JPS58111100A

JPS58111100A - パタンマツチング装置

Info

Publication number: JPS58111100A
Application number: JP56215667A
Authority: JP
Inventors: 隆夫渡辺
Original assignee: Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1981-12-24
Filing date: 1981-12-24
Publication date: 1983-07-01
Also published as: JPH022160B2

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】本発明は音声バタンのような４を値ベクトルｔ）系列と
して表わされるバタンの比較を行うパタンマツチング装
置に関する。

パタン細緻の方法として、認識すべきバタンをあらかじ
め＊拳バタンとして金銀しておき認識時に入力される未
知バタンを標準パタンと比較し、最４＃Ｉ４似度の高い
ものを線繊結果として決定するパタンマツチング法は従
来から広く用いられている。

バタンマツチング法では、音声バタンにおける発声速度
の変動のような変１１ｂＫ対処することが１資であるが
、動的針画法を利用し要時間正規化マツチング法（ＤＰ
法）は非常に有効な方法となうておシ（日本音響学会誌
Ｖｏ１．２７　Ｎｏ、９　Ｐ２Ｓ５−ｐ４８７参照）戯
〈実用に供されている。しかし、このマツチング法で社
マツチングの対象となるバタン紘一定の周期でサンプリ
ングされた４Ｉ徽ベクトルの時系列を前提としているた
め時間的に長い音声パタンなどでは記憶容量が増大し、
また演算島理量も増大する。このような間艶点を解法す
るものとして音声パタンの母音部のようにパタン中に定
常的な部分が存在する場合にれこれを利用して不均一に
代表的なベクトルをサンプリングし、これらの代表ベク
トルの系列に対してＬ）Ｐ法を適用する方法（圧縮ＤＰ
法）が提案さＪｔている（％願昭５６−０３２０６０号
参照）。

し力・しながら圧動１）　Ｐ法では、バタンの変化する
過渡部ｅ（おいてアークｉｔが圧動されず、１に代表ベ
クトルと代表ベクトルの関ｒｉｍ杉近似されることにな
るので、もとのバタンとの誤差が避ゆられない。これに
対してもとのバタンを折＆ｆＬ似し１、折点を代表ベク
トルとして抽出することにすると、バタンの変化する過
渡部でもデータ量が圧線され、またもとのバタンとの１
差も小さくなり、少ない記憶容量、処理量で精度の為い
マツチングが実現できる２しかしこの場合にに代表ベク
トルそのものかもとのバタンのおる区間を代表するので
はなぐ隣接する代表ベクトルを結ぶ線分かもとのバタン
のちふ区間を代表する。したがって２つのバタンＡ、Ｈ
のマツチングの際にバタ／Ａの代表ベクトルとバタンＢ
の代表ベクトルとの距離を用いる従来の圧縮Ｄｒマツチ
ング法を適用することはできない。

本発明は、一方のバタンのｌＩ接する２つの代表ベクト
ルに対応するベクトル空間上の２点を結ぶ一分と他方の
バタンの代表ベクトルに対応する点との距離の概念を導
入し、この距離を用いて２つのバタンのマツチングをＤ
Ｐ法によシ実現し、記憶容量・処理量の少なくかつ精度
の鳥いバタンマツチング装置を実現することを目的とし
ている。

今、２つのバタン人、Ｂの％徴ベクトルの系列をそれぞ
；に−線近似により圧縮したとき折点として抽出された
代表ベクトルの系列をそれぞれＡ−（１（１）、・・・
、員（す、・・・、１■）、Ｂ　−（ｂ（１）、・・・
、ｂＯ）、・・・、ｂσ月で表わし、またバタンＡ、Ｈ
の代表ベクトルの抽出点の系列をそれぞれＰ−（Ｐ（１）、　　・・・、　ｐ（監）、　・・・、
　ｐ（Ｉ）ＪＱ−（Ｑ（ｌｊ、・・・、ｑ（ｉ）、・・
・、ｑＧＪ）Ｊで表わす。このとき従来のＤＰ法では、
バタンＡとＢとの距１ｌＩｌｌＬ社次のようにして求め
られる。

