JPS5879300A - パタ−ン距離計算方式 - Google Patents

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＊＊は、４１黴ペタトルの時系列で与えられる入カバ
ターンと、前もって記憶されている特徴ベタトにの時系
列て与えられる標準パターンとの間の距離の計算方式Ｋ
ｍｌする。

例えば、単語音声Ｗ＊装置の場合、共立出版株式会社出
版の「音声認識」の第１１１頁の図４，６に示されてい
るように、音声分析部、標準バターツメモリ部、パター
ンマツチング部より構成きれて−る・音声分析部では、
例えばフィルタパンクによるスペクトル分析が行われ、
それと同時に音声区間の検出が行われ、特徴ベクトルの
時系列が得られる。−万、使用者は使用する単語を前も
って発声し、音声分析部より得らｎる特徴ベクトルの時
系列ｔ−榎準パターンとして標準パターンメモ１１Ｉへ
記憶させる。認識をする音声は音声分析部にて特徴ベク
トルの時系列となり、入力バター／としてパターンマツ
チング部へ送られる。パターンマツチング部では前もっ
て記憶ｒしである各種の単＠０標準パターンと入力バタ
ー／とをマツチンダさせ、最もよくマツチングした標準
パターンの　′単Ｗ管Ｗ！識結果とする。

パターンマツチングは例えば前記の共立出販株式会社出
ｊ［Ｏ「音声認識ＪＯｇｌ＠１買よ１１第１１１頁オで
に示されて−る時間正規化マツチング法にて行われる。

ｌｌ準パターンＯ彎間軸に対して非線形な伸縮を行Ｉ／
＆、入カバターンの特徴ペタトルとの間で距離！計算し
、その和ｔＩｌｌ似度とする。ζＯＩＩ似Ｉｔ最小にす
るような伸縮管動的計画法にて求めるこ（！−ができる
。こ０Ｉｌｌ似度は特徴ベクトル間Ｏ距離を基に計算さ
れる。

この特徴ベタトルＡ■Ｃｍ＜＊ａ（−％ａａ）とＢ■（
ｂいｂ　！１１　”’ｓ　ｂｎ　）との間の距離計算方
式には、（η式に示すチェビシェフ距離％　（Ｌ　（３
１１式に示すニータリーラド距離、（４式に示す希閤距
離郷が用いられてＩ友・ 一’７５．音声には発声ごとの黴少な変動があり１こＯ
変動を許容し１ｇ識率を向上させる友めくけ、１つの単
＠に対して複数個の標準パターン１持つ１法、また複数
個のパターンより平均パターンを求め、それ全代表とし
て標準パターンきす６方法がありた。

しかし、前者の方法は標準パターンの数が増え。

ｒ憶量が増える欠点があるｅ′ｆた、後者の方法は標準
パターンの数は増えないが、変ｆｉ！力・（−するため
、各標準パターンより一足近傍内金その単層と判定する
。このため似ている単語が他にあるとＷ１４認識しやす
くなる欠点を持つ。

本発明の目的は、標準パターンの特徴ベクトルの変動範
囲をｌ差ベクトルの時系列として与え。

音声の発声ごとＯ変Ｓを許容できるｍ準パターンと入カ
バターンとの間の距噴計算万式を提供するξとＫある。

本発明によるパターン距離計算方式は％標準パターンの
変動範囲を与える偏差ベクトルの系列全設定し、入カバ
ターンＯある時点１１（Ｄ特徴ペタ）　、ｓｔ　ｌ”（
＠”、ｓ”、−・、ｓ＋”）ト１ｌｉｌパターンＯＴ。

７２　　　　　　　ｍ ＠ｔ　　　ｔｌ　　　　電暑　、＋、　　　ｔ！る時点
ｔ２０１１１１Ｉ黴ベクトルＢ　　（ｂ、　ｂ　ｂ、　
ｈ　　ａ　ｂ　　）との間の距離！、前記＊＊ペタ）＃
Ｂ　　（ｂ、ｅｂ。

