JPH0656620B2 - パタンの相違度検出装置 - Google Patents

パタンの相違度検出装置

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JPH0656620B2
JPH0656620B2 JP62145927A JP14592787A JPH0656620B2 JP H0656620 B2 JPH0656620 B2 JP H0656620B2 JP 62145927 A JP62145927 A JP 62145927A JP 14592787 A JP14592787 A JP 14592787A JP H0656620 B2 JPH0656620 B2 JP H0656620B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、特徴ベクトルの系列として表現されるパタン
を用いる文字認識,音声認識等のパタン認識における二
つのパタンの相違度検出処理に関する。
(従来の技術) パタン認識技術は、大別して構造解析的な手法と重ね合
わせ的な手法とがあり、その目的に応じて使いわけられ
ている。後者の手法の一つの代表的な方法として、音声
認識,一部の文字認識に適用されている動的計画法に基
づいた整合法(DPマッチング法)が知られており、文
献「動的計画法を利用した音声の時間正規化に基づく連
続単語認識(迫江,千葉;日本音響学会誌Vol.27,NO.9,
P.483(1971))」,「ラバーストリングマッチング(Rub
ber String Matching)法による手書き文字認識(迫
江;電子通信学会パタン認識と学習研究会資料PRL74-20
(1974-09))」等で、その基本原理を知ることができ
る。
DPマッチング法では、取り扱うパタンが、特徴ベクト
ルの系列で表現されているという環境のもとで、ベクト
ル系列の部分的な伸びまたは縮みなどの非線形の変形に
対して、伸びまたは縮みによって生じる位置ずれを補正
しながら重ね合わせを行なうところに最大の特徴があ
る。
(発明が解決しようとする問題点) 上記マッチング法は非線形の補正を行なえるという長所
があるが、重ね合わせ法全般の特徴であるパタンの部分
的な構造や変形量を考慮していないという問題は解決さ
れていない。また二つのパタンの相違度を計算するとき
に変形を吸収しているものの、変形の度合いが相違度に
反映されていないという問題点も存在する。
本発明の目的は、上記DPマッチング法の概念を基に、
カテゴリーごとのパタンの部分的な変形量およびその性
質を考慮し、さらに各カテゴリーの標準パタンに対して
変形の度合いが相違度に反映するような、標準パタンに
対する入力パタンの相違度検出装置を提供することにあ
る。
(問題点を解決するための手段) 本発明によると:入力パタンを特徴ベクトルの系列 として格納する入力パタン記憶手段と、標準パタンを特
徴ベクトルの系列 として格納する標準パタン記憶手段と、前記標準パタン
の各特徴ベクトルに対応する位置ずれ許容範囲の値(e
,e,…,e,…,e)を格納する位置ずれ許
容範囲記憶手段と、入力パタン中の特徴ベクトル の順序iと標準パタン中の特徴ベクトル の順序jとを指定する特徴ベクトル指定手段と、前記特
徴ベクトル指定手段によって指定される入力パタン中の
特徴ベクトル と標準パタン中の特徴ベクトル と位置ずれ許容範囲の値eと前記順序i,jの組
(i,j)とから、特徴ベクトル と特徴ベクトル とが位置ずれ許容範囲内にあるか、否かを判定し、位置
ずれ許容範囲内にある場合には特徴ベクトル と特徴ベクトル とからベクトル距離を算出し、特徴ベクトル と特徴ベクトル とが位置ずれ許容範囲内にない場合には、前記特徴ベク
トル と特徴ベクトル の値で計算されるベクトル距離よりも充分大きな値を与
えることによって補正されたベクトル距離d(i,j)
を求める特徴ベクトル補正距離計算手段と、前記特徴ベ
クトル指定手段によって定まる入力パタン中のi個の特
徴ベクトル列 と標準パタン中のj個の特徴ベクトル列 との間でDPマッチングによって最適な対応が定められ
る補正されたベクトル距離の積算値D(i,j)を求め
る補正距離積算手段とを有し; 前記特徴ベクトル指定手段で指定する順序i,jを逐次
増加することによって補正されたベクトル距離の積算値
D(i,j)を逐次求め、最終的に得られる補正された
ベクトル距離の積算値D(L,L)を入力パタンと標準
パタンとの相違度として出力することを特徴とするパタ
ンの相違度検出装置が得られる。
(作用) 以下図面を用いて本発明の原理について詳細に説明す
る。
第2図(a)はDPマッチングの基本概念を示す図であ
る。入力パタン のうちのi個の特徴ベクトルの系列 と標準パタン のうちのj個の特徴ベクトルの系列 との最適な対応によるベクトル距離の積算値 は、特徴ベクトル と特徴ベクトル とのベクトル距離(例えばユークリッド距離)を とすると、動的計画法により次式のように定式化でき
る。
