JPS63128400A - パターン比較方法 - 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】 技術分野 本発明は、パターン比較方式、より詳細には、パターン
認識におけるパターン照合に関する。

蓑米肢皇 パターン比較方式の中で最も一般的なものはパターンマ
ツチングを利用する方式である。この方式はあらかじめ
登録された標準パターンと入力された未知入力との間の
類似性を求め、未知入力が登録された中のどのパターン
に最も近いかを判定するものである。この方式を現実に
適用する際には周囲のノイズが対象としているパターン
の中に混入してくる問題がある。例えば、音声認識を考
えるなら認識中に周囲で突発的な雑音が発せられた場合
、或いは、発声時の口唇の開閉音が音声について入って
しまったような場合、パターン照合部では雑音がついた
ままの状態で標準パターンと比較するため、正しい類似
性が求められないことになる。又、雑音に対して過敏で
あると上述のような雑音添加が起こり易いが、雑音に対
する感度を下げると雑音を抽出しなくなり、音声の一部
が欠落するような事態をひき起こすことが多くなる。

例えば、ストップ（、ｔｏｐ）のような語尾が子音単独
で発声されやすい単語の場合、最後の／　ｐ　／が抽出
出来ずに欠落することがある。

第３図は、上述のごときストップを照合する場合の一例
を説明するための図で、（ａ）が標準パターン、（ｂ）
が入力されたパターンであるとする。標準パターン（ａ
）は正確に単語全体のパターンを有しているが、パター
ン（ｂ）は／　ｐ　／が欠落しており、パターンの終端
はパターン（ａ）の／　ｐ　／がパターン（ｂ）の／　
ｏ　／と対応づけて照合される。このため、両者の類似
性が小さくなり誤認識を引き起こすことになってしまう
。このような誤対応は端点フリーの動的計画法を利用す
ることで防ぐこともできるが、冒頭、末尾のパターンが
欠落することや、雑音が添加することがあり、本来、計
算量が多い方法が更に演算量を増してしまうという欠点
がある。

上述のごとき実情に鑑みて、本出願人は、先に、演算量
が少なく、かつ、欠損したパターン、雑音が添加したパ
ターンを使用しながら正しいパターン比較を行うことの
できるパターン比較方式について提案した。

第４図は、本出願人が先に提案したパターン比較方式の
一例を説明するためのブロック線図で、図中、１は音声
入力部、２はパワー測定部、３は特徴量変換部、４は無
音位置計測部、５は無音位置（末尾）判定部、６はマー
ク付加部、７は辞書。

８はマーク判定部、９はパターン削除部、１０はパター
ン照合部で、まず、音声が入力されて特徴量に変換され
る過程で、音声のパワーを測定する。

音声の入力部１はマイクロフォンで実行できるし、パワ
ー測定部２は音声帯域だけのバンドパスフィルタの出力
を検波することによって実現できる。

特徴量の変換は多種知られているがバンドパスフィルタ
群により簡単に抽出できるパワースペクトラムなどいず
れでも良い。測定されたパワーの大きさから無音区間が
音声のどこに位置しているかを計測し、例えば、この無
音の位置が音声末尾からＬｏｏｍｓ以内にあるかどうか
によって特徴量変換されたパターン（特徴パターン）に
マークを付加する。一方、辞書の中にあるパターンをと
り出し先の特徴パターンと同じマークが付いているがど
うかをチェックし、マークが同じ場合には通常通りパタ
ーン照合部へ入って行く。辞書のパターンの作成法はこ
こでは特に説明しないが同様のやり方で辞書パターンの
末尾に無音があるかどうかによってあらかじめマークを
つけておく。辞書のマークと入力のマークが異なってい
る場合は無音を持つ方の無音以後パターン末尾までを削
除し、冒頭から無音までのパターンを用いて照合する。

例えば、第５図に示すごとく、辞書中のパターン（ａ）
が正常で、入カバターンであるパターン（ｂ）の末尾が
欠落している場合を考えると、この場合、パターン（、
）は末尾に無音があるというマークを持ち、パターン（
ｂ）は無音がないというマークになる。そこで辞書パタ
ーンであるパターン（ａ）の末尾の／　ｐ　／を削除し
た状態のパターン（ｃ）を作り、パターン（ｂ）と（ｃ
）を対応づけして照合する。なお、以上には、音声末尾
の欠落について述べたが、冒頭についても同様の事を行
なうことも出来る。