ペク）　ルａ　（ｉ）とｂ（ｊ）との距離ｄ（ｉ、ｊ）
Ｋ関する積分量ｇについて、初期条件ｇ（１，１）−ｄ
（１，１）とし、漸化式を息−１，ｊ−ｉから凰−Ｉ、ｊ−Ｊまで朧次くり返す
。最後に得られるｇ（Ｉ、Ｊ）よｐノくタンムとＢとの
距離をＤ−ｇ　（Ｉ、　Ｊ　）／（Ｉ＋Ｊ−１）より求める。

以上、従来法についてＩＳ！明したが、本発明ではｄ（
ｉ、ｊ）にかわるものとして一方のノくタンの代表ベク
トル系列中の隣接する代表ベクトル間を結ぶ線分と他方
の′スタ代表ベクトルトルとＯ距−ｄム（ｉ、ｊ）、ｄ
ａ（ｉ、ｊ）を次のように定義する。

ただしＩｙはベクトル空間上でベクトルＸ、７に対応す
る一点を結ぶ一分を、ｄｉｓｔ（ａ、”ＩＴ）紘ベクト
ルＯＫ対応する点と一分ｘｙとｏｉｉｉ−を貴わす。

ｄＡ（ｉ−ｊ　）、ｄｉ（１，Ｄａ、−毅的に２点Ｘｓ
　Ｆｔ細ぶ１纏と点２とＯ距−ｊ・についてが成立つことを利用して求められる。

式（２）Ｋよシ定義されえｄＡ（ｔｅｊ）、４勝０．ｊ
）を五−１，・・・、Ｉ：ｊ−１，・・・、ＪＫ対して
求め九−〇紘篇１ｌｌｌに示すようＫＩｌｋ子鉦上で格
子の各辺に対応させることができる。

積分量ｇｔＪ６子Ｍ４０４．格子点において与えると、
これ紘ａｌｌ　２　ｌ１ｌ（→に示すように２つのバタ
ンの代表点（代表ベタトル）Ｍ志をそろえることによっ
て２つのバタンをマツチングさせることを意味している
。

とζろでｓｚｉｇｌに）に示す２）０パタンム、Ｂにお
いて、点す、と−分礪との距−１点ｂ４と罵−７との距
−紘いずれも小さいＩｌ）！−分亙謙；と点〜とＯ距−
１−分病と点ａ、との距ｍａいずれも天皇い場合と考え
ると、蕗２−℃）に示すように格子Ｍ上の点（２，２）
から点（３，５）まで距離を秋分した本の抹どのような
径路を過ってもバタンとして杜類似しているにもかかわ
らず大きな値となってしまう１゜このような間組点Ｌ、−力りバタンの代六点を、他方の
バタ；／（／Ｊ代株点【鮎ぶ一分と電ろχてマツチング
を行うＣとによｐ肩次さｔＬｃｘ。

この場合には、２つりバタンをそれぞれ折−近似したと
き、−力りバタンののる折−を他方のバタンの連続する
複数の折一群とそろえることが可能となる。Ｎえは第２
−（ｂ）において−分１−りと、−分群す、　ｂ、、ｂ
３ｂ４、Ｌ）４ｂｓ　とがそろえられる。

このようなマツチングは、積分量ｇを、格子Ｍの各格子
点だけでなく各辺において与えることによって実現する
ことが可能である。

格子ＭＯかわ９に（２Ｉ−１）Ｘ（２Ｊ−１＞の格子Ｍ
′を４える。格子Ｍ°において格子点（凰“、Ｊｏ）は
ｉ’−２ｉ　−１，ｊ’＝２ｊ　　ｌすなわちｉｏ・」
″とも奇数のとき格子Ｍの格子点（ｉ、ｊ）に対応させ
る。

ト２１．１’−２ｊ−１すなわち１′が偶数でｊ″が奇
数のとき紘格子ＭＯ点（ｉｌｔ、ｊ）、（ｉ、ｊ）を結
ぶ辺に対応させ、ｉ’−２ｉ　−Ｌ　ｊ’−２１すなわ
ちｉｏが奇数でｊｏが偶数のときは格子Ｍの点（ｉ、ｊ
ｏｏ、＜＋＝＞を結ぶ辺に対応させる。ｉ’−２４、）
’−２３すなわち１°　ｊｌとも偶数のとき祉点（ｉ’
ｔｊ’）は存在しないとする。

