JPS58111989A - 音声認識装置 - 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】 この発明は、音声ｍｌＩ方式に関し、特にたとえｕｌｌ
ｌＩＩ的なマツチングの前に認識すべき音声の特徴パタ
ーンと予め登録されている複数種類の音声の特−パター
ンとの予備的なマツチングを行なうような音声認識方式
Ｅａする。

従来の音声１ｇ１ｍ方式においては、認識すべき単−音
声の特徴パターンと、予め登録されている多数の単一音
声の特徴パターンとをたとえばＤＰマツチング法などに
よってマツチングし、そのマツチング１１ｉ１＆−基づ
いて認識が行なわれる。ところが、予め登録された多数
の単筒音声の特徴パターンすべてを識別対−として精度
よく認識しようとすると、計算量が膨大となり、高速の
専用ハードウェアを必要としたり、装置が高価になって
しまうなどの同■がある。そのため、ＤＰマツチング株
などによる最終的な認識判定の前に、比較的計鐸の■拳
な予備的なマツチングを行ない、識別封拳歇を＠眼する
、いわゆる予備選択あるいは前煕台を行なうことがｌ／
１１Ｇされている。このような予−選択を行なえば、最
終的なマツチングにおける計算量が大幅に減少され、上
述のような開−があるｉｉ！ＷＩｉＷＩ１１＃Ｉｌされ
るが、さらに計算量が少なくて摘み、音声開織装置な安
価なものとし得る音声−一方式が要望されている。

そ件ゆえに、この発明の主たる目的は、いわゆる予備選
択を打なう音＊ｍ膳方式において、上述のような要望を
満たし得る音声認一方式なｍ供することである。

この発明は、要約すれば、最終的な１ＩＩＩ１１！１１
！のために行なわれるＩａＩＩ的なマツチングの前に予
備的なマツチングを行ない、予め鎌録されたＷａＳ類の
音声の特徴パターンの中から認識すべき音声の特徴パタ
ーンと賄似相関が強いと予■されるものの順番に少なく
とも１以上の音−の特徴パターンを予備的に選択し、そ
の予備的に選択された順番にしたがって各特徴パターン
の類似度に相関するパラメータを計算し、その計算にお
いて特定の条件になったときその特徴パターンについて
はそれ繊機の計算を行なわないようにして計算量を少な
くするようにしたものである。

この発明の上述の目的およびその倫の目的と特Ｉｍは、
図−を参照して行なう以下の詳細な説明から一一明らか
となろう。

第１１１Ｉはこの発明の一実施例を示すブロック図であ
る。構成において、特徴抽出−１１１には、音声信号が
与えられる。この特徴抽出［１１１１は与えられた音声
信号の特徴を、たとえば自己相関係数などによって抽出
する。特徴抽出ａｍｉの特徴出力は切換えスイッチ２に
与えられる。この切換えスイッチ２はその接点の切換え
によって、特徴抽出−１１１からの特−出力を、音声■
臓時にはパターンメモリ３に与え、特徴パターン登録時
には登録テーブル４に与える。パターンメモリ３は特徴
抽出−路１から与えられる少なくとも１単■の特徴出力
すなわち特徴パターンを記憶し得る記憶書量を有する。

また、登録テーブル４には、予めｎ種類の単一音声の特
徴パターンが登録される。

パターンメモリ３から続出された特徴パターンおよび登
録テーブル４から読出された特徴パターンは予備選択装
置５に与えられる。この予備選択装置５はパターンメモ
リ３からの特徴バター゛ンと蓋縁テーブル４からの特徴
パターンとの予備的なマツチングを行ない、その選択結
果を予−選択テーブル６に記憶させる。この予備選択テ
ーブル６は−（くｎ）個のアドレスエリア６ａとマツチ
ング誤差エリア”６　ｂとを含む、アドレスエリア６ａ
は予備選択装置５によって予備的に選択された量録バタ
・−ンの登録テーブル４上におけるアドレスを記憶する
。また、マツチング誤差エリア６ｂは予備選択装置５に
よって求められたパターンメモリ３からの特徴パターン
と登録テーブル４からの特徴パターンとのマツチング誤
差を記憶する。瀘た、予備選択装置５はマツチング誤差
の小さいもの順にアドレスおよびマツチング誤差を並び
換えて予備選択テーブル６＆：記憶させる。

