JPS6332400B2 - - Google Patents

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JPS6332400B2
JPS6332400B2 JP56109265A JP10926581A JPS6332400B2 JP S6332400 B2 JPS6332400 B2 JP S6332400B2 JP 56109265 A JP56109265 A JP 56109265A JP 10926581 A JP10926581 A JP 10926581A JP S6332400 B2 JPS6332400 B2 JP S6332400B2
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JP
Japan
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data
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dissimilarity
speech
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Prior art date
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JP56109265A
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English (en)
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JPS5811998A (ja
Inventor
Isamu Nose
Kaneyoshi Mizuno
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Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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Publication date
Application filed by Oki Electric Industry Co Ltd filed Critical Oki Electric Industry Co Ltd
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Priority to US06/373,147 priority patent/US4520500A/en
Publication of JPS5811998A publication Critical patent/JPS5811998A/ja
Publication of JPS6332400B2 publication Critical patent/JPS6332400B2/ja
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Description

【発明の詳細な説明】
本発明は、音声認識装置において、認識率の向
上を計ることができる重み付非類似度演算に関す
るものである。 従来の音声認識装置のブロツク図を第1図に示
す。第1図において、11は入力端子、12は周
波数分析部、13は音声区間検出部、14は音声
区間の始端検出信号、15は音声区間の終端検出
信号、16はスペクトル変換部、17は非類似度
演算部、18は判定部の如く構成されており以下
各部の説明をする。 周波数分析部12は第2図に示す如く構成さ
れ、入力音声信号21は前置増幅器22によつて
増幅され約200Hz〜6000Hzの間で中心周波数が対
数で等間隔となるように設定された帯域波器群
23―1,23―2,…,23―n、全波整流器
群24―1,24―2,…,24―n及び低域
波器群25―1,25―2,…,25―nによつ
て分析され多重化器26を通してアナログ・デイ
ジタル変換器27によつてあらかじめ設定された
時間間隔(以下サンプル周期と記す)毎に量子化
され、対数変換器28を通して出力端子29に出
力される。 周波数分析部12で分析された結果は音声区間
検出部13、及びスペクトル変換部16に送られ
る。 音声区間検出部13は音声区間の始端及び終端
を検出し非類似度演算部に始端検出信号14及び
終端検出信号15を送るものであり、簡易的な検
出法としてはサンプル周期毎の周波数分析部12
からのn個の分析データの平均値を求めその値が
あらかじめ設定された閾値を最初に越えた時点を
始点とし、最後に閾値以下になつた時点を終端と
する検出法がある。 スペクトル変換部16は、話者による音源特性
及びパワーの正規化の方法として、論文“非線形
スペクトルマツチングによる単語音声認識の一方
式”小原他(電子通信学会技術研究報告PRL79
―46)に発表されたものでまず計算方法を説明す
る。 周波数分析部12で、ある時刻に分析されたN
個のデータをxi(i=1〜n)とすると、スペク
トル変換データはx^i(i=1〜n)は(1)式で与え
られる。 x^i=xi−(Ai+B) ……(1) (1)式においてA、Bはそれぞれxi(i=1〜n)
の最小2乗近似直線の傾き及び切片を意味するも
