JPH0627992A - 音声認識装置 - Google Patents

音声認識装置

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JPH0627992A
JPH0627992A JP4184988A JP18498892A JPH0627992A JP H0627992 A JPH0627992 A JP H0627992A JP 4184988 A JP4184988 A JP 4184988A JP 18498892 A JP18498892 A JP 18498892A JP H0627992 A JPH0627992 A JP H0627992A
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JP
Japan
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similarity calculation
unit
similarity
voice
noise level
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Pending
Application number
JP4184988A
Other languages
English (en)
Inventor
Akira Nakayama
昭 中山
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Toshiba Corp
Toshiba Computer Engineering Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Toshiba Computer Engineering Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp, Toshiba Computer Engineering Corp filed Critical Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】音声の無音区間を簡単に検出して、この無音区
間での、無意味で無駄な計算を効率よく回避し、高精度
で高速な音声認識処理が行えるようにする。 【構成】特徴抽出部1によって入力音声から抽出された
特徴パラメ−タから成る認識単位の音声パターンベクト
ルxのノルム‖x‖を類似度計算部3から受けて、その
ノルム‖x‖と無音区間検出の基準となるしきい値TH
LVLとを類似度計算制御部4にて比較し、‖x‖≦T
HLVLの場合には、該当する認識単位が無音区間内で
あることを検出する構成とする。また、類似度計算制御
部4による無音区間内検出により、類似度計算部3での
類似度計算を省略し、類似度値を零に自動設定する構成
とする。更に、装置周囲の騒音レベルnを騒音レベル検
出部5にて検出し、その騒音レベルnに応じて、上記の
しきい値THLVLをしきい値設定部6により設定する
構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は音声認識装置の改良に関
する。
【0002】
【従来の技術】音声認識の技術は、優れたマンマシン・
インタ−フェ−スを実現する上での重要な役割を担って
いる。最近では計算機の性能向上に伴い、連続音声認識
の研究や開発も盛んに行われるようになった。
【0003】このような装置では、音素と呼ばれるよう
な単位で認識処理を行うため、膨大な計算量が必要とさ
れ、リアルタイム処理に要するハードウェア規模はまだ
大きい。ところが、この計算では無駄な処理が多く、特
に音声の無音区間に対する無意味な計算が行われている
という問題があった。しかも、この無意味な計算の結
果、認識精度が劣化するという問題もあった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このように従来の音声
認識装置では、無音区間に対する無意味で無駄な処理が
あり、認識精度の劣化と処理速度の低下をもたらすとい
う問題があった。
【0005】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たもので、その目的とするところは、音声の無音区間を
簡単に検出して、この無音区間での、無意味で無駄な計
算を効率よく回避することにより、高精度でしかも高速
な音声認識処理が行える音声認識装置を提供することに