以上のような格子Ｍ°では格子ＭにおけるｄＡ（ｉ。

Ｊ　）、’Ｂ（’、Ｊ）を次のようにＭ°上の点に対応
させることができる。Ｍ゛上の点（ｉｏ、ｊｏ）に対応
する距離をｄ（ｉ“、ｊｏ）で表わすとｄ“（２息　＋２３　　１　）−ｄＡ（ｉ　　＋ｊ　）
、　１−１．・・−Ｉ−１，ｊ−１，・・・、Ｊ”１゜
（３）ｄ“（２”−Ｌ　２３　）−ｄｉ＋　（ｉｅ　Ｊ　）、
−一１．・・・、Ｌ　Ｊ’＝１　、・・・、Ｊ−ｔＪま
九距離に対する重み係数として但しＷに１）−ｐ（ｉｌ１　）−パリ、ＷＭｊＰ−ｑ（ｊ−
Ｈ）−燻Ｊ）　　　　　（５）なる重みを用いる。第３
１に格子Ｍ“の構造を示す。

図中２重丸印鉱距離の定義されている点を示す。

以上の条件のもとて格子Ｍ°上の点（１’＋ｊ“）に対
して式（１）とｐ＠４１＆黴分量ｇ（ｉｌ、ｊ’）を考
えれば、ｇに―して次のような漸化式を用いることがで
きる。

初期値　＆（１，１）−０ｉｌ、　３’とも奇数のときｇ（ｉ“、ｊｏ）１１奇数、ｊ°偶数のときｇ　（”ｅ　Ｊ”　）鳳“偶数、ｊ′奇数のときｇ（ｉ’ｅｊ°）式（６−１）、（６−２）、（６−３）はそれそ總４１
１１１（Ｊｌ）。

（ｂ）、　（Ｃ）に示す径路と哀みを意味している。

式（６−１）〜（６−３）をｊ’ａｍ＋ｍ　ｌ　、　Ｊ
’−１かｔ；）　ｔｏ−Ｌｏ（−２Ｉ−ｉ　）　ｔ　ｊ
’ａｍＪ’　Ｃ−２Ｊ−ｉ　）　ｔ　”ｔ”ｌ１次くり
返し、最後に得られるｇ（Ｉ’、Ｊ’）を２つのバタン
の圧ＩＩｊＡ＃の時間長の和で割ることにより２りのバ
タンＡ、Ｂの距−をＤ−ｇ　（１“−Ｊ”）／（ｘ”＋Ｊ−１＞、　　　　
　　　　（７）えだし１ｍ、、、　、山−ｐ（１）Ｊ”−ｑＧｉ）−Ｑ（１）として祷ることかで亀る。

本１１’ｌｔｃよる装置は特徴ベクトルの系列として貴
わ嘔れゐ藤ｌのバタン人から代表ベクトルを抽出するこ
とによって得られる代表ベクトルの系列（ａ（１）、−
、ａ＜す、−、ａ（Ｉ））及び抽出点の系列（１）１１
）。

・・・、　ｐ（す、・・・、ｐ（Ｉ））を保持する易ｌ
ベクトル記憶部と、籍黴ベクトルの系列として貴わされ
る鶏２０パタンＢから代表ベクトルを抽出することによ
って得られる代表ベクトルの系列（ｂ（１）、・・・、
　ｂ（ｊ）。

・・・、ｂｇ）を及び抽出点の系列（ｑ（１）、・・・
、　ｑ（ｊ）、・・・。

ｑｇ）１を保持するｓ２ベクトル記憶部と、指定されえ
ｉ、Ｊに対してベクトル９鴎で代表ベクトルａ（ｊｌ１
）とａ（りとを結ぶ一分と代表ベクトルｂ（ｊ）に対応
する点との距離ｄｌ＜ｒ、１＞及び代表ベクトルｂ（ｊ
ｌ１）とｂＯ）とを結ぶ線分と代表ベクトルａ（ｉ）Ｋ
対応する点との距離ｄｉ（１，ｊ）を計算する距離計算
部と、上記距−ｄム（ｉ、ｊ）をＩＸＪＯ時間点の格子
の点（ｉ、ｊ）と点（ｉＨ，ｊ）とを結ぶ辺に対応させ
ｄａ（ｊ、Ｊ）を点（ｉ、ｊ）と点（ｉ、ｊｌ１）とを
結ぶ辺に対応させたときｉ。

