JPS58209795A - 音声メツセ−ジ識別方式 - Google Patents

音声メツセ−ジ識別方式

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JPS58209795A
JPS58209795A JP9353582A JP9353582A JPS58209795A JP S58209795 A JPS58209795 A JP S58209795A JP 9353582 A JP9353582 A JP 9353582A JP 9353582 A JP9353582 A JP 9353582A JP S58209795 A JPS58209795 A JP S58209795A
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JP9353582A
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湯浅 啓義
大村 晧一
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Panasonic Electric Works Co Ltd
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Matsushita Electric Works Ltd
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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】 未発明は′磁子機器を音声メツセージによって操作する
ための音声メツセージ識別方式に関するものである。
%1図は従来の一般的な音声メツセージ識別装置の概略
構成を示すものである□!1図の構成において、入力音
声はマイクfilにより電気信号に変換され、づリアー
7 j 121を経てフィルタF1〜Fmにより各同波
数夜分に分解される。各フィルタF、〜F8は8チャン
ネル分のバンドパスフィルタと整流回路およ、び平均化
回路で構成されており、100Hz乃至10KHzの周
波数領域を対数目盛上で8等分した各帯域FBI〜FB
8の平均化された出力f1〜f8が得られるようになっ
ている。各出力f、−f。
はマルチづレクサ13)とサシプルホールド回路(4)
とを介して順次A/Dコンバータ16)により8ピツト
のデジタル値に変換され、I10ポート161とマイコ
ンパス(7)とを通ってCP U i81に読み込まれ
る。音声の分析フレームは約10 mgI!eであり、
各分析フレーム毎に8チャンネル分のフィルタ出力f1
〜f、がA/+)変沖されるので、1フレームあたり6
4ピツトの情報量(でなる。したがって例えば1秒間の
音声入力に対応する清報遣は6400ピツトになり、こ
の情罐社人カバターニアRAM’91に格納さhるもの
である。・lotは音声メツセージの始端と終端とを横
用する始端終端検知回路である。またIl+ !/′i
標隼バターJ−RAMであり、入力バター〕・と照合す
るための1−・rパターンが予め複数f固登録されてい
るものである。IZ/ま入カバターンε傅叙個の標準パ
ターンと一合して入カバターンに鏝も近い俸準ノ\ター
ンを判定するための照り寅昧回路である。照合−曝回路
’+21により人カバターンがどの標準パターンlに一
致するかが判定されると、そのゆ植パターンに対応する
制御命令がI10ポート(61を介して坂制御機器13
1に透出されるようになっている。
なお(14I′/′iづOグラムROM1.16I′r
iワ一+シクRAM、+lfQば慄咋パネルであるう ぐころでη工つする従来例IVcおtハてけ、入力1\
ターンと標準パターンとを照合するための力士として両
パターンの相互相関係数を計算する方法や、あるいr1
問知のDrマ・リチンタ法などが用いられているが、こ
れらの方法はいすhも入力バター:/を陣間軸上で正規
化する必要があり、この正規化処理のために演算時間が
長くかかり、音声メツセージの認識速度が遅くなるとい
う問題があった・またかかる時間軸上の正規化処理を省
略した場合には、発声者の発声速度の変化によって入カ
バターンの長さが変化するために標準パターンとの照合
処理をうまく行なうことができず、音声メ・ソで−ジの
認識率が低下するという問題かあった。
木見明は従来例のこのような問題点を解決するために為
されたものであり、入カバターンの時曲軸上の正規化処