ここで、予−選択装置５のマツチング法について説明す
る。この予備的なマツチング法としては、従来種々のも
のが考えられているが、予−選択装置５はいずれのマツ
チング法を用いても寅−し脅る、たとえば、挙■の長さ
、両部や尾部のスペクトルなどの特徴パラメータを用い
る方式（「単語音声汎用認■装置の一発」の研究成果報
告書（昭和５５年３月発行）、第５章参Ｉｍ）が用いら
れる。

また、特徴ベクトル時系列から等−隅に１０ａｍ論出し
、これから５０次元程度のパターンベクトルを―戚し輪
形サンプリングによる照合で讃別対拳数を２０％に制■
する方式（「大型プロジェクトパターン憐報処褒システ
ムの研究開発虞ｍ１ｓｔ開論文集」（昭和５５年１０ｈ
、日本産業技術振興協会発行）１１１５７〜１６５員参
照）を用いてもよい、また、髄の好ましい方式として、
本願発明１等によって１案され先に出願された（特開昭
５６−１４４４４９）方式を用いてもよい、この方式は
、音−の特徴抽出に自己相関係数を用いる場合に簀適す
るものであり、＾次元のベクトル列で表わされる自己＠
関係数のう＃Ｉ低次の相関係数を用いて輪形のマツチン
グを行なっている。さらに、倫の予備的なマツチング方
式として、最終的なマツチングにおいて行なわれる複雑
な計綽フルゴリズムを簡略化し、その−暗化された計紳
アルゴリズムを用いていわゆる粗計桿を行なうようにし
てもよい。

パターンメモリ３から読出される特徴パターンおよび登
録テーブル４から読出される特徴パターンはさらに本選
択装置７に与えられる。また、本選択装置７には、予備
選択テーブル６に記憶され夕發餘テーブル４のアドレス
が順次与えられる。

本選択装置７は予備選択テーブル６から与え−られる登
録テーブル４のアドレスにしたがって登録テーブル４の
対応の特徴パターンを読出しパターンメモリ３の特徴パ
ターンとフレーム順次にｌ＆鞠的なマツチングを行なう
。このフレームは特−パターンを表わす関数（たとえば
自己相関関数）の針桿区ｍ長であり、たとえば８〜３０
■ｓｅａ　＆＋：設定される。ｌｌ終的なマツチングに
よって求められたマツチング誤差は比較−路８に与えら
れるとともに、最小誤差レジスタ９に与えられる。なお
、本選駅部ｌ１７は、それまでに求めたマツチング誤差
のうち最小のマツチングｌｌＡｌ１が単重誤差レジスタ
に記憶されるように最小ＩＲｍ！レジスタ９の−換え制
御を行なう、＠小誤差レジスタ９に記憶されるマツチン
グ誤ｌ！は比咬−路８に与えられる。比較回路８は１つ
の登録ａｍパターンのマツチングが―了するごとに本選
択装置７から与えられるマツチング誤差と、最小誤差レ
ジスタ９に記Ｉ１８れているマツチングａｍとを比較し
、その比較＠ｌｌを本選択輪■７に与える６本選択装置
７はこの比較帖果に基づいてマツチング動作の制御を行
なう。

まり、本選択＠＠７＆ｔｌ＆小誤差レジスタ９に記憶さ
れているマツチングＷＡ！に対応する登録特−ノくター
ンのアドレスを予備選択テーブル６から読出し、最小Ｗ
Ａ差ノアドレスレジスタ０に与える。

第２＾−および第２８図は、それでれ、＄１１１１に示
す予備遡択輪ｌ１５および本選択＠ｌＩ７の動作を説明
するためのフローチャートである。また、第３Ａ図およ
び第３８１１は、それぞれ、１１１１Ｈに示す予備通訳
装置５および本選択装置７のマツチング−作ｔｌ！明す
るためのｍ解図である。また、第４１１は本選択装置７
で求められる各１録特−７くターンのマツチング誤差を
示すグラフである。

