JPS59197A - パタ−ン比較装置 - 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】 本発明は特徴ベクトルの系列として登録された標準パタ
ーンのそれぞれと、特徴ベクトルの系列に入換された入
カバターンとの比較を行い、入カバターンを認識するパ
ターン比較装置、持に標準バター・ンとしてパターンの
一部のみが異なるのみで他のパターン部分が非常に類似
している標準パターンの認識にＪ薗したパターン比較装
置に関する。

人間にとって最も自然な情報発生手段である昌−声が、
人間−機械系の入力手段として実現されることに対する
期待は大きい、近年、ワードブロー量？すの人力を仮名
漢字茨換の技術と組合せ、仮名キーによる入力の代シに
単音節音用の発声によシ実行することが試られている。

この場合、各月１音ｆ粕は孤立して発生されるが、「夕
」、「パ」、「力」のようにそのパターンの一部が異な
るのみで全体として非常に類似しｆコ入カバターン（以
下、類似パターンという）の場合、誤認識の回顧が生じ
ている。

ところで標準パターンと入カバターンとを比較し、その
類似度や距離を計算して音声認識を行う場合、類似度や
距隙の計算に動的計画法（以下、ＤＰ法という）の手法
が用いられる。この動的Ｍ１画法を用いｒコ首声認識に
おいて前記類似パターンの誤認識の問題を解決しまうと
すると、単音節１個当りの特徴ベクトルの数を増しｔこ
り、ベクトルの次元を増しｊこりすることが必要である
。しかしシシがう特徴ベクトルの数や次元を増すと計算
風は飛躍的に増大し、実用化することができなくなる。

また単音節を独立して発生した・侍合でなく、連続して
発生しｔコ場合の認識、すなわち連続単音節認ｔル（に
おいては、前記問題に加えて１１音節間の境界を分■［
するという回顧があり、これも計誹、販の増大に影響す
る。ところで人間により発声される音用ＩＪ人によりま
１こ時により変化し、基準となるわ一部パターンに対し
時間的に非線形に伸縮したものとな−・ている。この非
線形に伸縮している入カバターンと控へ１．パターンと
を比較し入力召声の認識を行う１こめには、人力バター
′）と標準パターンノ各ｆｆｌベクトルの対応付けを非
線形に行い、入カバターンがどの標準パターンと最も類
似しているかを計糎する必要がある。しかしこの入力音
声は非線形に伸縮するとはいっても異常に長く伸び１こ
り、短くなっ１こすすることはない。

本発明はこのような人カバターンの物理的な特徴に注目
し、入カバターンと標準パターンを比較する隙には無制
限にすべての可能性について比較するので１．１なく、
入カバターンの物理的々性質によｐ定まるある妥当と当
えられる範囲について比申交を行うようにしｔこもので
ある。

入力音声信号はパターン比較装置において、１．“ｄ波
数分析、ＬＰＧ分析、ＰＡＲＣＯＲ分析、相関分化ｆ等
によシ、いくつかの数値の組（特徴ベクトル）の系列に
変換され、この入カバターンのに？１．Ｑベクトルと比
較の対象となる標準パターンの特徴ベクトルとが各ベク
トル毎に比較される。この各ベクトル毎の比較値、すな
わちベクトル間の距離を金言１した屋稍距離というもの
をパターンの類似の尺度に用いる。この累積距離を計算
する場合、各ベクトル毎の比較をすべての組み合わせに
ついて行うのはａｌ算量が膨大となシ、パターン比較装
置と（〜で実用化することができない。

入カバターンを一方の軸に、標準パターンを他方の軸と
する平面（以下、ｉ−ｊ平面という）を考えると、人カ
バターンおよび標準パターンの各ベクトルの組み合わせ
というのはｉ−ｊ平面上の各格子点（以下、甲に点とい
う）により示すことができる。従ってｉｏ記あらゆる組
み合わせについて各ベクトル間の距離を計算するとは、
各点におけるベクトル間の鉗廚を計算することであυ、
累積距離をＮ１算するとは、入カバターンの特徴ベクト
ルと、それに対応する標準パターンの特徴ベクトルのベ
クトル間距離を順次計紳し合計していくことである。こ
の累積距離をｎ（舅する過程で選択されｆこ、入カバタ
ーンと標準パターンの特徴ベクトルの対応、すなわち点
列を径路という。

前記しｆコ入カバターンの物理的な性質を考慮して比較
の範囲を限定するということは、本発明においては径路
の選択に拘束条件を設けるということである。

ここで、以後の説明において用いる用飴および記号につ
いて説明する。

Ａ：入カバターン（Ａ　＝　ａｌ　ａ２Ｈ＋・３ｉ１１
Ｈ・ａｘ）、ａｌは￥、１フレームの特徴ベクトル、■
は入カバターンのフレーム数 ｘ＜ｎ：　＝−、ｎ　ｃｇｅバター　ン＜　Ｒｎ＝　ｂ
ｑｂ２−ｂ−＝　ｂＲｎ）すはＦ　ｎ　標準パターンの
第１フレームの鞘゛徽ベクトル Ｊ”は第ｎ標準パターンのフレーム数、Ｎを標準パター
ンの総数とするとき１　（ｎ　＜、　Ｎｄ”（ｉ　、　
ｊ　）　：第ｎ標準パターンの第１フレームの特徴ベク
トルリと入カバターンの第１フレームの特徴ベクトルａ
１とのベクトル間距爵１［Ｄ　（Ｄ　：　ｉ　１〜ＩＬ
Ｎフレームまでの入カバターンと、各標準パターンの最
適な組み合せの結合パターンとのパターン間の距＃（以
下、終端累積距離という） Ｎ　ｆｉ）　：第１〜第１フレームまでの入カバターン
に対する各標準パターンの最適な組み合せの結合パター
ンを求めたときの当該結合パターンを構成する最後尾標
準パターンを示す番号（以下、最後尾標準パターン名） Ｂ　（ｉ）　：　Ｎ　（ｉ）の始点フレームの１つ手前
のフレームを示す番号（以下、バックポインタという）
Ｄ”（ｉ　、　ｊ　）　：入カバターンの第１〜第１フ
レームまでの部分パターンとＲｎの第１〜第Ｊフトムま
での部分パターンのパターン間の距ＤＣ以下、部分累積
ｉ［′Ｉ：！ｊｎＮ）７ｚ（ｉ　＋　ｊ　）トイウ）　
ト、Ｄ（ｉ’−１）との和のｉ′についての最小値（以
Ｆ１中間累積距離という） Ｂｎ（＋　＋　３　）　：部分累抽距離居・（＋　ｌ　
Ｊ　）とＤ（ｉ’−Ｊ）との和を最小にするｉ′を？、
すなオ）ち　ｉ’＝　　ａｒｇｍｊｎ　　　（Ｄ　　（
ｉ’　　−１）　　＋　Ｄｉｌ（Ｌｊ））とするとき、
当該１フレームの１つ手前のフレームを示す番号（以下
、中間バンクポインタという）１こたしａｒｇｍｉｎ（
）は〔〕内の値をＸについてノド）小化しｆコときのＸ
の値を示す。