−・、ｂ”）の変動範囲を与え為偏差ベタ）　Ａ−Ｗ’
　”（ｖ：　’ｈ　ｗ：　”、　−’＊　ｗ’　”　）
！：　＊前記特徴ペタト、　Ａ％　１（−１、−１−１
−１）と、前節特徴ベクトルＢｔ１（ｂ：”、ｂ：”ｂ
　−ｔ　ｂ：”）ｔ！ｕ”ｃｔｔ算ｔ　ＴｏＭｆ、テ１
ｂｈａ次に本発明について音声認識の場合Ｏ１ｌ施例を
用いて詳ＩＩＩＡＫ説明する０発声し良音声は音声分析
ｓＫより音声分析堪れ、また音声区間が検出され、特徴
ベタ）Ａ１０時系列が得られる・ 入カバターンの４１像ベクトルの時系列管（Ａ　　＠　
Ａ　　＠　””ｈ　Ａ　”＊　−ｈ　Ａ”）　　””’
（５）竜＠　　’ｔｔ　　　を宜−１ｔ ただしム　　−（皇、ｓａｇ　ｔｈ　　ｅ　　麿ｎ　）
とし　Ｗ皐メターンの特徴ベタトルＯ時系列をＣＢ、Ｂ
、−１Ｂ　”　＠　”ｍ社′）−憎りｆｆシＢ”−（ｂ
：”、ｂｓ”５−１ｉ、１　＞とし、標準パターンＯ変
動範囲管示す偏差ペタ）ルＯ時系列鷺 （Ｗ’＠Ｗ”％−１Ｗ”％ｔ−・、ｙ　ｅｂ　）　、、
・・・・ＣηただしＷ”　’　−（★１，２、ＷＸ″、
・・・、ぺ１）とする、この時、入カバターンの時刻ｔ
１と標準パターンの時刻１２における特徴ベクトル間の
距離ＤＩ（８χ（９λ（１０）式にて計算する。

Ｄａｆ、（Ａ”ｉ”、Ｗ１２）　　　　　−・・・・・
・・（８）・・・・・・−（１０） 但し％　ｆ、は距離間数１示す。

前記に示す計算方式は、第１図に示すような距離ｄｌｌ
−用いておりシｂＩ　　よりＷ、／、の範囲でセｄｌ−
０と逢っている０例えば、音声をフィルタノ（／りにて
分析し得られるｆｉＩ徴ベクトルｔｉｂｎ個の周波数に
、おけるスペクトラムの強さで表ｇＡｒれる。

＃Ｉ２図に示すベクトルＡはλカッζターヅの特徴ペタ
トルであり、ベクトルＢは標準）（ターンめ特徴　　・
ベクトルであり、斜！１部分Ｆｉ槓早パ〜−／Ｑ変動薄
−である、入カバターンの特徴ベタ）ＡＩ＆と標準パタ
ーンの特徴ベクトルＢ／−の距離は、矢印で表わしであ
るよう忙斜＠部分の端よりベクトル人までの距離の和で
与えられる。

第３図は、前記＋８１．　＋９）％　（１０）　、式に
示した計算万式管実行する装置の一実施例を示すプロブ
４図である。この装置費は、入カバターンメモリ１％橿
準パターンメモリ２．偏差ベクトルメモリ３、減算器４
、加減ＩＥ器５．選択器６．減算６１７．アキ轟ムレー
タ８．制御部９より構成される。減算器４は入カバター
ンメモリｌと標準パターンメモリ２よ？、１次元づつそ
れぞれａｌ、ｂｌ管読み出し減算を行う、その結果ａｌ
−ｂｉｔ７１１１減算１ｌｌｓへ出力する。加減算器！
Ｓは減算器４の出力の値が負の時は加算、それ以外の時
は減算１−．減算１４の出力と側御ベクトルメモリ３よ
り読み出された値ｗ」コの間で行う、すなわちａｉ−ｂ
ｌ＜０の時はｗｉ＋（ａ　Ｉ　−ｂ　Ｉ　）を実行し５
ａｔ−ｂｉ≧００時はｗｌ−（ａＩ−ｂｌ）？実行する
。これはｗｉ−１ａｌ−ｂｌｌ　　ｔ−計算しているこ
とｒｃなる。さらに選択器６は入力が負の時は加減算器
５の出力をそのまま選択ａＳの出力きし、一方入力が正
の時は−に’口を選択器６の出方とする。。

