JPH0411297A - Voice recognition device - Google Patents

Voice recognition device

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Publication number
JPH0411297A
JPH0411297A JP2114663A JP11466390A JPH0411297A JP H0411297 A JPH0411297 A JP H0411297A JP 2114663 A JP2114663 A JP 2114663A JP 11466390 A JP11466390 A JP 11466390A JP H0411297 A JPH0411297 A JP H0411297A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
vector
multiplier
output
feature
recognition device
Prior art date
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Pending
Application number
JP2114663A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takashi Ichikawa
孝 市川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP2114663A priority Critical patent/JPH0411297A/en
Publication of JPH0411297A publication Critical patent/JPH0411297A/en
Pending legal-status Critical Current

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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、音声認識装置に関し、さらに詳しくは音声認
識精度を向上する音声認識装置の構成に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a speech recognition device, and more particularly to a configuration of a speech recognition device that improves speech recognition accuracy.

[従来の技術] 従来の音声認識装置においては、入力音声を増幅器で増
幅し周波数フィルターを通すという前処理をした後、ア
ナログディジタル変換し音声認識部に入力する。
[Prior Art] In a conventional speech recognition device, input speech is preprocessed by amplifying it with an amplifier and passing through a frequency filter, and then is converted into an analog-to-digital signal and inputted to a speech recognition section.

音声認識部では、ディジタル化された音声を特徴ベクト
ルの時系列に変換し、ベクトル量子化して、参照ベクト
ルのラベルの列に変換する。
The speech recognition unit converts the digitized speech into a time series of feature vectors, vector quantizes it, and converts it into a sequence of labels of reference vectors.

このラベル列が短音データとパターンマツチングされ音
声として認識される。
This label string is pattern matched with short sound data and recognized as speech.

[発明の解決しようとする課題および目的]従来の方法
においては、音声を認識するための特徴ベクトルの一部
として音声の電力値が使われるとき、入力音声の電力値
が、参照ベクトルのそれと異なる場合、特徴パラメータ
としての電力値が認識精度を著しく損なうという問題点
があった。
[Problems and objects to be solved by the invention] In conventional methods, when the power value of the voice is used as part of the feature vector for recognizing the voice, the power value of the input voice is different from that of the reference vector. In this case, there is a problem in that the power value as a feature parameter significantly impairs recognition accuracy.

例えば、音声を入力するマイクと口の距離が少し離れる
だけで音声認識精度が変わってしまい、常に最高の音声
認識精度を得ることができなl、)。
For example, even a slight distance between the microphone that inputs the voice and the mouth will change the voice recognition accuracy, making it impossible to always obtain the highest voice recognition accuracy.

本発明の目的は、このような欠点を解消し、入力音声の
電力値を特徴パラメータとして利用し、音声の認識精度
を向上するとともに、安定した音声認識精度を享受でき
る音声認識装置を供給することにある。
An object of the present invention is to eliminate such drawbacks, use the power value of input speech as a feature parameter, improve speech recognition accuracy, and provide a speech recognition device that can enjoy stable speech recognition accuracy. It is in.

[課題を解決するための手段] 本発明の音声認識装置は、入力音声をアナログディジタ
ル変換する変換手段と、前記変換手段の出力に、乗数を
乗算する乗算手段と、前記乗算手段の出力を、入力音声
の電力値をその一部に含む特徴ベクトルの時系列に変換
する特徴抽出手段と、前期特徴ベクトルを距離がもつと
も近い参照ベクトルのラベルに変換するベクトル量子化
手段と、前期特徴ベクトルに含まれる電力値と該特徴ベ
クトルに対応づけられた前期参照ベクトルの電力値の差
を求め、時間平均する誤差検出手段と、前記誤差検出手
段の出力が零になるように前記乗算手段の乗数を変更す
る乗数制御手段とを備えることを特徴とする。
[Means for Solving the Problems] A speech recognition device of the present invention includes a conversion means for converting input speech into analog-to-digital data, a multiplication means for multiplying the output of the conversion means by a multiplier, and an output of the multiplication means, a feature extraction means for converting the power value of the input voice into a time series of feature vectors that include a part thereof; a vector quantization means for converting the previous feature vector into a label of a reference vector that is close in distance; an error detection means that calculates and time-averages the difference between the power value of the previous reference vector associated with the feature vector; and a multiplier of the multiplication means so that the output of the error detection means becomes zero. and a multiplier control means.

[作用] 本発明の構成によれば、人力音声の電力値は、音声の特
徴ベクトルの成分としての電力値が、その特徴ベクトル
が対応づけられた参照ベクトルの成分としての電力値と
平均的に一致するように、フィードバックがかかり音声
の大きさが調整されるので、特徴パラメータとしての電
力値の信頼性が向上し、認識精度が向上しかつ安定する
[Operation] According to the configuration of the present invention, the power value of the human voice is such that the power value as a component of the voice feature vector is on average equal to the power value as a component of the reference vector with which the feature vector is associated. Since feedback is applied and the volume of the voice is adjusted so that they match, the reliability of the power value as a feature parameter is improved, and recognition accuracy is improved and stabilized.

