JPH0568718B2 - - Google Patents

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JPH0568718B2
JPH0568718B2 JP58185402A JP18540283A JPH0568718B2 JP H0568718 B2 JPH0568718 B2 JP H0568718B2 JP 58185402 A JP58185402 A JP 58185402A JP 18540283 A JP18540283 A JP 18540283A JP H0568718 B2 JPH0568718 B2 JP H0568718B2
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JP
Japan
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work memory
pattern
matching
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supplying
Prior art date
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JP58185402A
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JPS6077280A (ja
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Hiroaki Sekoe
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NEC Corp
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Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
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Priority to EP84111915A priority patent/EP0138166B1/en
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    • GPHYSICS
    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10LSPEECH ANALYSIS TECHNIQUES OR SPEECH SYNTHESIS; SPEECH RECOGNITION; SPEECH OR VOICE PROCESSING TECHNIQUES; SPEECH OR AUDIO CODING OR DECODING
    • G10L15/00Speech recognition
    • G10L15/08Speech classification or search
    • G10L15/12Speech classification or search using dynamic programming techniques, e.g. dynamic time warping [DTW]
    • GPHYSICS
    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10LSPEECH ANALYSIS TECHNIQUES OR SPEECH SYNTHESIS; SPEECH RECOGNITION; SPEECH OR VOICE PROCESSING TECHNIQUES; SPEECH OR AUDIO CODING OR DECODING
    • G10L15/00Speech recognition