理を省略して演算時間を短縮し、しかも認識率を充分に
高くすることができるようにした音声メ・ソセージ識別
方式を提供することを目的とするものである。
第2図は未発明の一実施例の全体構成を示すものであり
、′@3図は向上の要部ブロック図を示している。入力
音声はマイク(1)に−より電気信号に変換さね−プリ
アンプ、!+を経てフィルタF1〜F8により各洲波数
成分(C分解される。各フィルタF0〜F。
の出力はマルチづレクサ(31)(32)を介して対数
【換器(1”b)(17□〕に入力されるものである。
対数変換4(1′ハ) (172)けフイ1し夕Fl−
Faの出力を人間の耳の特性に合致した対数特性に変換
するものである。:18け対ば変換器(17l)と(1
71との出力の差を検出するための差動増幅器であり、
マル・チプレクサ(31)(3x)の切換によって順次
フィルタF1とF@−ト、とF3、F4とF5、および
F6とF7の対数変換された出力の差、すなわちフィル
タ出力のパワーの比を検出すBようになっている〇 各フィルターF、〜F8の通過筒波数帯域は第1図従来
例の一合と汀異すっている。まずフィルタF。
とF8とけ有声音と無声音とを識別するためのものであ
り、フィルタF!は有声音のスペクトルが多く分布する
0〜1KHzの低局波成分を抽出し、フィルタF1は無
声音のスペクトもが寥く分布する5〜10KH2の高同
波成分を抽出するようになっている0次にフィルタト2
とF3とは有声音のうち、顎の開きの広い有声音(例え
ば/a/の音)と顎の開きの狭い有声音(例えば/1/
の音)とを識別するためのものであり、フィルタF!は
顎の開きの広い有声音のスペクトルが多く分布するθ〜
500Hzの同波数成分を抽出し、フィルタFsri顎
の開きの狭い有声音のスペクトルが多く分布する500
Hz〜IKH,の周波数成分を抽出するようになってい
る。
またフィルタF4とFiとは、同じく有声音のうち、高
舌の有声音(/U/、10/など)と前古の有声音(/
i/、/−/など)とを識別するためのものであり、フ
ィルタF4は高舌の有声音のスペクトルが多く分布する
0、8〜1.8KHzの同波数成分を抽出し、フィルタ
Fld前古の有声音のスペクトルが多く分布する1、8
〜3.2 K Hzの同波数成分を抽出するようになっ
ている。さらにフィルタFlと−F−tとは、無声音の
うち比較的高目波成分の多いものと、比較的高目波成分
の多いものとを識別するためのものであり、フィル漬F
藝は4〜6.3 K Hzの同波数成分を抽出し、フィ
ルタF7ば6.3〜10KHzの同波数成分を抽出する
ようになっている。
次にフィルタF、ばO〜10KHzの周波数成分を抽出
して入力音声の全体的なパワーfr:検出するものであ
り、このフィルタF9の出力は対数変換器(17s)に
よって人間の耳の特性に合致した対数出力に変換されて
、始端終端検知回路(lαとセレクタ回路舖に入力され
る。始端終端検知回路11αは@3図に示すように一対
のR5Tフリップフロッづ(201) (20t)と、
りO’Jクバルス発生用の発振器−と、この発振器t2
1)から出力されるり0ツクノ\ルスをカウントするオ
フカウンタ(22+)およびオフカウンタ(22x)と
、入力信号しベルを所定の基準値と比較するコンパレー
タ(23Iと、その他の論理ゲートとによって構成され
ている。対数変(II器07s)から出力される入力音
声の対数値パワーはコンパレータ困に入力されて所定の
基準値と比較される。そして第4図(alに示すように
入力音声の対数値パワーが所定の基準値よりも大きい場
合には、@4図fblに示すようにコシパレータ(23
1の出力がHレベルとなり、音声オン信号がI10ホー
ド(61に入力される。しがしてコンパレータ(23I
の出力がHレベルになると、アンドゲート(241)を
介して発振器−のり0・ツク時間経過してオンカウンタ
(22+)がカウント可能ウすると、オン用のフリッづ
フロップ(20,)がセットされる。これによってオア
ゲート(25+)を介してオンカラン4(22□)かり
ピットされるから、I10ホード;61には44図(c
lに示すような始41g号が入力される。またオンカウ
ンタ(221)の出力によってオフ用のフリ・ソフフ0
ツづ(2Qz)がリセ・ソトされるので、フリツウフロ
ップ(2U*)がらオアゲート(ZSt)に入力される
信号V′iLレベルになる。次に入力音声か小さくなる
と、コシパレータ(231の出力、dLレベルになる。
こ!1によってオアヶーh (25x−)の両入力は共
