JPS58132298A - 窓制限付パタンマツチング装置 - 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】 本発明は音声のごとく特徴ベクトルの時系列として表現
さｎるバタンを１つ以上続けた連続バタンとあらかじめ
記憶されている標準バタンを比較し、その最小累積距離
計算計算する装置の改曳に関する。

単＃を１つ以上続けて発声さｒｔ＋連続音声ｔ−認識す
る方法として、最も簡単、かつ有効な方法とシテバタン
マッチング法がおばら詐る。この方法は、各単語の標準
的なバタン（以下単語標準バタンと称する）を用意して
おき、入力さｆ′した未知の音声バタン（以下人力バタ
ンと称する）との間で比較操作を行い、各時刻の相互の
バタン間の距・−の和（累積距離と称する）ｔ−算出し
、動的計画法を用いて最も累積距離が小さくなる単語標
準バタン系列を求め、その単語系列をｌａｌ繊結果とす
る方法である。

このパタンマツチング法において針算敏が少なく有効な
計算手順がＩＥＩ　’ｌ’ルＡＮ８ＡＣＴＩＯＮ８ＯＮ
　ＡＵＯＵ８ＴＩＣ８，５ＰＥＥＣＨ，ＡＮＬ）ＳＩＧ
ＮＡＬＰＲＵＣＥ８８１ＮＧ、ＶＯＬ　Ａ３８Ｐ−２９
ｓ＆２　ＡＰ凡ＩＬ１９８１第２８４頁から第２９７頁
に記載さｎている。

次にこの方法の大略を述べる。

入力バタンＡ＝＝１１１　Ｉｎ鵞＊　””＊　１１　ｓ
　”’ｓ　Ｊ　と連ａ標ｎｓハｐ　ｙ（：＝ｌｌ””、
　Ｂｎ（ｇ）、　ｍ　ｔ　Ｂ”＋　・・・ｅｂ　ｆ１６
ｃ）ｈの最小累積距離は次のようにして求める。

入力バタンの時刻ｉと連続標準バタンの時刻ｊを第１図
に示したような最適な単調増加で非線形関数ｊ　（ｉ）
　（以下ＤＰマ、チングパスという）にて対応づけを行
い、その対応づけらｎた時刻ｉＩｊにおける特徴ベクト
ル間の距＃ｄ（ｉ＝ｊ）ｔｌ）Ｐマツチングパスに沿っ
て加算したものｔ−最小累積距離 とする、ここで距ｆｉｄ（ｉ、ｊ）は例えばにて求める
ことができる。（す弐の最小化を次のような動的計−の
手法で行う、すなわち 初期条件　１′（ＯｓＯ）＝Ｏ Ｔ（１＄り＝−・・・・・・・・・（３）ｉＱＯかつＸ
’ｗＯ とし、各桁ｘ１各単＃Ｉｎごとに ｔｉｔ界４に件Ｇ（ｉ　ＩＯ）＝Ｔ（ｆ　−ｘ−１）量
＝１−・・・、■ Ｈ（ｉ−１會　０）＝１−１　　　　　　　　　　　・
・・・・・・・・（４）１−１−・・・−■ Ｇ←１ｔｊ）＝−ｊ！ｑ。

として晰化式 ％式％ （５） ） ） をｊ　”　１　ｅ・・・＊　Ｊ”＊　１　＝　１１・―
工について求め終端での累積距離Ｇ（ｌ、Ｊ　　）の単
語ｎに関する最小値Ｔ（ｉｓｘ）を求めるため、各標準
バタンの終端において 目ｆ　　Ｔ（ｉｓｘ）＞Ｇ（ｉｓＪ　）ｔｈｅｎ　　Ｔ
（ｉ　ｔ　ｘ　）＝Ｇ（亘、Ｊ　　）・・・・・・・・
・（６） Ｎ　（ｉ　ｖ　ｘ　）＝ｎ Ｌ（ｉｔｘ）＝）ｌ（ｉ、Ｊ”） ■比較計算を行う。

（４）　、　（５）　、　（６）式をｘ＝ｌ−・・・−
Ｘについて求め、Ｔ（１＊ｘ）ｔＮ（ｉｓｘ）ｓＬ（ｊ
ｔｘ）より判定を行う。

すなわち、判定処理では、入力バタンの終端ｌにおいて
最終状態として許される桁数の集合Ｆの中より最小め累
積距ｌＩ！Ｉｔ−求めることにより（１，）式の最小累
積距−Ｔ（Ａ、Ｃ）が得ｂｎ、る。さらＫＬ（ｉｓｘ）
ｔＮ（１，ｓｘ）を逆Ｉｌｌにたどることによシｇ識結
果を得る。