Ｄ’（１）　：　ｊ　＝　Ｊ”のときの中間累積距離で
あシ、１７’（１）＝Ｉ）ｎ（ｉ　、　Ｊｎ）である。

１３ｎ（ｉ）　：　ｊ　＝　Ｊ”（’）　（！：き）ｌ
−Ｉ１１川ハックポインタテアシ、１３”（ｉ）＝　Ｂ
”（ｉ　、　Ｊ”）である。

ｖＨ＜　＋　、　ｊ）　：入カバターンの第１′（始端
）フ第１フレームフレームまでの部分パターンと第ｎ標
準パターンの第１〜第ｊフレームまでの部分パターン間
の距離（以ド、特定区間累積距離という） 本発明においては、人カバターンが第ｎ。フレームで終
了すると仮定した場合、最後尾パターンをＨｎとしｔこ
ときの中間累稍距１ＩｌｌｌＤｎ（ｉｏ）を求めるのに
　ｌ／を始端フレーム、１０を終端フレームとする入カ
バターンの部分パターンＡ　（ｉ’　−１、ｉｏ）と標
準パターンＲｎとのＤ　Ｐ　＝、　ツチングを始端点自
由、終端点固定として行うものであって、始端点ｉ′に
おける中間累積距離の初期値Ｄ”（ｉ’　、　１　）と
中間バックポインタの初期値Ｂ″（ｉ’　、　０　）を
Ｔ）”（ｉ’、　１　）＝Ｄ（ｉ’−１）＋ｃｌ”（１
、１）Ｂｎ（＋’　＋　０　）二Ｂ”　（１’　　１　
）とすることによって、第１′−１フレームまでσ月〕
Ｐマツチングの続きとして部分パターンＡ（ｉ’　−１
゜ｉｏ　）と標準パターンＲｎのＤ　Ｐマツチングを行
っている。

このようにすることによって、例えば、ｆＪ４１Ｊに示
すようなマツチング径路に対する拘束条件のもとでは、
取シ得るマツチング径路は第２図のＰの領域内に制限さ
れ、Ｄｎ（ｉ、）を求めるために必姿とされるｄ”（ｉ
、ｊ）＋Ｄ”（ｉ＋ｊ）のｉ−＋Ｍは領域Ｐ内の各点に
ついてそれぞれ１回行うのみでよい。第２図において横
軸は入カバターン、縦軸は最後電標〜ニパターンＲＩ′
Ｉである。領域Ｐは傾き１／２の白線Ｐ１と傾き２の白
線２とで囲まれた領域となっている６１）ｎ（１、ｊ）
を求めるには、第１図から明らかなようにＤ”（ｉ−２
，ｊ−１）。

１）ｎ（＋　　１１　Ｊ−’　）　＋　Ｄ”（＋　　１
　＊　ｊ２　）　＋ｄ”（１−１、ｊ　）　＋ｄｎ（ｉ
　、　ｊ　）０）みわかっていればよいから、第ｉフレ
ーム上の中間累積距離”’　ＩＯ＋　Ｊ　）　（７，：
だしｊ＝１　、２　、＝−Ｊ”）ｌｅ求めるにはｌｌｌ
−１フレーム、第１０フレーム上の中間累積側９Ｄｎｃ
　１−１　、　ｊ　）　、Ｌｌｎ（１−２、ｊ）および
第１−１フレーム、第ｉフレーム上のベクトル開側１１
１１ｔｄ”（ｉ−１、ｊ）　、ｄ”（ｉ　　、　ｊ）（
７ｊだしｊ二１．２．・・・Ｊ”）を記憶しておくのみ
でよいうこのとき、１．）ｉ］（１０）は、Ｉ）ｎ（１
゜）　＝　Ｄｎ（ｔｏ　＋　Ｊ”　）として求めること
ができる。

以上のように、入カバターンのフレーム１が１フレーム
進む毎に、そのフレーム−ヒの中ｆＭＩ　Ｘ　ｂ’ｔ　
Ｉｌ’ｌｊ＆Ｄ”（ｉ　、　ｊ　）（ただし、３−１．
２　、＋＋＋、　Ｊ”ｉｎ　”　’　、２　＋　”’　
＋　Ｎ　）を１フレーム０口と２フレームｉｉ＋　ノ中
間累積距１ｊＩＤｎ（ｉ　−１、ｊ　）　、　Ｄ”（１
２゜ｊＬ！＝１フレームｌ１ｉｌおよび当該フレーノ・
のベクトル（ハＪ距１ｑｌｌｄ”（＋　　１　ｒ　ｊ　
）　＊　ｃｌｎ（Ｉ　Ｔ　ｊ）　（ｆ：だし）　”　’
　＊　”　＋　”’　＋　Ｊ”　Ｉ　ｎ　””　’　＋
　２＋　”’　＋　Ｎ　）から求め、Ｄ（ｉ）−ｍｉｎ
　（Ｄ”（１、Ｊ’）　）としてｍｉｎ フレームまでの終端累積距離を求めることができる。こ
のようにして求められたＤｎ（ｉ、ｊ）（７こだしｊ−
’　＋　２＋＝・＋　Ｊ”＋　１＝＝ｌ　Ｉ　２　、・
・・、　Ｎ）は必要がなくなるまですなわち次のフレー
ノないしその次のフレームにおけるＩ）”（ｉ　、　ｊ
　）の８１算終了まで記憶される。

