JPS63265749A - 車両用音声制御装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、車両に搭載された各種車載機器を音声によっ
て制御する車両用音声制御装置に関する。

〔従来の技術〕

従来より、音声を認識処理する音声認識装置が知られて
いる。このような音声入力装置にあっては、マイクロホ
ンを用いて入力音声を捕捉するものであるが、捕捉され
た入力音声を、騒音と入力すべき音声とに容易に分離す
ることができない。

このため、騒音は実質的に音声認識率の大幅な低下を招
くことになる。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は上述の如き音声認識装置を車両に搭載して各種
車載機器を制御しようとするものであり、上述の騒音、
すなわち音声以外の音が入力されて音声認識率が低下す
ることを防止することを目的としてなされたものである
。

〔課題を解決するための手段］ 本発明は上述の目的を達成するために、車両に設けられ
た各種車載機器を音声によって制御する車両用音声制御
装置において、 音声人力の開始を検知する検知手段と、該検知手段が音
声入力の開始を検知したときに、少なくとも１個の車載
機器を騒音低下側に駆動制御する騒音低下制御手段と、 を備えるという技術的手段を採用する。

〔作用および効果〕

上述の如き構成を採用する本発明の車両用音声制御装置
によると、各種の車載機器を制御するための音声の入力
開始が検知されると、少なくとも１個の車載機器が騒音
低下側に、駆動制御されるので、雑音の少ない音声を人
力することができ、音声の認識率を高く維持することが
できる。

〔実施例〕

以下図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。第
１図はその構成を示したもので、１１は音声を捕捉し電
気信号に変換して入力音声信号とするマイクロホンであ
り、このマイクロホン１１で捕捉された音声信号は増幅
器１２で適宜増幅して複数個、例えば１５個のそれぞれ
通過周波数帯域を異ならせたバンドパスフィルタ１３−
１〜１３−１５に並列的に供給する。この場合、バンド
パスフィルタ１３−１〜１３−１５のそれぞれのｉｉ１
過周波数帯域の中心周波数は、対数軸上で等間隔となる
ように設定する。そして、このバンドパスフィルタ１３
−１〜１３−１５それぞれを通過した信号は、それぞれ
検波器１４−１〜１４−１５に供給して、それぞれ通過
信号のレベルに対応したアナログ状信号とし、この検波
器１４−１〜１４−１５からの出力信号はマルチプレク
サ１５に供給する。すなわち、バンドパスフィルタ１３
−１〜１３−１５および検波器１４−１〜１４−１５は
、入力音声の周波数分析部を構成するようになる。

上記検波器１４−１〜１４−１５それぞれからの出力信
号は、マルチプレクサ１５がら順次取り出され、Ａ／Ｄ
コンバータ１６でそれぞれディジタル信号に変換されて
演算処理を行うＣＰＵ１７に供給される。このＣＰＵＩ
　７にはタイマー装置１８が付属され、このタイマー装
置１８からＣＰＵ１７に対して割り込み指令を与えるも
ので、ＣＰＵ１７はこの割り込み指令に対応してマルチ
プレクサ１５を制御し、検波器１４−１〜１４−１５か
らの出力信号を順次取り出し、Ａ／Ｄコンバータ１６に
供給するようになる。

また、この音声入力装置の設置される車室内の各座席に
対応して複数個例えば５個の音声入力指示のためのスイ
ッチ１９−１〜１９−５が設けられ、これらスイッチ１
９−１−１９−５の操作投入時の信号は、ＣＰＵ１７に
対して音声人力要求として供給される。このような車室
内には、またラジオ、ステレオ等の音響装置２０が装備
されるもので、この音響装置２０からの出力信号は切換
リレー回路２１を介してスピード２２に供給し、車室内
に音響出力が得られるようにしてなる。