のでそれぞれ次式によつて求められる。 (2)、(3)式においてデータ数Nを固定すればo 〓i=1
i、o 〓i=1 i2は定数となり従つて(2)、(3)式の分母も定
数となるC1=o 〓i=1 i、C2=o 〓i=1 i2とおけば、(2)、(3)式
は となる。ここにC3=N・o 〓i=1 i2−(o 〓i=1 i)2である。
(4)、(5)式から明らかなように入力データから o 〓i=1 i・xi及びo 〓i=1 xiを求めれば(4)、(5)式により
A、Bの値を求めることができ、さらに(1)式によ
りスペクトル変換データx^i(i=1〜n)を求め
ることができる。 第3図にスペクトル変換部16のブロツク図を
示し以下図にそつて説明する。 入力端子31から入力された入力データxi(i
=1〜n)と、入力データと同期して計算するカ
ウンタ32によつて発生したiとの積を乗算器3
3によつて求めさらに加算器34とレジスタ35
によりi・xiの値を累積させることによりレジス
タ35にo 〓i=1 i・xiの値をセツトすることができ
る。また、加算器36とレジスタ37により同様
に、レジスタ37にo 〓i=1 xiの値をセツトすることが
できる。 次にマルチプレクサ38,39において、それ
ぞれN,C1の値を選択することにより乗算器 40ではN・o 〓i=1 i・xiが、乗算器41ではC1・o 〓i=1 xiが得られ、さらに減算除算器42により
(N・o 〓i=1 i・xi−C1・o 〓i=1 xi)/C3の演算により結
果すなわちAの値をレジスタ43にセツトする。
同様にマルチプレクサ38,39においてそれぞ
れC1,C2を選択させ乗算器40,41及び減算
除算器44を使用して(C2・o 〓i=1 xi−C1o 〓i=1 i・
xi)/C3の演算を行いその結果すなわちBの値を
レジスタ45にセツトする。 続いてカウンタ46によりiを発生させ乗算器
47によりA・iを求めさらに加算器48により
Ai+Bを求めることができる。次に遅延回路4
9により遅延した入力データxiと加算器48で求
めたAi+Bの減算を減算器50によつて行えば
スペクトル変換データx^iが出力端子に出力され
る。 次に、非類似度演算部17の構成を第4図に示
し以下図にそつて説明する。第4図において、1
01は音声区間の始端検出信号、102は音声区
間の終端検出信号、103はスペクトル変換部1
7からの入力データ、104は入力メモリ制御回
路、105は入力メモリ、106は標準パターン
メモリ制御回路、107は標準パターンメモリ、
108は差分絶対値演算回路、109は加算器、
110はレジスタである。 音声区間の始端検出信号101が発生してから
音声区間の終端検出信号102が発生するまでの
間入力データ103は入力メモリ制御回路104
により入力メモリ105に格納される。音声区間
の入力データ103の格納が終了すると、入力メ
モリ105とあらかじめ分析され標準パターンメ
モリ107に格納されている所望の標準パターン
との非類似度の演算を順次行なう。 非類似度の演算方法では動的計画法を用いて入
力データと標準パターンとを非線形に対応させる
方法が一般的に用いられているが、説明の簡略化
の為、以下線形対応を用いた方法で説明する。し
かしながら本発明は非線形対応に対しても適用で
きる事は明らかである。 入力メモリ制御回路104及び標準パターンメ
モリ制御部106を介して入力データ及び標準パ
ターンそれぞれの対応する要素を読出し、差分絶
対値回路108によつて両者の差分の絶対値の演
算を行い、さらにその結果とレジスタ110との
加算を加算器110で行い加算結果を再びレジス
タ110に入れる。 この演算を対応する要素すべてについて繰り返
すことにより入力データとある標準パターンとの
非類似度の演算ができる。このようにして、標準
パターンメモリ107に格納されている全て又は
一部の標準パターンとの非類似度の演算を行う。 但し、レジスタ110は、ある標準パターンと
の非類似度演算を始める時の初期値は0としてお
く必要がある。 即ち、ある認識語の標準パターンPと入力デー
タQとの非類似度演算において両者の対応する要
素があらかじめ正規化されているものとして(6)式
で示す。 非類似度=L 〓l=1 o 〓i=1 |x^P(i、l)−x^Q(i、l)|
……(6) (6)式にてiは対応する要素に付された番号であ
りlは標準パターンPと入力データQとの音声区
間長の正規化後の時系列に付された番号である。 判定部18では非類似度演算部17の結果によ
り最も非類似度の低かつた、すなわち類似度の最
も高かつた標準パターンと同じ音声が入力された
ものと判断して、結果を出力する。 しかしながら、上記従来の技術では、音声は話
者による変化はもちろんのこと同一話者において
も発声毎に変化するため、分析結果の似ている語
間の誤認識が生ずるという欠点があつた。 従つて本発明は従来の技術の上記欠点を改善す
るもので、その目的は音声認識装置の認識率を向
上させることにあり、標準パターンメモリに重み
領域データを付加し、さらに、非類似度演算部に
おける重みの大きさを、入力パターンと標準パタ
ーンの符号を含めたレベルの相互関係によつて判
断する機能を付加したものである。 すなわち、短時間スペクトルを目視した場合は
明らかに異なるパターンであると認識できるもの
であつても、全体の非類似度としては小さな値に
なり、誤認識されることがある。 このように、一定の非類似度の演算のみでは類