すなわち ＾ を求め、ｌ’；ｃＯならば、ｍ＝＝ｌ　＊　ｘ＝ｘ　　
１として（８）を繰り返す。

ここでＸ桁目の単＃ｎとの累積距離計算において、入力
バタンと標準バタンとの対応づけするＤＰマツチングパ
スは第２図−に示した経路の積み上げＫよって作成さｎ
る。この場合１局所的なバタンの変動を吸収することは
できるが、大局的な変動量の制限がないため、第３図に
示すように大きくずｎてマツチングする可能性があっ九
。このためもともと類似していないバタンをよく類似し
ていると判定さｎてしまう危険があった。

本発明では入力バタンと標準バタンとのマツチングに大
局的な変動量の制限を設けることにより、極端で非現実
的な変形の可能性を除くことをその改良点としている。

次に本発明の原理である大局的な変動量の制限を行う整
合窓について述べる。入力バタンと標準バタンのマツチ
ングを行う場合大きなすｒｔを制限するため、マツチン
グを行う（すなわち（５）式に示した漸化式計算）範囲
を第４図の斜線部分に示したように制限する。この斜線
部分を整合窓と称する。とζろで（５）式の順化式計算
ではＸ桁目の入力バタンの始噛はＨ（ｉ、ｊ）に記憶さ
ｎてお９．漸化式計算を行う各１ｇｊにおいて整合窓内
にあるか判定を行うことにより窓制限を設けることがで
きる。

今、始熾を輸とすｎば時刻ｌにおいて許さｎれるｊの範
囲は第５図に示すように Ｉ−輸−ｒ＜ｊ＜ｉ−ｉ、＋ｒ ただし整合窓中は２ｒ＋１ となり、また ｉ　−ｊ−ｒ（輸くｉ−ｊ＋ｒ である。

これにより窓制限を設けた漸化式計算では（５）式の前
に ｊ’　＝ｊ　−２１ｊ−１＊　ｊについてならば Ｇ（量−１＋、ｊ　）＝−・・・曲・・（１ｏ）を行い
、（５）式の漸化式 を計算する。

本発明の窓制限付バタンマツチング装置は前記の窓制限
を設けた漸化式を計算する装置である。

次に本発明の装置の一実施例の具体的構成を図１ｆｆｉ
を参照しながら説明する。ｔ４６図は本発明の一構成例
を示すブロック図である。図において、１０は制御部で
全体の装置を制御信号によって制御する。１１は入力バ
タンバッファであり、特徴ベクトルの系列８１　＋幻！
・・・ｌ町　、・・・、町を保持する。１２は標準バタ
ンバッファであり、ｂ１ｔｂｌ＋Ｊ　　＊　・・・ｔ　
ｂＪｎ　（ｎ＝　１　＋・・・、Ｎ）を保持する。

１３はベクトル間距離計算部で制御部ｌＯより指定され
た町　とす、　　とのベクトル間圧Ｓを例えば（２）式
のごとく計算する。

漸化式計算の初期値セットは音声の入力される前に制御
部ｌＯの信号により行わｎ％Ｔ（ｉ＋ｘ）テーブル１９
に（３）式で示した値がセットさｎる。

窓制限計算部１５は（９）　（１０）式を実行する部分
であり、第７図に示すように窓の上端を示すｌ−Ｊ＋ｒ
ｔ−保持レジスタ１５１−下端を示す１−ｊ−ｒを保持
するレジスタ１５２＋４Ｍ路情報Ｈ（ｉ−１＋ｊ’）を
保持するレジスタ１５３ｇと、レジスタ１５１：１５３
０大小を比較する比較回路１５４−レジスタ１５２と１
５３を比較する比較回路１５５と、ＯＲ回路１５６と、
累積距＠Ｇ（ｉ　−１＝　ｊ’　）を保持す７るレジス
タ１５７よｐ構成さｎる。制御部１０により順次指定さ
れた経路情報Ｈ（ｉ−１−ｊ’）がレジスタ１５３に↓
ットさ３．ｉ−ｊ＋ｒとｉ　−Ｊ−ｒと比較さｔＬ％）
ｌ（ｉ　−１＊　ｊ’　）＞ｉ−ｊ＋ｒの時比較回路１
５４より１が出力さ扛、Ｊｉ−１ｔｊ’　）＜１−ｊ−
ｒの時比較回路１５５より１が出力さ扛、その論理和が
０ル回路１５６で作ら３．累積距離レジスタ１５７に与
えら牡る。累積距離レジスタ１５７には、制御部１０よ
り指定さｒｔ九累積距１１１Ｇ（ｊ−Ｉ　Ｉｊ’　）が
保持さ３．ＯＲ回路１５６より０が与えら扛ていｂ時は
そのまま変化せず、ｌが与えらｎた時は−の値がセット
される。

