JPH05249991A - 重み係数決定方法 - Google Patents

重み係数決定方法

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JPH05249991A
JPH05249991A JP4082832A JP8283292A JPH05249991A JP H05249991 A JPH05249991 A JP H05249991A JP 4082832 A JP4082832 A JP 4082832A JP 8283292 A JP8283292 A JP 8283292A JP H05249991 A JPH05249991 A JP H05249991A
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JP
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pattern
standard pattern
distance
standard
weighting factor
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JP4082832A
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Masao Watari
雅男 渡
Miyuki Tanaka
幸 田中
Yasuhiko Kato
靖彦 加藤
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 認識率を向上させるとともに、装置を安価に
製作する。 【構成】 ステップS1において、標準パターンごとに
用意された重み係数の初期化が行われ、ステップS2に
おいて、既知の入力パターンと標準パターンとの距離に
重み係数が乗じられ、補正した距離が算出され、その距
離に対応して、既知の入力パターンが認識され、認識さ
れた既知の入力パターンに対応する標準パターンが、認
識結果として出力される。ステップS3において、認識
結果としての標準パターンが正しいか誤りかが判定さ
れ、標準パターンが誤っていると判定された場合、その
標準パターンが誤認識に関与したグループXに分類さ
れ、標準パターンが正しいと判定された場合、その標準
パターンが誤認識に関与しないグループYに分類され
る。ステップS4において、グループXに分類された標
準パターンの重み係数が、グループYに分類された標準
パターンの重み係数に対して相対的に大きくなるよう
に、重み係数が更新(補正)される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、パターンマッチングに
おける入力パターンと標準パターンとの距離を補正する
ための重み係数を決定する場合に用いて好適な重み係数
決定方法に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば音声認識装置においては、入力さ
れた音声(入力パターン)が属する単語(標準パター
ン)のカテゴリを識別することにより、音声を認識する
ようになっている。
【0003】ところで、同じ単語を同じ話者が発声して
も、その単語のパターンがまったく同一になるとは限ら
ず、従って単語のカテゴリは、識別空間に少なからず拡
がった領域を有する。このように、識別空間に拡がった
カテゴリを識別する方法として、例えば一つの単語に対
して標準パターンを複数用意するマルチテンプレート方
式などがある。
【0004】従来のマルチテンプレート方式において
は、入力パターンとテンプレート(標準パターン)との
距離が、すべて同じ距離尺度で計算され、その距離を最
小にするテンプレート(標準パターン)が認識結果とさ
れる。このように、すべてのテンプレートに対し、同じ
距離尺度を用いてパターンの認識を行うことは、パラメ
ータ平面(空間)において、入力パターンとしての点
が、テンプレート(標準パターン)である点を中心とし
た同一半径の円(球)に含まれるか、または接するか否
かを判定することであり、従って、識別平面(空間)に
おいて、例えば図5に示すような単語のカテゴリを同一
半径の円(球)で、それぞれ過不足なく囲むことが認識
性能を向上させることになる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】図6は、図5に示す単
語Aまたは単語Bのカテゴリを3または6の同一半径の