減算器７はアキ１＾レータ８の値ＡＣＣと選択器６０出
力との間で減算管行い、ＡＣＣへ格納する。

すなわちｗｉ−１ａｉ−ｂｉｔ＜　ＯＯ時ＡＣＣ−（ｗ
ｌ−１ａｉ−ｂＩｌ）■ＡＣｅ＋（ｌａＩ−ｂｌｌ−ｖ
ｉ）　＊計算し、　ｗｌ−１ａｉ−ｂｌ≧ｂｅ時ＡＣＣ
Ｏ値は変化しない、制御部９は初めにアキ藤ムレータ８
ｔタリャしてその後、各メモ９１．２．３より１次元づ
つ読み出し、その計算結果をアキ、ムレータへセットす
るように各メモ９１．２，３とア今、ムレータ９を制御
する。

このようにして、各メモリ１．２．３よりｎ次元読み出
した時アキ１＾レータ８に、　前記（８）　、　（９）
（１０）式で示した距離りの値が得られる。

このように標準パターンの変動範囲を示す偏差ベクトル
の時系列管設定することにより１標準パターンに巾を持
たせ、音声の発声ごとの変動を許容でき認識率を向上さ
せることができる。従来、変動を許容するため複数個の
標準パターン！持ってｎＮ５ｂ本発明Ｏ距離術算方式も
用いれば、１つの標準パターンで同等ｃ″認識率が得ら
れ、標準パターンの個数も滅すことができる。

また１本発明のパターン距離計算方式は、前記偏差ペタ
トルを特定話者〇−声ごとの変動軸ａｔ示す量とするこ
とにより、轡定話者用管声ｉ＊ｇ＊装置に適用で璽るば
かりでなく、偏差ペタトルを音声の個人差による変動範
！！會示す量とすれば不特定話者用音声認識装置に適用
できる０名らに、偏差ベタトル會話者の経年変化を含め
た発声ごとの変動範Ｓｔ示す量とすれば話者管識別する
話者認識装置に適用できる。

さもに１本発明の実施例Ｉ！かいて（Ｉｌｌ、　（ｓ）
ｔ　（１０）式に示したｊ１Ｍｌｌ＃ｆ、は前記（１）
式のチェビシェフ距離を基にした関数、であったが、こ
０１！に：（２式のエータリッド距ｓｒ基ｔｃ　Ｌ、　
＊　Ｑｌ）ｍ　（＋２）、　ｃｔｓ）式１ｃ　示す−、
１その平方根であるα４）％αＩｓ）、（１３１）式に
示すｆ、％（４）式ｔｊ！ＫＬ＆（１６）、（１７）％
（１８）式に示すｆ４０距離閤数を用いることもできる
。

Ｄ、陶ｆ、（ムｔ１、Ｂ”、！”）　　　　”−−””
１）Ｄ、−工　ｄ、　、Ｍ　　　　　　　＋＋−・−（
１２）（１１ −・−・−（１３） ・・・・・・・−（１ｇ） また、偏差ペタトルの求める方法は１例えば複数個Ｏ標
準パターンよりその平均値と標準偏差を求め、平均１ｉ
Ｉｔ４Ｉ微ベクトルｎ　９Ｍとし、標準偏差の定数倍！
偏差ベクトルｗｉ　２とＴゐ、さらに、複数個の標準パ
ターンよりその中心値と量大値、最小値！求め、中心値
全特徴ベクトルＢＩｆｆとし、（最大値−最小値）の定
数倍ｔ−ｍ差ベクトルｗｔ″とする方法もある。