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computational Linguistics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Audiology, Speech & Language Pathology (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Image Analysis (AREA)
  • Information Retrieval, Db Structures And Fs Structures Therefor (AREA)
  • Character Discrimination (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は文字や音声の認識システムの主要部を
構成するパターンマツチング装置の改良に関す
る。
本発明は時系列パターンのマツチング処理に広
く利用され得るものであるが、以下では特に音声
パターンに例をとつて説明を行う。
音声パターンは特徴の時系列として表現され、
このようなパターン間の比較処理、すなわちパタ
ーンマツチングを行つて音声認識を行う方法が広
く行われている。高精度な認識のためにはパター
ン変動に対して安定な、すなわちパターン変動吸
収能力の高いマツチング手法が必要とされる。時
間方向の伸縮歪に対しては特願昭45−53895号明
細書(特公昭50−23941号公報)に記載された動
的計画法(Dynamic Programming、 以下DP
と略す)を用いたDPマツチング法が適用され効
果が得られている。
しかし、実際の音声パターンには、時間伸縮以
外に、例えば「日本音響学会音声研究会資料S83
−25(1983年6月)に“連続音声中の母音の変形
について”と題して発表された論文」に記載され
ている如く、長音化、鼻音化、無声化、脱落のよ
うに局所的な変形が生じる。しかもこれらの現象
は発声速度や感情などの要因に応じて不確定的に
発生するものである。
このような変形に対処し得るDPマツチング法
が同一出願人より昭和58年7月19日に出願の「パ
ターンマツチング装置」の明細書(文献(1)とす
る)に記されている。それによると、標準パター
ンは特徴の時系列中に分岐を指示するための“カ
ツコ”形式の分岐制御子を用いている。この分岐
制御子で囲まれた部分は、いくつかの選択が可能
であるとするとか、省略可能であるとするとかの
制御が可能であるとしている。しかしこの方法で
は、“カツコ”が矛盾なく現れることを要請して
いたため、標準パターンで記述できる変形の範囲
が狭かつた。簡明な例を次に示す。いま特徴の時
系列中の一部に次の3通りの変形が許されるもの
とする。
……a、b、c、d…… ……e、f、t、s…… ……e、f、g、c、d… ……e、f、h、d…… (1) このような変形を「前記文献(1)」の分岐制御子
で表現すると ……{a b c d/e f {t s/{gc/h}d}} (2) となる。ここに“{”と“}”はその中に囲まれて
かつ“/”で区切られる時系列のいずれかを選択
することを意味し、入れる形式で使用することが
できる。
(2)式の標準パターンには第1図のようなオート
マトン表現が対応する。しかし、このオートマト
ンは簡略化が可能であつて、第2図のオートマト
ンがより簡単でかつ同値なものである。第1図は
10状態を要していたのに対して、第2図では8状
態で記述されている。すなわちカツコ形式で分岐
を表現していた従来方法では、時として冗長な形
式となり、標準パターン記憶のためのメモリーが
多く必要とされ、またそれを処理するための演算
量も多いという欠点があつた。
また、分岐制御子は、“{”が先に現れてから
“}”が出現するという制限があり、このためルー
プを含んだオートマトンを表現できないという欠
点もあつた。
本発明の目的は一般的なオートマトン形式で表
現される標準パターンを効率良くDPマツチング
処理できるパターンマツチング装置を実現するこ
とにある。
本発明によるパターンマツチング装置は、特徴
の時系列中に番地情報を含んでなる標準パターン
を供給する手段と、入力パターンたる特徴時系列
を供給する手段と、複数個の数値を記憶するワー
クメモリと、ワークメモリより読み出される数値
にもとづいてDPマツチング漸化式を計算する漸
化式計算部と、前記番地情報にもとづいてワーク
メモリよりの読み出し番地を制御する手段とを含
んで構成される。
以下に実施例を示す図面を引用して本発明の原
理を詳述する。
第3図は本発明の一実施例を示すブロツク図で
ある。標準パターン記憶部20には第4図の形式
の標準パターンが記憶される。すなわち特徴の時
系列 b1b2……bj……bJ (3) の中に必要に応じて番地情報cが埋め込まれてい
る。いま一例として B=b1b2b3b4〔2〕b5……〔4〕〔8〕 〔12〕b13……bJ (4) なる標準パターンを考える。〔〕内の数値が番地
情報である。第4図では、最上位ビツトが0であ
るか1であるかによつて特徴と番地情報の区別を
行つている。(4)式の標準パターンは第5図のオー
トマトンに対応する。
以下に本パターンマツチング装置の動作を説明
する。信号線aより入力パターンが A=a1a2……ai……aI なる特徴の時系列として与えられる。最初の特徴
が入力された時点でワークメモリ50に初期設定
動作がなされる。このワークメモリは制御部10
よりのアドレス信号jによつて番地指定される。
G(1)G(2)……G(j)……G(J) (5) G′(1)G′(2)……G′(j)……G′(J) なる記憶番地よりなつている。初期条件の設定は
G(1)番地に対して次の如く行われる。
G(1)=d(1、1) (6) これは前記文献(1)の(6)式に対応するもので、通
常のDPマツチングでの g(i,j)=d(1、1) なる初期設定に対応する。なお、d(1、1)は
特徴aiとbjとの距離である。
制御部10にはカウンタkとj1とが内蔵されて
いる。これらは特徴aiが与えられるごとにk=
1、j1=1とリセツトされる。また、別に制御フ
ラグfが内蔵されており、aiが入力されるとf=
0なる初期値にリセツトされる。以後カウンタk
が1から順次カウントアツプされる。このkの値
は前記の標準パターン記憶部20にアドレス信号
kとして送られる。このアドレス信号に応じて(4)
式の標準パターンが順次信号xとして読み出さ
れ、デコーダ30で特徴か番地情報かが検定され
る。
信号xが特徴bjでかつ制御フラグが0であると
きはこの信号は特徴bとして距離計算部40に送
られる。そして次のような基本的なDP漸化式が
計算される。
g(i、j)=d(i、j)+ming(i−
1、j) g(i−1、j−1) (7) このため、制御部10内のカウンタ信号j1をも
とにしてj及び(j−1)が発生され信号線j2
経由してワークメモリ50に送られる。ワークメ
モリ50からは、このアドレス信号に対応して漸
化式値G(j)=g(i−1、j)とG(j−1)=g
(i−1、j−1)が出力され最小値検出部70
に送られる。そこではこれらの値が比較され、小
なる方の値がg2として出力される。他方、距離計
算部40では入力パターンの特徴aiと標準パター
ンの特徴bjの間で距離d(i、j)が計算され信
号dとして出力される。加算器60ではこの信号
dと前記信号g2との和が計算される。かくして(7)
式のg(i、j)が計算されたことになる。この
値は信号線g3を経由してワークメモリ50に送ら
れG′(j)=g(i、j)として書き込まれる。
以上の漸化式計算の後、制御部10内のカウン
タk及びj1は1だけカウントアツプされる。また
制御フラグfは0のままである。
(4)式の標準パターンの〔2〕なる番地情報が読
み出されたときは、この信号はデコーダ30から
制御部10へ送られる。これを受けて制御部10
からはj2=2なるアドレス信号が発生されワーク
メモリ50に送られる。これによりワークメモリ
50からはG(2)=g(i−1、2)が読み出され
最小値検出回路70に送られる。その後制御部1
0内のカウンタkのみが1だけ増加される。また
制御フラグfは1にセツトされる。
番地情報〔2〕に続いて特徴b5が入力されたと
きは、f=1となつているので(7)式とは異なつた
処理が行われる。制御部10ではカウンタ信号j1
=5を信号線j2に供給する。これを受けてワーク
メモリ50より漸化式値G(5)=g(i−1、5)
が出力される。最小値検出部70ではこの値と、
先に入力されたG(2)=g(i−1、2)とが比較
され小なる方の値が信号g2として出力される。一
方距離計算部40では入力の特徴aiと標準パター
ンの特徴b5との距離d=d(i、5)が算出され
る。
この信号dとg2が加算され g(i、5)=d(i、j)+ming(i−
1、2) g(i−1、5) (8) なる値が得られる。この値はG′(5)=g(i、5)
としてワークメモリ50に書き込まれる。その後
制御部10内のカウンタkとj1は1だけカウント
アツプされ、制御フラグfは0にリセツトされ
る。以上によつて第5図の状態2から状態5への
分岐が評価されたことになる。
同様にして、(4)式の〔4〕、〔8〕、〔12〕、b13
部分では g(i、13)=d(i、13)+ming(i−
1、13) g(i−1、4) g(i−1、8) g(i−1、12) (9) なる漸化式が計算される。すなわち、番地情報
〔4〕〔8〕、〔12〕に応じてG(4)=g(i−1、
4)、G(8)=g(i−1、8)、G(12)=g(i−1