この逐次計算を、変数i,jをそれぞれ1からLまで増
して実行することにより、入力パタン と標準パタン との最適な対応によるベクトル距離の積算値 が求められる。尚、最適な対応を示す(i,j)の系列
を歪関数j=φ(i)と呼ぶ。この計算で特徴ベクトル と特徴ベクトル を対応させるとき、|i−j|の値が大きい程吸収して
いる変形の度合いが大きいことを意味している。DPマ
ッチングを実際に適用する場合には、経験的に、吸収す
る変形の大きさを制限すること、すなわちあわせ過ぎを
防止することと、計算量を軽減することを目的として、
第2図(b)に示すように、 i+w≧j≧i−W (2) で定まる領域に点(i,j)が含まれるような特徴ベク
トル の組合わせについてのみ、(1)の漸化式の計算が行な
われている。
不等式(2)におけるwは整合窓幅と呼ばれ、wの値が
大きいほどあわせ過ぎの危険性と計算量が増加し、wの
値が小さいほどあわせ過ぎの危険性と計算量が減少す
る。従って、個々のカテゴリーについて多量のサンプル
パタンがある場合には、それらのサンプルパタンと標準
パタンとの歪関数の分布によって整合窓幅を決めてやれ
ば、パタンの相違度の信頼性を保ちつつ、あわせ過ぎの
危険性と計算量を減少させることができる。第3図にそ
の例を示す。第3図(a)では、K個のサンプルパタン (k=1…K)に対して歪関数が広く分布しており、整
合窓幅Wを大きな値としなければならないが、第3図
(b)の場合には、歪関数が直線j=iの近くに分布し
ているので整合窓幅wは小さい値でよい。第3図
(a)の場合に整合窓幅を小さくするとパタンの相違度
の値の信頼性が損なわれ、逆に第3図(b)の場合に整
合窓幅を大きくすると、あわせ過ぎの危険性と計算量が
増加する。従って第3図(a),(b)の場合に整合窓
幅をそれぞれw,wと決めることが適当である。
第3図(a),(b)の場合には、歪関数の広がりの差
はあるが、一様に分布している点で、パタン上で変形の
起こりやすい箇所がほぼ均一であるということができ
る。しかしカテゴリーによっては、第4図(a),
(b)に示すように、変形の起こりやすい箇所が、定ま
っている場合もある。第4図(a)の場合は、特徴ベク
トルの系列の始端の近くと終端の近くで変形が起こりや
すいことを示しており、第4図(b)の場合には、特徴
ベクトルの系列の中央部分で変形が起こりやすいことを
示している。このようにカテゴリーごとに固有の変形の
性質を考慮することにより、各カテゴリーごとの標準パ
タンと未知の入力パタンとの相違度を、より厳密に求め
ることができる。
第5図で、カテゴリーごとの固有の変形の性質を考慮し
たDPマッチング法の実現法を示す。パタンを構成する
特徴ベクトルの系列 の各ベクトル (i=1…L)に対応して、変形の許容限度として示さ
れる直線j=iからの垂直方向へのずれの範囲eを第
5図(a)のように設定する。この変形の許容限度内に
存在するi,jの組(i,j)についてのみ式(1)に
示される漸化式を適用すればよい。(i,j)が変形の
許容限度内にない場合は、d(i,j)に充分大きな値
を与えればよい。(i,j)の変形の許容限度内に存在
するかどうかの判定は容易である。第5図(b)に示す
通り、点(i,j)と直線j=iとの距離は であり、点(i,j)から直線j=iに下した垂線と直
線j=iとの交点は である。i+jの値が偶数のときは、 ならば、(i,j)は変形の許容限度内にある。i+j
の値が奇数のときは、 ならば、(i,j)は変形の許容限度内にあるとすれば
よい。
本方式において特徴ベクトル とのベクトル距離d(i,j)は、不等式(3)または
(4)が成り立つか否かで値が異なるので以後はd
(i,j)を補正されたベクトル距離、D(i,j)を
補正されたベクトル距離の積算値と呼ぶことにする。
(実施例) 第1図は本発明の構成を示すブロック図である。
1は入力パタン記憶手段で、入力パタンを構成する特徴
ベクトル を格納し、信号11で指定された特徴ベクトルを信号13と
して読み出せるもので通常の記憶手段でよい。2は標準
パタン記憶手段で、標準パタンを構成する特徴ベクトル を格納し、信号12で指定された特徴ベクトルを信号14と
して読み出せるもので通常の記憶手段でよい。3は位置
ずれ許容範囲記憶手段で前記標準パタンの特徴ベクトル に対応する位置ずれ許容範囲の値(e,…,e
…,e)を格納し、前記信号12で指定された位置ずれ
許容範囲の値を信号15として読み出せるもので通常の記
憶手段でよい。4は特徴ベクトル指定手段で、入力パタ
ンの特徴ベクトル前記信号11として、標準パタンの特徴
ベクトルを前記信号12として指定することにより、補正
されたベクトル距離の積算値を順次求めるためのインデ
ックスの役割を果たすもので、容易に実現することがで
きる。
5は特徴ベクトル補正距離計算手段で、前記信号13とし
て入力パタンの特徴ベクトル と、前記信号14として標準パタンの特徴ベクトル と、前記信号15として位置ずれ許容範囲の値eとを読