円で、それぞれ囲んだ図である。即ち、図6は、単語A
に対して3つのテンプレート(3つの円の中心に対応す
る)、単語Bに対して6つのテンプレート(6つの円の
中心に対応する)を用意したことを示す図である。単語
Aを囲む3つの円は、そのカテゴリをすべて網羅してい
るが、その外側にまでおよんでおり、図中単語Aを囲む
最上部の円においては、単語Bのカテゴリを含んでしま
っている。
【0006】従って、従来の装置では、例えば単語Bを
単語Aと認識してしまい、他の単語に対する棄却能力が
劣化するとともに、認識率が劣化する課題があった。
【0007】そこで、図7に示すように、図6と比べて
小さな半径の円で単語AおよびBのカテゴリを網羅する
ように囲むことにより、即ち単語AおよびBに対して充
分な数のテンプレートを用意することにより、音声の認
識率の劣化を防止する方法がある。しかしながら、この
方法においては、多数のテンプレートを記憶するために
多くのメモリが必要になり、装置の製作コストが高価に
なるだけでなく、入力パターンと標準パターン(テンプ
レート)との距離を計算するときの演算量が増加し、認
識結果を出力するのに時間がかかる課題があった。
【0008】本発明は、このような状況に鑑みてなされ
たものであり、認識率を向上させるだけでなく、装置を
安価に製作することができるようにするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の重み係
数決定方法は、入力パターンと標準パターンとの距離に
乗じて距離を補正する標準パターンごとに用意した重み
係数を決定する重み係数決定方法において、重み係数に
初期値を設定する第1の工程としてのステップS1また
はステップS11と、既知であるパターンと標準パター
ンとの距離に重み係数を乗じて、補正した距離を算出
し、補正した距離に対応して、パターンを認識する第2
の工程としてのステップS2またはステップS13乃至
S16と、標準パターンを、既知であるパターンを正し
く認識したグループと、誤認識したグループとに分類す
る第3の工程としてのステップS3またはステップS1
7,S18と、既知であるパターンを正しく認識したグ
ループに分類された標準パターンの重み係数が、既知で
あるパターンを誤認識したグループに分類された標準パ
ターンの重み係数に対して、相対的に大きくなるよう
に、重み係数を更新する第4の工程としてのステップS
4またはステップS20とを有することを特徴とする。
【0010】請求項2に記載の重み係数決定方法は、ス
テップS2,S3およびS4を繰り返すことを特徴とす
る。
【0011】請求項3に記載の重み係数決定方法は、ス
テップS4は、既知であるパターンを誤認識したグルー
プに分類された標準パターンの重み係数を所定の値だけ
大きくすることを特徴とする。
【0012】請求項4に記載の重み係数決定方法は、ス
テップS4は、既知であるパターンを正しく認識したグ
ループに分類された標準パターンの重み係数を所定の値
だけ小さくすることを特徴とする。
【0013】
【作用】請求項1に記載の重み係数決定方法において
は、ステップS1またはステップS11で、重み係数に
初期値を設定し、ステップS2またはステップS13乃
至S16で、既知であるパターンと標準パターンとの距
離に重み係数を乗じて、補正した距離を算出し、補正し
た距離に対応して、パターンを認識し、ステップS3ま
たはステップS17,S18で、標準パターンを、既知
であるパターンを正しく認識したグループと、誤認識し
たグループとに分類する。さらに、ステップS4または
ステップS20で、既知であるパターンを正しく認識し
たグループに分類された標準パターンの重み係数が、既
知であるパターンを誤認識したグループに分類された標
準パターンの重み係数に対して、相対的に大きくなるよ
うに重み係数を更新する。従って、認識しようとするカ
テゴリの形状に対応するように重み係数が更新(補正)
されるので、パターンの認識率を向上させることができ
る。
【0014】請求項2に記載の重み係数決定方法におい
ては、ステップS2,S3およびS4を繰り返すので、
標準パターンのカテゴリの形状に対応するように重み係
数が更新(補正)され、パターンの認識率を、さらに向
上させることができる。
【0015】請求項3に記載の重み係数決定方法におい
ては、ステップS4は、既知であるパターンを誤認識し
たグループに分類された標準パターンの重み係数を所定
の値だけ大きくする。従って、標準パターンの等距離面