第６図は、音声の冒頭に欠落がある場合のパターン比較
の例を示す図で、図中、１１は無音位置（冒頭）判定部
で、その他、第４図に示した例と同様の作用をする部分
には第４図の場合と同一の参照番号が付しである。而し
て、この場合は、冒頭Ｌｏｏｍｓ以内に無音があるかど
うかによって前記と同様に冒頭の部分を削除した後、照
合することになる。この場合は辞書のパターンは正常で
完全なものと考え、入力された音声の先頭に口唇開閉に
よるノイズ或いは突発的に発生したノイズが付加された
ものとなる。

第７図は、その場合の一例を説明するためのパターン照
合図で、例えば、「移動Ｊ／ｉｄｏ／と発声した時、パ
ターン（ａ）のごとく冒頭にノイズｎがついてしまった
ような場合、このノイズの後に無音区間が生じるので、
無音位置計測部４及び無音位置（冒頭）判定部１１によ
ってこの無音区間が冒頭Ｌｏｏｍｓ以内に生じているこ
とを確認し、無音区間有のマークを付加する。一方、辞
書パターン（ｂ）は無音がないことからパターン（、）
の無音区間より先頭に近い部分がパターン削除部９によ
って削除され、削除された後パターン照合部１０で照合
される。照合の手段は限定されるものではないがパター
ン長を線形伸縮するような計算量の少ないものが望まし
い。この場合、言うまでもなくパターン（ａ）の時間長
は冒頭の無音以後に変更しておく。又、無音区間の計測
部４は音声が入力されない状態で環境ノイズを記録して
おき、音声が入力された際にその音声のレベルがノイズ
と同等とみなせる時、ここを無音区間として無音区間信
号を出せば良く、位置計測部４では音声区間の立上り、
立下りを示す信号ラインの信号と比較して位置を計測す
れば良い。

而して、上記パターン比較方式によると、音声の発声に
伴って避けることのできない口の開閉音。

又は周囲の突発的なノイズがあってもそれをとり除いて
パターンの照合ができるだけでなく、パターンの末尾に
あるべき音声が欠落した場合にも、欠落をみこした照合
が可能となり、このため、パターン照合の精度を向上さ
せることができるが、上記パターン比較方式は未知入力
音が入力し終らないと認識演算を行うことができず、パ
ターンの照合に時間がかかり、高速化を図ることが困難
であった。

一方、パターン認識の演算時間を短くするために、音声
の始端が検出されるとすぐに未知の入カバターンの冒頭
と標準パターンの冒頭とを照合し始めるパターン比較方
式も提案されているが、上記の方式で入力と同時に演算
をスタートさせると、前述の雑音を除いて照合するパタ
ーン比較方式を併用することができない。

」−一旗 本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたもので、
特に、雑音がついた入カバターンでも、その雑音をとり
除いて照合し、しかも、未知入力音声を入力しおわらな
い時点から認識演算を開始することのできるパターン比
較方式を提供することを目的としてなされたものである
。

構　　　成 本発明は、上記目的を達成するため番、こ、２つのパタ
ーンを比較する際に、パターンの始端又は終端から一定
長内にエネルギーの極小が存在するか否かを調べ、一方
のパターンにのみ極小が存在する場合には、極小を有す
るパターンの始端又は終端から極小までのパターンをと
り除いた後、両者のパターンを比較するパターン比較方
式において、音声の始端検出後一定時間パターンをとり
込んだ時点でパターンの始端のエネルギー極小部につい
て削除するか否かの判定をし、その後にパターン終端の
極小部について判定を下すようにしたことを特徴とした
ものである。以下、本発明の実施例に基づいて説明する
。