[実施例コ 第1図は本発明の音声認識装置の一実施例の構成を示す
ブロック図である。話者の音声はマイクロフォン1から
入力され、増幅器2で増幅される。
[Embodiment] FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of the speech recognition device of the present invention. A speaker's voice is input through a microphone 1 and amplified by an amplifier 2.

増幅器2の出力は周波数フィルター3を通って、アナロ
グディジタル変換器4で50マイクロ秒ごとにサンプリ
ングされ、12ビツトのディジタルの音声信号に変換さ
れる。
The output of the amplifier 2 passes through a frequency filter 3, is sampled every 50 microseconds by an analog-to-digital converter 4, and is converted into a 12-bit digital audio signal.

アナログディジタル変換器4の出力であるディジタル化
された音声波形は、乗算器5に入力され乗数と乗算され
る。
The digitized audio waveform output from the analog-to-digital converter 4 is input to a multiplier 5 and multiplied by a multiplier.

特徴抽出手段6は、乗算手段の出力である音声波形から
、15ミリ秒の時間区間を1フレームとして、5ミリ秒
ごとにフレームを切り出し、各フレームの音声波形のL
PCケプストラム係数を12次まで計算する。時刻tの
フレームにおけるn次LPCケプストラム係数をCn 
(t) と書く。
The feature extraction means 6 extracts frames every 5 milliseconds from the speech waveform output from the multiplication means, with a time interval of 15 milliseconds as one frame, and calculates the L of the speech waveform of each frame.
Calculate PC cepstral coefficients up to the 12th order. The n-th LPC cepstral coefficient in the frame at time t is Cn
Write (t).

また、同フレーム内で音声振幅の自乗和をとりその対数
値を計算し、そのフレームの電力値とする。
In addition, the sum of squares of the audio amplitudes within the same frame is calculated, and its logarithm is calculated, which is used as the power value for that frame.

これをw (t) と書く。更にLPCケプストラム係
数の差分を次のようにとる。
Write this as w (t). Furthermore, the difference between the LPC cepstrum coefficients is calculated as follows.

Dn (t)=Cn (t+δ)−Cn(t−δ)n=
1.2、 ・ ・ ・ ・  12最後に電力値の差分
を次のようにとる。
Dn (t)=Cn (t+δ)-Cn(t-δ)n=
1.2, ・ ・ ・ ・ 12 Finally, take the difference in power values as follows.

x (t) =w (を十δ) −w (を−δ)いず
れもδは15ミリ秒である。
x (t) = w (10 δ) −w (− δ) In both cases, δ is 15 milliseconds.

以上のパラメータCI  (t) 、C2(t)、CI
2  (t) 、DI  (t) 、D2  (t)1
、DI2  (t) 、w (t)   x  (t)
を成分とする26次元特徴ベクトルをつくる。このよう
に、特徴抽出手段では5ミリ秒ごとフレームがとられ、
特徴ベクトルが計算され、時系列をつくる。
The above parameters CI (t), C2(t), CI
2 (t) , DI (t) , D2 (t)1
, DI2 (t) , w (t) x (t)
Create a 26-dimensional feature vector with . In this way, the feature extraction means takes a frame every 5 milliseconds,
Feature vectors are calculated to create a time series.

コードブック7は、ベクトル量子化のための参照ベクト
ルからなる。参照ベクトルは、学習データを用いてあら
かじめ作られている。大量の学習用発話データを、上述
したのと同様な方法で処理し、大量の特徴ベクトルを作
り、これらの分布に基づき特徴ベクトル空間をLind
e−Buzo−Grayアルゴリズムを用い256個の
分離された空間に分割する。Linde−Buzo−G
rayアルゴリズムにライては[Y、Linde他”A
n Algorithm for Vector Qu
antizerDesign”正EE Transac
tions  on CommunicationCO
M−28(1)、p84.January、  198
0Jに詳しい。分割された各空間の中心に位置するベク
トルを参照ベクトル(256個)として採用し、これに
適当なラベルをつけておく。
The codebook 7 consists of reference vectors for vector quantization. The reference vector is created in advance using learning data. A large amount of training utterance data is processed in the same manner as described above, a large amount of feature vectors are created, and the feature vector space is Lind based on the distribution of these.
It is divided into 256 separate spaces using the e-Buzo-Gray algorithm. Linde-Buzo-G
ray algorithm [Y, Linde et al.
n Algorithm for Vector Qu
antizerDesign” Positive EE Transac
tions on CommunicationCO
M-28(1), p84. January, 198
I am familiar with 0J. Vectors located at the center of each divided space are employed as reference vectors (256), and appropriate labels are attached to them.