(円)の半径が小さくなるように重み係数が更新(補
正)されるので、認識しようとするカテゴリの形状をよ
り詳細に表すことができるようになり、パターンの認識
率を向上させることができる。
【0016】請求項4に記載の重み係数決定方法におい
ては、ステップS4は、既知であるパターンを正しく認
識したグループに分類された標準パターンの重み係数を
所定の値だけ小さくする。従って、重み係数が所定の値
以下になるので、少ないメモリで重み係数を記憶するこ
とができ、装置を安価に構成することができる。
【0017】
【実施例】図1は、本発明の重み係数決定方法により決
定される重み係数を用いてパターン認識を行うパターン
認識装置の一実施例の構成を示すブロック図である。距
離計算部1は、例えば画像信号や音声信号より作成され
た入力パターンと、あらかじめ標準パターン格納部2に
格納された標準パターン(テンプレート)との距離(例
えばユークリッド距離など)を計算する。標準パターン
格納部2は、画像信号や音声信号よりあらかじめ作成さ
れた標準パターンを記憶している。重み係数格納部5
は、標準パターン格納部2に記憶された標準パターンご
とに、後述する方法で決定された距離尺度を補正する重
み係数を記憶している。
【0018】ここで、図2は、識別平面におけるカテゴ
リAまたはBを、過不足ないようにそれぞれ円で囲んだ
図である。識別平面における各円は、その中心、即ちテ
ンプレート(標準パターン)からの等距離面を表す。従
って、半径の大きい円のテンプレート(標準パターン)
については、相対的に(半径の小さい円のテンプレート
の重み係数に比べて)小さな値の重み係数が重み係数格
納部5に記憶されており、半径の小さい円のテンプレー
ト(標準パターン)については、相対的に(半径の大き
な円のテンプレートの重み係数に比べて)大きな値の重
み係数が重み係数格納部5に記憶されている。
【0019】パターン選択部3は、標準パターン格納部
2に記憶された標準パターンを距離計算部1に供給する
制御を行うとともに、重み係数格納部5に記憶された重
み係数を重み補正部4に供給する制御を行う。重み補正
部4は、距離計算部1より供給される入力パターンと標
準パターンとの距離に、重み係数格納部5に記憶された
重み係数を乗ずる。距離判定部6は、重み補正部4より
供給される、重み係数が乗じられた距離、即ち補正され
た入力パターンと標準パターンとの距離の中から最小の
ものを検出し、検出した入力パターンとの距離を最小に
する標準パターンを認識結果として出力する。
【0020】次に、図3を参照して、重み係数格納部5
に記憶される重み係数を決定するアルゴリズムについて
説明する。まず最初に、ステップS1において、標準パ
ターン格納部2に記憶された標準パターンごとに用意さ
れた重み係数の初期化が行われる。即ち、ステップS1
において、標準パターンごとに用意された重み係数に所
定の初期値が代入され、ステップS2に進む。ステップ
S2において、認識実験が行われる。即ち、ステップS
2において、既知の入力パターンと標準パターンとの距
離に重み係数が乗じられ、補正した距離が算出され、そ
の距離に対応して、既知の入力パターンが認識される。
さらに、ステップS2において、認識された既知の入力
パターンに対応する標準パターン(入力パターンとの補
正した距離を最も短く(小さく)する標準パターン)
が、認識結果として出力される。
【0021】入力パターンは既知であることから、ステ
ップS2で出力された認識結果としての標準パターンが
正しいか誤りかが、ステップS3において判定される。
さらに、ステップS3において、ステップS2で出力さ
れた標準パターンが誤っていると判定された場合、その
標準パターンが誤認識に関与したグループXに分類され
る。また、ステップS3において、ステップS2で出力
された標準パターンが正しいと判定された場合、その標
準パターンが誤認識に関与しないグループYに分類され
る。ステップS4において、グループXに分類された標
準パターンの重み係数が、グループYに分類された標準
パターンの重み係数に対して相対的に大きくなるよう
に、重み係数が更新(補正)され、ステップS2に戻
り、ステップS2乃至S4の処理を繰り返す。
【0022】一方、ステップS5において、ステップS
2で行われた認識実験の評価が行われる。そして、ステ
ップS5において、ステップS2で行われた認識実験の
認識率が、所定の認識率を越えていると判定された場
合、そのときステップS2で用いられた重み係数が最終