上記ＣＰＵｌ７からは、上記スイッチ１９−１〜１９−
５のいずれかの操作に対応して音響しゃ断のための指令
信号が発せられ、また音声入力要求を受は入れる状態で
ディジタル状の報知信号が発せられる。そして、この報
知信号はＡ／Ｄコンバータ２３でアナログ状信号とし、
増幅器２４を介して上記切換リレー回路２１に供給する
。このリレー回路２Ｉは、上記しゃ断指令で切換駆動さ
れるもので、この指令の存在時に音響装置２ｏがらスピ
ーカ２２に供給される信号をしゃ断し、増幅器２４から
の報知信号をスピーカ２２に結合するように制御される
。２５は、音声入力により制御される制御対象となるエ
アコン装置であり、このエアコン装置２５には適宜手動
による制御スイッチ機構２６が付属されている。

次に上記のように構成される装置、特にＣＰＵ１７の動
作について、第２図に示す流れ図にもとづき説明する。

まずスタート状態においてこの装置の電源が投入され、
ＣＰＵ１７が起動されるもので、このＣＰｔＪ１７の起
動に伴ってステップｌＯ１に進む。このステップ１０１
では、車室内に設置されている音声入力要求のスイッチ
１９−１〜１９−５の操作状態をサーチし、操作投入さ
れたスイッチが存在するか否かを判定する。そして、ス
イッチ１９−１〜１９−５のいずれもが操作されていな
い「ＮＯ」の判定でステップ１０１に戻る。また、スイ
ッチ１９−１〜１９−５のいずれかが操作投入されてい
る場合には、ステップ１０１からｒＹＥＳ、の判定出力
が得られ、ステップ１０２に進む。ステップ１０２では
リレー回路２１に対して音響しゃ断指令を出して、音響
装置２０からスピーカ２２に供給される音響信号をしゃ
断し、車室内における音響再生を禁止するようにリレー
回路２１を切換駆動する。この場合、増幅器２４からの
出力信号がスピーカ２２に結合されるように切換設定さ
れる。

次にステップ１０３に進み、騒音検出の回数を示す指標
ｊを「ｌ」にセットし、ステップ１０４で騒音のサンプ
リングを行う。すなわち、タイマー装置１８からの割り
込み信号による割り込みによって、マルチプレクサ１５
を制御し、バンドパスフィルタ１３−１〜１３−１５お
よび検波器１４−１−１４−１５からなる周波数分析回
路の出力を選択し、検波器１４−１〜１４−１５からの
出力信号を順次Ａ／Ｄコンバータ１６によってディジタ
ル値に変換してサンプリング動作を行う。

このサンプリングは、例えば２０ｍ秒毎の一定時間毎に
タイマー装置１８からの割り込み信号によって１回（例
えば５回）行う。

このような騒音サンプリングによってサンプリングされ
たデータは、ステップ１０５において騒音が時間的に安
定であるか否かを判定する。このステップ１０５におけ
る判定は、例えば次のようにして行う。１回のサンプリ
ングによって各バンドパスフィルタ１３−１〜１３−１
５それぞれからの出力に対応するデータが１５個得られ
るもので、このデータセットを以下特徴ベクトルと呼ぶ
ことにする。したがって、１回のサンプリングによって
１個の特徴ベクトルが得られる。ここで、ｉ番目の特徴
ベクトルの１番目のバンドパスフィルタ１３−ｆのサン
プリング値をｖｉ、ｆとすると、ｉ番目の特徴ベクトル
Ｖｉは次式のように表現される。

Ｖｉ＝　（ｖｉ、、、　ｖｆ４．　・・−、ｖｔ、ｆ、
　・・・ｖｔ、＋ｓ）”（１）ここで、指標ｉについて
平均操作を行うと次のようになる。

ｖｆは「ｆ＝１〜１５」まで求めるもので、ｉは時間を
代表するものであるため、ｖｆはｆ番目のバンドパスフ
ィルタ１３−ｆの時間的な平均を示すようになる。

ここで、第１のしきい値ベクトル■４を次式で与える。

四＝（Ｖｒ、＋　、Ｖ↓、２．・・・、Ｖ７．ｒ＋　・
・・。

ｖ！ｒ、＋ｓ）　　　　　　　　　　　　　・・・（３
）■÷、ｆは１番目のバンドバスフィルり１３−ｆに対
応する第１のしきい値であり、ベクトル■÷はあらかじ
め設定される値である。そして、以上の諸量を用いて騒
音の定常性を判定するようになる。すなわち、すべての
サンプリング値νｉ、ｔに対して次式が満たされる場合
は定常であると判定し、それ以外の場合は定常ではない
と判定する。

