JPS63188199A - パタンマッチング装置 - 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】 （産業上の利用公費） 本発明はパタンマッチング技術、特に音声パタンのよう
にパラメータの時系列として表されるパタンのマツチン
グの改良に関する。

（従来の技術） バタン認識の方法として、認識すべきパタンをあらかじ
め標準バタンとして登録しておき、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性の高いもの
を認識結果として決定するパタンマッチング法は従来か
ら広く用いられている。音声のように時間的なゆらぎを
持つパタンの場合には、このような時間的な変動に対処
することが重要であるが、動的計画法を利用した時間軸
正規化マツチング法（日本音響学会誌Ｖｏ１．２７ＮＱ
９　Ｌ　４８３以下ＤＰマツチング法と称する）はこの
ための極めて有効な方法として、広く実用に供されてい
る。

ＤＰマツチング法の基本的な方法は次のようなものであ
る。

入力バタンの時系列、標準バタンの時系列をそれぞれ ＾＝（ａ（ｉ）、　ｉ＝１．・ｊ） Ｂ＝４ｂ（ｊ）、ｊ＝１．・・・，ｊ）とする、２つの
バタンＡ、Ｂのマツチング距離は、により与えられ、こ
れは次の漸化式を計算することによって求められる。

Ｉ＃ＭＯ（０，０）＝Ｏ；　ａ（ｉ、Ｏ）＝ω（ｉ閥）
漸化式　ｇ（ｉ、ｊ）＝　ｎ＋ｉｎ　（ｇ（ｉ−１，ｊ
−Ｄ）＋ｄ（ｉ、ｊ））　　ｉ＝１．・、１　：ｊ＝１
．・、Ｊ　　（ｉ］Ｐ福１，２ ここでｄ（ｉ，ｊ）はベクトルａ（ｉ）とｂ（ｊ）との
距離を表す、この方法はＩＩ！ｆ間点の格子（ＩＸＪ）
上の時間点（ｉ，１）から時間点（Ｉ，ｊ）に至る時間
軸の伸縮を示す曲１ｉｊ＝Ｊ　（ｉ）（マツチングパス
とよぶ）にそって距１１ｄ　（ａ　（ｉ　）　。

ｂ（ｊ））を累積した量の最小値を動的計画法によって
求めるものである。このとき、極端な時間軸の伸縮を避
けるため、マツチングパスに対して傾斜制限と呼ばれる
拘束が課せられる。上の漸化式は第２図（ｉ）に示すよ
うな傾斜＄（ｆ＠に対応しているが、このほかに、第２
図（２）〜（３）などの傾斜制限が用いられている。

（発明が解決しようとする問題点） 上記のＤＰマツチングの原理により同一カテゴリ内の音
声バタンの時間軸の非線形な伸縮を正規化することがで
きるが、興なるカテゴリのバタンをマツチングさせたと
きにもなるべくマツチング距離が小さくなるような時間
軸対応付けがなされる。すなりち、同一カテゴリ内での
マツチングでは起こらなかったような不自然な時間軸対
応付けが興なるカテゴリ間では起こりうる。このため、
異なるカテゴリのバタンに対しては本来マツチング距離
が大きくなるべきであるのに、距離が小さくなってしま
うことがあり、認識率の低下をもたらす０本発明では、
同一カテゴリ内での時間軸正規化に必要な伸縮の自由度
は確保しながら同時に不必要な伸縮の自由度をなるべく
小さく抑えることによりマツチング性能を向上させ認識
精度を改善することを目的としている。

（問題点を解決するための手段） 前述の問題点を解決するために本発明が提供するパタン
マッチング方式は、特徴パラメータの時系列として表さ
れた入力バタンＡ＝（ａ（ｉ）。

１＝１．・・・、１１と特徴パラメータの時系列として
表された標準パタンＢ＝｛ｂ（ｊ）、Ｊ＝１゜・・・，
ｊ）とを時間軸を非線形に伸縮させてマツチングするに
際して、標準パタンの各時刻ｊにおける伸縮度を表すパ
ラメータの時系列Ｗ＝（ｗ（ｊ），ｊ＝１，・・・，ｊ
）を用い、指定された時刻ｌ、ｊに対してパラメータａ
（ｉ）とｂ（ｊ）との間の距離ｄ（ｉ、ｊ）を計算する
距離計算部、各時刻（ｔ，ｊ）における距離積分量ｇ（
ｉ，ｊ）を過去の距離積分ｔｇと過去の距離ｄと前記伸
縮度Ｗとから計算される複数の積分量の最小値として計
算する積分量計算部とを含んでなり、前記積分量の計算
においては、指定された複数の組合わせに対して過去の
ｄの荷重和を求め該組合わせの各々について用意されて
いる前記伸縮度パラメータを前記ｄの荷重和に乗じまた
は加えた値に過去の積分量を加えた値を積分量とするこ
とを特徴とする。