以下、ｌｌｌｌ２Ａ図なイシ第４１１１参照ＬＴ第１１
１の実施例の動作について説明する。

まず、第２八図を参隔して予備選択装置５の動作を説明
する。１２ＡａＱのステップ（ＩＩ示ではＳと略す）１
において予備選択テーブル６の初ａｍ定が行なわれる。

この初期設定では、アドレスエリア６ａに記憶されてい
る全アドレスがクリアされる。また、マツチング誤差エ
リア６ｂに記憶されているマツチング誤差が最大のマツ
チング誤差に書換えられる。この最大のマツチング１ｌ
ｌＩＩ！とは、マツチング誤差エリア６ｂで記憶し得る
最大のマツチング誤差である。次に、ステップ２におい
て予備選択のためのマツチングが行なわれる。このステ
ップ２において求められたマツチングＷＡｌ！は、ステ
ップ３において予備選択テーブル６内の全マツチングｇ
＋ｕｅと比較される。そして、ステップ４では、予備選
択＠ｗ５によって求められたマツチング＊！！が予−選
択テーブル６内のマツチング誤差の一位以内に入ってい
るかどうかが判ＩＩされる。

ずなわち、予−運！Ｒ装置５によって求められたマツチ
ングａｌｌ！が予−選択テーブル６内のマツチング誤差
の制御小さいものから数えて―番目以内に入っているか
どうかが判断される。もし、求められたマツチング誤差
ｌ差が一位以内に入っていれば、ステップ５においてそ
の求められたマツチング誤差と対応の登録特徴パターン
のアドレスとが予−選択テーブル６に転送される。そし
て、予備選択テーブル６のマツチング誤差とその対応の
アドレスとがマツチング＃ｌ！！の小さい順番に並び換
えられる。したがって、それまで予−選択テーブル６に
おいて龜も大きい値を有するマツチング誤差とその対応
のアドレスとが予備選択テーブル６から繍ｌｌｌｌ５れ
、それに代えて予備選択テーブル５から転送されたマツ
チングＷ／Ａｌ！とその対応のアドレスとが１込まれる
。ＩＩいて、ステップ６において登録テーブル４のｎ番
目のｌｌＩ録特徴パターンのマツチングが―了したか否
か、すなわち！録テーブル４の全特徴パターンのマツチ
ングが終了したか否かが判断される。もし、ｎ番目の登
録特徴パターンのマツチングが終了していないと判断さ
れると、再び前述のステップ２以下の動作が繰り返され
る。

すなわち、第３ＡＩｌｌに示すように、パターンメモリ
３に記憶された入力特徴パターンと蓋鰺テーブル４のｎ
個の登録特徴パターンＲ１ないしＲｎとが順次マツチン
グされる。

上述のようにして、入力待−パターンと置罎テーブル４
の全登録特徴パターンとのマツチングが終了すると、予
備選択テーブル６は予備選択装置５によコて求められた
ｎ個のマツチング誤差錘のうち小さいものから順番に１
−のマツチングＷＡ！とその対応のアドレスとを記憶し
ていることになる。

予−選択１ｔｌ１５の動作が終了すると、本通訳装置７
４を第２８１１の示すフローにしたがって動作を行なう
、すなわち、ステップ２１において最小誤差レジスタ９
を最大値に設定する。この最大値とは、最小誤差レジス
タ９が記憶し得る最大のマツチング誤差である。そして
、ステップ２２においてカウンタＪ　（ｍ示せず）に１
を設定する。このカウンタｔ＆ｔたとえば本選択テーブ
ル７＆：含まれ、本通択装置７がマツチングを終了した
登録特徴パターンの個数を計数する。続いて、ステップ
２３において予備選択テーブル６から１番目のアドレス
が読出される。なお、このＩは上述のカウンタ１の計数
−にようτｍ定される。次に、ステップ２４では、ステ
ップ２３において読出されたアドレスに対応する登録特
徴パターンが登録テーブル４から読出され、入力特徴パ
ターンとマツチングされる。このマツチングでは、第４
１Ｉに示すように、特徴パターンのフレーム順次にかつ
累積的にマツチングが行なわれる。したがって、マツチ
ングを終了したフレーム敬が多くなるにつれてマツチン
グ誤差が増えていき、最終のフレームにおいて示される
マツチング誤差がその特−パターンの全体的なマツチン
グ誤差となる。続いて、ステップ２５では、そのときの
フレームにおける累積的なマツチング誤差腫と最小誤差
レジスタ９に記ＩｌされたマツチングＭ１１とが比較さ
れる。そして、ステップ２６では、そのときのフレーム
における累積的なマツチング誤差が最小誤差レジスタ９
のマツチング誤差よりも小さいか西かが判断される。

