JPS5898794A - 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】 本発明は音声バタンのような特徴ベクトルの系列として
表わされるパタンの比較を行うバタンマ、チング装置の
改良に関する。

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碌しておき認識時に入力される未
知パタンを標準バタンと比較し、最も類似度の高いもの
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。

パタンマツチング法では、音声パタンにおける発声速度
の変動のような変動に対処することが重要であるが、動
的計画法を利用した時間正規化マツチング法（以下ＤＰ
法と称す）＃ｉ非常に有効な方法とがっておシ、（日本
音響学会誌ＶＯＩ、２７Ｎｏ、９　　Ｐ２Ｓ５−Ｐ４８
７参照）広く実用に供されている。しかし、このマツチ
ング法ではマツチングの対象となるパタンは一定の周期
でサンブリタグされ友特徴ベクトルの時系列を前提とし
ているため、時間的に長い音声パタンなどでは記憶容量
が増大し、また演算処理量も増大する。このような問題
点を解決するものとして音声パタンの母音部のようにパ
タン中に定常的な部分が存在する場合には、これを利用
して不均一に代表的なベクトルをサンプリングし、これ
らの代表ベクトルの系列に対してＤＰ法を適用する方法
（圧縮ＤＰ法）が提案されている（特願昭５６−０３２
０６０号）。

しかしながら圧縮ＤＰ法ではパタンの変化する過渡部に
おいてデータ量が圧縮されず、また代表ベクトルと代表
ベクトルの間は矩形近似されることになるので、もとの
パタンとの誤差が避けられない。これに対してもとのパ
タンを折線近似し、折点を代表ベクトルとして抽出する
ことにすると、パタンの変化する過渡部モもデータ量が
圧縮され、またもとのパタンとの誤差も小さくなシ、少
ない記憶容量、処理量で精度の高いマツチングが実現で
きる。しかし、この場合には代表ベクトルそのものかも
とのパタンのある区間を代表するのでは表く隣接する代
表ベクトルを結ぶ線分かもとのパタンのある区間を代表
する。したがって２つのパタンＡ、Ｂの！、チングの際
にパタンＡの代表ベクトルとパタンＢの代表ベクトルと
の距離を用ｒる従来の圧縮ＤＰマ、チング法を適用する
ことはできない。

本発明は、一方のパタンの隣接する２つの代表ベクトル
に対応するベクトル空間上の２点を結ぶ線分と他方のパ
タンの代表ベクトルに対応する点との距離の概念を導入
し、前記距離を用いて、２つのパタンのマツチングをＤ
Ｐ法によシ実現し、記憶容量、処理量の少なくかつ精度
の高いパタンマツチング装置を実現することを目的とし
ている。

今、２つのパタンＡ、Ｂの特徴ベクトルの系列を、それ
ぞれ折線近似により圧縮したとき折点として抽出され九
代表ベクトルの系列をそれぞれＡ＝（ａ（１）＃−−−
・−ｅ　ａ（ｉＬ　・・・・・・＃　ａ（Ｉ））Ｂ＝（
ｂ（１）、・・・・・・、　ｂ（ｊ＞、・・・・・・、
ｂ（Ｊ））で表わし、またパタンＡ、Ｂの代表ベクトル
の抽出点の系列をそれぞれ Ｐ＝（ｐ（１１，・・・・・・、　ｐ（ｉｆ、・・・・
・・、ｐ（Ｉ））Ｑ＝（ｑ（１１，・・・・・・、　ｑ
（ｉ）、・・・・・・、ｑ（Ｊ））で表わす。このとき
従来のＤＰ法ではパタンＡとＢとの距離は次のようにし
て求められる。

ベクトルａ　（ｉｌとｂ（ｊ）との距離ｄ（ｉ、ｊ）に
関する積分量ｇについて、初期条件ｇ（１，１）＝ｄ（
１，１）とし、漸化式 ｔ−１＝ｔ、ｊ＝ｔからｉ＝Ｉ、ｊ＝Ｊまで順次くシ返
す。最後に得られるｇ（Ｉ、Ｊ）よシバタンＡとＢとの
距離を Ｄ＝ｇ　（Ｉ、　Ｊ　）／（±＋Ｊ−１）より求める。

以上、従来法について説明し友が、本発明ではｄ（ｉ、
ｊ）にかわるものとして、一方のノ（タンの代表ベクト
ル系列中の隣接する代表ベクトル間を結ぶ線分と他方の
パタンの代表ベクトルとの距離ｄＡ（’ｅ　Ｊ　）＊　
ｄＢ（ｉ、　Ｊ　）　’１次のように定義する。

タタしｘｙｔａベクトル空間上でベクトルｘｅ　Ｙに対
応する２点を結ぶ線分を、ｄｉｅｔ（ａ、マｙ）はベク
トルＪｌに対応する点と線分マ了との距離を表わす。　
ｄＡ（ｉｓ　ｊ）ｓ　ｄｉ（ｉｓ　ｊ）は、一般的に２
点ＸＩ　ｙｔ−結ぶ直線と点２との距離ｄｏ［ついて が成立つことを利用して求められる。