ｊを駆送変化させることによって得られる格子状に配列
される距離情報のうちの少なくとも必費個数を記憶する
距離記憶部と、上記格子の点及び辺に対する積分量ｇを
少なくとも必蚤個数記憶する積分量記憶部と、格子の各
点及び各辺におりる積分量ｇを、積分量記憶部に記憶さ
れ九過去の積分量と距１記憶部に記憶された過去の距離
の萄重和を複数の組合せに対して計算しその最小値とし
て算出する漸化式計算部とを含んで構成され、ｉ−１、
Ｊ−１からｉ−Ｉ、ｊ−Ｊまでｌｅｊを融成変化させて
、前記バタン人とＢとの距離を算出する。

このような構成によれば折線近似によル圧−され九パタ
ンに対してＤＰ法を適用してバタンマツチングを行うこ
とが可能となるので記憶容量、鵡思量とも少なくかつＮ
ｆ：０ｊｌｉｉＩいバタツチング装置を集塊することが
可能となる。

以下に実施例の１画を参照して本発明の詳細な説明する
。

亀５頗紘本発明による装置の一実施例を示すブロック−
である。籐１ベクトル記憶ｌｉｌには、折−近似によシ
圧−して得られる第１のバタン人の代表ベクトル系列（
ａ（１）、・・・、１（す、・・・、　Ｍ（Ｉ）ｊ及び
代表ベクトルの抽出点の系列（ｐ（１）、・・・、ｐα
）１が格納される。ｌＩ２ベクトル記憶部２に＃ｉ第２
のバタンＢの代表ベクトル系列（ｂ（１）、・・・、　
ｂｏ＞、・・・。

ｂＧＴ））及び代表ベクトルの抽出点の系列（Ｑ（１）
。

・・・、Ｑｇ））が格納される。３は距離計算部で制御
＊７によシ指定され良ｔ＋Ｊに対して式（２）のｄム（
ｉｔｊ）、ｄｉ（ｉ−ｊ）を計算するとともに式（５）
ＯＷム（す、Ｗｉ（Ｊ）を計算する。８は距−計算部で
計算された結果を式（３）のｄｌ　＜　ｔｌ　、　ｊｌ
　＞２式（４）の簀ム’（ｉ）。

Ｗｌ’（Ｊ）の形に＊換する距−アドレス東換部で＃）
シ、結果は距離記憶部５へ格納される。９は制御伽号変
換部で、制御備考ｉ、ｊに対して＜　ｓ’ｅ　Ｊ’）−＜ｚｉ＋　２１−１＞＜＋’＝“
）−（２ｉ−１，２ｊ　）（ｉ’ｌ　ｊ’）−（２ｊ−１１２ｊ　−１）なる３通
シＯ変換を行い、制御ＩＩ伽号１°　ｊｌとして出力す
る。

４は斯化成組算部で、ル定され良ｉ“　ｊｌに対する積
分量ｇ＜ｊ“、ｊｏ）を、漸化式（６−１）〜（６−３
）を計算することによ如求める。このとき式（６−１）
〜（６−３）のＳｔ算に必費な距−情報紘距一記憶部５
よ多読み出され、過去の積分量ｇ、祉横積分量記憶部よ
シ読み出され、得られ九ｇ　（”ｅ　Ｊ’　）ＩＩｉ槍
分積分憶部６へ格納される。７は制麹部であシ制御備考
１ｔＪをｉ−１＋ｊ−１から皇−Ｉ、ｊ−Ｊまで駁次変
化させ、距離計算部３制御値号変換部８及び−化成針算
部４を制御して、ｉ−１，Ｊ−Ｊの時点で最終的に得ら
れる積分量ｇ　（Ｉ’、　Ｊ’）（−ｇ（２Ｉ−１，２
Ｊ　−１）　）を用いて式（７）Ｋよ〕バタン間距離を
算出し出力する。