ある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、入力音声から
その特徴パラメ−タを抽出する特徴抽出手段と、この抽
出された特徴パラメータから成る認識単位の音声パター
ンベクトルxと予め認識単位として用意した標準パター
ンセットyk (k=1,2,…)との間で類似度を計算
する類似度計算手段とを備え、この計算された類似度値
をもとに認識結果を出力する音声認識装置において、上
記音声パターンベクトルxのノルム‖x‖の大きさによ
って音声の無音区間を認識単位で検出し、この検出結果
に応じて類似度計算手段の類似度値計算を制御する類似
度計算制御手段を設け、この類似度計算制御手段によっ
て無音区間が検出された場合には、類似度計算手段によ
る対応する類似度計算が省略されるようにしたことを特
徴とするものである。
【0007】また本発明は、装置周囲の騒音レベルを検
出する騒音レベル検出手段を更に設け、この検出された
騒音レベルに対応したしきい値と上記音声パターンベク
トルxのノルム‖x‖とを類似度計算制御手段にて比較
し、その比較結果により無音区間を検出するようにした
ことをも特徴とする。
【0008】
【作用】上記の構成においては、認識単位の音声パター
ンベクトルxのノルム‖x‖の大きさが類似度計算制御
手段にてチェックされ、その大きさが或るしきい値以下
の場合には、その認識単位の区間は音声の無音区間とし
て検出され、類似度計算手段による対応する類似度計算
が省略されるように制御される。ここで、音声パターン
ベクトルxのノルム‖x‖の大きさは装置周囲の騒音レ
ベルの影響を受けることから、上記のしきい値を騒音レ
ベルに応じて設定することで、音声の無音区間をより高
精度に検出することが可能となる。
【0009】このように上記の構成においては、しきい
値と認識単位の音声パターンベクトルxのノルム‖x‖
を比較することで、音声の無音区間を簡単に検出できる
ようになり、この比較結果に応じて類似度計算を制御す
ることにより、音声の無音区間では、無意味な類似度値
の算出と無駄な計算を効率よく回避することが可能とな
る。したがって、本発明によれば、高精度でしかも高速
な認識処理を行うことができ、従来と比較して格段に装
置の性能が向上する。
【0010】
【実施例】以下、本発明を単語音声認識に適用した一実
施例につき図面を参照して説明する。
【0011】図1は本発明の一実施例に係る音声認識装
置の概略構成を示すブロック図である。図1において、
1は入力音声からその特徴量を抽出するための特徴抽出
部である。特徴抽出部1は、入力音声の特徴量を認識単
位(例えば音素のような時間的に短い単位)毎に音声パ
ターンベクトルxとして抽出する。
【0012】2は予め認識カテゴリ毎に用意された標準
パターンセットyk (k=1,2…で、kは認識カテゴ
リに対応する)が格納された標準パターン記憶部、3は
類似度計算部である。類似度計算部3は、特徴抽出部1
によって抽出された音声パターンベクトルxと標準パタ
ーン記憶部2に予め格納されている標準パターンセット
k (k=1,2…)との間で類似度計算を行う。
【0013】4は特徴抽出部1によって抽出された音声
パターンベクトルxのノルム‖x‖の大きさによって類
似度計算部3の類似度値計算を制御する類似度計算制御
部である。類似度計算制御部4は、音声パターンベクト
ルxのノルム‖x‖の大きさと後述するしきい値設定部
6によって設定されるしきい値THLVLとを比較する
ことで、音声の無音区間を認識単位で検出し、その検出
結果に応じて類似度計算部3を制御する。
【0014】5は本装置が使用される周囲の騒音レベル
を検出する騒音レベル検出部、6はしきい値設定部であ
る。しきい値設定部6は、騒音レベル検出部5によって
検出された騒音レベルnで決まるしきい値TH(n) を、
類似度計算制御部4での比較の基準となるしきい値TH
LVLとして設定する。
【0015】7は類似度計算部3によって計算された類
似度の値から認識結果を判定する識別判定部である。識
別判定部7は、認識単位が例えば音素の場合であれば、
音素のラベル系列(音素ラティス)を出力する。
【0016】次に、図1の構成の動作を、図2のフロー
チャートを適宜参照して説明する。まず、特徴抽出部1
は、音声認識の対象となる入力音声の特徴量を、例えば
音素のような時間的に短い認識単位毎に音声パターンベ
クトル(入力パターンベクトル)xとして抽出する。す
ると類似度計算部3は、特徴抽出部1によって抽出され