的な重み係数として決定され、処理を終了する。
【0023】以上の処理により、認識しようとするカテ
ゴリからはみ出す円(例えば、図6における単語Aのカ
テゴリの上部を囲む2つの円)の中心に対応する標準パ
ターンの重み係数は、相対的に(単語のカテゴリを網羅
することができない円の中心に対応する標準パターンの
重み係数に比べ)大きくなり、認識しようとするカテゴ
リを網羅することができない円の中心に対応する標準パ
ターンの重み係数は、相対的に(単語のカテゴリからは
み出す円の中心に対応する標準パターンの重み係数に比
べ)小さい重み係数になる。
【0024】次に、図4のフローチャートを参照して、
重み係数格納部5に記憶された重み係数を決定するアル
ゴリズムについて、さらに説明する。まず、S個の標準
パターンQs(1≦s≦S)が作成され、このS個の標
準パターン(以下、候補パターンと呼ぶ)Qsの中か
ら、標準パターンとして登録するパターンのカテゴリ
を、所定の値を半径とする円で覆い尽くすことができ
る、必要最小限の数の標準パターンが選択される。この
とき、選択された標準パターンの数が、例えばI個であ
るとする。即ち、選択された最小限の標準パターンをP
1乃至PI(Pi(1≦i≦I))とする。
【0025】そして、図4に示すステップS11におい
て、標準パターンをP1乃至PIの各重み係数w1乃至wI
に初期値Wがセットされるとともに、あらかじめ設定さ
れたステップS12乃至S22の処理を繰り返す反復回
数Cが、変数cntにセットされ、ステップS12に進
む。ステップS12において、候補パターンQsのサフ
ィックスである変数sに1がセットされる。さらに、ス
テップS12において、後述するステップS18で、重
み係数wiを更新(補正)する場合に1がセットされる
変数swi(1≦i≦I)に0がセットされる。
【0026】そして、ステップS13に進み、あらかじ
め選択された必要最小限の標準パターンPiのサフィッ
クスである変数iに1がセットされ、ステップS14に
おいて、候補パターンQsと標準パターンPiとの距離d
si(d(Qs,Pi))が計算され、さらに距離dsiに重
み係数wiを乗じた距離、即ち重み補正した距離D
si(=ds i×wi)が計算され、ステップS15に進
む。ステップS15において、変数iが標準パターン数
Iに等しいか否かが判定される。ステップS15におい
て、変数iが標準パターン数Iに等しくないと判定され
た場合、ステップS14に戻り、ステップS15におい
て、変数iが標準パターン数Iに等しいと判定されるま
で、ステップS14,S15の処理を繰り返す。
【0027】以上ステップS13乃至S15の処理によ
り、I個の各標準パターンP1乃至PIと、候補パターン
sとの組み合わせに関して、重み補正した距離(Ds1
乃至DsIが計算される。
【0028】ステップS15において、変数iが標準パ
ターン数Iに等しいと判定された場合、ステップS16
に進み、重み補正した距離Ds1乃至DsIの中から、最小
の距離Dsmが検出される。ステップS17において、候
補パターンQsとの距離が、ステップS16で検出され
た最小の距離Dsmになる標準パターンPmのカテゴリ、
即ち候補パターンQsとの距離を最小にする標準パター
ンPmのカテゴリと、候補パターンQsのカテゴリとが、
同じカテゴリに属すか否かが判定される。
【0029】ここで、標準パターンP1乃至PIは、候補
パターンQ1乃至QSの中から、標準パターンとして登録
する各パターンのカテゴリを、所定の値を半径とする円
で覆い尽くすことができる、必要最小限の数のパターン
を選択したものである。従って、候補パターンQsとの
距離がステップS16で検出された最小の距離Dsmにな
る標準パターンPmのカテゴリと、候補パターンQsのカ
テゴリとは、同じカテゴリに属するはずであり、ステッ
プS17において、標準パターンPmのカテゴリと、候
補パターンQsのカテゴリとが、同じカテゴリに属さな
いと判定された場合、即ち、候補パターンQsが標準パ
ターンPmとして認識されない場合、候補パターンQs
誤認識されたことになる。
【0030】よって、ステップS17において、標準パ
ターンPmのカテゴリと、候補パターンQsのカテゴリと
が、同じカテゴリに属さないと判定された場合、ステッ
プS18に進み、誤認識された候補パターンQsが標準
パターンPmとして認識されるように重み係数wiを補正
するために、変数swiに1がセットされ、ステップS
19に進む。ステップS17において、標準パターンP