以上、本発明Ｏ思通を説明したが、これらの記載は本発
明の範囲を隈定する亀のではない。説明で用いた漸化式
（６−１）〜（６−３）のかわ如に１ｌＩｌｌＩ似の漸
化式を用いることが可能である。またバタンを折−近似
によシ圧縮する方法紘任意のものが可能である。ｉｔ明
で鉱音声バタンのｆｌを用い九が特徴ベクトルの系列と
して貴わされるバタンであれば音声９文字◆任意のバタ
ンに対して本発明の原塩は成立する。

【図面の簡単な説明】

藤ｌ−は本発明における距離の４１ａ念を説明する−で
ある。Ｍ２ＦｊＡはマツチングの様子の一例を説明する
ための―である。＃ｌ＆３図、第４図は漸化式をｗｉ明
するだめの−である。鵡５図は本発明による一実施例を
示すブロック−であり、凶において１．２・・・ベクト
ル記憶部、３・・・距離Ｉ′ｉ算部、４・・・漸化式計
算部、５・・・Ｆ＃ｉｍ記憶部、６・・・積分量記憶部
、７・・・鯛一部、８・・・距離アドレス変換部、９・
・・制御伽号変換部である。爲　１図ｙ　　　　　ｚ　　　　−−−−−ｉ−−ｔ／−０タン
Ａ（Ｃ）４３図ｆ　　、２’　　ｊ　　４　　　　　　　　　　　　　
／’舅　４　図（ａ） ←−−−−−−− ＋ｕｒ′Ａ（ｉ’　ｆ　Ｊ（ｂ）Ｌ弓（ｉ’−ｒ）（Ｃ）　　　礼４図 −Ｆ　１ｌｆＡ　（ｔ”）

Claims

【特許請求の範囲】

特徴ベクトルの系列として懺わされるｊＩＩｌのバタン
ムから代表ベクトルを抽出することによつて得られる代
表ベクトルの系列ｔ　ａ（１）、・・・、１（ｉ）＃・
・・、ａ（Ｉ）Ｉ及び抽出点の系列Ｉ　Ｆｉｌ）、−・
・、Ｐ（ｔ）、−１ｐ（１））を保持する亀ｌベクトル
記ｔｉｔ＊と、特徴ベクトルの系列として表わされるＪ
Ｉ２のバタンＢから代表ベクトルを抽出することにより
て得られる代表ベクトルの系列（ｂ（１）、・・・、ｂ
Ｏ）、・・・、ｂＧＴ））及び抽出点の系列ｉ　ｑ（１
）、・・・、Ｑ（Ｊ）、・・−１ｑ−））を保持する皇
２ベクトル記憶部と、指定され九ｓ、　ＪＫ対してベク
トル９関で代表ベクトルａ　＜　ｒ＋１＞とａ（りとを
結ぶ一分と代表ベクトルｂＯ）に対応する点と０距＠ａ
ム（ｉ、ｊ）及び代表ベクトルｂ（ｊ＋１）とｂｏ＞と
を結ぶ一分と代表ベクトルａ（ｓ）に対応する点との距
１１１ｉｄａ（ｊ、ｊ）を計算する距離針算部と、上記
距離６ム（ｉ、ｊ）１１−ｌｘＪの時一点の格子上の点
（ｉ、ｊ）と点（ｉ−）−１，ｊ）とを結ぶ辺に対応さ
せ’ｉ＋（Ｌ　ｊ　）管点（腹、１）と点Ｕ、　ｊ＋ｔ
）とを結ぶ辺に対応させたと！息、Ｊ４順次食化させる
ことによって祷られる格子状Ｖこ配列される距離情報の
うちの少なくとも必蒙個数を記憶する距離記憶部と、上
記格子の点及び辺に対する積分量ｇを少なくとも必敷個
数記憶する積分量記憶部と、格子の各点及び各辺にνけ
る楓分駕ｇを、横分蓋記憶部にに、憶された過去の槓分
電と距離記憶部に記憶された過去の距離の衿ｌｋ和を被
数の組合せに対して計算しその叡小臘とし″″Ｌ積分量
を奔出する漸化式＃″ｉｉ鼻部含んで構成され、ｉ−１
，ｊ−１からｊ−１，）−Ｊまで１．Ｊを順次ｉ化させ
て前記バタンＡとｂとの距離を算出１−ることを特徴と
するバタンマツチング装置。