た音声パターンベクトルxのノルム‖x‖を計算する
(ステップS1)。
【0017】これと並行して、騒音レベル検出部5は、
特徴抽出部1によって入力音声の特徴抽出が行われてい
る際の周囲騒音レベルnを例えば上記の認識単位で検出
し、しきい値設定部6に通知する。
【0018】しきい値設定部6は、騒音レベル検出部5
から通知された騒音レベルnに応じて予め定められてい
るしきい値(騒音レベルnに固有のしきい値)TH(n)
を、類似度計算制御部4で用いられるしきい値THLV
Lとして設定する(ステップS2)。この騒音レベルn
としきい値THLVL(=TH(n) )との関係の一例を
図3に示す。図3の例では、騒音レベルnがn1 より小
さい範囲では最小値THmin が、n2 (但しn2 >n1
)より大きい範囲では最大値THmax が、そしてn1
とn2 との間の範囲ではTHmin ,THmax 間を騒音レ
ベルnに比例して増加させるような値が、しきい値TH
LVLとして設定される。
【0019】類似度計算制御部4は、類似度計算部3で
計算された音声パターンベクトルxのノルム‖x‖と、
しきい値設定部6によって設定されたしきい値THLV
Lとを比較する(ステップS3)。
【0020】類似度計算制御部4はステップS3の比較
の結果、‖x‖>THLVLであるならば、対応する認
識単位の期間は音声の無音区間外であるものと判断し、
類似度計算部3に対して、通常の類似度計算を行わせ
る。これにより、類似度計算制御部4は、特徴抽出部1
からの音声パターンベクトルxと標準パターン記憶部2
に予め格納されている標準パターンセットyk (k=
1,2…)との間で、例えば、 Sk =SIM(x,yk )/‖x‖ ……(1)
【0021】の形で定義される類似度計算を行う(ステ
ップS4)。この(1)式で、SIM(x,yk )はベ
クトルxとyk との類似度を定義する関数、‖x‖はx
のノルムである。
【0022】さて、類似度(Sk )を、音声パターンベ
クトルxのノルム‖x‖によって上記(1)式のように
正規化するのは、ベクトルxの長さではなく、その方向
によって類似度を定義することで、入力音声の強弱に影
響されない認識結果が得られるという理由による。ここ
では、このことを強調するために、ノルム‖x‖で割る
表記を類似度の定義式SIM(x,yk )に含めないこ
とにした。本実施例における具体的な類似度定義式とし
ては、優れたパターンマッチング性能を有する部分空間
法では、次の(2)式を適用するようにしている。
【0023】
【数1】 この(2)式で、y(k) L はL軸に直交展開されたカテ
ゴリkの標準パターンで、(x,y(k) L )はxとy
(k) L の内積を表す。
【0024】これに対し、上記ステップS3の比較の結
果、‖x‖≦THLVLであるならば、類似度計算制御
部4は、対応する認識単位の期間は音声の無音区間内で
あるものと判断し、類似度計算部3に対して、上記
(1)式に従う対応する類似度計算を省略して類似度
(類似度値)Sk =0とするように制御する。これによ
り、類似度計算制御部4は、上記(1)式に従う類似度
計算を行わずに、Sk =0とする(ステップS5)
【0025】識別判定部7は、類似度計算部3によって
求められた類似度の値から認識結果を判定し、認識単位
が例えば音素の場合であれば、音素のラベル系列を出力
する。
【0026】次に、類似度計算制御部4による上記ステ
ップS3の比較処理について、図4の動作説明図を参照
して詳細に説明する。まず図4において、11は入力音
声のパターンを表しており、縦軸が特徴量、横軸が時間
(t)に対応する。12は音声パターン11から音声パ
ターンベクトルxを切り出すための窓で、音声の認識単
位(例えば音素)の大きさである。13はこの窓12の
中の音声パターンベクトルxのノルム‖x‖を、窓12
を横軸(時間軸)方向にずらしながら示したものであ
る。
【0027】この図4の例からも理解されるように、音
声の無音区間では当然ノルム‖x‖の値は小さくなる。
この無音区間では音素の類似度計算は必要でない。しか
しながら従来は、無音区間が検出できず、この無音区間
でも類似度計算を実施していた。
【0028】もし、無音区間であっても、前記(1)式
で定義した類似度計算が行われるならば、類似度Sk
して何等かの値が求められる。しかも、分母であるノル
ム‖x‖の値が比較的小さいので、類似度値は無意味な
大きな値が算出される。この場合、認識精度の劣化とな
り、更に無駄な計算を行うという不具合が生じる。