ｌ　ｖｉ、ｔ−ｖｆ　ｌ＜　ｖ″ｒ、ｆ　　（ｉ＝１〜
Ｉ、　　ｆ−１〜１５）・・・（４） このステップ１０５で定常であると判定された場合は次
のステップ１０６に進み、定常でないと判定された場合
はステップ１０７に進み、指標ｊがあらかじめ設定され
た値１　（例えば５）に等しいか否かを判定する。この
ステップ１０７で等しいｒＹＥｓＪと判定された場合は
、騒音は定常ではなく音声入力には不適切な状態にある
と判定し、ステップ１０９に進んでＣＰＵ１７内の記憶
部に記憶された「入力不適切」を表示する音波形データ
を読み出す。この音波形データは、Ｄ／Ａコンバータ２
３でアナログ状信号に変換され、増幅器２４および前述
したように切換えられたリレー回路２１を介してスピー
カ２２に供給される。そして、スピーカ２２から現在が
音声入力に不適切な状態であることを知らせる例えば「
ピッピッ」とする出力音を発生させる。そして、次にス
テップ１１７に進み、切換リレー回路２１を制御して音
響装置２０からの出力信号をスピーカ２２に結合しｔ音
響出力を復帰させて１回の動作が終了する。

また、前記ステップ１０７でｊが■に等しくない「ＮＯ
」と判定された場合ステップ１０８に進み、ｊに「１」
を加えてステップ１０４に戻る。

さらに、前記ステップ１０５で騒音が定常であるｒＹＥ
Ｓ、と判定された場合は、ステップ１０６に進み、騒音
の大きさが充分に小さなものであるか否かを判定するも
ので、この判定は例えば次のようにして行う。すなわち
、第２のしきい値ベクトル■アを次式で与え、あらかじ
め設定しておく。

■ン一（唇、ｌ　＋　　ｖＴ、Ｚ　＋　”’＋　　ｖ手
、２　＋　”’＋Ｖｔ、＋ｓ）　　　　　　　　　　　
　　　　　・・・（５）そして、ステップ１０５で求め
た平均値ｖｆに対して次式の判定を行う。

ｖｆ＜　ｖｔ、　ｆ　　（ｆ　−１〜１５）　　　　　
　　　”’（６）１５個のｖｆのうちいずれか１つでも
上記（６）式を満たさない時、騒音レベルが大きくて音
声入力には適さないと判定し、ステップ１０７に進む。

逆にすべのｖｆが（６）式を満たす場合には、騒音レベ
ルは充分小さくて音声人力に適すると判定し、ステップ
１１０に進む。このステップ１１０では音声入力を要求
した者に対して、音声入力が可能であることを前記ステ
ップ１０９と同様にして例えば「ビン」とする報知音出
力で知らせる。そして、ステップ１１１に進み入力音声
のサンプリングを行わせる。

この音声サンプリングの過程は第３図の流れ図に示され
る。すなわち、この音声サンプリングの過程に入ると、
まずステップ２０１で有効な音声入力の回数を示す指標
ｉを「１」に初期設定し、ステップ２０２で有効音声入
力後の無効な入力の回数を示す指標ｌを「０」に初期設
定する。そしてステップ２０３に進み、タイマー装置１
８の割り込み信号による割り込みによって、マルチプレ
クサ１５を制御し、バンドパスフィルタｌ３−１〜１３
−１５それぞれに対応する検波器１４−１〜１４−１５
それぞれからの検波出力を、順次Ａ／Ｄコンバータ１６
でディジタル値に変換してサンプリングを行う。その結
果、第ｉ番目のサンプリングデータ（特徴ベクトル）を
ｖｉとすると、次式が得られる。

