WO2002005264A1

WO2002005264A1 - Sprachgesteuerte anordnung und verfahren zur spracheingabe und -erkennung

Info

Publication number: WO2002005264A1
Application number: PCT/DE2001/002374
Authority: WO
Inventors: Meinrad Niemöller; Andreas Kipp; Niels Kunstmann; Reinhart Vogl; Ralph Wilhelm
Original assignee: Siemens Aktiengesellschaft
Priority date: 2000-07-07
Filing date: 2001-06-27
Publication date: 2002-01-17

Abstract

Sprachgesteuerte Anordnung mit einer Mehrzahl von Geräten und einer mobilen Spracheingabeeinheit, wobei mindestens ein Teil der Geräte jeweils einen Geräte-Wortschatzspeicher zur Speicherung eines gerätespezifischen Wortschatzes und eine Wortschatz-Sendeeinheit aufweist und die Spracheingabeeinheit eine Wortschatz-Empfangseinheit, Mittel zur Spracheingabe sowie eine mit den Mitteln zur Spracheingabe und mindestens mittelbar mit der Wortschatz-Empfangseinheit verbundene Spracherkennungsstufe aufweist.

Description

Beschreibung

Sprachgesteuerte Anordnung und Verfahren zur Spracheingabe und -er ennung

Die Erfindung betrifft eine sprachgesteuerte Anordnung mit einer Mehrzahl von Geräten nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein in einer solchen Anordnung anwendbares Verfahren zur Spracheingabe und -erkennung.

Nachdem Spracherkennungssysteme sich mehr und mehr zu einer Standardkomponente leistungsfähiger Computer für den professionellen und privaten Bedarf, bis hin zu PCs und Notebooks im mittleren und unteren Preissegment, entwickelt haben, wird zunehmend an Einsatzmöglichkeiten solcher Systeme bei Geräten aus dem täglichen Lebensumfeld gearbeitet. Elektronische Geräte wie Mobiltelefone, Schnurlostelefone, PDAs und Fernbedienungen für Audio- und Videosysteme etc. verfügen üblicherweise über eine Eingabetastatur, die mindestens ein Ziffern- Eingabefeld und eine Reihe von Funktionstasten umfaßt.

Manche dieser Geräte - insbesondere natürlich die verschiedenen Telefone, aber auch zunehmend Fernbedienungen und weitere Geräte - sind zudem mit Sprech- und ggf. auch Hörkapseln zur Spracheingabe und -ausgäbe ausgestattet. Es sind auch bereits Geräte dieser Art (beispielsweise einige Typen von Mobiltelefonen) bekannt, bei denen eine einfache Spracherkennung für Steuerungsfunktionen auf dem Gerät selbst implementiert ist. Weiterhin sind primitive bis einfache Sprachsteuerungen auch für andere Geräte des täglichen Lebensumfeldes bekannt, beispielsweise bei Fernsteuerungen für Audioanlagen oder Beleuchtungssysteme. Alle bekannten derartigen Geräte haben jeweils ein eigenes, dediziertes Spracherkennungssystem.

Es ist eine Entwicklung absehbar, in deren Verlauf eine zunehmende Anzahl von technischen Geräten und Systemen des täglichen Lebensumfeldes, insbesondere im Haushalt und in Kraft- fahrzeugen, mit jeweils eigenen Spracherkennungssyste en ausgerüstet sein wird. Da derartige Systeme, sofern sie einen akzeptablen Bedienkomfort und hinreichende Erkennungssicherheit bieten sollen, hard- und softwaremäßig relativ aufwendig und somit teuer sind, ist diese Entwicklung im Grunde kostentreibend und aus Sicht des Verbrauchers nur bedingt sinnvoll.

Es wurden daher bereits Anordnungen vorgeschlagen, bei denen mehreren technischen Geräten eine einzelne Spracheingabeein- heit zugeordnet ist, über die verschiedene Funktionen dieser Geräte per Sprachsteuerung gesteuert werden. Die Steuerungsinformation wird hierbei vorzugsweise drahtlos an (stationäre oder selbst mobile) Endgeräte übertragen. Hier taucht jedoch das technische Problem auf, daß die Spracheingabeeinheit ei- nen sehr großen Wortschatz für die Spracherkennung vorhalten muß, um verschiedene Endgeräte steuern zu können. Die Handhabung eines großen Wortschatzes ist jedoch mit Einbußen in der Erkennungsgeschwindigkeit und -genauigkeit verbunden. Zudem hat eine derartige Anordnung den Nachteil, daß spätere, nicht bei der Realisierung der Spracheingabeeinheit vorhergesehene Ergänzungen um zusätzliche Geräte nicht ohne weiteres möglich sind.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbes- serte Anordnung dieser Art anzugeben, die sich insbesondere durch hohe Erkennungsgeschwindigkeit und -genauigkeit bei niedrigen Kosten und durch modulare Erweiterbarkeit auszeichnet. Weiterhin soll ein für eine derartige Anordnung geeignetes Spracheingabe- und -erkennungsverfahren angegeben werden.