にLレベルになる〃)ら−オンカランi (22t)の
りt゛ソト解除されてカウント動作を開始し得る状態と
なる0またこのときインバータ悠の出力!″iHiHレ
ベルので、アンドゲート(24x)を介してオフカウン
タ(22z)に発振器−からのクロツクバLスが入力さ
れる。一定時間経過してオフカウンタ(22z)がカウ
シトア・ツブすると、オフ用フリッづフロップ(20t
)がE・ソトされる。こhcてよってオフカウンタ(2
2鵞)はオアケート(25,)と介してフリ・ブつフロ
・ソづ(20*)の出力によってリセ・リドされるから
、I10ホード18)には第4図(diに示すような終
端信号が入力されるものである。またオフカウンタ(2
2*)の出力によってオン用フリップフロップ(201
)がリセットされるから、再びオンカウンタ(22+)
がカウント可能な状態となる。J2tド同様の動作?操
り返して音声メツセージが入力される度毎に始端浦号と
終端信号がI10ボートillに入力されるようになっ
ているものである。
次に171に加算器であり、差動増幅器・181によっ
て得られるフィルタ出力の対数値の差信号に、所定のバ
イアス値を加算するものである。このバイアス儲はセレ
クタ回路廁によって選択されるようになっている。セレ
クタ回路19)は基準値設定用電源281を有しており
、この處源晋からバイアスせレクタa[8通りの基準電
圧を供給している。バイアスセレクタ鴎はアナロジスイ
ッチにより構成されており、I10ボート引から出力さ
れるバイアス設定信号に応じて8通りの基a電圧のうち
4通りの基準電圧を選択してH/Lセレクタ(30)に
供給する。
)f/L tレクタ■は入力音声のパワーが大きい場合
と小さい場合とに応じて、4通りの基準電圧のうち2通
りの基準電圧を選択するものであり、アナ0ジスイツチ
によって構成されている。このH/Lセしフタ渕には、
H/L検出回路(31)が接続されているつH/L検出
回路(311r1入力音声のパワーの大小を検出するも
のであり、コンパレータ(321H32□)とアンドゲ
ート例およびインバータ器から構成されている。各コシ
パレータ(32,)(32i)の一方の入力には対数変
換器(17g)から出力さhる音声入力の対数値パワー
が入力されており、他方の入力には基準値設定用電源(
至)からそれぞれ相異なる基準値VHおよびVLが入力
されている。ただし基準値vHは基準値VLよりも大き
く設定されている。しかして音声入力の対数値JT1つ
−が基準値VFIよ吟も高い場合にはコンパレータ(3
2+)の出力がHL/ベルになる。このときインバータ
淵の出力はLレベルになるので、アンドゲート例の出力
はLレベルになる。次にg重入力の#数頓へワーが基幅
値vLよりも高く、かつ基醇1直vHよりも−1,−1
場合にはコンパレータC32s)の出力はLレベル、]
コンパレータ322)の出力はHレベルになり、アシド
ゲート例の出力はHしベルとなる。さらに音声入力の対
数1直ハワーが基準値VLよりも低い場合には、コシパ
レータ(32+)(32*)の出力に共にLレベルにな
り、アンドケート、例の出力はLレベルとなる。
し刀、してコンパレータ(321)の出力およびアシド
ゲート例の出力はそれぞれH信号およびL信号としてH
/Lセレクタ隔Oで入力きれると共に、I10ホード(
6)に入力される、次に[(/L Eレクタ:瑚から出
力芒ハる2通りの礒準電圧は、正負℃レクタ脇に入力さ
れ、正負セレクタ(至)はコ−J)\レータ□1圀の出
力に応じていずれか一方の基準電圧を加算器圀に供給す
る。コシパレータ瀾の一方の入力は接地されており、他
方の入力には差i#I増幅器(I81から出力される差
信号が入力されているものであり、上記差1j8が正で
あるか負であるかを判定しているものであろう かかるセレクタ回路(l傷において選択されたバイアス
値は加算器−において、差動増幅器σ&の出力に加算さ
れる。加算器+271の出力にサシプルホールド回路(
41とA/Dコシバーダ+51を介してデジタルデータ
に変換され、I10ボート・61に入力される。かかる
デジタルデータはl対のフィルタF1とFs、FzとF
s、F4とFsおよびトロとFvの出力の差信号につい
てそ九ぞれ8ピツトで表現され、このため1フレーム当
たりの情報量は32ピツトとなる。したがって例えば1
秒間の音声入力に対応する情報量は1フレーム′t−1
0m5eとすれば、3200 ピットとなる。かかるデ
ジタルデータよりなる入力情報は入力バター>RAM!
