JPH04109300A

JPH04109300A - 衝撃音識別装置

Info

Publication number: JPH04109300A
Application number: JP2226534A
Authority: JP
Inventors: Shoichi Hirai; 平井　彰一
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-08-30
Filing date: 1990-08-30
Publication date: 1992-04-10

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】［発明の目的コ（産業上の利用分野）この発明は、例えば大砲音の判別や銃器の種別を判別す
る衝撃音識別装置に関する。

（従来の技術）従来より、音声認識装置を利用して、大砲音の判別や銃
器の種別を判別する衝撃音識別装置の開発が進められて
いる。第５図に一般的な音声認識装置として、単語識別
装置の構成を示す。

第５図において、音声はマイクロフォン等のセンサで電
気信号に変換されて入力され、Ａ／Ｄ（アナログ／デジ
タル）変換器１１でデジタル信号に変換された後、音響
処理回路１２に入力される。この音響処理回路１２は入
力した音声信号をバントパスフィルタ処理やフーリュ変
換により周波数空間に変換し、特徴パラメータ時系列を
検出する。ここで、前処理として単語が形成されている
音声パターンデータを時系列から切り出してデ−タハッ
ファメモリ１３に格納する。このメモリ１３に記憶され
た音声パターンデータは、順次、類似度計算回路１４に
送られる。この類似度計算回路１４は入力した音声パタ
ーンについて予めパターン辞書ファイル１５に登録され
ている単語パターンとの類似度を計算し、最大類似度を
示す単語名を識別結果として、制御回路１６を通じて出
力する。

ここで、上記類似度には、複合類似度を用いると高精度
な識別性能か得られることがよく知られている。この複
合類似度法について説明すると、あるカテゴリーのサン
プル（例えば数字の認識を考えると］　　ｒｉｃｈｊｌ
と発音されたデータンを集めて、ＫＬ展開を行い、共分
散行列の固有ベクトルを固有値の大きい順に複数個用い
てそのカテゴリーの辞書とする。カテゴリーＬについて
の辞書ヲ（φ。“Ｌゝ）　とすると、複合類似度Ｓは入
カバターンｆに対して次式で定義される。

ＳＬＬ″［ｆコ一　Σ　　（ｆ　・　φ　　（Ｌゝ　）　　２／　ＩＩ
　　ｆ　　ＩＩ　２ｒｌ但し、ｌ　ｆ　ＩＩはｆのノルム、（ｆ・φ。３Ｌ））
はｆとφ　ＬＬ＋の内積である。

ところで、音声認識の場合は、音声の発生する位置とマ
イクロフォン等のセンサの位置の関係かある一定の距離
に置かれることを条件としており、例えばマイクロフォ
ンに向かって発生するとか、電話で入力する場合等がほ
とんどである。しかしなから、大砲台等の識別では、野
外で観測を行うことか多く、距離が一定条件下におかれ
る保証がない。したがって、上記構成の音声認識装置を
用いても、精度よく衝撃音を識別することは困難である
。

（発明が解決しようとする課題）以上述べたように、従来の音声認識装置では、大砲台等
の衝撃音の識別に利用するには観測条件が厳しく、同−
音であっても観測距離に大きく依存し、高精度に識別す
るのは困難である。

この発明は上記の問題を解決するためになされたもので
、入力音の観測条件が緩やかで、高精度に衝撃音を識別
可能な衝撃音識別装置を提供することを目的とする。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）上記目的を達成するためにこの発明は、入力音の特徴パ
ラメータ時系列からなる衝撃音パターンを検出するパタ
ーン検出手段と、このパターン手段で得られた衝撃音パ
ターンを記憶する記憶手段と、この記憶手段に記憶され
た衝撃パターンについて予め登録された複数の標準パタ
ーンとノ類似度をそれぞれ計算する類似度計算手段と、
この計算手段により求められた類似度値をもとに入力音
の判定を行う衝撃音識別装置において、前記入力音と共
にそのカテゴリー情報を入力し、当該カテゴリーにおけ
る衝撃音パターンを標準パターンとして再登録する学習
機能を具備して構成される。

（作用）上記構成による衝撃音識別装置では、入カバターンのカ
テゴリーを知って、標準パターンを更新する学習機能を
有しているので、例えば特定のカテゴリーの入カバター
ンについて、距離による変形を加えて更新することによ
り、識別精度を向上させることかできる。

（実施例）以下、第１図乃至第４図を参照してこの発明の一実施例
を説明する。

第１図はその構成を示すもので、音響入力部１はマイク
ロフォン等のセンサとＡ／Ｄ変換器を備え、センサによ
って捕えられた衝撃音は電気信号に変換され、さらにＡ
／Ｄ変換されて特徴抽出部２に供給される。この特徴抽
出部２は、例えば１６チヤンネルのバンドパスフィルタ
群からなり、各バンドパスフィルタの出力は一定時間毎
に順にセグメント処理部３に供給される。このセグメン
ト処理部３はバンドパスフィルタ出力の系列と音の大き
さの変化を参照して衝撃音の部分をバターンとして切り
出すもので、ここで得られた衝撃音パターンは認識処理
部４に送られる。この認識処理部４は入力した衝撃音パ
ターンについて、メモリ部５から予め登録されている標
準パターンと比較し、それぞれ類似度計算を行って、最
大類似度を示すパターンの種別名を認識結果表示部６に
表示させるものである。