まｆこ、１．）（ｉ）に対するバックポインタｚ）（ｉ
）に対する始端点から１を差し引いた値）Ｂ（ｉ）は次
のようにして求まる。

Ｄ”（＋　＋　３　）に対する中間バックポインタをＨ
ｎ（Ｉｌｌ）とするとき、 １）　　Ｄ［ｌ、ｊ）＝Ｉ）’日−２、ｊ　−１）十ｄ
”（ｉ　−１、ｊ　）−１−ｄｒｌ（ｉ　、　ｊ　）の
ときは ）３Ｋ　Ｉ　、　ｊ　）”Ｂ”（ｉ　−２、ｊ−１）２
）　　　ＩＪ”（ｉ　＋　３　）、−Ｄ”（ｔ　　１　
、］　　１　）　＋　ｄ”Ｃ＋　＋　５　）のときはＢ
”（ｉ　、　ｊ、）＝Ｂｎ（ｉ−１、ｊ　−３）８）　
　Ｉ）ｎ（ｉ、ｊ）−」Ｊｎ（ｉ−１，ｊ−２）＋ｄ”
（Ｌｊ）のときはＢ”（＋　＊　Ｊ　）＝Ｂ’（＋　　
１　＋　ｊ２）とおくことにより Ｄ′□（ｉ）＝Ｌ＋升（ｉ、Ｊ令） と−４れば Ｂ（ｉ）二）３つ（ｉ、Ｊ８） となる。従って、Ｉ３’（１、ｊ　）についても、１フ
レームｒＪＩＩト２ノし一ムＱ１１のものを覚えておく
。

なお、目）８し〕の６Ｌうな径路の時含はＤ”（＋　＋
　ｊ）Ｈｎ（ｉ　、　ｊ　）は１フＬ−・−ノ、ｒ′Ｊ
ｉ＋の値を覚えておくだ（Ｊでよい。

この占えガを九［続！＠−１１音１！１１石Ｉｈの認識
にＪＮ用するコトケ考える。））″Ｉ高節ｇ７？１は子
凸プラスＪけ音という形をしてふ・９、了ｒ１計１は母
高部よりかな、り短い。

１〜かるに、持に、１１計部が同じである小音節音声は
、子１一部の微妙な違いにまり区別されなければならな
い。従って、前記のパターンマノチンク１こおいて入力
されｆ、：串↑ｆ節音声と標１（ｈ、　）＜’ターンの
＃１１音節音ハのそれぞれと甲、音節音用全体としてマ
ツチングするとマツチング結果に−りえる母石部の叱曽
が大きく子音部の微妙な差を区別するのが９１１かしく
なる。

本発明はこの欠点を補うものであって、辿続小宿ｉ、ｉ
１）音りに」二ｎ己アルコ゛リズノ・を適用オるにあｔ
こって子％ｒ部のマツチング結果４・重視するもので力
）る。

すなわち、Ｌ’ｌｉ　％〒フ１１）全体としてのマツチ
ング結果の他にそのマツチングの過程における子餡部の
みのマツチング結果をも認識に利用しようとす７）もの
である。

第４図は入カバターンの第ｉ。フレームを終端点とし、
始端点をｂ　＋１としてマツチングしｔこ場合のマツチ
ングの様子を示したものである。Ｃは第１ノ＋１フレー
ムを始Ｄ；１ｉ１とし、第１０フレームを終端としたと
きのマツチングの径路を示しているうなお、径路の拘束
条１’１′は第１図に示しｆコものを用いている。ｊｌ
ｌは標準パターン１】を構成する単音節の子音部と母音
部を分けるフレームであって、標準パターンとしてこの
単音節を登録するときに同時に登録しておくものである
。従って、登録単音節ｎの第１フレームから第１０フレ
ームまではその単音節の子肖部　ＩＱ　ｊｎ＋ｌフレー
ムから錦Ｊ”フレームまではそのＩＩ４召節の母音部と
いうことになる。

ｅは径路Ｃにふ・いて　ｊｎに対紀・する入カバターン
のフレームである。

本発明においては、１ｉｉＪ記Ｏ月〕Ｐマツチングにお
いて、Ｉ）（ｉ）、Ｂ　（ｉ）　、　Ｎ　（ｉ）を求め
るのに単音節全体とＬ　で（７）マツチング結果以外に
子音部のみのマツチング結果も加味′４−ることを特徴
としている。すなわち、第４図に示したｉ−ｊ平面にお
いて、亀１゜フレームに至るト１を語ｎに対する最適の
マツチング径路がＣのようであっｔことすると、この径
路に沿う点（ｂ＋１．１　）から点（ｅ　、　ｊ”）ま
での特定区間累積距離をＤ：（ｔｏ、　Ｊ”）、ｉｉｂ
＋１フレームから第１゜フレームまでの長さくフレーム
数）をＬ”（ｉｏ、　Ｊ”）とするとき、Ｄｎ（ｉ。、
　Ｊｎ）　／　Ｌｎ（ｉ０＋　Ｊ”）とｌＸ１）との荷
重和が最小になる単音節ｎを求め、Ｎ（ｉｏ）＝ｎとす
るのである。

まｆこ、第１０フレームは當に単音節の最終フレームと
仮定してマツチングを行っているわけであるから、輛ｉ
。フレームから数フレーム７１１１１４っｔこところは
ｆＵ音であると仮定していることになる。従つ−Ｃ第ｉ
フレームを始端とするマツチングにおいて、数フレーム
６；ｊっｆこところのフレーム１′を母音の標準パター
ンと比較し、今からマツチングを行おうとする単音節は
アオイ、つ、工、オの向れの段であるかを予め決定する
ことができる。、第ｉ。フレームが実際に…音１’ｉｉ
４の最終フレームであれば、そこから数フレーム潤っｌ
こところは母音の定常部であると考えられ、ｔ−＝、ｒ
音の認識はかなシの精度で認識できる。その認識の具体
的方法は、識別函数による方法など周知の方法が用いら
れ得る。この＋ｒフレームの母音としての認識結果をｖ
（１’）とすれば、荷重和をＨ］Ｗすべきｎとしてはｖ
（１’）段の小音節のみに対して計ｐ、すればよいこと
になる。ｉ′の決め方としては、１０から一定数のフレ
ームを翻るとい・）方〃、の他に、１ア（１０）を最小
にする単す節ｎが求まれば、そのときのマツチング径路
に関してｊＪζ対応する入力フレームをｅ５バックポイ
ンタをｂと−４る吉き（ｅ＋ｌ））／２に最も近いフレ
ームを１′としてもよい。

