JPH0575118B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、パタン認識方法、特に標準パタンを
用いたパタンマツチングにより認識を行うパタン
認識方法に関する。

（従来の技術） パタン認識の方法として、認識すべきパタンを
あらかじめ標準パタンとして登録しておき、認識
時に入力される未知パタンを標準パタンと比較し
最も類似度の大きいものを認識結果として決定す
るパタンマツチング法は従来から広く用いられて
いる。

このようなパタンマツチング法は、比較処理
（マツチング）が確実なものであれば、標準パタ
ンの個数をふやすことにより、原理的には高精度
の認識精度が得られる。音声認識では代表的なマ
ツチング方法として動的計画法を移用した時間軸
正規化マツチング法（DPマツチング法）（日本音
響学会誌Vo1.27 No.9p.483）があり、非常に有効
な方法として広く実用に供されている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、パタンマツチング法は、標準パ
タンの個数が増加するに伴なつて、マツチングの
処理も増加するという欠点をもつている。特に前
述のDPマツチング法は、音声に固有の時間的な
パタンの変動の問題を時間軸正規化により解決し
た画期的な方法であるが、処理量が多い。

本発明は、順次標準パタンとのマツチングを行
なうに際して、マツチングの行われる標準パタン
の順序を工夫することにより、各標準パタンのマ
ツチングの処理をこれ以上続ける必要がない場合
には、途中で打ち切ることにより、処理の効率を
上げる手段を提供し、効率的なパタン認識を実現
することを目的としている。

（問題点を解決するための手段） 前述の問題点を解決するために本発明が提供す
る手段は、標準パタンと入力パタンとを順次に比
較し、これら両パタンの類似度を算出し、該類似
度を用いて認識結果を得るパタン認識方法であつ
て：前記標準パタンが、既に比較された標準パタ
ンのいずれからもできるだけ類似していないもの
が次に比較されるような順序で並べられており、
パタンの比較に際しては、既に比較の行われた標
準パタンとの類似度の値を用いて、比較処理を途
中で打ち切ることを可能としたことを特徴とす
る。

（作用） 入力パタンをＡ、標準パタンをB₁，B_n，…，
B_Mと表わすことにする。

マツチングの結果得られる類似度を表わす尺度
として、２つのパタン間の距離をＤ（Ａ，B_n）で
表わす。

パタンは、パラメータないしシンボルの系列と
して表われるものとし、 Ａ ＝（a₁，…，a_I） B_n＝（a^m ₁，…，b^m _j） で表わすことにする。

音声認識の場合には、前述したように、動的計
画法を利用して時系列として表わされた２つのパ
タンの時間軸を非線形に伸縮して最適なマツチン
グを行う方法が広く用いられている。すなわち、
２つのパラメータないしシンボルの距離をｄ（ｉ，
ｊ）＝distance（a_i，b_j）で表わすと Σd（ｉ，ｊ） が最小となるように、（ｉ，ｊ）＝（１，１）から
（ｉ，ｊ）＝（Ｉ，Ｊ）まで、ｄを累積する。これ
は、例えば次の漸化式により解くことができる。

ｇ（０，０）＝０，ｇ（０，ｊ）＝∽，ｊ＝１，
…Ｊ（初期条件） ｇ（ｉ，ｊ）＝ｄ（ｉ，ｊ）＋minｇ（ｉ−１，
ｊ） ｇ（ｉ−１，ｊ−１） ２・ｇ（ｉ−１，ｊ−２） ｊ＝１，…，Ｊ ｉ＝１，…，Ｉ このとき、パタン間距離Ｄ（Ａ，Ｂ）は Ｄ（Ａ，Ｂ）＝ｇ（Ｉ，Ｊ）として求められる。

パタン認識の問題はＤ（Ａ，B_n）を最小とする
ｍを求めることである。

Ｄ（Ａ，B_n）をｍ＝１，２，…について順次求
める場合には、前述の漸化式の計算の途中でｇ
（ｉ，ｊ）が既に求めたＤ（Ａ，B_n）の最小値よ
り大きくなつた場合には、それ以降の計算を行う
ことは不要である。