91に格納されるものである。
ところで未発明に幇いては、入力パターンと標準パター
ンとの照合を音節単位に行なっており、したがって入力
パターンもまた音節単位に区切られて入力バターy R
A M 191に記憶されるものである。第5図1al
 (blは本発明に詔ける音節の識別方法を示すもので
あり、まず第5図(alは音声データ「Sθnakao
8a8urs J  における対数値パワーの時間変化
を示している。第5図1alの対数値パワーのうち、と
述のH/ L a大小回路−3□5の基鴻緘圧V、より
も1伍い部分を山部とし、基準電圧VLよりも高く基準
電圧″vHよりも低い品分を谷部とす九ば、45図(b
lに示すように各音節Sy+〜Sys ′riいずれも
「谷部本山部」の組合せで杉我されていることがわかる
。本発明においてはこの性質を利用して音節を識別して
いるものであり、f(/L検出回路St+からI10ネ
ート6)に入力されるH11号およびL信号を検出して
音節の区切りを識別し、各音jiO5y+〜Sysに対
応する入カバ・λ−パ、〜P6士入カムターーJRAM
:9iに格納しているものである。また標準パターンR
A M +Illシでは、旨節毎VC区切った標準バタ
ーニアQ、〜Q、が記憶さnてあり、各音節Sv1〜5
75毎に個別に入カパーーンr1〜P、と焦合さhるも
のである。
ところで、入カバターンP1〜Ps’d発声者の発声速
度が早いときには長さが急くなり、反対に発声速度が通
いとさして汀長さが長くなる。そこで本発明Vこお・A
て)まも6図のフD−チセートに示すように、人力パタ
ーンP1(1=1〜5)の長さと標準パターンQi(1
=1〜5〕の長さとを比較して、長い方のパターンの後
端の超過部分を切り捨てるようにしている。このように
すれば両バターシの長さが等しくなるから照合処理が容
易になるものである。またパターンの後端の部分は音節
の後111i11部、すなわち定常的な母音の後4部分
に対応しているので、少々切り捨てても照合処理に支障
を来たすことはないものである。つまり未発明の照合方
式を用いれば、音節の前111m1mに位置する過渡的
な子音の部分と、音節の中間部に位置する定常的な母音
の前端部分とは必ず照合されるので充分正確に照合処理
を行なうことができるものである。
次に第7図は各音節ごとの入カバターンP1と標準バタ
ー:JQlとを照合するための方法を示すフロー子ヤー
トである。各バターシP、勿よびQiがそれぞれN個の
フレームから構成されているものとすると、48 n 
フL/−ム(n=1.2、・−・−1N )におけるバ
ター:/P1. ChO値は8ピツトのデジタルデータ
で表わされる−127から+128 までの256通り
の値をとり得るものである。しかして第nフレームにお
ける入力バター:/ Piの値をX、標準バター”i 
Qlの値をyとすると、第7図フローチャートの左欄に
示すようなアルゴリズムにより評価値Hが計算されるも
のである。まず値x、yが共に0であるときには、評価
値Hが正の数αだけ増加する。また値X、yのうちいず
れか一方のみが0であるときには評価値Hは変化しない
0次に値x、yが共に正であるとき、または共に負であ
るときには評価値Hは(x+y )だけ増加する。さら
に値x−yのうちいずれか一方が正であり他方が負であ
るときには評価値Hは(x+y)だけ減少する。かかる
評価値Hの計算はフレームの番号nが1からNに至るま
でN回繰り返されるものであり、最終的な評価値Hを累
積計算回数Nで割った値が大きいものほどパターンが類
似すると判定されるものである。このようにして入力パ
ターンに一番近い標準パターンが判定されると、その標
準パターンに対応する制御命令がI10ポート(6)を
介して被制御機器0国に送出されるようになっている。
ただし入力パターンに1番近い標準パターンにつぃての
類似度が所定の基準値を下回っている場合や、入カバタ
ーンに2番目に近い標準パターンについての類似度との
差がきわめて小さい場合には破割−機器Iに制御命令を
送出せずに、音声の再入力を促すものである。なお標準
パターンの数が特に多い場合には、音節の数や全フレー
ム数が入カバターンに比較的近いものから数個の候補者
を選んで、その候補者についてのみ照合を行なうように
すれば照合速度の向上を図るこ、とができるものである
、 ところで入力される音声のうち、/に/、/1/のよう