）り５図は、ｖ上の原理に基づく辿糾単音節音声Ｑ）　
ｎｌｊ識を行う本発明の実施例を示すブロック図でを・
る。

八１（１信号入力端子０（）に入力された音声信号は、
フィルタバンク等で構成された特徴抽出部０υで特徴ベ
クトルの系列Ａ　＝　ａＩａ２・・・ａｌに変換されろ
。

０功１．ｉこのそれぞれのＩＰ！徴ベクトルを母音とみ
なして認識する母名認識部で、（１免は母音認識部０２
で０ｉｌＩｔＦ１特徴ベクトルを母音とみなして認識す
るｒこめに必要な識別函数を記憶している品別函数記憶
部である。識別函数による認識は通當の良く知られｆコ
バターン認識の手法が、その才ま１史用される。、０４
）は母音部り部０’ｌ＋　Ｔ　ｉｉｌ　ｉ己のように母
音として認識さノ１１コ結東をフレーム番号と共に配回
する母音認識結果記憶部である。０９は単音節標準パタ
ーン記憶部で、それぞれの用音節は特徴ベクトルの糸タ
リの形で記憶されている。Ｏｅは入力音声０４号の第ｉ
フレームにおいて、単音節標準パターン記憶部０５に記
憶されている第ｎ単台尉）　ｔ）？　ｂ：・・・ｂ、γ
１を構成するベクトルのそｔｌぞれと、特徴抽出部０υ
の出力の特徴ベクトルａ１との距１’ｊｌＩｄ”（ｉ　
　、　ｊ）をｇＨ９し、その計算結果を必要がなくなる
まで一時的にｄＬｉ憶−４−るベクトル間距＃１Ｆ計算
部である。ベクトルａｊ−（ａｉｌ　　ｌ　ａｌｚ　−
＋　ａｉＭ　）とベクトルｂｒ＝　（ｂ、ｒｌ　　。

ｂ、ｌ□＋＋＋　ｌ　ｂｊＭ　）との距ｆｌｌｌｄ”（
１、ｊ　）　ｔｔ例エバｄ”（ｉ、ｊ）＝　Σ　ｌ　ａ
ｌｍ　　Ｊ：：１１　　とイーる己とカ）ｃきｍ＝す る。

０橡はＸ　積ｈ’ｌ：離計算部で、第ｉフレームにおい
てＤ”（ｉ　ｌ　ｊ　）　ｌ　Ｂ”（ｉ　ｌ　ｊ　）　
ｌ　Ｄ”（ｉ　、　ｊ　）　ＩＬ”（ｉ　、　ｊ　）を
ｊ＝”　＋　２　＋・”＋　Ｊ’ｎ＝＝１　、２゜・・
・、Ｎに胸してベクトルＩ＃１１Ｗｅ　Ｍ計＃、　Ｅ＜
＋Ｓ　Ｏ（９の出力から計算するとともにその結果を必
要がなくなるまで一１！Ｆ的に記１＠する。

前記のようにマツチング径路の拘束条件を第１図とする
ときは、第ｉフレームの１）’（ｉ、ｊ）を＋？ｌシす
るには第１−１フレームのベクトル間距離ｄｎ（１、ｊ
　）と、第ｉ−２＋＠１−１７Ｌ／−１．（７）ｒ１１
囲累積距離１）”（ｉ　、　ｊ　）と中間バンクポイン
タＢ”（ｉ　、　ｊ　）をｎ　””　’　＋　２　＋　
”・＋　Ｎ　；　Ｊ　”’　１　＋　２　＋・・・Ｊｎ
について覚えておく必要がある。Ｄ”（ｓ　＋　Ｓ）、
Ｂ”（１、ｊ　）の求め方については既に前記した通り
である。

とのＨ１騨を行うとき、子音部のみの累積距離Ｄ：（１
，ｊ）と子音部に対応する入力フレームの数Ｌ”（ｉ　
、　ｊ　）もｌｊ１時に計算される。すなわち１）ｊ＝
ｊ”ま１こはｊ＝ｊｎ＋１でｊ”＋１に到る最適の径１
ｒｉ！ｉの１フレーム前のｊがｊｎ　　ｌのとき、すな
わち Ｄ”（ｉ　−１、ｊ”−１） ＝　＋ｎｉ　ｎ（ＩＦ’（ｉ　−２，ｊ”）　−１−ｄ
ｎ（ｉ−１，ｊ”＋　１　）、ＩＪ’Ｋ　ｉ−１，ｊｎ
）　。

１）ｎ（ｉ−１、ｊ”−１）〕　　　のときはＬｎ（ｉ
　＊　ｊ　）＝ｉ　−Ｂ”（ｉ　、　ｊ）Ｄ：（ｉ　、
ｊ　）＝Ｄ代ｉ　、　ｊ　）−１）（Ｂ・’（＋　＋　
ｊ）２）それ以外のｊ＞ｉ＋１に対し Ｐ＝１）’Ｘ１−２．　ｊ−１）＋ｄ”（ｉ−１，ｊ）
＋　ｄ”（ｉ　、　ｊ）Ｑ＝Ｄ”（ｉ−１，ｊ−１）＋
ｄ”（ｉ、ｊ）Ｒ＝Ｄ”Ｃｉ−１，ｊ−２）−ｆ−ｄ”
（ｉ　、ｊ）とおくとき、 なる劇林がなさ九４．この結果第４図のす、ｅに対し ｅ−ｂ＝Ｌｎ（ｉｏｌ　Ｊ”） Ｄ：（ｅ　、　ｊ勺＝Ｄ：（ｉ。、　Ｊ”）トナル。ス
ナワチ、ｎ＝（１゜＋　Ｊ　”　）　ハＤ”　（＋ｒｙ
　）を求め１こときの径路に沿っ１こｊ　＝　１からｊ
ｏまたはｊ畔１までの子音部のみの累積マツチング距離
であシ、Ｌｎ＜　ｒ、１．　Ｊ”）はｊ＝１からｊ−ｊ
ｎまｆ：　ハｊ　＝　ｊ”＋１までの前記径路の人力方
向のフレームの数である。