（作用） 本発明の基本的な原理は、マツチングパスに一律に傾斜
制限を課することによって生じる異なるカテゴリのバタ
ン間での不自然な時間軸対応付けを解消するため、標準
パタンの各時刻に依存して傾斜制限の強さく伸縮度）を
変えるというものである。このため、各カテゴリ複数個
の学習バタンを用いて、時刻に依存する伸縮度を求める
つ学習バタンをＣＩ、・・・、Ｃｋ、・・・、ＣＫとし
、各バタンを Ｃｋ＝　（ｃｋ（ｉ）、ｎ＝１．・・・、Ｍｌと表す、
パタンＣｋに付随する伸縮度をＷｋ＝　　（ｗｋ（ｐ、
ｎ）、　　ｐ＝ｏ、１，２　　；　　ｎ＋＝１．・　　
、Ｍｌと表す、ここでｐは第２図（ｉ）の傾斜制限の各
パスを表し、ｗｋ（ｐ、ｍ）は、時刻ｍでパスｐが選択
される確度を示すパラメータである。

伸縮度Ｗｋは、パタンＣｋを基準に他のパタンＣｋ’を
ＤＰマツチングにより時間軸を対応付けたのち、傾斜制
限のパスの分布を求めることによって得ることができる
９例えば、パタンＣｋをパタンＣｋ’に時間軸を対応付
けた結果、マツチングパスとして Ｐｋ’　＝　（ｐｋ’　（ｎ）、ｎ＝１．・・・、Ｍｌ
が得られたとすると、ｗｋ（ｐ、ｍ）は集合（ｐｋ’　
　（ｍ）、に’　＝１．−、Ｋｌ　　（Ｋはパタン敬）
のうち値がｐであるものの個数をＫで割った値（確率）
として求めることができる。ただし、ｐｋ’　　（ｍ）
はパタンＣｋを基準にパタンＣｋ’とマツチングさせた
ときバタンＣｋ上の時刻ｍにおけるパスを０．１．２の
値で表したものである（第３図多照）。

Ｗｋを用いたＤＰマツチングは（ｉ）式を次式で置き換
えたものにより実現することができる。

ただしＷ（ｐ，ｊ）は可能性の高いもの程小さな値であ
ることが必要であるので、Ｗｋ（ｐ，ｊ）を Ｗ（Ｄ、ｊ）＝ａｌｏ（ｉ（Ｗｋ（Ｄ、ｊ））　　　　
　（ａ＞Ｏ）に置き換えている。なお、記述の煩雑さを
避けるため添え字Ｘは省略している。

（実施例） 第１図は本発明を実現した装置の一実施例を示すブロッ
ク図である。入力バタン記憶部１、標準パタン記憶部２
にはそれぞれ入力バタンＡ、標準パタンＢが格納される
。また、伸縮度パラメータ記憶部３には、標準パタンＢ
に対応する伸縮度パラメータ（Ｗ（ｐ，ｊ）ｌが格納さ
れる。４は距離計算部であり、各（ｉ、ｊ）について計
算された距離値の組（ｄ　（ｉ、ｊ）ｌが出力され、距
離バッファ５へ格納される。６は漸化式計算部であり、
（２）式の漸化式計算を、距離バッファ５、距離積分量
バッファ７及び伸縮度パラメータ記憶部３から読み出さ
れた伸縮度パラメータを用いて実行し、得られた距離積
分量ｇをバッファ７に書込む、この動作が（ｉ、ｊ）＝
（ｉ，１＞から（ｉ、Ｊ　）＝　（Ｉ，ｊ）まで繰り返
され、最終的、に（ｉ、ｊ）＝（Ｉ，ｊ）の時点で得ら
れた積分量ｇ（Ｉ，ｊ）をマツチングスコアとして出力
する。

（発明の効果） 以上述べたように、本発明によれば、同一カテゴリ内で
の時間軸正規化に必要な伸縮の自由度は確保しながら同
時に不必要な伸縮の自由度をなるべく小さく抑えること
が可能となるので、マツチング性能を向上させることが
可能となり、認識精度の改善が実現される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図お
よび第３図は本発明の詳細な説明するなめの図である。 図において、１，２．３は記憶部、４は距離計算部、５
．７はバッファ、６は漸化式計算部である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 特徴パラメータの時系列として表された入力パタンＡ＝
   ｛ａ（ｉ），ｉ＝１，・・・，１｝と特徴パラメータの
   時系列として表された標準パタンＢ＝｛ｂ（ｊ），ｊ＝
   １，・・・，Ｊ｝とを時間軸を非線形に伸縮させてマッ
   チングするに際して、標準パタンの各時刻ｊにおける伸
   縮度を表すパラメータの時系列Ｗ＝｛ｗ（ｊ），ｊ＝１
   ，・・・，Ｊ｝を用い、指定された時刻ｉ、ｊに対して
   パラメータａ（ｉ）とｂ（ｊ）との間の距離ｄ（ｉ，ｊ
   ）を計算する距離計算部、各時刻（ｉ，ｊ）における距
   離積分量ｇ（ｉ，ｊ）を過去の距離積分量ｇと過去の距
   離ｄと前記伸縮度Ｗとから計算される複数の積分量の最
   小値として計算する積分量計算部とを含んでなり、前記
   積分量の計算においては、指定された複数の組合わせに
   対して過去のｄの荷重和を求め該組合わせの各々につい
   て用意されている前記伸縮度パラメータを前記ｄの荷重
   和に乗じまたは加えた値に過去の積分量を加えた値を積
   分量とすることを特徴とするパタンマッチング方式。