式（２）によシ定義されたｄＡ（Ｌ　Ｊ　）ｅ　ｄＢ（
蓋、ｊ）ｔ−複＝１．・川・・、Ｉ、Ｊ＝ｌ、凹・・、
Ｊに対して求めたものは第１図に示すように格子Ｍ上で
格子の各辺に対応させることができる。

このとき、格子Ｍ上の点（ｉ、ｊ）に対して距離に関す
る積分量ｇ（ｉ、ｊ）を 初期条件　ｇ（１，１）＝Ｏとし漸化式ただし　Ｗム（
ｉ）＝ｐ（ｉｌ−ｐ　（ｉ−１）Ｗｎ（ｊ）＝Ｑ（ｊ）
−ｑ（ｊ−１） によシ得ることができる。

式（３）Ｋ−おいてＷム（ｉ〜Ｗｎ（ｊ）はもとのパタ
ンｔ−折線近似したときの折線の時間長であり、第２図
に示すような径路と重みを意味している。式（３）をｉ
＝ｌ、ｊ＝ｔからｉ＝Ｉ、ｊ＝Ｊまで順次くり返し、最
後に得られるｇ（Ｉ、Ｊ）を２つのパタンの圧縮前の時
間長の和で割ることにょシ２つのパタンＡ、Ｂの距離を Ｄ＝ｇ（Ｉ、Ｊ）／（Ｉ’＋Ｊ”−１）、　　　（４）
ただし　Ｉ＠＝ｐ（Ｉ）−ｐ（１） Ｉ’＝ｑ（Ｊ）−ｑ（１） として得ることができる。

本発明による装置は特徴ベクトルの系列として表わされ
る第１のパタンＡから代表ベクトルを抽出することによ
って得られる代表ベクトルの系列（１）、・・・・・・
、　ａ（１）、・・・・・・、ａ（Ｉ））及び抽出点の
系列（ｐ−（１）、・・・ｐ（１）、・・・・・・、ｐ
（Ｄｉｒ保持する第１ベクトル記憶部と、特徴ベクトル
の系列として表わされる第２のパタンＢから代表ベクト
ル會抽出することによって得られる代表ベクトルの系列
（ｂ（１）、・・・・・・、　ｂ（ｊ）、・・・・・・
、ｂ（Ｊ））及び抽出点の系列（ｑ　（１）、　、、、
　、　ｑ　（ｊ）、・・・・・・ｅ　ｑ　（Ｊ）　）を
保持する第２ベクトル記憶部と、指定されたｌ、」に対
してベクトル空間で代表ベクトル！ｌ（ｉｌｌ　）、！
：Ｊｌ（１）とを結ぶ線分と代表ベクトルｂ山に対応す
る点との距離ｄＡ（ｌ、ｊ）及び代表ベクトルｂ（ｊ＋
１）とｂ（ｊ）とを結ぶ線分と代表ベクトルａ（１）に
対応する点との距離ｄＩＩ（１，ｊ）を計算する距離計
算部と、上記距離ｄｈｃ　’ｅ　ｊ　）ｔ　Ｉ　Ｘ　Ｊ
の時間点の格子の点（ｉ、ｊ）と点（１＋１．ｊ）とを
結ぶ辺に対応させｄＢ（ｉ、ｊ）を点（１，Ｊ）と点（
ｉ、ｊ＋１）とを結ぶ辺に対応させたときｉ、ｊｔ−順
次変化させることによって得られる格子状の構造をもつ
距離情報のうちの少なくとも必要個数を記憶する距離記
憶部と、上記格子の点に対する積分量ｇｔ−少なくとも
必要個数記憶する積分量記憶部と、格子の各点における
積分量ｇｔ−１積分量記憶部に記憶された過去の積分量
と距離記憶部に記憶された過去の距離の荷重和を複数の
組合せに対して計算しその算小値として算出する漸化式
計算部とを含んで構成され％　　ｉ＝１．　ｊ＝１から
ｉ＝Ｉ、ｊ＝Ｊｔ”ｌ”ｉ、ｌｔ−１１ｉ＆ｆ化サセテ
、前記パタンＡとＢとの距離を算出することを特徴とし
ている。

以下に本発明の原理ｔ−ｔｇ面を参照して説明する。

第３図は本発明による装置の一実施例を示すプロ、り図
である。

第１ベクトル記憶部４には、折線近似によシ圧縮して得
られる第１のパタン入の代表ベクトル系列（ａ（１）、
・・・・・・ｅ　”（Ｉｔ・・・・・・ａ　（Ｉ）　）
及び代表ベクトルの抽出点の系列（ｐ（１）、・・・・
・・ｐ（ｉ）、・・・・・・、ｐ（Ｉ））が格納される
。第２ベクトル記憶部２には第２のバタンＢの代表ベク
トル系列（ｂ（１）、・・・・・・。