Diese Aufgabe wird hinsichtlich ihres Vorrichtungsaspektes durch eine Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und hinsichtlich ihres Verfahrensaspektes durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 6 gelöst.

Die Erfindung schließt den grundlegenden Gedanken ein, in den einzelnen Geräten der Anordnung jeweils einen gerätespezifi- u> ω w IV⁾ P¹ P¹ n o cn o cn o Cπ

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verbunden :

- Die Wortschatzgröße wird insofern optimiert, als nur derjenige Wortschatz in das Spracherkennungssystem geladen wird, der zu einem aufgrund der räumlichen Konstellation tatsächlich durch die Spracheingabeeinheit zu steuernden Gerät gehört.

- Das System ist leicht zu erweitern, denn der Wortschatz hinzukommender Geräte muß nicht a priori bekannt sein.

- Die Endgeräte selbst sind preiswert, denn in ihnen sind keine Hardware- und Software-Ressourcen für die Spracherkennung bereitzustellen.

- Auch die Spracheingabeeinheit ist relativ preiswert, denn die Beschränkung auf einen lokalen Kontext bei den Wortschätzen erbringt eine starke Reduzierung des Bedarfes an Speicherkapazität und Rechenleistung in der Spracheingabeeinheit.

- Eine Eingabeeinheit kann im Prinzip beliebig viele Geräte steuern, wodurch die oben skizzierte, unwirtschaftliche Entwicklung der Ausrüstung aller möglicher Geräte des täglichen Bedarfes mit separaten Sprachsteuerungen unterbunden werden kann.

- In einer ggf. zweckmäßigen Ausführung ist die Spracheingabeeinheit personenbezogen programmiert bzw. trainiert, während dies für die zu steuernden Geräte nicht gilt. Zur Opti- mierung der Spracherkennung können ein Training oder eine Adaption an der Spracheingabeeinheit stattfinden bzw. entsprechende akustische Modelle dort gespeichert werden, wobei die Endgeräte hiervon völlig unberührt bleiben und mit verschiedenen „personalisierten'* Spracheingabeeinheiten kommuni- zieren können.

- Aufgrund des erwähnten räumlichen Kontexts läßt sich in für konkrete Anwendungsfälle geeigneter Weise vorherbestimmen, mit wie vielen und welchen Geräten eine Spracheingabeeinheit normalerweise bzw. unter Extrembedingungen in Verbindung steht. Dies ermöglicht eine sinnvolle Ausprägung von Lei- stungs- und Preisklassen, wobei die einfachsten Ausführungen mit vergleichsweise geringer Speicher- und Prozessorkapazität auskommen.

Der Einsatz der oben erwähnten Bluetooth-Technologie für die Nachrichtenverbindung der Geräte mit der Spracheingabeeinheit erscheint mit Blick auf die enormen Perspektiven dieser Technik als bevorzugte Variante; grundsätzlich sind aber auch Infrarot-Übertragungsstrecken zur Realisierung der Erfindung geeignet.

Neben der oben als vorteilhaft herausgestellten selbsttätigen Initiierung der Übertragung der gerätespezifischen Wortschätze in das Spracherkennungssystem bei Eintritt in den Emp- fangs-/Sendebereich der jeweiligen Übertragungsstrecke ist für bestimmte Anwendungen auch die Auslösung der Wortschatz- Übertragung durch ein gezieltes Ansprechen des entsprechenden Gerätes an der Spracheingabeeinheit (per Sprach- oder Tastensteuerung) sinnvoll.

Vorteile und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich im übrigen aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand der Figur.

Diese zeigt in einem skizzenartigen Funktions-Blockschaltbild eine Gerätekonfiguration 1 aus mehreren sprachgesteuerten Geräten, nämlich einem Fernsehgerät 3, einer Audioanlage 5, einer Beleuchtungssteuereinheit 7 und einem Küchenherd 9 mit einem mobilen Sprachsteuerterminal 11. Die zu steuernden Ge- rate 3 bis 9 weisen jeweils einen Geräte-Wortschatzspeicher 3a bis 9a, eine nach dem Bluetooth-Standard arbeitende Wortschatz-Sendeeinheit 3b bis 9b, eine Steuerbefehl-