上記セグメント処理部３で得られた衝撃音パターンは、
識別／学習のモード切替スイッチ７を介して学習パター
ンメモリ部８にも供給される。この学習パターンメモリ
部８は学習モード時に供給される衝撃音パターンを学習
パターンとして記憶するものである。学習処理部９は学
習モード指定により起動され、認識処理部４で得られた
認識結果を取り込んで、予めわかっている結果と異なっ
た場合に、学習パターンメモリ部８に格納されているパ
ターンを読出して特性核の更新を行う。このように特性
核の更新が終了したら、固有ベクトルを計算し、新しい
辞書として標準パターンメモリ部５の内容を更新する。

尚、上記学習処理部９は、学習パターンに複数種類のロ
ーパスフィルタ処理を施したパターンを作成し、これに
よって特性核の更新を行うように構成してもよい。

上記構成において、以下、第２図乃至第４図を参照して
その処理手段について説明する。

すなわち、上記衝撃音識別装置は、入カバターンのカテ
ゴリーを知って辞書パターン（標準パターン）を更新す
る学習機能を有することを特徴としており、特に入カバ
ターンに距離に変形を加えることにより、辞書の更新用
の学習パターンとする。標準パターンメモリ部５に記憶
する辞書としては、複合類似度法を用いて１つのカテゴ
リーに属するパターン集合ｌｘ、ｌ　ｉ＝１．・・、ｎ
）に対して次の共分散行列（特性核）を定義する。

Ｋｗｘ　　”ＸＩ” ここで、Ｘ、ＴはＸＩの軽鎖ベクトルである。二〇には
パターン集合の分布の特徴を表すもので、特性核と呼ば
れる。このＫの固有ベクトルを固有値の大きい順に複数
個使用して辞書パターンとする。同じカテゴリーに属す
るパターンｇか誤認識された場合に、ｇの特徴がＫに反
映されていないと考え、Ｋ’　−に＋ａｇｇＴとＫを更新し、Ｋ′の固有ベクトルを固有値の大きい順
に複数個用いて新しい辞書パターンとする。

さらに、ｇに距離による変形を加えたｇ′を作成し、Ｋ’　　−に＋αｇｇ”　　＋βｇ’　　ｇ’　　”と
すれば、距離に応じた辞書パターンに更新することがで
きる。

実例をあげて説明するに、大砲前を約２．５ｋｍ離れた
位置で観測して、第２図に示すような信号波形が得られ
たとすると、同種の大砲前を約１０Ｋｍ離れた位置で観
測した場合には第３図に示すように信号波形が大きく変
形する。そこで、ｇ′は一般に距離か遠くなるに従って
高周波成分の減衰が大きいことから、近距離のデータに
対してローパスフィルタ処理をかけて作成する。すなわ
ち、第２図のデータに対し、約３０Ｈｚのローパスフィ
ルタ処理をかけると第４図に示すような波形となり、第
３図に示した波形に近似するようになる。

したがって、上記構成の衝撃音識別装置は、観測距離に
よるパターンの変形に応じて標準パターンを更新するこ
とができるので、入力音の観測距離条件が緩やかにして
、高精度に衝撃音を識別することができる。

尚、上記実施例では観測距離に着目して説明したが、こ
の発明はこれに限定されるものではなく、例えば気象条
件によって音波の伝送特性が変化する場合等、種々の条
件にも対応できることはもちろんである。

［発明の効果］以上のようにこの発明によれば、入力音の観測条件が緩
やかで、高精度に衝撃音を識別可能な衝撃音識別装置を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る衝撃音識別装置の一実施例を示
すブロック回路構成図、第２図乃至第４図はそれぞれ同
実施例の衝撃音パターン処理を説明するために示す波形
図、第５図は従来の衝撃音識別装置として利用される音
声認識による単語識別装置の構成を示すブロック回路図
である。１・・・音響入力部、２・・・特徴抽出部、３・・・セ
グメント処理部、４・・認識処理部、５・・標準パター
ンメモリ部、６・・・認識結果表示部、７・・・識別／
学習モード切替スイッチ、８・・・学習パターンメモリ
部、９・・・学習処理部、１１・・・Ａ／Ｄ変換器、］
２・・・音響処理回路、１３・・・データバッファメモ
リ、１４・・・類似度計算回路、１５・・・パターン辞
書ファイル、１６・・制御回路。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦第図第図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）入力音の特徴パラメータ時系列からなる衝撃音パ
ターンを検出するパターン検出手段と、このパターン手
段で得られた衝撃音パターンを記憶する記憶手段と、こ
の記憶手段に記憶された衝撃パターンについて予め登録
された複数の標準パターンとの類似度をそれぞれ計算す
る類似度計算手段と、この計算手段により求められた類
似度値をもとに入力音の判定を行う衝撃音識別装置にお
いて、前記入力音と共にそのカテゴリー情報を入力し、
当該カテゴリーにおける衝撃音パターンを標準パターン
として再登録する学習機能を具備する衝撃音識別装置。
（２）前記学習機能は、観測位置と音源位置との相違に
よる特徴パラメータの変化を入力音から予測し、その変
形音を作成し、前記再登録パターンに付加することを特
徴とする請求項１記載の衝撃音識別装置。