Ｖｉ＝　（ｖｉ、１．　ｖｆ−２＋　＋ｔ、　ｖｉ、ｆ
、　−ｖｉ、＋５）−（７）ここで、νｉ、ｆは第ｉ番
目のサンプリングの第１番目のバンドパスフィルタ１３
−ｆの検波出力のサンプリング値を示す。

このようにサンプリングが行われると、ステップ２０４
に進み、特徴ベクトルＶｉの音声パワー計算を行う。こ
こでは音声ノトワーとして次式を用いる。

ここで、ｖｆは先に説明した騒音の周波数成分である。

次にステップ２０５に進み、特徴ベクトルＶｉが有効な
音声入力を代表しているか否かを判定するもので、この
判定はあらかじめ定められたしきい値Ｐ０に対して次式
を満たすか否かによって行う。

Ｐｉ　　＞　　Ｐ＠　　　　　　　　　　　　　　　・
・・（９）このステップ２０５で判定結果がｒＹＥｓ、
の場合はステップ２０６に進み、有効音声入力後の無効
人力回数を示す指標２が「０」に等しいか否かを判定す
る。このステップ２０６でｒＹＥｓＪの判定の場合はス
テップ２０９に進み、ｉにｒｌ。

を加えてステップ２０３に戻る。また、「ＮＯ」の判定
の場合はステップ２０７に進み、過去２回の無効入力は
単語内に含まれる無音部分であったと判定し、その１回
の特徴ベクトルは発音された単語の短時間の音声を代表
する有効な人力であるとして、ｉにｌを加えてステップ
２０８に進み、！をｒ□、にリセットしてステップ２０
９に進む。

上記ステップ２０５で無効入力「ＮＯ」であると判定さ
れた場合は、ステップ２１０でｉが「１」に等しいか否
かを判定する。そしてｒＹＥｓ、の場合は音声は未だ発
せられていないと判定し、ステップ２０３に戻る。また
「ＮＯ」の場合はステップ２１１に進み、ｌがあらかじ
め定められたしきい値しより大きいか否かを判定する。

そしてｒＹＥｓＪの場合は単語内に含まれる無音部分よ
り充分長い無音部分があり、音声入力は終了したと判定
してステップ２１３に進み、ｉがあらかじめ定めたしき
い値Ｉよりも大きいか否かを判定する。このステップ２
１３でｒＮＯＪの結果が得られた場合は、音声が発せら
れ且つ音声入力は終了したが、音声入力時間が小さいた
め無効な入力であると判定し、ステップ２０１に戻って
再び音声人力の検出を行う。またｒＹＥＳＪの場合は、
有効な音声入力があり且つこれが終了したとして音声サ
ンプリングの過程を終了する。

また、前記ステップ２１１で「ＮＯ」の判定がされた場
合は、単語内に含まれる無音部分である可能性があると
して、ステップ２１２でｌに「１」を加え、ステップ２
０３に戻る。

このようにして第２図のステップ１１１の音声サンプリ
ングの過程が終了するとステップ１１２に進み、ステッ
プ１１１でサンプリングされた入力音声パターンとあら
かじめ登録された標準パターンとのパターンマツチング
を行う。

ここで、登録されている標準パターンの数をＮ個とし、
入力音声パターンとｎ番目の標準パターンとの類似度を
り、、とすると、各標準パターンに対して次式のように
類似度ベクトルＤを求める。

Ｄ＝　（Ｄ＋、Ｄｚ、・・・ＩＤｎ＋・・・、Ｄ、）　
　　　　・・・００）次に、ステップ１１３に進み入力
音声に対応する標準パターンがあるか否かを判定する。

この判定は例えば次のようにして行う。

すなわち、類似度ベクトルＤの中で最大の成分をり、と
じ、２番目に大きい成分をＤＭＭとし、あらかじめ設定
されたしきいＷＤア、Ｄｒに対して次式が同時に満たさ
れるか否かを判定する。