爾化式計算部１４は（５）式の漸化式を計算する部分で
あり、第８図に示すように３つの累積距離レジスタＧＩ
　ＩＯ２＋　０３とその３つより１＆小値を計痺する比
較回路１４１と、加算器１４２と、３つの経路情報レジ
スタＨＩ　Ｉ）１２　ｓ　）１３より構成さ扛る。制御
部より指定され念３つの経路情報Ｈ（ｉ−１−ｊ　　２
）ｔＨ（ｊ−１＊ｊ−１）＋Ｈ（１−１＊ｊ）はそｎぞ
ｊＬ　Ｆ　１　＊　Ｆ　２　＋　ｋ’　３　ヘセｙ　）
　サｎ　＊　’！　タ累積距−〇（ｉ−ｔ、ｊ−２）、
Ｇ（ｔ−ｘ、ｊ−１）＊Ｇ（１−１ｔＤは順次窓制限計
算部を経てＧｌ　、　Ｇ２　。

Ｇ３ヘセットさ扛る。比較回路１４１は３りのレジスタ
Ｇ　１　ｔ　Ｇ　２−０３より最小値を検出し、その最
小を示したレジスタＧｊに対応した経路情報レジスタＨ
ｊを選択するゲート信号ｊを発する。

前記ゲート信号ｊにより選択さｎたＢｊの内容が経路情
報メモりＨ（ｉ　ｔ　ｊ　）へ記憶さｎる。ｔた。

比較回路１４１より出力さ扛た累積距＠Ｇ（ｉ−ｔ。

ｊ）が、ベクトル間距離計算部１３より与えらｎル［ｊ
ｌｄ（ａｌ　＊Ｊ）　ト加４器１４２にヨッテ加ＩＥさ
ｎ、累積距離メモリＧ（ｉ審ｊ）へ記憶さｎる。

この漸化式計算が人力バタンの時刻１−標準パタンの時
刻ｊについて算出さｎ、この結果である累積距１１１Ｇ
（ｉｌＪｎ）が求められる。

最小累積距離計算部１８は（６）式ｔ−針算する部分で
あシ、各単語ｎに関して最小累積距１ＩｉＡｔ−逐次求
め石、すなわち、最小累積距離計算部１８は、第９図に
示すように、制御部１０より順次指定さ扛た凧積距１１
Ｇ（１，Ｊ　　）と経路情報Ｈ（ｉ、Ｊ　　）かレジス
タ１８２と１８４ヘセ、トさｎ１単暗名ｎがレジスタ１
８３へセットさｎる。比較回路１８１はレジスタ１８２
と’１’　（ｆ　＊　ｘ　）テーブル１９よｐ読出さｎ
た’ｌ”　（ｉ　＊　ｘ　）と比較し、Ｇ（ｉ、Ｊ　　
）＜Ｔ（ｉＩｘ）の時ゲート信号ｎを発し、レジスタ１
８２１１８３１１８４に保持さｎていた累積距離’（ｉ
　ｔ”　）ト単６名ｎ　トｄｊｌ情報Ｈ（ｉ　ＩＪ　ｎ
）カッｎぞｒＬ’ｌ”（ｉＩｘ）テープ／’　１９　ｔ
　Ｎ（ｉ＊ｘ）テーブル２０　＊　Ｌ　（量＋　ｘ　）
テーブル２１へ記憶さｎる。

この最小累積距−針算は各ｉｇ各Ｘについて行わｎる。

蛾後に判定部２２は、　（７）　、　（８）式を計算す
る部分であり％最終状態Ｆより最小の累積距１１ｉｌＩ
ｆ：求め。

テーブルＮ（１＊Ｘ）ＩＬ（ｊ雪Ｘ）より（８）式に従
い判定結果を出力する。

以上１本発明の原理とその一構成例を説明したが、こｎ
らの記載は本発明の範囲を限定するものではない０％に
、連続標準パタンを各桁ごとに分割し、ｘ−１桁までの
最小累積距離を漸化式境界条件とし５ｆ−１′ｆニ一路
境界条件としてＸ桁目の最小累積距１１ｔ−動的針画の
漸化式により求める方法において窓制限を設ける場合に
本発明の原理が適用さｎる。よって最小累積絶線を求め
る計算の手順を変えた特願昭５６−１２７ｆ乍Ｉ５号徊
←―孝の方法へ窓制限を適用できることは明白である。

を九、連続標準パタ／の接続に規則を設は有限状態オー
トマトンにより人力バタンの単一系列が制御さｎる特願
昭５６−、／　？　？　ｏ　９１ｊｉ４ｉｔ＞ｑ’Ａに
も適用できることは明白であ為。