占い換えれは、Ｈ１鹸拉１１　ｎに対し、最終フレーム
をｉｏと仮定したときの子音部のみのマツチング距離は
１）：（ｉｏｌ　Ｊ”）　％子音部の入力方向の長さは
Ｌｎ（１０，１”）となる、なお、１）の条件は、子音
部の終点がマツチング距離がｊｎを通るときはｊｎであ
υ、ｊｎをｉ［Ｉｌらないときはｊｎ　　ｌとなること
を意味している。

Ｏｌは最後尾用音節母音フレーム計聯部であって、ベク
トル間距離Ｈ１算部Ｇ呻、累積距離計算部０樽における
Ｈ１算をｎ−１，２，・・・、ＮＩこっｂて実行した結
果から、最後尾単音節を ｎ＝＝　ａｒｇｍｉｎ　（Ｄ”（ｉ））＋１ へ として求めると共に、単痛節ｎに対し、そのマツチング
距離に関し、」ｎに対応する入力フレームと第１フレー
ムの中点（母音の定常部に相当）ｉ′を求めるものであ
る。１′は次のようにして求めることができろ。

１′磐−ＣＢ”（＋　＋　％　）　＋　Ｌ”（＋　＋　
Ｊ介）十ｉ　）翰は候補車音節発生部で坐って、最後尾
単音節母音フレーム８］算部四で計算された１′に対し
、既に第ｉ′フレームが、伺れの匈、音であっＴコか記
憶されている母音認識結果記憶部θＶの第ｉ′フレーム
に対ル１、・する出力から、その母音を匈音部としても
つ単音節を発生するものである。

？υはこの候補単音節をｋとするとき’　”ｏ（１＋Ｊ
ｋ）。

Ｌｋ（ｉ　＊　Ｊｋ）　ｌ　Ｄｋ（ｔ　ｌ　Ｊｋ）を累
積距離計算部（至）から読み出し、ｗｌ　、Ｗ２を屯み
係数とするとき、を計算する最後尾単音節決定部である
。このようにして、第ｉフレームにおける最後尾単音節
はｋＮ（ｉ）＝１？ として記憶される。

ま１こ、最後尾単音節が、ｒであると決定されると、累
積距離計算部（ハ）に記憶されでいるＤｋ（ｉ　。

Ｊｋ）　、　ＢΩ（ｉ、Ｊ嘗）かそれぞれＩ）　（１）
　、　Ｂ　（ｉ）として累積側らＷ記憶部（ホ）、バッ
クポインタ記憶部（ハ）に記慟される。累伯距離割算部
ＱＩ９ｉこおけるａ１舞において用いられる初期値Ｄ（
ｉ−１、０）＝Ｉ）（ト１）はこの累積距印１記僧部（
ハ）に以上のようにして既に配憶ネれているものである
。ｔコだしＤ　（ｏ）　−〇である。

Ｑノ）は音戸１１区間検出部であって、入力信号の大き
さ等から音７ハ区間を判定するものであって、音り区間
検出部（ハ）が、片り入力が゛／囲始さね−こことを検
出するとフレーム数計！＆器０９はフレーム毎にＲＪ数
をはじめろ。前記の処理は第１フレーｌについての処理
であっ１こが、このフレーム数劇数器翰の計数価が〆す
なわちこのｉを設電している。従って、前記と同様の処
理がフレームが１進む毎に行オ）れることになる。フレ
ーム数３１数器（ホ）は音角区聞が検出さノすると８１
数を始め、音ハ区間が終了す卸 るとリナットされる。最後尾単音記憶部（ハ）、バラク
ポインタ記憶部（ハ）には従って、　Ｎ（ｉ）　、　Ｂ
（ｉ）がｉ＝１．２．・・・、■について記憶されるこ
とになる。

セグメンテーション部（イ）はパンクポインタ記憶部（
ハ）に対し、肋定のバックポインタを読出すべき重合を
発するものである。オなわし７、セグメンテーション部
（ハ）がｉなる値をバックポインタ記ｋ　ｔｉｅＸＱＱ
に発すると、バンクポインタ記″■部Ｑ４からはバック
ポインタＴ（（ｉ）が読出される。セグメンテーション
部（イ）はバックポインタ記憶部シ４からＢ（ｉ）なる
値を受は取ると、その同じ値をバックポインタ記憶部（
ハ）に発する。従って、旨゛ｈ区間検出部（ハ）が音声
入力の終了を検知すると、フレーム数Ｈ１数器の最終碩
Ｉがセグメンテーション部（ハ）に供給され、セグメン
テーション部い）は先ずＩなる値をバックポインタ記憶
部（ハ）に発する。以後、ｆ）ｉｌ前記明の動作に従っ
て、バックポインタ記憶部（ハ）から、Ｂ（Ｉ）Ｂ　（
Ｂ（Ｔ））　、　Ｂ　（Ｂ（１３（１））　）　、・・
・、Ｏなる出力が１１拍次得られることになる。これら
の値は、最後から２番目の小音節の終υのフレーム、同
８兆日の終ｈ　ノア　レ−Ａ　、ｂｔｌ　４１１ｉ　目
の終υのフレーム、・・・というものであり、Ｎ（ｉ）
はｉフレームで終る単石節であったから、この値をその
まま最後尾単音節記憶部（イ）に与えると、最後の単音
節から逆の順序で認４″ｆｌｊ結果が得らノする。なお
認識結果が逆の１１１＆Ｉ序で得られないようにするｆ
こめには、この順序の友１１ｄｊ　ｆｆｐバックポイン
タ記ｔ＠　ｘ　Ｈ（／、）出力に対して行なうかノ１２
後尾ｊ１１音ｉ￥１）記憶部（ホ）の出力に対して行な
えはよい。