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öffnen , „Garage schließen', „Licht einschalten*, „Licht ausschalten* umfassen und bei Annäherung des als Spracheingabeeinheit dienenden Mobiltelefons im Auto des Nutzers an die Garage in das Spracherkennungssystem im Mobiltelefon über- spielt werden.) Nachdem der Nutzer das Auto abgestellt und durch Einsprechen des entsprechenden Steuerbefehls die Garage geschlossen hat, geht er zur Haustür und gelangt dabei in den Empfangsbereich des Gerätes Haustüröffner. Hier spricht er den in dessen Gerätewortschatz enthaltenen und während der Annäherung in das Spracherkennungssystem im Mobiltelefon übernommenen Steuerbefehl „Tür öffnen* aus und kann in das Haus gelangen. Nach Betreten des Hauses kann der Nutzer über eine zentrale oder für jeden Räume separat realisierte Beleuchtungssteuereinheit überall gezielt Licht einschalten und (mit dem Steuerbefehl „heller*) die Lichtstärke ändern, nachdem er in den Empfangsbereich dieser Steuereinheit bzw. Steuereinheiten gelangt ist. Vom Sessel aus kann er anschließend bequem ein gewünschtes Fernsehprogramm durch Spracheingabe des Programmnamens auswählen, da der Sessel im Bluetooth- Empfangsbereich des Fernsehers liegt und beim Hinsetzen der Steuerbefehl-Wortschatz des Fernsehers in das Mobiltelefon übernommen wurde .

Die Ausführung der Erfindung ist nicht auf die oben beschrie- benen Beispiele und Anwendungsfälle beschränkt, sondern ebenso in einer Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachgemäßen Handelns liegen.

Claims

Patentansprüche

1. Sprachgesteuerte Anordnung (1) mit einer Mehrzahl von Geräten (3 bis 9) und einer mobilen, mit den Geräten über eine, insbesondere drahtlose, Nachrichtenverbindung verbundenen Spracheingabeeinheit (11), d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß mindestens ein Teil der Geräte jeweils einen Geräte- Wortschatzspeicher (3a bis 9a) zur Speicherung eines geräte- spezifischen Wortschatzes und eine Wortschatz-Sendeeinheit (3b bis 9b) zur Übertragung des gespeicherten Wortschatzes an die Spracheingabeeinheit aufweist und die Spracheingabeeinheit eine Wortschatz-Empfangseinheit (lle) zum Empfangen des von dem Gerät übertragenen Wortschatzes bzw. der von den Geräten übertragenen Wortschätze, Mittel zur Spracheingabe (11a) sowie eine mit den Mitteln zur Spracheingabe und mindestens mittelbar mit der Wortschatz-Empfangseinheit verbundene Spracher- kennungsstufe (11c) aufweist.

2. Sprachgesteuerte Anordnung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Spracheingabeeinheit (11) mindestens einen zwischen die

Wortschatz-Empfangseinheit (lle) und die Spracherkennungsstu- fe (11c) geschalteten Wortschatz-Zwischenspeicher (lld) aufweist.

3. Sprachgesteuerte Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß mindestens ein Teil der Geräte (3 bis 9) als stationäres Gerät ausgebildet ist.

4. Sprachgesteuerte Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Wortschatz-Sendeeinheit bzw. Wortschatz-Sendeeinheiten (3b bis 9b) und die Wortschatz-Empfangseinheit (lle) als Funksende- bzw. -empfangseinheit, insbesondere nach dem Blue- tooth-Standard, ausgebildet sind.

5. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß in den Geräte-Wortschatzspeichern (3a bis 9a) im wesentlichen Steuerbefehle für das jeweilige Gerät (3 bis 9) sowie Begleitvokabular zu diesen gespeichert sind.

6. Verfahren zur Spracheingabe und -erkennung, insbesondere in einer Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß gerätespezifische Wortschätze dezentral gespeichert werden und eine zentrale Spracheingabe und -erkennung vorgenommen wird, wobei mindestens ein dezentral gespeicherter Wortschatz vorab an den Ort der Spracherkennung übermittelt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß gerätespezifische Wortschätze jeweils von einem Gerät (3 bis 9) an eine mobile Spracheingabeinheit (11) übertragen werden, sobald eine Nachrichtenverbindung zustande kommt und/oder an der Spracheingabeeinheit eines der Geräte als Ziel der Spracheingabe spezifiziert wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß ein gerätespezifischer Wortschatz dann übertragen wird, wenn ein Gerät (3 bis 9) in den Bereich der Reichweite einer Funkverbindung mit der Spracheingabeeinheit (11), insbesondere nach dem Bluetooth-Standard, kommt .

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Spracheingabe und -erkennung mindestens unter anderem zur Steuerung von Funktionen von Geräten (3 bis 9) angewandt wird und die Wortschätze der entsprechenden Geräte im wesentlichen Steuerbefehle und Begleitvokabular zu diesen umfassen.