ｂ（ｊｌ、・・・・・・、ｂ（Ｊ））及び代表ベクトル
の抽出点の系列（Ｑ（１）、・・・・・・ｅ　ｑ（ｊ）
、・・・・・・＃ｑ（Ｊ））が格納される。

３は距離計算部で制御部７によ）指定され九１゜ｊに対
して式（２）のｄム（ｉ、ｊ）、ｄｍ（１，ｊ）及び式
（３）のＷム（ｉ）　、　Ｗｉ（ｊ）を計算し、結果を
距離記憶部５へ格納される。

４は漸化式計算部で、制御Ｎ７によシ指定されたｉ、ｊ
に対する積分量ｇ（ｉ＊ｊ）ｔ−％漸化式（３）ヲ計算
することにより求める。このとき式（３）の計算に必要
な距離情報は距離記憶部５よシ読み出され、過去の積分
量ｇは積分量記憶部６よシ読み出され、得られたｇ（ｉ
、ｊ）は積分量記憶部６へ格納される。７は制御部であ
多制御信号ｌ、ｊをｌ＝ｌ、ｊ＝１から１＝＝ｉ、　ｊ
＝；ｒまで順次変化させ、距離計算部３及び漸化式計算
部４を制御して、＋＝工、ｊ＝Ｊの時点で得られる積分
量ｇ（Ｉ、Ｊ）ｔ−用いて式＜４）Ｋよりバタン間距離
を算出し出力する。

以上、本発明の詳細な説明したが、これらの記載は本発
明の範囲ｔ−限定するものではない。説明で用い九漸化
式（３）のかわシに類似の漸化式を用いることが可能で
ある。またバタンを折線近似によシ圧縮する方法として
は任意のものが可能である。

説明では音声バタンの例を用いたが、特徴ベクトルの系
列として表わされるバタンであれば音声。

文字等任意のバタンに対して本発明の原理は成立する。

このように本発明によれば折線近似により圧縮され友バ
タンに対してＤＰ法を適用してバタンマツチングを行う
ことが可能となるので、記憶容量。

処理量とも少なくかつ精度の高いパマッチング装置を実
現することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明における距離の概念を説明する図、第２
図は漸化式の第１の例を説明する念めの図、第３図は本
発明による一実施例を示すプロ。 り図である。 １．２・・・・・・ベクトル記憶部、３・・・・・・距
離計算部、４・・・・・・漸化式計算部、５・・・・・
・距離記憶部、６・・・・・・積分量記憶部、７・・・
・・・制御部である。 、　　　　、Ｆ　　　　　　−ｔ’−−−を爲　１　図 鵠　２図 篤　、３　図 β

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 特徴ベクトルの系列として表わされる第１のパタン入か
   ら代表ベクトルを抽出することによって得られる代表ベ
   クトルの系列（ａ（１）、・・川・＃　”（’）＃・・
   ・・・・、ａ（ＩＩ）及び抽出点の系列（ｐ（１）、　
   川・・・、ｐ（ｉ）、・・・・・・、ｐ（Ｉ））を保持
   する第１ベクトル記憶部と、特徴ベクトルの系列として
   表わされる第２のパタンＢから代表ベクトルを抽出する
   ことによって得られる代表ベクトルの系列（ｂ（ｘ）、
   ・・・・・・、ｂ（ｊ）、・・・・・・、ｂ（Ｊ））及
   び抽出点の系列（ｑ（１）、・・川・。 ｑ（ｔｔ、・・・・・・、ｑ（Ｊ））？保持する第２ベ
   クトル記憶部と、指定された１、Ｊに対してベクトル空
   間で代表ベクトルａ（ｆ＋１）とａ　（ｉｌとを結ぶ線
   分と代表ベクトルｂ（ｊ）に対応する点との距離ｄム（
   ’ｅＪ）及び代表ベクトルｂ（ｊ＋１）とｂ（ｊ）とを
   結ぶ線分と代表ベクトルａ山に対応する点との距離ｄｉ
   （１，ｊ　）ｔ−計算する距離計算部と、上記距離ｄム
   （ｉ、ｊ）ｔ−ＩＸＪの時間点の格子上の点（ｉ。 １）と点（ｉ＋ｔｓｊ）とを結ぶ辺に対応させ、ｄｉ（
   １，１）ｔ一点（ｉ＊ｊ）と点（ｉ、ｊ＋１）とを結ぶ
   辺に対応させたときｉ、ｊ’を順次変化させることによ
   って得られる格子状の構造をもつ距離情報のうちの少な
   くとも必要個数を記憶する距離記憶部と、上記格子の点
   に対する積分量ｇを少なくとも必要個数記憶する積分量
   記憶部と、格子の各点における積分量ｇｌ積分量記憶部
   に記憶された過去の積分量と距離記憶部に記憶された過
   去の距離の荷重和を複数の組合せに効して計算しその最
   小値として算出する漸化式計算部とを含んで構成され、
   ｉ＝ｔ、ｊ＝ｘからｉ＝ｉ、ｊ＝Ｊまでｉ、ｊを順次変
   化させて前記バタンＡとＢとの距離を算出することを特
   徴とするパタンマツチング装置。