ｆ：Ｊｓ　６　図１；ｔ　ソー）　ｌ・つ、：ｃ、−７
）Ｃ、Ｊ：　−）　テｆＪｉＪパＬ　ｙｊｈｌｌ１例装
置の機能を実」見し１こ場合のフローチャートであシ、
以［・−１１１汀記実／１ｆｌｘ例装盾の各部の動作と
関連づけながら説明する。

ステップ■１．Ｊ初ル１化する部分で無音区間でこの処
理を行う。ステップ■■０はへカフレームｉに対ｊ７で
行う処理であるう ステップ■１．Ｊ人）１の第１フレーｌ、をＰ４音とみ
なしｔことき、如伺なる母音であるがを紹鮎する部分で
ふって、ｆｉＪにｉ；、１°１：紙部０じ、ｔｑ音認識
結果記憶部Ｑ４）で行う処理である。

ステ２１０月よ主とし、で累栢距離計騨部Ｑ８＋で行う
処ｎＨテＡって、ステップ■はＸｔ＋Ｎ：１１；＋Ｄｎ
（Ｈ、ｊ）バックポインタＢ”（ｉ　、　ｊ　）を求め
ている。ステップ■は子ｆ−ｒ部のみのマツチング結果
ヲ求メている。

ステップ■はステップ■の８１騨をｎ＝１．２゜・・・
、Ｎについて行っｆ：、　結果、人力の第１フレーｌ・
を音り入力の終端としｔコとき、累Ｗｓ距脚ｉｔ　Ｄ”
（１。

Ｊ”）が最小となる最後尾小腸９１］ｎと、ｎの母音部
のフレーム１′を求める部分−Ｃ％最後尾ｍ高鮎母ｔ１
フレームｉす、　薯ｍ（１１で行う処理である。

ステップ■はステップ■で求ル・られ１こｌｌｉ　；−
；節の付着フレームに対する母ｄを匈石部としても一２
串音節ｋに対し、子音部のみのマツチング結果をその人
力フレーム数で１規化し１こイｕ＋　ＤＪ　ｉ　　、　
Ｊｋ）／Ｌｋ（ｉ　、　Ｊｋ）と根後尾単飴をｋとした
ときの累積側１１１１ＩＤｋ（ｉ、Ｊｋ）との荷重和を
針脚し、それが最小と々る単音ｉｇ　ｋを針具する部分
であっ”−ｔｉｔｔ後尾単音節決疋部ＱＯで行う処理で
ある。

なお前ｄ己フローチャート中、 Ｐ＝Ｄ”（ｉ−２，ｊ−１）＋ｄ”（ｉ−１）＋ｄ”（
ｉ　、ｊ）Ｑ＝Ｄ”（＋　　１．ｊ　１）＋ｄ”（ｉ、
ｊ）ｋ＝Ｄ”（ｉ−１，ｊ−２）十ｄｎ（ｉ、ｊ）であ
り、 まｆこステップ４ａにおいては、 Ｄｔ’（ｉ　　＋　ｊ　）＝Ｐ　ｏｒ　　ＱのときはＪ
、”Ｊ−１，１）ｎ（１、３）　＝ＨのときはＪ＝Ｊ−
２である。

まｆ−ステップ６においては、 ｋ　：　ｉ’フ１／−ムを母福として認πｊつした結果
その母音を含む単音節 Ｗｌ、　Ｗｊ　：車み である。

ステップのはステップ■で求まった最適の小音節↑に対
し、Ｎｆｉ）＝貧、Ｄ（１）ｌ）省（ｉ）、Ｈ（ｉ）　
＝　Ｂ’（ｉ）としてそノアぞれメモリに８己１農さｆ
することを示しており、そｔｌらのメモリは、最後ノら
単音節記憶部（イ）、累招距＃１１記憶部い９．バック
ポインタＨＩシ憶部（ハ）に対応している。

ステップ゛■は以、ヒのようにして求められｒこＮ（ｉ
）、Ｂ　Ｆｉ）から逆の順序で単籟バＩＪの紹１賊結果
を求める部分でセクメンテーション部いフ、バックポイ
ンタ記憶部Ｑ４、最後尾ｔ＠　Ｂ節記憶部（２）の間で
行イ〕れる処理である。

角された音声を精度よく単酋節列に変換することができ
、音ｈタイプライタ等への応用が可能となっｆこもので
ある。

また本実施例においては母音部の認識をシしにン」い、
その結果を用いてア段、イ段、つ段、二段、オ段のいず
れの単音節であるかを決めでいるので、全パターンに対
する荷重和を求める必要がなく々シ、Ｕ１算社は１１５
に削減されている。さらにＮ音部の認島方法として精度
の商い方法が採用できるので、認ａ率を向上することが
できる。

なお、前記実施例においては、子音プラス母音のいわゆ
るＣＶをｍ位とするｍ名節について説明しｔコが、ＶＣ
Ｖ（母音十子音十母音）を単位とする場合にも本発明は
適用することができる。この場合、第７図に示すように
、ｊ鮮　　Ｊ　ｎ、２を標準パターンの子音部と母名部
の境界とするとき、マツチング径路−において、ｊ＝ｊ
”〜１の部分の累槓距融からｊ＝Ｊ”−ｔの部分の累槓
珀軸を差し引いγこものをｊｎｌ〜Ｊ　ｎ２の累積距離
として評価す７１はまい。ｊｎ２〜１あるいはＪｎｌ　
〜１の部分の累積距離は、ＣｖＣ））場合”　ｊ　ｎヲ
Ｊ　”２アルイ１４　、’ｎ’　ニ」ンきかえれはよい
から、結局Ａｉｌ記実ｂ１１３例において次の）？イき
飴えをすればよいだけである。すなわち、Ｊｎｌ　〜１
０間の累（゛目側Ｍｉｋは前記実施例において、ｊｎｆ
：Ｖｊｎｌ、１．′（ｉ、ｊ）ヲＬｎ１（ｉ、ｊ）、Ｉ
）８（ｉ、ｊ）を１）：’（＋　＋　ｊ）にそれぞれお
きかえればよく、ｊｎ２〜１　ノ１ｔ４１ノＸ４Ｍｈ’
ＥＡｆｆ　ｌ；ｔ　ｊ”ヲｊ”　　、Ｌｎ（ｉ、ｊ）を
Ｉ７゜２（ｉ　＋　ｊ）　ｔ　Ｄ：（ｒ　、　ｊ）をげ
（ｉ、ｊ）にそれぞれおきかえればよい。従って、ｉ１
＋　ｉｏフレームを終端フレームとすると子音部のみの
累ｆ＾Ｉｒ１ｒ、１ｌｌｌ＋　１．）：（ｉｏ、　Ｊ”
）　、　入力＋１ｉ１１１方向（’）４％すＬ”（ｉｏ
、　Ｊｎ）はり、のようになる。