もし、そのときのフレームにおける＊＠的なマツチング
ＩＨ！が最小誤差レジスタ９のマツチング誤差よりも小
さければ、ステップ２７において全フレームのマツチン
グが終了したか否かが判断される。４にフレームのマツ
チングが終了していなければ、再び前述のステップ２４
以下の動作ｆ楯り返す。

ステップ２７において全フレームのマツチングの終了が
判Ｉｉされると、ステップ２８において最小誤差レジス
タ９と最小誤差アドレスレジスタ１０とが、そのとき求
められたマツチン％ＩＨ！と対応のアドレスとに書き換
えられる。次に、ステップ２９において１が＋１され、
ステップ３０において１が−よりも大きいか西かが判断
される。ｌが一以下の場合は、予備選択装置すによって
予備的に選択された全登録特徴パターンのマツチングが
終了していないため、前述のステップ２３以下の動作が
繰り返される。

ここで、ｌ５４ｍ１ｌに示ずマツチングＩＩＡ！曲輪Ａ
ないしＤのうちマツチング誤差曲纏へにおける最終的な
マツチング誤差Ｘが最小誤差レジスタ９に記憶されてい
る場合を鑞定する。この場合、マツチング１１１１曲−
Ｂで示されるマツチング誤差の計算過程においては、１
４フレーム目で最小誤差レジスタ９のマツチング誤１１
ｅＸを越えてしまう。このことはステップ２６において
判断される。そして、ステップ３１において、そのとき
のマツチング対象となっている蓋録特徴パターンのマツ
チング計算が打切られる。＃１１４Ｉに、マツチング誤
差曲線Ｃでは１１フレーム以−の７０ツチング計算が打
切られ、マツチング誤！ａｌｌ纏０では、９フレ一ム以
俵のマツチング計禅が打切られる。この計算の打切りに
よって本選択における計算量を少なくすることができる
。

上述のようにして、予備選択された全壷録特徴パターン
とのマツチングが終了すると、最小誤差アドレスレジス
タ１０には、□予備選択された登録特徴パターンのうち
最小のマツチング誤差を有するものの７ドレスが記憶さ
れている。したがって、このアドレスが認識＠果として
出力される。

第５１１＆ｔこの発明の他の実施例を示すブロック図で
ある。構成において、この実施例は以下の点を除いて第
１図の実施例と同様であり、相当する部分には同様の参
照番号を付しその説明を省略する。第５１１に示す予備
選択装置５０は第１１１に示す予−選択装置５と同様に
、登録テーブル４のｎ個の登録特徴パターンから一個の
登録特徴パターンを選択する。しかし、予備選択＠１１
５０は壷録特徴パターンそのものをマツチング誤差の小
さいもの順に並び換えて予備選択テーブル６０のパター
ンエリア６０ａ（記憶させる。すなわち、予備選択テー
ブル６０のパターンエリ７６０ａは１餘特徴パターンの
アドレスに代えて登録特徴パターンそのものを記憶する
。また、本選択ＷＡＩＩ７０はパターンメモリ３からの
入力特徴パターンとパターンエリア６０ａの登録特徴パ
ターンとを順次マツチングし、そのマツチング誤差な計
算する。そして、予備選択テーブル６０の対応のマツチ
ング誤差エリア６０ｂに転送する。さらに、本選駅部１
１７０はフレーム順次に累積的に求められるマツチング
誤差を比較回路８に与えるとともに、マツチング誤差エ
リア６０ｂに既に記憶されているマツチング誤差のうち
最小のマツチング計算差を読出して比較回路８に与える
。比較回路８はフレーム順次に累積的に与えられるマツ
チング誤差がマツチングｌｉＩ！エリア６０ｂからの最
小のマツチング誤差を越えたとき、本選択＠１Ｉ７０に
出力を導出する。本選択装置７０はこの比較回路８から
の出力に応答して、そのときの登録特徴パターンのマツ
チング計算を打切る。このようにして、予備選択された
一個の登録特徴パターンとのマツチングが終了すると、
本選択装置２７０はマツチング誤差エリア６０ｂにおい
て最小のマツチング誤差Ａ差を記憶しているものに対応
の登録特徴パターン（あるいはそのアドレス）を読出し
、認識結果として出力する。