mのカテゴリと、候補パターンQsのカテゴリとが、同じ
カテゴリに属すると判定された場合、ステップS18を
スキップして、ステップS19に進む。
【0031】ステップS19において、候補パターンQ
sのサフィックスである変数sが、候補パターン数Sに
等しいか否かが判定される。ステップS19において、
候補パターンQsのサフィックスである変数sが、候補
パターン数Sに等しくないと判定された場合、ステップ
S13に戻り、ステップS19において、候補パターン
sのサフィックスである変数sが、候補パターン数S
に等しいと判定されるまで、ステップS13乃至S19
の処理を繰り返す。
【0032】ステップS19において、候補パターンQ
sのサフィックスである変数sが、候補パターン数Sに
等しいと判定された場合、ステップS20に進み、ステ
ップS18で変数SWiに1がセットされたiをサフィ
ックスとする重み係数wiが、次式にしたがって更新
(補正)される。 wi=wi+δ (1) 但し、δは、Wより充分小さな値とする。
【0033】さらに、ステップS19において、重み係
数wiとともに、ステップS17における、標準パター
ンPmのカテゴリと、候補パターンQsのカテゴリとが、
同じカテゴリに属すか否かが判定された結果、即ち候補
パターンQsの認識結果が所定の保存エリアに記憶さ
れ、ステップS21に進む。ステップS21において、
変数cntが1だけデクリメントされ、ステップS22
に進み、変数cntが0に等しいか否かが判定される。
ステップS22において、変数cntが0に等しくない
と判定された場合、ステップS12に戻り、ステップS
22において、変数cntが0に等しいと判定されるま
で、ステップS12乃至S22の処理を繰り返す。
【0034】ステップS22において、変数cntが0
に等しいと判定された場合、ステップS23に進み、ス
テップS20で記憶された認識結果が参照され、例えば
最も認識率の高いときの重み係数w1乃至wIが、最終的
な重み係数として決定され、処理を終了する。
【0035】以上のようにして、例えば図2に示すよう
な、識別平面におけるカテゴリAまたはBを、過不足な
いようにそれぞれ円で囲むことができる重み係数が決定
される。
【0036】次に、図1に示す実施例の動作について説
明する。距離計算部1において、例えば画像信号や音声
信号より作成された入力パターンと、あらかじめ標準パ
ターン格納部2に格納された標準パターン(テンプレー
ト)との距離(ユークリッド距離)が計算される。パタ
ーン選択部3において、距離計算部1で現在入力パター
ンとの距離が計算されている標準パターンに対応する、
距離尺度を補正する重み係数を、重み係数格納部5より
読み出す制御が行われ、重み補正部4に供給される。重
み補正部4において、距離計算部1より供給される入力
パターンと標準パターンとの距離に、重み係数格納部5
より供給された重み係数が乗じられ、距離判定部6に出
力される。
【0037】なお、標準パターン格納部2に記憶された
すべての標準パターンに対して、以上の処理が行われ
る。
【0038】距離判定部6において、重み補正部4より
出力された、重み係数が乗じられた距離、即ち補正され
た入力パターンと標準パターンとの距離の中から最小の
ものが検出され、検出された入力パターンとの距離を最
小にする標準パターンが認識結果として出力される。
【0039】以上のように、標準パターンごとに用意し
た距離尺度を補正する重み係数を、入力パターンと標準
パターンとの距離に乗じて、標準パターンのカテゴリの
形状に対応した距離を求めるようにしたので、入力パタ
ーンの認識率を向上させることができる。
【0040】なお、本実施例においては、ステップS2
0で、ステップS18で変数SWiに1がセットされた
iをサフィックスとする重み係数wiが、式(1)にし
たがって更新(補正)されるようにしたが、ステップS
20で、ステップS18で変数SWiに1がセットされ
ないiをサフィックスとする重み係数wiが、次式にし
たがって更新(補正)されるようにすることができる。 wi=wi−δ
【0041】
【発明の効果】請求項1に記載の重み係数決定方法によ
れば、第1の工程で、重み係数に初期値を設定し、第2
の工程で、既知であるパターンと標準パターンとの距離
に重み係数を乗じて、補正した距離を算出し、補正した
距離に対応して、パターンを認識し、第3の工程で、標
準パターンを、パターンを正しく認識したグループと、
誤認識したグループとに分類する。さらに、第4の工程