Ｉ）ｓ（ｔｏ、　Ｊ”）＝Ｄ’；２　（ｒｏ　＊　Ｊ’
）−ＤＴ′ｏ’　（ｉｏ　＊　Ｊ”）１）：（Ｌｌｌ　
Ｊ”）　＝：１）”：’Ｃｉｏ　ｌ　Ｊ”）−Ｄ”’Ｃ
ｉｏｌ　Ｊ”）＝ｇ−ｆ第５図に示しｔコ実施例装置に
丸・ける累積距離ｕＩＦ、１．　ｊＸ］ｉ　０榎を以」
−の動作を行う機能を有するものに置き換えれは、前記
実施例装置はそのままＶＣＶを標準パターンにする場合
のものになる。

なお、自ｔｉ記実施例においては、用Ｍ節全体としては
、その区間を抽々に想定しｔこ場合が、兆層されてい１
こが、子音区間のマツチング結果は単畠簡の認識結末に
ついての子音区間のマツチングに対応しＴこものであっ
て、子音区間を神々に想定しｔコ場合は考慮されていな
い。

そこで、［ｌｔｌ記マツチング方法で子音部Ｈの抽出を
行い、その区間で子音パターンの始端点自由による累積
ＤＰマツチングＩＩ！１」離を求める子音区間をよ、り
重視したマツチング方法を用いた実施例について次に述
べる。

第８図は以上の考え方を説明するＩｔ！を念図である。

すなわち、Ｃ（ｔ）は前記の方法で求められｔコ単音節
全体に対して求められたマツチング？Ｌ　ｂ’６であっ
て、点線ζ３りはマツチング径路（至）によって規定さ
れｔ、二子音と匈゛音の境界点（ｅ　、　ｊ”）を１ん
定したときの子音部に対する他の径路である。本実施例
の煮え方はこの点（ｅ　＊　３”）を］ｂ」定・して、
始喘点をある制限のもとに変化させｔことき子音部にお
いて最も良くマツチングする径路を求め、その径鯖にお
けるマツチング結果を子音部のマツチング結果とするも
のである。

第１悩は子計部のマツチングに用いられる径路の拘束条
件の一実施例である。このような経路の拘束を課すと子
洛部のマツチング径路は第９図の（（邊、０゛シでポさ
れる点Ｃｅ＋　ｊ”）を通る傾き１／２、および１頃き
２Ｑ）ｌｌ′１線で囲まれる領域内に制限されることに
なる。

このような考え方を前記実施例に導入するには累栢距＊
１ｉ８１算部０樽と最後尾単肯節決定部ａＵにおける処
理を次のように変更するだｔｌてよい。すなわち累積距
離ＲＩＭ部Ｇ〜に丸・ける子音部のみのマツチング結果
を計９し記憶する部分であって、第６図のステップ■に
おＬｆる処理をＤ：（ｉｌｊ）ｉこついてのみ次のよう
に変更する。

１）ｊ＝１のとき １）”（１，１）＝ｄ（ｉ、１） ２）ｊ＜ｊｎ　　のとき 叶（ｉ、ｊ）ｑｎｉｎ（ＩＪ、’（ｉ、ｊ−１）、叶（
ｉ−Ｌｉ−ＩＬＤ”（ｉ−２，ｊ−１））＋ｄ（ｉ　、
　ｊ）８）５１番−＝ｊ’＋１かツＤ”Ｃｉ　、　ｊ　
）　＝Ｈノとき１）：（ｉｌ　　コ　）＝１）か　−−
Ｌ、ｊ−１）４）８）以外のｊ＞ｊ”＋１のとき ｌユ まＴコＩ欧後尾単音節決定部Ｑυ従って第６図のステＸ ツブ■の処理を次のように変更する。

ｌ）は子一部の始端点自由のマツチングを行うとき、Ｄ
Ｉの初期値を定義している。、２）は千７片部のマツチ
ングを行う規則を式で表現したもので、第１８図のマツ
チング径路の拘束条件に対応している。８）は２ウチン
グ住路がｊｎ　　１０点からＪｌｌ　＋　１の点−＼ｊ
ｎ上の点を粋ずに躍ぶ場合は強制的にｊｎからｊ”＋１
へ移るように変更することを趣味している。すなわち予
言区間は必ずｊｎ上の点で終端するようにしている。４
）は８）以外のｊ　＞　ｊ”＋　１に対してはｊｎ上の
点て快疋さ＃１．　ｆコ子首区ＩＲ１のみのマツチング
結果をｊ”＋１より上の点に対しては伝えてＩＩ　＜の
みであることを承している。

ｋを求めろ式Ｃξ丸いて、第１の＝友施例Ｔ、　ｉｔ第
１項の分ＪりかＩ−”（＋　＋　Ｊ”）であっＩこのに
対し、ｊｋとなっているのは、η）１ｏ１スのマツチン
グ径路の拘束条件のもとでは、経路長はｊ軸上の長さど
のみ比例するからである。

以−１，のまうに、第１の実施例に対し、第２の実施Ｃ
”１１のように、子１１部のみで１、ｔあるがｂ　Ｋｊ
　ｉｎ：点自山とすることによって、さらに認融吊の向
上が実１Ｆ、１．１きる。

なよ、・０１前記ｉ’を口＋　ｆｆ！　２の実施例に丸
・いては、単音ｆ４ｆＪ畠Ｊ：＋について説明し１こが
、ベクトルの系列で表わさｈるあらゆるパターンのマツ
チングにおいて８１’ｒ　ｒｊ１視してマツチングを行
いｆ、′いときは本発明のパターン１いり装置６が１史
出できる。