前記の実施例において特徴ペタトルはフィルタパンクに
よるスペクトラム！用いているが、他に自己相関係数、
ケプストラム、ｉｗ形予測係数などの特徴ペタトルに本
発明のパターン距離計算方式管適用できることは明白で
ある。ｔた、パターンとして音声を対象として説明した
が１文字Ｉ！Ｉｌなども特徴ペタトルの系列の距離計算
を使用しており、。

本発明のパターン距離計算方式を適用できることは明白
である・ 以上、本発明會実施例に％とづいて説明しｆｃｔＸ％こ
れらの記載は不発明の−１を限定する本のではない。

【図面の簡単な説明】

第１１１は本発明の一実施例に用いた距離関数を示す図
である。第２図は、音声分析用フィルタパンクより得ら
°れる特徴ベクトルの距離を示す図で、各次元における
距離！矢印にて示しである。第３図は２本発明の計算方
式管実現する装置〇一実施例を示すプａνり図である。 図にお−て、１は入カバターンメモ号、２は標。 準バＩ−ンメモｌ、３は偏差ベクトルメ毫り、４は減算
器、Ｓは加減算器、６は選択器、７け減算器１口はアキ
鼻ムν一夕である。 、＜ｒ、’７゛ 手樟補正書偵釦 ５８．２．−３ 昭和　　年　　月　　日 特許庁長官　殿 １、事件の表示　　　昭和５６年特　許　願第１７８０
５５号３、補正をする者 事件との関係　　　　　　　出　願　人東京都港区芝五
丁目３３番１号 （４２３）　　　日本電気株式会社 代表者　関本忠弘 ４、代理人 〒１０８　　東京都港区芝五丁目３７番８号　住友三田
ビル日本電気株式会社内 （６５９１）　　弁理士　内　原　　　晋５、補正の対
象 明細書の発明の詳細な説明の― ６、補正の内容 １）明細書第４頁第１０行目に「変数」とあるのを「変
動」と補正する。 ２）明細書第６頁第２０行目に「博聞」とあるのを「範
囲」と補正する。 ３）明細書第７員第１５軒目と第１６行自と第１７行目
と第１８行目にｒｗｉＪとあるのを４ケ所共にｒｗｉ／
２Ｊと補正する。 ４）明細書第８貞第４行目と第５行目にｒｗｉＪとある
のを４ケ所共に「Ｗε／２」と補正する。 代理人　弁理士　内　原　　　責

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 特徴ベタトルＯ系列で与えられる入力パターンと、前も
   って記憶されている特徴ベクトルＯ系列で与えられる標
   準パターンと０間の距離の計算方式において、標準パタ
   ーンの特徴ベクトルの変動間＠ｌｔ与える偏差ペタトル
   の系列を設定し、前記入カバターンのある時点ｔＷＯ＠
   徴ペタトルムｔ１（畠ｔζ麿：’ｂ−％べ１）と、標準
   パターンのある時点ｔ　２ｔ）０８へＩ　）　ルＢ”　
   ＣｂＦ”＊ｂｉ”ｈ　−ｓ　ｂＱ”）　ト（１）間の距
   離！、前記特徴ベクトルＢ”（ｂｔ％ｂ”、−％ｂ　ｌ
   　ｔ　）ｌｆｆｉ、ｆｉ ４り変１１１１１！ｌＩｔ与、ｔ　Ａｌ１差へ／　）　
   ”Ｗ”Ｍ’ｓ　Ｗ！−會オ　　゛ ”ｓ　ｖ　　）と、前記特徴ベクトルＡ”（ａ”ｔａ”
   ＊　””ｈｆｉ　　　　　　　　　　　　　　　　　　
   　　　　　　　　　　１１畠　）　と、前記特徴ベクト
   ルＢ　”　”（ｂ　”　”ｈ　ｂ　’　”％−１ｂｔｌ
   ）１ ｆｉ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
   　　　　　　％１　　　　ｆｆｉ　　　　　　　　ｆｉ
   Ｏ関数として計算するパターン距離計算方式。