すなわち、 Ｄ〜＝min，Ｄ（Ａ，B_n） としたとき、Ｄ（Ａ，B_n′₊₁）の算出において ming（ｉ，ｊ）＞Ｄ〜となつたｉの時点でマツチ
ングを中途で打切ることができる。

このような中途打切り処理が有効に働くために
はできるだけ早い段階で最適に近いパタン間距離
が得られていることが必要である。

例えば、最初に得られたパタン間距離が最適な
ものである場合には、それ以降のマツチングでは
必ず途中打切りが行われる（それ以降のマツチン
グでは、パタン間距離は必ず最初に得られたもの
より大きいので）。

また最適なものではなくても最適に近いものが
初期の段階で得られていれば、それ以降の処理で
中途打切りの行われる可能性は高くなる。

本発明による方法では、最適に近い標準パタン
がなるべく初期の段階でマツチングに用いられる
ように、標準パタンをなるべくお互いが類似して
いないような順序で並べる。

一例を次に示す。２つの標準パタン間の距離を
Ｄ（B_n，B_k）で表わす。既に個の標準パタン
B^1，…，Ｂが選ばれているとし、＋１番目を
選ぶとする。このとき、 min Ｄ（B_n，B′） が最大となるB_nをに選ぶ。

標準パタンを上記のような方法で順次選択し並
べる処理は、認識の前に予め行つておけばよく、
また２つの標準パタン間の距離の計算は認識時の
パタン間距離の計算と同一の手順で実行できるの
で、認識装置は、本発明による方法を導入しても
それ程ハードウエアの負担の増加をもたらさな
い。

（実施例） 本発明の一実施例に用いるパターン認識装置を
ブロツク図で第１図に示す。図において、参照数
字１は入力パタンバツフア、２は標準パタンバツ
フア、３はパタン間距離計算部である。

本実施例では３つの動作モード、すなわち〃標
準パタン登録モード、標準パタン順序指定モード
および認識モードがある。

標準パタン登録モードでは、入力された標準パ
タンは順次入力パタンバツフア１を経由して標準
パタンバツフア２へ格納される。

すべての標準パタンが登録された後、標準パタ
ン順序指定モードで、標準パタンのマツチング順
序を決定する。このモードでは、標準パタン順序
決定部５の制御のもとに、標準パタンバツフア２
上の各標準パタンが、パタン間距離計算部３へ読
み出され３で計算された各標準パタン間の距離を
用いて、５において標準パタンの順序が〃前述し
た方法により決定される。決定された順次情報は
標準パタン読出し制御部４へ格納される。

認識モードでは、入力パタンバツフア１の内容
がパタン間距離計算部３へ読み出され、標準パタ
ン読出し制御部４で指定された順序に従つて標準
パタンバツフア２から出力される標準パタンとの
マツチング、すなわちパタン間距離の計算が行わ
れ、パタン間距離の最も小さい標準パタンに対応
するクラスを認識結果として出力する。

ここで、パタン間距離の計算方法としては、前
述の中途打切り機能をもつ動的計画法を用いた方
法が利用できる他、計算の中途打切りが意味をも
つような方法、すなわち逐次形に計算が実行され
かつパタン間距離が〃より低いレベルの距離の累
積量として計算される任意の方法が利用可能であ
る。

（発明の効果） 以上述べたように、本発明によれば、各パタン
とのマツチングの処理において中途打切りを効果
的に行なうことが可能となり、処理効率の高いパ
タン認識を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に用いるパターン認
識装置を示すブロツク図であり、図中、１，２は
バツフア、３はパタン間距離計算部、４は読み出
し制御部、５は順序決定部である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 標準パタンと入力パタンとを順次に比較し、
   これら両パタンの類似度を算出し、該類似度を用
   いて認識結果を得るパタン認識方法において：前
   記標準パタンが、既に比較された標準パタンのい
   ずれからもできるだけ類似していないものが次に
   比較されるような順序で並べられており、パタン
   の比較に際しては、既に比較の行われた標準パタ
   ンとのパタン間距離を用いて、比較処理を途中で
   打ち切ることを可能としたことを特徴とするパタ
   ン認識方法。