な破裂音や、/S/  のような摩擦音、あるの’Id
/r/のような流雪のパワーは、対数値で母音の1/2
近くに下がり、なおかつスペクトルの主要部は低音域と
高音域とに現われるという性質がある。また母音はスペ
クトルの主要部が中音域に集中し、かつパワーも大きい
という性質がある。したがって、音声パワーの谷の部分
、すなわち音節の前半の部分では低音域および高音域を
強調した照合処理を行ない、反対に音声パワーの山の部
分、すなわち音節の後半の部分では中音域を強調した照
合処理を行なうようにすれば、入力音声の認識精度を向
上させ得るものである。セレクタ回路、19)および加
算器(9)はかかる照合処理の部分的な強調を行なうた
めに設けられたものである。1%8図はセレクタ回路(
19)と加算器ばの動作を示すフローチャートである。
まずバイアスセレクタツはマルチづレフ寸(3,)(3
s)の切換状態に応じてI10ボート161力為ら出力
される信号によって切換操作される。
またH/Lセレクタ羽)はf(/L検出回路(30から
出力される信号によって切換操作される。そしてバイア
ス値の大きさけ、第8図フローチャートに示すように、
フィルタF2とFlあるいはF4とF6が選択されてい
る場合において、音声パワーが大きいときにはバイアス
値が大きくなり、反対に音声パワーが小さいときにはバ
イアス値が小さくなるようになっている。またフィルタ
FtとF8あるいはF・とFWが選択されている場合に
おいて、音声パワーが大きいときにはバイアス値は小さ
くなり、反対に音声パワーが小さいときにはバイアス値
は大きくなるものである。次に正負セレクタ・3(へ)
ば]ンバl/−タ霞の出力に応じてバイアス値の符号を
切り換えるものであり、差動増14器;&から出力され
る差1]号が止であるときにはバイアス値の符号を正に
して、反対に差信号が負であるときにはバイアス値の符
号を負にするものである。このようにすれば加算器@に
おいて差信号にバイアス値を加算したときに、差信号の
絶対値が大きくなるのでバイアス値が大きいほど照合判
定時の評価値Hが大きくなるものである。な詔このよう
にバイアス値によって部分的に強調された入カパターシ
と照合されるS準パターンは、入カバターンの場合と同
様にバイアス値によって部分的に強調されたパターンと
してあくもので1邊つこのような41準バターシria
卓的に発声した場合における入カバターンを標準パター
ンRA M 、+11に登録することにより容易に作成
することができるものである。
次に1g9図は本発明の他の実施例を示すものであり、
未実施例にあってはフィルタの出力の差信号を計算した
り、上記差信号に所定のバイアス値を加算し1ごり、あ
・;・いは音声バC゛−の山部や容顔を検出したりする
動作をすべてI10ボート1b)以降のマイクロニンし
ユータに行なわせるようにしてあり、マルチプレクサ1
3(により、各フィルタFl〜F9の出力・と;IIA
次I10ボート61に入力しているものである。また第
10図は本発明のさチに他の実施例を示すものであり、
本実施例にあってはA/Dコシバータ:5)の出力iR
AMiに一旦、格納したのち、デジタルフィルタ+39
iによって各鞠波数弗域毎の振幅成分をデジタル信号と
して抽出するようにしてフィルタF1.〜FQテ省略し
たものである。・4101バうメータROMであつ、デ
ジタルフィルターjの係数を記憶しているものである。
このようにデジタルフィルタ39)を用いた4合には、
A/Dコンバーターb1以降を1チツプのLSIによっ
て構成することができるので好都合なものである。
X発+/′i以上のように構成さhており、音声入力の
小さい子音部分と音声入力の大きい母音部分とを一組と
する音節ごとに入カバターンを分辿」し、複数種の標準
パターンをそれぞれ各音節ごとて分割1−て予め記録し
、各音節ごとに入カバターンと標準パターンとの長さを
比較して、長い方のパターンの後場側の超過部分を切り
捨てて、長さの等しいパターン同士を照合するようにし
たものであるから、入力パターンを時間軸上で正規化す
る必要がなくなって処理速度が著しく速くなるという利
点があり、また音節の前端邪に位置する過渡的な子音の
部分と、音節の中間部に位置する定常的な母音の前端部
分とけ必ず照合されるので、音節の後嗜部に位置する定
常的な母音の後場部分が少々切り捨てられても照合処理