第１図は、本発明によるパターン比較方式の一実施例を
説明するためのブロック線図、第２図は、第１図の動作
説明をするためのフローチャートで、図中、２０はマイ
クロフォン、２１はバンドパスフィルタ群、２２は音声
区間切り出し部、２３はレジスタ、２４は音声エネルギ
ー検出部、２５は比較部、２６は閾値発生部、２７は無
音カウンタ、２８は時間カウンタ、２９．３０は比較部
、３１は時刻戻し部（例えば１００　ｍ　ｓ前の時点へ
戻す）、３２は所定時間発生部、３３はマーク付加部、
３４は比較部、３５は辞書、３６は切換スイッチ、３７
は無音までのパターン削除部、３８は照合部、３９は候
補選択部、４０は結果出力部で、本発明は、２つのパタ
ーンの比較に際し、パターンの始端又は終端近傍にエネ
ルギーの極小が存在するか否かを調べ、一方にのみ極小
が存在する場合には極／Ｊ）を有するパターンの極小部
から端までをとり除いた後にパターン比較するパターン
比較方式において、音声の始端検出後一定時間パターン
をとり込んで、まず、パターンの始端のエネルギー極小
部について削除するか否かの判定を下した後パターン終
端の極小部についての判定を下すようにしたもので、以
下、パターンの端点近傍を端点より１００　ｍ　ｓとし
た場合について説明する。まず、音声をとり込み特徴量
に変換するが、特徴量としてはここではバンドパスフィ
ルタ一群２１を通過した音声のスペクルを例に説明する
。音声の区間を検出し、未知入力のパターンをレジスタ
２３に格納すると同時に音声区間検出部２２で始端を検
出してからの経過時間を時間カウンター２８で計測する
。更に、音声区間のエネルギーを求め、このエネルギー
が決められた閾値より小さい時、これを無音区間とみな
してその位置と数を無音カウンター２７に記憶する。ま
ず、時間カウンター２７がＬｏｏｍｓになった時、それ
までに無音があれば−１、なければ１の如きマークをつ
ける。

これをつけると同時に辞書と予備的な照合をするためパ
ターンをとり出す。この辞書のパターンにも音声冒頭と
末尾に無音があるが否がで−１，１のマークをつけてお
き、まずとり出したパターンとマークが同じであるかど
うかを比較し、同じ場合は、どちらのパターンの冒頭に
も無音があるためこのまま予備的な照合をしくここで述
べる照合とは、特に限定するものではなくＤＰマツチン
グでも何でもない。）、マークが異なる時は、無音を持
つパターンの冒頭から無音までを削除して予備的な照合
に入り候補を出す。一方、音声始端がら１００　ｍ　ｓ
以上すぎると現時刻からＬｏｏｍｓ前の時点へもどした
値を作り、音声の終端信号と共にそのＬｏｏｍｓ前以後
に前音後あったがどぅかによって冒頭の場合と同様の−
１，１のマークをつける。又、冒頭と同様の操作を末尾
においても行ない、パターンの削除が必要な時には削除
して先に求めた候補について最終的な照合を行なう。

効　　　果 以上の説明から明らかなように１本発明によると、雑音
がついたパターンでもそれをとり除いて照合し、しかも
未知入力が入力し終らない時点で照合が開始できるので
、照合精度の向上及び高速化が可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明によるパターン比較方式の一実施例を
説明するためのブロック線図、第２図は、第１図の動作
を説明するためのフローチャート、第３図は１本発明の
技術背景を説明するためのパターン図、第４図は、本出
願人が先に提案したパターン比較方式の例を説明するた
めのブロック線図、第５図は、第４図の動作説明をする
ためのパターン照合図、第６図は、他の例を説明するた
めのブロック線図、第７図は、第６図の動作説明するた
めのパターン照合図である。 ２０・・・マイクロフォン、２１・・・バンドパスフィ
ルタ群、２２・・・音声区間切り出し部、２３・・・レ
ジスタ、２４・・・音声エネルギー検出部、２５・・・
比較部。 ２６・・・閾値発生部、２７・・・無音カウンタ、２８
・・・時間カウンタ、２９．３０・・・比較部、３１・
・・時刻戻し部、３２・・・所定時間発生部、３３・・
・マーク付加部、３４・・・比較部、３５・・・辞書、
３６・・・切換スイッチ、３７・・・無音までのパター
ン削除部、３８・・・照合部、３９・・・候補選択部、
４０・・・結果出力部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ２つのパターンを比較する際に、パターンの始端又は終
   端から一定長内にエネルギーの極小が存在するか否かを
   調べ、一方のパターンにのみ極小が存在する場合には、
   極小を有するパターンの始端又は終端から極小までのパ
   ターンをとり除いた後、両者のパターンを比較するパタ
   ーン比較方式において、音声の始端検出後一定時間パタ
   ーンをとり込んだ時点でパターンの始端のエネルギー極
   小部について削除するか否かの判定をし、その後にパタ
   ーン終端の極小部について判定を下すようにしたことを
   特徴とするパターン比較方式。