で、パターンを正しく認識したグループに分類された標
準パターンの重み係数が、パターンを誤認識したグルー
プに分類された標準パターンの重み係数に対して、相対
的に大きくなるように重み係数を更新する。従って、認
識しようとするカテゴリの形状に対応するように重み係
数が更新(補正)されるので、パターンの認識率を向上
させることができる。
【0042】請求項2に記載の重み係数決定方法によれ
ば、第2の工程、第3の工程および第4の工程を繰り返
すので、標準パターンのカテゴリの形状に対応するよう
に重み係数が更新(補正)され、パターンの認識率を、
さらに向上させることができる。
【0043】請求項3に記載の重み係数決定方法によれ
ば、第4の工程は、パターンを誤認識したグループに分
類された標準パターンの重み係数を所定の値だけ大きく
する。従って、標準パターンの等距離面(円)の半径が
小さくなるように重み係数が更新(補正)されるので、
認識しようとするカテゴリの形状をより詳細に表すこと
ができるようになり、パターンの認識率を向上させるこ
とができる。
【0044】請求項4に記載の重み係数決定方法によれ
ば、第4の工程は、パターンを正しく認識したグループ
に分類された標準パターンの重み係数を所定の値だけ小
さくする。従って、重み係数が所定の値以下になるの
で、少ないメモリで重み係数を記憶することができ、装
置を安価に構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の重み係数決定方法により決定される重
み係数を用いてパターン認識を行うパターン認識装置の
一実施例の構成を示すブロック図である。
【図2】識別平面におけるカテゴリの形状を、過不足な
いように重み係数を補正した標準パターン(テンプレー
ト)で被覆した平面図である。
【図3】本発明の重み係数決定方法のアルゴリズムを説
明するための図である。
【図4】本発明の重み係数決定方法のアルゴリズムを説
明するためのフローチャートである。
【図5】識別平面における単語のカテゴリの分布を示す
平面図である。
【図6】従来のテンプレート方式における標準パターン
(テンプレート)による単語のカテゴリを被覆した平面
図である。
【図7】従来のテンプレート方式における標準パターン
(テンプレート)による単語のカテゴリを被覆した平面
図である。
【符号の説明】
1 距離計算部 2 標準パターン格納部 3 パターン選択部 4 重み補正部 5 重み係数格納部 6 距離判定部

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力パターンと標準パターンとの距離に
    乗じて前記距離を補正する前記標準パターンごとに用意
    した重み係数を決定する重み係数決定方法において、 前記重み係数に初期値を設定する第1の工程と、 既知であるパターンと前記標準パターンとの距離に前記
    重み係数を乗じて、補正した距離を算出し、前記補正し
    た距離に対応して、前記パターンを認識する第2の工程
    と、 前記標準パターンを、前記既知であるパターンを正しく
    認識したグループと、誤認識したグループとに分類する
    第3の工程と、 前記既知であるパターンを正しく認識したグループに分
    類された標準パターンの重み係数が、前記既知であるパ
    ターンを誤認識したグループに分類された標準パターン
    の重み係数に対して、相対的に大きくなるように、前記
    重み係数を更新する第4の工程とを有することを特徴と
    する重み係数決定方法。
  2. 【請求項2】 前記第2の工程、第3の工程および第4
    の工程を繰り返すことを特徴とする重み係数決定方法。
  3. 【請求項3】 前記第4の工程は、前記既知であるパタ
    ーンを誤認識したグループに分類された標準パターンの
    重み係数を所定の値だけ大きくすることを特徴とする請
    求項1または2に記載の重み係数決定方法。
  4. 【請求項4】 前記第4の工程は、前記既知であるパタ
    ーンを正しく認識したグループに分類された標準パター
    ンの重み係数を所定の値だけ小さくすることを特徴とす
    る請求項1または2に記載の重み係数決定方法。
JP4082832A 1992-03-04 1992-03-04 重み係数決定方法 Withdrawn JPH05249991A (ja)

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