なお、上述の実施例では、マツチングＩＩＩ！に基づい
てマツチングを行なうようにしたが、これに代えて娯似
廣を求め、この類似度に基づいてマツチングな行なうよ
うにしてもよい。この場合、フレーム順次に累積的に求
められる類似度が既に全体的な類似度が求められた類似
度のうち最大の類似度を示すものより小さくなったとき
、そのときの特徴パターンの類似度針棒な打切るように
すればよい。

以上のように、この発明によれば、最終的なマツチング
の前に予備的に選択された順番にしたがって各特徴パタ
ーンのｊｌＩＩ的なマツチングを行ない、そのマツチン
グの計算過程において特定の条件になったとき、その特
徴パターンについてはそれ以後の計算を行なわないよう
にしたので、１４目的なマツチングにおける計算量を大
幅に減少することができ、＾速か°〕安価に音Ｐ１３＋
１１を行なうことができる。

４、　ａｉｌｆｆｉ（７）ｆｉｌｌ単な説明第１図はこ
の発明の一実施例゛を水すブロック図である。第２Ａ図
および１１１２Ｂ−はｉ＠ｉａ＋の実施例の動作を説明
するためのノロ−チャートである。

１１１３Ａ６！ｉｌおよび納３Ｂ図は、それぞれ、娼１
図に示す予−選択装置５および本選択１ｉ１１７のマツ
チング自作を説明するための図解図である。第４図は本
選択ｌｌ１１７Ｓ１：おけるマツチング誤ｌ！−糠を示
す図である。第５図はこの発明の他の実施例を示すブロ
ック図である。

図において、１は特徴抽出回路、４は登録テーブル、５
および５０は予備選択装置、７および７０は本選択装置
、６および６０は予備選択テーブル、８＆ｔｌｔ較１１
１１．９　ｕ　１ｍ　小＠　Ｉ！　Ｌ／　シ２　ｐ、１
０は最小＃！！アドレスレジスタを示す。

予備痩択　　　　　　　　　　　本ｉ状第４図 ８５５ ｆ、唾

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）　最終的なマツチングにおいて、認識すべき音響
   の特徴パターンと予め壷録されている複数ｍ１ｌＩの音
   声の特徴パターンとの隅似度に相関するパラメータを計
   算し、その計算された各特徴パターンに対するパラメー
   タに基づいて最終的な認識判定を行なうような音声認識
   方式であって、最終的なマツチングの前に予備的なマツ
   チングを行ない、前記複数種類の音声の特徴パターンの
   中から賄似相−が強いと予測されるものの順番に少なく
   とも１以上の音声の特徴パターンを予備的に選択し、 前記予備的に選択された順番にしたがって各特徴パター
   ンの前記パラメータを計算し、その計算において特定の
   条件になったとき、その特徴パターンについてはそれ以
   後の計算を行なわないようにしたことを特徴とする、音
   声ｍ１Ｉｌ方式。
2. （２）　前記特定の条件は、前記パラメータで表わされ
   るしきい値と、その計棹帖果とに基づいて決定される、
   特許−審のｓｉｓ第１項記載の音声認識方式。
3. （３）　前記バブメータは餉似座を表わすパラメータで
   ありへ 前記特定の条件は前記針稗帖果が前記しきい饋以下にな
   ったときである、特許請求の範囲第２１１Ｉ記執の音声
   １１１１方式。
4. （４）　前記パラメータはマツチング誤差を表わすパラ
   メータであり、 前記特定の条件は前記計算＠果が前記しきい一以上にな
   ったときである、特許請求の範１１１Ｒ２１１記載の音
   声認識方式。
5. （５）　前記しきい値は前記予備的に選択された順番に
   したがって行なわれる計算において既に計算の終了した
   パラメータに基づいて求められる、特許請求の範囲第１
   項ないし第４項のいずれかに記載の音声認識方式。