に支障を来たすことはなく、したがって充分に認識率を
高くすることができるという利点を有するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来例のブロック図、第2図は未発明の一実施
例のブロック図、4@3図は同上の要部づ[]”jり回
路図、第4図fat 〜falおよび第5図fal (
bl R同上の1作説明図、第6図乃至s8図は同上の
動作を示すフローチャート、第9図は本発明の他の実施
例のブロック図、第10図は未発明のさらに他の実啼例
のづ口・リフ図である。  ゛Fl〜F6ケフイItz
り、+91 ri人カッ\ター、RAM、111)は標
準パターンRAM、のlIばH/L検出回路である。 代理入 弁理士  石 1)長 七 手続補正書(自発) 昭和58年5 月 7日 特許庁長官殿 1、事件の表示 昭和57年特許m!93535号 2、発 明の名称 音声メツ℃−ジill 1IIIJ方式3、補正をする
者 事件との関係      特許出願人 任  所  大阪府門真市大字門真1048番地名 称
 (583)松下電工株式会社 代表者小 林  郁 4、代理人 郵便番号 530 電話大阪(06) 345−7777 (代表)5、補
正命令の日付 、自  発 8、補正の内容 別紙の通り 訂    正    書 出願番号 特願昭57−9凸555号 1 本願明細書第5頁第5行目の「合致し之」を「近づ
け友」と訂正致します。 2 同上第6頁第2行目の「広い」を「狭い」と訂正致
します。 5 同上第6頁第2行目の「狭い」を「広い」と訂正致
します。 4 同上第6頁!!!8行目及び第10行目の「高舌」
を「後舌」と訂正致します。 5 同上第6頁第19行目の「いる6」の後に「フィル
タの周波数区分はこれに限つ皮ものではなく、対象とな
る音声全グループ分けできるものであればよい。」を挿
入致します。 6 同上第6頁第2行目の[合致しtJを「近づけt」
と訂正致します。 7 向上第14頁第19行目のr−127から+128
」會r + 127から−128」と訂正致します。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 111  通過周波数帯域の異なる煩欽個のフィルタに
    より、音声入力の周波数成分に応じた入カバターンを作
    成し、この入カバターンを予め記録されているad種の
    標蟲パターンと照合して入カッ\ターンとの傾似変が最
    大となるHaパターンを入力メツセージとして識別する
    方式において、音声入力の大きさを検出する手段を設け
    て、音声入力の小さい子音部分と音声入力の大きい母音
    部分とを一組とする背面ごとに入カバターンを分割し、
    複数棟のS準パターンをそれぞれ各音節ごとに分割して
    予め記録し、各背面ごとに入カバターンと標準パターン
    との長さを比較して、長い方のパターンの後端側の超過
    部分を切り捨てて、長さの等しいパターン1同士を照合
    することを特徴とする音声メツセージ識別方式っ
JP9353582A 1982-05-31 1982-05-31 音声メツセ−ジ識別方式 Pending JPS58209795A (ja)

Priority Applications (1)

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JP9353582A JPS58209795A (ja) 1982-05-31 1982-05-31 音声メツセ−ジ識別方式

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JPS58209795A true JPS58209795A (ja) 1983-12-06

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JP9353582A Pending JPS58209795A (ja) 1982-05-31 1982-05-31 音声メツセ−ジ識別方式

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JP (1) JPS58209795A (ja)

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