ＤＨ＞Ｄ手　　　　　　　　　　　　　　・・・（１１
）ＤＭ　　ＤＭＭ＞Ｄｌ　　　　　　　　　　　　　・
・・０２）上記（ＩＩ）式を満たさない場合は人力音声
に対応する標準パターンは存在せず、誤った音声が入力
されたと判定する。また、（１２１式が満たされない場
合は、入力音声はＭ番目の標準パターンに対応する可能
性は高いが、ＭＭＭ番目標準パターンと有意な差はなく
区別することができない、と判定する。

そして、（ＩＩ）、　（Ｊ’ｌＪ式を同時に満たさない
場合はステップ１１４に進み、当該音声入力が受は付け
られなかったことを判断し、前記ステップ１０９と同様
にして音声入力したものに知らしめる。そしてステップ
１１７に進み、音響装置２０の出力を復帰させる。

また、ステップ１１３において（Ｉｔ）、　０２）式を
同時に満たす場合は、入力音声はＭ番目の標準パターン
に対応すると判定し、ステップ１１５に進む。

このステップ１１５では当該入力音声が正常に入力され
たことを判断し、ステップ１０９に同様にして音声入力
した者に無効入力とは異なる出力音、例えば「ピッ」と
する報知音で知らせる。

そして、この判断に対応してステップ１１６に進み、入
力音声に対応する制御をエアコン装置２５に対して行い
、ステップ１１７に進んで音響装置２０の出力を復帰さ
せる。このようにして１回の音声入力認識動作が終了す
る。

ここで、上記流れ図には特に示してないが、ステップ１
０４における騒音サンプリングの特徴ベクトルから騒音
の各周波数成分を推定して記憶させる。そして、ステッ
プ１１１による音声サンプリングによる各周波数成分か
ら上記記憶された推定騒音周波数成分を差し引けば、そ
の残りの各周波数成分は入力音声骨のものとなり、効果
的な音声認識が行なえるものである。この場合、推定し
た騒音成分は、音声入力を行う直前のものであるため、
その推定精度は充分に高いものであり、入力音声の分析
がより高精度に実行できるものである。

尚、上記実施例では周波数分析手段としてバンドパスフ
ィルタを用いたが、入力音声波形そのもののサンプリン
グを行い、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）手段を用いるよ
うにしてもよい。また、装置の作動状態を報知する手段
として、「ピッ」あるいは「ピッピッ」等の特殊音を用
いたが、これは例えば［現在騒音が定常ではないので音
声入力できません」等の会話音声を合成出力するように
してもよい。さらに車室内に設πされたＬＥＤ等による
視覚的発光手段を用いるようにしてもよいことはもちろ
んである。

以上のようにこの実施例によれば、音声入力要求のため
のスイッチを設けることにより、例えば車室内での音声
入力時における不要な会話を効果的に禁止することがで
き、このような会話音が誤まって人力されることがなく
なる。また、音声入力時に同乗者に確実に沈黙を要求す
ることができ、他の音声の重なることを効果的に防止す
ることが可能となる。

また、騒音の状態を音声入力の直前に検出するようにし
たので、騒音が音声入力の障害となる場合には、音声入
力を回避することができ、認識率を向上させることがで
きる。さらに、この音声認識に際して音響装置の出力を
遮断することによって、車室内等の騒音条件を著しく向
上した状態で音声入力が実行されるようになるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係る車両用音声制御装置
を説明する構成図、第２図は上記装置の演算過程を説明
する流れ図、第３図は同じく人力音声サンプリングの過
程を説明する流れ図である。 １１・・・マイクロホン、１３−１〜１３−１５・・・
バンドパスフィルタ、１４−１〜１４−１５・・・検ｍ
器、１５・・・マルチプレクサ、１６・・・Ａ／Ｄコン
バータ、１７・・・ＣＰＵ、１９−１〜１９−５・・・
スイッチ（音声入力要求）、２０・・・音響装置、２１
・・・切換リレー回路、２５・・・エアコン装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 車両に設けられた各種車載機器を音声によって制御する
   車両用音声制御装置において、 音声入力の開始を検知する検知手段と、 該検知手段が音声入力の開始を検知したときに、少なく
   とも１個の車載機器を騒音低下側に駆動制御する騒音低
   下制御手段と、 を備えることを特徴とする車両用音声制御装置。