以十のように本旬明は、全１４にとして六ｌ似し、一部
のみが微妙に屁なる誹うな入カバターンであっても、ｓ
ｔ多＋Ｌｂｉを大幅に減少させてル１けることがで〜き
、その実用同価（＋αは高い。

【図面の簡単な説明】

第１図はマツチングＨ１丼径路の拘束条件を示す図、第
２図はマツチング径路躊を行う＠Ｈ賊ろ冒１り１図、胎
８図はマッチンクａ１算径路の別の拘束条ｆｆ＋を小才
図、Ｉ’ｊＸＪ図は本発明の詳細な説明図、口）５図１
を本発明における一実施例の音声認識装置Ｍのブロック
図、嶋６図は同冥施例装酋の機能をソフトウェアで実現
し１こときのフローチャート、第７図はパターンの重視
する区間を異ならせ１こ場合の実ｈｉｌｉ例を貌明才ろ
ための図、第８図１〜い、１０図は子召区間ケ・より組
視する実施例を説明イるｔこめの図である。 ＯＪ、１・・・持Ｐ仙出部、０４・・・母音ＭＪ識部、
０７ヤ・・・識別函数記悼一部、Ｑ＜ｉ・・・母音認詩
、結果記憶部、ＯＱ・・・ｍ音部（苧準パターン占１シ
１忌部、αＧ・・・ベクトル間１ｒ１４　＃ＪＩ計に部
、０８）・・・累積側ｌ１ｌｉ、ｉｔ紳部、０１・・・
最後尾ｎ１音負」ｌり音フレーム＃ＩＮ部、ぼｂ・・・
候Ｎ＋　Ｉｆ　Ｂ節発生部、？υ・・・最後尾小音節決
定部、に１・・・俵後尾小音部記憶部、翰・・・累（ｂ
距縫記憶部、（ハ）・・・パックポインタ記憶部、（イ
）０．。 音声区間検出部、（イ）・・・フレーム数計ｉｌｌ、り
ｌレー・セグメンテーション部 代理人　森本戎弘 第１図 第２図 第３１ン１ −ｔ　　５ 第６図 第１［×１ ｆ 第２図 中／σ図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　入力信号を特徴ベクトルａ＋’ａｚ・・・ａｌ・
   ・・ａｌの系列に変換する特徴抽出手段と、特徴ベクト
   ルの系列昭ｂ１・・・ｂＳ・・・ｂ３ｎから成る標準パ
   ターンＲｎ（ただしｎ＝１　、２　、・・・、Ｎ）を記
   憶する標準パターン記憶手段と、入カバターンの第１フ
   レームにおいて、前記特徴ベクトルａｌとす、１との距
   １１１１１ｄｎ（ｉ　、　ｊ　）をＪ　＝　１＋　２＋
   　”’　＊　Ｊ”ｉ　ｎ＝＝１．２゜・・・、Ｎについ
   てｄ１算し、必要がなくなるまで一時的に記憶するベク
   トル開側＾）を計算手段と、入カバターンの第ｉフレー
   ムにおいて、ｊ＝１．！、・；・。 Ｊ”Ｉ　ｎ””ｇ２＊”’ＱＮについて中間累積距離Ｄ
   ”（ｉ　、　ｊ　）と、それを求めるに至っｔこ径路に
   沿う）、パターンｎに対して予め指定した区間の第ｉフ
   レームまでの特定累積距離Ｄ：（１、ｊ）と、中間パッ
   クポインタＢ”（ｉ　、　ｊ　）とを求め、それらを必
   要が、なくなるまで記憶すると共に、ｎ＝１゜２、・・
   ・、Ｎについて、中門累積距離Ｄ”（ｒ　ｒ　Ｊ”）と
   特定累積距離Ｄ”（ｉ　、　Ｊ”）との伺重和を最小に
   するｎ＝曾と、その最小（１１’ｆ　Ｄ令（ｉ＋戸）、
   それに対する中間バックポインタＢ貰（１，Ｊ”）を求
   める累積距離計算手段と、前記Ｄ’（＋　＊　Ｊ”）を
   終端累積距離Ｄ（１）としてフレーム毎に記憶する終端
   累積距離記憶手段と、前記Ｂ佇ｃ　＋　、　Ｊ８）を終
   端パックポインタＢ（ｉ）としてフレーム毎に記憶する
   終端パックポインタ記憶手段と、前記貧を第ｉフレーム
   で終端する最後尾パターンＮ（ｉ）としてフレーム毎に
   記憶する最後尾パターン記ｍ手段と、入カバターンの最
   終フレームＩで入力が完了したとき、前記終端バックポ
   インタ記憶手段からＢ（Ｉ）、　Ｂ　（Ｂ（１））　、
   ・・・ＩＯすなわち連続して入力されたパターンの境界
   を逆の順序で求めるセグメンテーション手段と、入カバ
   ターンが存在する区間を検出する入カバターン区間検出
   手段と、この入カバターン区間検出手段によシ入カバタ
   ーンが存在してい々いと判定され１こときリセットされ
   、入カバターンが存在していると判定されている四人カ
   バターンのフレーム数を計数し、前記入力フレーム番号
   ｉを得るフレーム数計数手段とを備え、前記入カバター
   ン区間検出手段によシ入カバターンが終了し１こことが
   検出されると、前記計数手段のその時の値ＩとｎｉＩ記
   セグメンテーション手段の出力とから１）１１記最後尾
   バタン記憶手段に記憶されて＾ いる内容Ｎ（１）、　Ｎ（Ｂ（１））　、　Ｎ　（Ｂ　
   （Ｂ（Ｉ））　、・・・を１１ｖ１次市℃み出すことを
   特徴とするパターン比較装置。 ２、　特ｒ［−請求の範囲第１項記載の累積距離計算手
   段において、特定累積距ｋＴ）”；、Ｃｉ　、　ｊ　）
   をパターンｎに対して予め指定しｔこ区間のみ適当な範
   囲で始端自由として求めろことを特徴とするパターン比
   較装置。