力
されたことを判断し、ステツプ109に同様にして
音声入力した者に無効入力とは異なる出力音、例
えば「ピツ」とする報知音で知らせる。

そして、この判断に対応してステツプ116に進
み、入力音声に対応する制御をエアコン装置２５
に対して行い、ステツプ117に進んで音響装置２
０の出力を復帰させる。このようにして１回の音
声入力認識動作が終了する。なお、上述したステ
ツプ110〜ステツプ116は作動制御手段に相当し、
ステツプ117は復帰手段に相当する。

ここで、上記流れ図には特に示してないが、ス
テツプ104における騒音サンプリングの特徴ベク
トルから騒音の各周波数成分を推定して記憶させ
る。そして、ステツプ111による音声サンプリン
グによる各周波数成分から上記記憶された推定騒
音周波数成分を差し引けば、その残りの各周波数
成分は入力音声分のものとなり、効果的な音声認
識が行なえるものである。この場合、推定した騒
音成分は、音声入力を行う直前のものであるた
め、その推定精度は充分に高いものであり、入力
音声の分析がより高精度に実行できるものであ
る。

尚、上記実施例では周波数分析手段としてバン
ドパスフイルタを用いたが、入力音声波形そのも
ののサンプリングを行い、高速フーリエ変換
（FFT）手段を用いるようにしてもよい。また、
装置の作動状態を報知する手段として、「ピツ」
あるいは「ピツピツ」等の特殊音を用いたが、こ
れは例えば「現在騒音が定常ではないので音声入
力できません」等の会話音声を合成出力するよう
にしてもよい。さらに車室内に設置されたLED
等による視覚的発光手段を用いるようにしてもよ
いことはもちろんである。

以上のようにこの実施例によれば、音声入力要
求のためのスイツチを設けることにより、例えば
車室内での音声入力時における不要な会話を効果
的に禁止することができ、このような会話音が誤
まつて入力されることがなくなる。また、音声入
力時に同乗者に確実に沈黙を要求することがで
き、他の音声の重なることを効果的に防止するこ
とが可能となる。

また、騒音の状態を音声入力の直前に検出する
ようにしたので、騒音が音声入力の障害となる場
合には、音声入力を回避することができ、認識率
を向上させることができる。さらに、この音声認
識に際して音響装置の出力を遮断することによつ
て、車室内等の騒音条件を著しく向上した状態で
音声入力が実行されるようになるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係る車両用音声
制御装置を説明する構成図、第２図は上記装置の
演算過程を説明する流れ図、第３図は同じく入力
音声サンプリングの過程を説明する流れ図であ
る。１１……マイクロホン、１３−１〜１３−１５
……バンドパスフイルタ、１４−１〜１４−１５
……検波器、１５……マルチプレクサ、１６……
Ａ／Ｄコンバータ、１７……CPU、１９−１〜
１９−５……スイツチ（音声入力要求）、２０…
…音響装置、２１……切換リレー回路、２５……
エアコン装置。

Claims

【特許請求の範囲】１車両に設けられた各種車載機器を音声によつ
て制御する車両用音声制御装置において、音声入力の開始を検知する開始検知手段と、この開始検知手段が音声入力の開始を検知した
時には、少なくとも１個の車載機器の出力を遮断
する騒音制御手段と、この騒音制御手段が遮断した後に、騒音状態を
検出する状態検出手段と、この状態検出手段により検出された前記騒音状
態に基づいて、音声の入力が可能かどうかを判定
する判定手段と、この判定手段により音声の入力が可能と判定された場合には、音声を入力
すると共に、この入力情報に基づいて前記各種車
載機器の作動を制御する作動制御手段と、この作動制御手段が処理を終了した後、或いは
前記判定手段により音声の入力が不可能と判定さ
れた際には、前記騒音制御手段により遮断された
前記車載機器の出力を復帰させる復帰手段と、を備えることを特徴とする車両用音声制御装置。