み込み、前記不等式(3)または(4)を満たすか否か
によって、あらかじめ定められたベクトル距離計算を実
行してベクトル距離d(i,j)を決定するか、ベクト
ル距離d(i,j)に充分大きな値を与える処理を行な
い、補正されたベクトル距離を信号16として出力するも
ので、容易に実現できる。
6は補正距離積算手段で、前記信号11と前記信号12とで
指定される補正されたベクトル距離の積算値D(i,
j)を、漸化式(1)に基づいて計算するもので、補正
されたベクトル距離d(i,j)は前記信号16として読
み込み、逐次計算され補正されたベクトル距離の積算値
を内部に記憶することにより容易に実現できる。補正距
離積算手段6は、逐次計算が進み補正されたベクトル距
離の積算値D(L,L)が求まった段階でD(L,L)
を二つのパタンの相違度として決定し、信号17として出
力する。
(発明の効果) 以上のように本発明によれば、特徴ベクトルの系列で表
現されるパタンに対して、カテゴリー固有の部分的な変
形量およびその性質を考慮し、変形の度合いが相違度に
反映するような、標準パタンに対する入力パタンの相違
度検出を行なうことができ、文字認識,音声認識の性能
向上に大きく役立つ。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の構成を示すブロック図、第2図(a)
は本発明で基礎的な役割を果たすDPマッチングの基本
概念を示す図、第2図(b)はDPマッチングにおける
整合窓幅の役割を示す図、第3図(a),(b)はDP
マッチングにおける整合窓幅と歪関数との関係を示す
図、第4図(a),(b)はカテゴリーごとに変形の傾
向が異なることを示す図、第5図(a),(b)はカテ
ゴリーごとの変形の傾向を考慮したDPマッチングの基
本概念を示す図である。 図中、1は入力パタン記憶手段、2は標準パタン記憶手
段、3は位置ずれ許容範囲記憶手段、4は特徴ベクトル
指定手段、5は特徴ベクトル補正距離計算手段、6は補
正距離積算手段である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】入力パタンを特徴ベクトルの系列 として格納する入力パタン記憶手段と、標準パタンを特
    徴ベクトルの系列 として格納する標準パタン記憶手段と、前記標準パタン
    の各特徴ベクトルに対応する位置ずれ許容範囲の値(e
    ,e,…,e,…,e)を格納する位置ずれ許
    容範囲記憶手段と、入力パタン中の特徴ベクトル の順序iと標準パタン中の特徴ベクトル の順序jとを指定する特徴ベクトル指定手段と、前記特
    徴ベクトル指定手段によって指定される入力パタン中の
    特徴ベクトル と標準パタン中の特徴ベクトル と位置ずれ許容範囲の値eと前記順序i,jの組
    (i,j)とから、特徴ベクトル と特徴ベクトル とが位置ずれ許容範囲内にあるか、否かを判定し、位置
    ずれ許容範囲内にある場合には特徴ベクトル と特徴ベクトル とからベクトル距離を算出し、特徴ベクトル と特徴ベクトル とが位置ずれ許容範囲内にない場合には、前記特徴ベク
    トル と特徴ベクトル の値で計算されるベクトル距離よりも充分大きな値を与
    えることによって補正されたベクトル距離d(i,j)
    を求める特徴ベクトル補正距離計算手段と、前記特徴ベ
    クトル指定手段によって定まる入力パタン中のi個の特
    徴ベクトル列 と標準パタン中のj個の特徴ベクトル列 との間でDPマッチングによって最適な対応が定められ
    る補正されたベクトル距離の積算値D(i,j)を求め
    る補正距離積算手段とを有し; 前記特徴ベクトル指定手段で指定する順序i,jを逐次
    増加することによって補正されたベクトル距離の積算値
    D(i,j)を逐次求め、最終的に得られる補正された
    ベクトル距離の積算値D(L,L)を入力パタンと標準
    パタンとの相違度として出力することを特徴とするパタ
    ンの相違度検出装置。
JP62145927A 1987-06-10 1987-06-10 パタンの相違度検出装置 Expired - Lifetime JPH0656620B2 (ja)

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JPS63308686A JPS63308686A (ja) 1988-12-16
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JPH02296299A (ja) * 1989-05-10 1990-12-06 Nec Corp 音声認識装置
CN108666766B (zh) * 2018-05-11 2020-06-09 中国电子科技集团公司第五十四研究所 大口径反射面天线结构变形对电性能影响的快速计算方法

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