【0029】しかし本実施例では、既に説明したよう
に、類似度計算制御部4において、ノルム‖x‖としき
い値THLVLとの比較を行うことで無音区間を効率的
に検出して、類似度計算部3を制御することにより、無
音区間では無意味な類似度値の算出と無駄な計算量を回
避することが可能となる。ここで、しきい値THLVL
として、前記したように騒音レベルnに応じた値TH
(n) を用いたのは、騒音によって無音区間のノルムの値
が大きくなるので、しきい値THLVLも騒音レベルに
追従させる必要があるためである。もし、しきい値TH
LVLとして固定値を用いたならば、騒音レベルが比較
的一定である場所で本装置を使用する場合は問題はない
が、騒音レベルが変動する場合には、無音区間の検出が
その変動に左右され、安定した無音区間検出が行えなく
なる。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、入
力音声から認識単位で抽出される音声パターンベクトル
xのノルム‖x‖の大きさをもとに音声の無音区間を認
識単位で検出し、この検出結果に応じて類似度値計算を
制御する構成としたので、無音区間が簡単に検出でき、
この無音区間での、無意味な認識結果と無駄な類似度計
算を効率よく回避することができる。
【0031】特に、音声パターンベクトルxのノルム‖
x‖を装置周囲の騒音レベルに対応したしきい値と比較
することで無音区間を検出する構成とした場合には、無
音区間の検出が騒音レベルの変動に左右されずに安定し
て行え、無意味な認識結果と無駄な類似度計算を一層効
率よく回避して、認識精度と認識処理速度の向上を図り
得る等の実用上多大なる効果が奏せられる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る音声認識装置の概略構
成を示すブロック図。
【図2】同実施例の動作を説明するためのフローチャー
ト。
【図3】騒音レベルnとしきい値THLVL(=TH
(n) )との関係の一例を示す図。
【図4】入力音声パターンとノルム‖x‖としきい値T
HLVLとの関係を具体的に説明するための動作説明
図。
【符号の説明】
1…特徴抽出部、2…標準パターン記憶部、3…類似度
計算部、4…類似度計算制御部、5…騒音レベル検出
部、6…しきい値設定部、7…識別判定部。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力音声からその特徴パラメ−タを抽出
    する特徴抽出手段と、この特徴抽出手段によって抽出さ
    れた前記特徴パラメータから成る認識単位の音声パター
    ンベクトルxと予め認識単位として用意した標準パター
    ンセットyk(k=1,2,…)との間で類似度を計算
    する類似度計算手段とを備え、この類似度計算手段によ
    って計算された類似度値をもとに認識結果を出力する音
    声認識装置において、 前記音声パターンベクトルxのノルム‖x‖の大きさに
    よって音声の無音区間を認識単位で検出し、この検出結
    果に応じて前記類似度計算手段の類似度値計算を制御す
    る類似度計算制御手段を備え、 前記類似度計算制御手段によって無音区間が検出された
    場合には、前記類似度計算手段による対応する類似度計
    算が省略されるようにしたことを特徴とする音声認識装
    置。
  2. 【請求項2】 装置周囲の騒音レベルを検出する騒音レ
    ベル検出手段を更に備え、前記類似度計算制御手段は、
    前記騒音レベル検出手段によって検出された騒音レベル
    に対応したしきい値と前記音声パターンベクトルxのノ
    ルム‖x‖とを比較し、その比較結果により無音区間を
    検出することを特徴とする請求項1記載の音声認識装
    置。
JP4184988A 1992-07-13 1992-07-13 音声認識装置 Pending JPH0627992A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000032730A (ko) * 1998-11-17 2000-06-15 서평원 음성인식 시스템의 잡음 처리 방법
KR100451474B1 (ko) * 1996-03-01 2004-11-16 크뢰쏘 루아르 앵뒤스트리 플라스틱의 사출성형용 주형제조에 유용한 강

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