また、漸化式（５）は一番簡単な形を用いたが、他に福
々前えらｒｔ特全公告５６２８２７８号に記載さｎてい
る形も使用できることは明白である。

さらに、入力バタンａ、　　と標準パタンｂｊ　　との
距離ｔ−（２）式のような距離尺度を用いて説明し念が
。

このかわりＫ　（１１）式のようなニークリ、ド距離、

【図面の簡単な説明】

１１ｇ１図、Ｊｌ！２図および第３図は従来技術を説明
す本ための図でめ１第４図および第５図の原理である窓
制限を説明するための図であハ第６図は本発明の一実施
例の構成図であり、第７図は本発明の一構成要素である
窓制限計算部であり、第８図は漸化式計算部であり、８
ｇ９図は最小累積距喝計痺部である。 ｌＯ：制御部、１１：入カバタンパ、７ア、１２：ＩＲ
準バタンバッファ、１３：距離計算部、１４：＃化式針
痺部、１５：窓制限計算部、１６：経路情報メモリ部、
１７：累積短端メモリ部、１８：漸小累積距離計算部、
１９：Ｔ（ｉＩｘ）テーブル、２０：Ｎ（ｉＩｘ）テー
プ／ｌ／、　　２１　：　Ｌ（ｉＩｘ）テーブル、２２
：判定部、１５１伊１５２−１５３　：レジスタ、１５
４，１５５：比較回路。 １り６：Ｏｆ（回路、１５７：累積距離レジスタ、１４
１：比較回路、１４２：加算回路、Ｇ　１　＋Ｇ２＊ｕ
３＋１−１ｔＩＨ２會Ｈ３；レジスタ、１８１：比較回
路、１８２１１８３＋１８４：レジスタ。 第２図 篤　４図 篤　、３　図 ｚ　Ｓ図 八カバタシ Ｚ　　’７　Ｔｈ η　θ　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 特徴ベクトルの時系列である１個以上の単語より　ｆｋ
   　ル入カハタｙＡ＝　１１　ｔ　ｍｌ　ｅ　”　＋　ａ
   ｉ　＊　°町Ｊとあらかじめ記憶されているＶ個の単語
   標準ノくりｙＢｌｌ　＋＝＝ｌｌ）？　ｓ　ＩＩＪ”　
   ＊　”ｔ　ＩＪ　　ｔ　＝−１ｂｊ’ｎ　　（１ｌ＝ｌ
   ＋”Ｎ）ｔ４１［Ｌ、、た連続標準パｐｙｅ＝Ｂ”ｌ、
   　Ｂ”）。 ・・ＩＢ“−９・・・−Ｈ幽との間で入力バタンの時間
   軸ｉと連続標準バタンｊを対応させる時間関数ｊ（１）
   の上の入カバタン町　と連続標準バタン町　のベクトル
   間圧＠ｄ（ａｌ　＊ｌＪ　）の和として定義される累積
   距−の峻小値を求める操作に関し、連続標−準パタンＣ
   １−各桁ごとに分割しＸ−１桁までの鍛小累積距＃Ｉｌ
   ｌ＆を順化式境界条件としｉ−１を経路境界条件として
   Ｘ桁目の最小累積距離を動的計画の漸化式により求めそ
   の績釆である最小累積距離と経路情報と単曙名ｔ’ｌ’
   （ｉｔＸ）＊Ｌ（ｉ＊ｘ）＊Ｎ（ｉ＋Ｘ）へ記憶し、順
   次曖終桁の入力バタンの終端まで計算した後Ｌ　（ｉ　
   ｅ　ｘ　）　＋　Ｎ　（ｉ　ｅ　ｘ　）より入力バタン
   の単語系列の判定を行うバタンマツチング装備において
   。 入力バタンＡ＝ａ１　ａｌ・・・町・・・ａ、′ｆｒ保
   持するための入力バタンバッファと。 標準バタン””ｌ）ｒ　耐””ｂｊ’−・ｊ７ｎ　ｔ−
   保持するための標準パタンバッファと。 めらかじめ定めらｎた順序により指定さｎるＪとＴｏｒ
   の間の距１ａｄ（ｉ−ｊ）を求めるベクトル間距離計算
   部と。 経路情報によりＬ）Ｐマツチングパスを制゛限する窓制
   限計算部と、 ｘ−１桁の最小累積距繍ヲ漸化式境界条件とし、１−１
   を経路境界条件としてＸ桁目の最小累積距離を動的計画
   の漸化式に従って計算する漸化式計算部と。 前記漸化式計算部の結果である累積距離と経路情報を記
   憶する累積距離メモリと経路情報メモリと。 各単語の４準パタンＯ終端における累積距離の最小［を
   求める竣小累積距離計算部と。 最小累積距離計算の結果より判定を行う判定部とを持つ
   ことを特徴とする窓制限付バタン！、チング装置。