ベクトル量子化手段8は、特徴抽出手段の出力である特
徴ベクトルと、参照ベクトルの距離を以下のような計算
式で計算する。添字rは参照ベクトルの成分であること
を示す。また勾は自乗演算を示す。
The vector quantization means 8 calculates the distance between the feature vector that is the output of the feature extraction means and the reference vector using the following formula. The subscript r indicates a component of a reference vector. Also, the gradient indicates a square operation.

Σ (Ci−Cir)  八2 + K ・ Σ (D
 i−D ir)  八2i= 1         
        i= 1+L  ・  (w−wr)
  八2   +   M  ・  (x−xr)  
八2ここにに、L、Mはベクトル間の距離を定義する上
での各成分の重みであり、本実施例ではそれぞれ0.7
5.0.02.0.05である。この距離計算をすべて
の参照ベクトルについて行い、もっとも距離の近い参照
ベクトルを選択し、そのラベルをこの特徴ベクトルのラ
ベルとする。
Σ (Ci-Cir) 82 + K ・Σ (D
i-D ir) 82i=1
i=1+L・(w-wr)
82 + M ・ (x-xr)
82 Here, L and M are the weights of each component in defining the distance between vectors, and in this example, they are each 0.7.
5.0.02.0.05. This distance calculation is performed for all reference vectors, the closest reference vector is selected, and its label is used as the label of this feature vector.

短音照合手段9は、r K−F、Lee他、 The 
5PHINXSpeech Recongnition
  System、 ICASSP89.p445.1
989」に示されると同様に隠れマルコフモデルを用い
てモデル化された短音データと、ベクトル量子化後のラ
ベル列を照合して、最も確からしい短音を探す。
The short sound collation means 9 is r K-F, Lee et al., The
5PHINXSpeech Recongnition
System, ICASSP89. p445.1
989'', the short sound data modeled using the hidden Markov model is compared with the label string after vector quantization to find the most probable short sound.

短音照合手段での照合の結果、その対応の尤度が85%
を越えた場合、対応づけられた特徴ベクトルと参照ベク
トルの電力値の差が、誤差検出手段10に累積される。
As a result of matching using the short sound matching method, the likelihood of the correspondence is 85%.
If it exceeds , the difference between the power values of the associated feature vector and the reference vector is accumulated in the error detection means 10.

無音声区間と認められた場合は誤差の累積を行わない。If it is recognized as a non-speech section, errors are not accumulated.

誤差検出手段10では累積値をおよそ10秒の時定数で
平均化し、累積誤差を乗数制御手段11に伝える。乗数
制御手段11の累積誤差が零になるように乗算器5の乗
数を変える。
The error detection means 10 averages the cumulative value with a time constant of approximately 10 seconds, and transmits the cumulative error to the multiplier control means 11. The multiplier of the multiplier 5 is changed so that the cumulative error of the multiplier control means 11 becomes zero.

音声の電力値は音声の重要な特徴であり、ベクトル量子
化の距離の測度として電力を利用すると、認識精度を向
上できる。さらに、電力値を、参照データそのものと一
致するように、乗算手段の乗数を制御するので、ベクト
ル量子化の精度が大幅に向上し、その結果音声認識精度
が改善された。
The power value of speech is an important feature of speech, and using power as a distance measure for vector quantization can improve recognition accuracy. Furthermore, since the multiplier of the multiplication means is controlled so that the power value matches the reference data itself, the accuracy of vector quantization is greatly improved, and as a result, the accuracy of speech recognition is improved.

[発明の効果] 以上のように本発明によれば、認識精度の高い音声認識
が可能になる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, speech recognition with high recognition accuracy becomes possible.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の音声認識装置の実施例の構成を示すブ
ロック図。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of the speech recognition device of the present invention.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 入力音声をアナログディジタル変換する変換手段と、 前記変換手段の出力に、乗数を乗算する乗算手段と、 前記乗算手段の出力を、入力音声の電力値をその一部に
含む特徴ベクトルの時系列に変換する特徴抽出手段と、 前期特徴ベクトルを距離がもっとも近い参照ベクトルの
ラベルに変換するベクトル量子化手段と、前期特徴ベク
トルに含まれる電力値と該特徴ベクトルに対応づけられ
た前期参照ベクトルの電力値の差を求め、時間平均する
誤差検出手段と、前記誤差検出手段の出力が零になるよ
うに前記乗算手段の乗数を変更する乗数制御手段とを備
えることを特徴とする音声認識装置。
[Scope of Claims] Conversion means for converting input audio into analog-to-digital data; Multiplication means for multiplying the output of the conversion means by a multiplier; The output of the multiplication means includes a power value of the input audio as a part thereof. A feature extraction means for converting the feature vector into a time series; a vector quantization means for converting the previous feature vector into a label of a reference vector having the closest distance; The present invention is characterized by comprising: error detection means for calculating and time-averaging the difference in power values of the preceding reference vectors; and multiplier control means for changing the multiplier of the multiplication means so that the output of the error detection means becomes zero. voice recognition device.
JP2114663A 1990-04-27 1990-04-27 Voice recognition device Pending JPH0411297A (en)

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