12)がワークメモリ50より読み出され、b13
入力された時点でG(13)=g(i−1、13)が読み
出される。最小値検出部70ではこれらの最小値
が計算され、距離計算部40より出力されるd=
d(i、13)と加算される。
一般に〔c1〕、〔c2〕……〔cm〕bj (10) なる標準パターンの系列が与えられたときは、 g(i、j)=d(i、j)+ming(i−
1、j) g(i−1、c1) 〓 g(i−1、cn) (11) なる漸化式が計算される。
かくして標準パターンの特徴bJまですべて処理
が終了するとG′(j)→G(j)なる転写が行われる。
次にai+1が入力され、aiに対するのと同様の処理
が繰返される。最後にaIに対する処理が終ると入
力パターンAと標準パターンBとの距離が D(A、B)=G′(J) として得られる。
かくの如き構成によると(10)の〔c〕に番地情報
を設定することにより、自由な分岐を表現するこ
とができ、かつ入力パターンとのマツチングを極
めて効率良く実行することができるという効果が
得られた。
以上本発明の原理を実施例にもとづいて説明し
たがこれらの記載は本発明の権利範囲を限定する
ものではない。特に、基本的なDP漸化式として
は(7)式以外のものが用いられることがあるが、そ
の場合でも本発明の原理は適用できる。例えばよ
く用いられる g(i、j)=d(i、j)+ming(i−
1、j) g(i−1、j−1) g(i−1、j−2) を(7)式として用いる場合には、(11)式のかわりに g(i、j)=d(i、j)+ming(i−
1、j) g(i−1、c1) g(i−1、c1−1) 〓 g(i−1、cn) g(i−1、Cn-1) なる漸化式を用いることができる。また最小値検
出部70とワークメモリ50の構成に関しても
種々の変形が考えられる。以上のように本発明に
よれば比較的演算量も少なく効率的なDPマツチ
ング装置を得ることが出来その効果は大なるもの
がある。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図は原理説明図、第3図は本発明
の一実施例を示すブロツク図、第4図と第5図は
捕促説明図である。 図において10は制御部、20は標準パターン
記憶部、30はデコーダ、40は距離計算部、5
0はワークメモリ、60は加算器、70は最小値
検出部をそれぞれ示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 特徴の時系列中に番地情報を含んでなる標準
    パターンを供給する手段と、入力パターンたる特
    徴時系列を供給する手段と、複数個の数値を記憶
    するワークメモリと、ワークメモリより読み出さ
    れる数値にもとづいてDPマツチング漸化式を実
    行する漸化式計算部と、前記番地情報にもとづい
    てワークメモリよりの読み出し番地を制御する手
    段とを含んで構成されることを特徴とするパター
    ンマツチング装置。
JP58185402A 1983-10-04 1983-10-04 パタ−ンマツチング装置 Granted JPS6077280A (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58185402A JPS6077280A (ja) 1983-10-04 1983-10-04 パタ−ンマツチング装置
US06/657,428 US4872201A (en) 1983-10-04 1984-10-03 Pattern matching apparatus employing compensation for pattern deformation
DE8484111915T DE3468567D1 (en) 1983-10-04 1984-10-04 Pattern matching apparatus
EP84111915A EP0138166B1 (en) 1983-10-04 1984-10-04 Pattern matching apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58185402A JPS6077280A (ja) 1983-10-04 1983-10-04 パタ−ンマツチング装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS6077280A JPS6077280A (ja) 1985-05-01
JPH0568718B2 true JPH0568718B2 (ja) 1993-09-29

Family

ID=16170162

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP58185402A Granted JPS6077280A (ja) 1983-10-04 1983-10-04 パタ−ンマツチング装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US4872201A (ja)
EP (1) EP0138166B1 (ja)
JP (1) JPS6077280A (ja)
DE (1) DE3468567D1 (ja)

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Also Published As

Publication number Publication date
JPS6077280A (ja) 1985-05-01
EP0138166B1 (en) 1988-01-07
DE3468567D1 (en) 1988-02-11
US4872201A (en) 1989-10-03
EP0138166A1 (en) 1985-04-24

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