似してしまう小数の音声を識別するための一つ有
力な手法は、スペクトル変換データを要素とする
標準パターンの特定領域に非類似度を増す方向の
重みをつけることである。 本発明は、このような重みづけによる非類似度
の演算を、短時間スペクトルにおける山や谷の位
置を考慮して行わせるものであり、特に短時間ス
ペクトルにおける山や谷が、スペクトル変換デー
タにおける正負の符号及びデータの絶対値の大き
さとして現われるのを利用するものである。 第5図は本発明の実施例のブロツク図であり、
11は入力端子、12は周波数分析部、13は音
声区間検出部、14は音声区間の始端検出信号、
15は音声区間の終端検出信号、16はスペクト
ル変換部、55は重み付非類似度演算部、18は
判定部の如く構成されている。重み付非類似度演
算部55以外は第1図の構成と同じであるので、
以下重み付非類似度演算部55について第6図に
よつて詳細に説明する。 第6図において101は音声区間の始端検出信
号、102は音声区間の終端検出信号、103は
スペクトル変換部16からの入力データ、104
は入力メモリ制御回路、105は入力メモリ、1
08は差分絶対値演算回路、203は標準パター
ンメモリ制御回路、204は標準パターンメモ
リ、201は入力メモリの出力信号線、205は
標準パターンメモリのパターンデータに関する出
力信号線、207は標準パターンメモリの重み計
算指定に関する出力信号線、208,209はレ
ベル変換回路、210,211はレベル変換回路
208,209の出力信号線、212はテーブル
メモリ、213は乗算器、109は加算器、11
0はレジスタの如く構成されている。 音声区間の始端検出信号101が発生してから
音声区間の終端検出信号102が発生するまでの
間入力データ103は入力メモリ制御回路104
により入力メモリ105に格納される。 入力データ103の格納が終了すると、入力メ
モリ105とあらかじめ分析され標準パターンメ
モリ204に格納されている標準パターンとの重
み付非類似度の演算を順次行う。 重み付非類似度演算においては、標準パターン
は、(1)式と同様にして算出されたスペクトル変換
データz^i(以下、入力データx^iとの区別の為、z^iで
記述する)と重み指定データPiとの対の時系列で
記述されていて、一方入力データは(1)式で示され
るスペクトル変換データx^iのみであり、各々のス
ペクトル変換データは差分絶対値演算回路108
の入力部とレベル変換回路209,208の入力
部へ出力信号線205,201を介して出力され
ると同時に重み指定データがテーブルメモリのア
ドレス入力線の一部207を介して出力される。
なお重み指定データPiは、重み指定有りの場合に
はPi=1とし、重み指定なしの場合はPi=0とす
る。 レベル変換回路208,209は対数変換器2
7の入力データのビツト数が大きい為(8ビツト
以上)、ビツト低減を行いテーブルメモリ212
の容量が大きくならない様にしている。通常レベ
ル変換回路208,209の出力ビツト数は2〜
4ビツト程度で変換される。例えば2ビツトの場
合入力データをy^i(最小値は負数でMIN又最大値
は正数でMAXとすると、MINy^iMAX)と
すると変換出力は次表のとおりとなる。
【表】

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 入力音声を周波数分析する周波数分析手段
    と、その出力に接続される音声区間検出手段と、
    前記周波数分析手段の出力データに対して話者に
    よる音源特性及びパワーを正規化したスペクトル
    変換データを出力するスペクトル変換手段と、ス
    ペクトル変換手段の出力に接続され音声区間検出
    手段により与えられる音声の始端と終端の間の音
    声区間で入力スペクトル変換データを標準パター
    ンと比較して非類似度を演算する非類似度演算手
    段と、その出力に接続されて音声を認識する判定
    手段とを有する音声認識装置において、 前記非類似度演算手段が、 前記入力スペクトル変換データx^iの時系列を格
    納する第1の記憶手段と、 予め算出されたスペクトル変換データz^iの時系
    列、及び該スペクトル変換データz^i毎の重み指定
    の有無を示す重み指定データPiから成る標準パタ
    ーンを格納する第2の記憶手段と、 取り得る入力スペクトル変換X^i及び標準パター
    ンの取り得るスペクトル変換データZ^iの極性及び
    絶対値の大きさに応じてこれらの差を強調するよ
    うに予め設定される重み係数(wi≧1)が格納さ
    れ、第1の記憶手段からの入力スペクトル変換デ
    ータx^i及び第2の記憶手段からのスペクトル変換
    データz^i、重み指定データPiに基づいて前記重み
    係数wiを出力する第3の記憶手段と、 第1の記憶手段からの入力スペクトル変換デー
    タx^iと第2の記憶手段からのスペクトル変換デー
    タz^iとの距離を算出して出力する第1の演算手段
    と、 第3の記憶手段及び第1の演算手段の出力の積
    和演算を行うことにより、重み付けによる非類似
    度を演算して出力する第2の演算手段とを備え、 前記重み指定データのうち重み指定の有りを示
    す重み指定データが他の標準パターンとの区別に
    有効な特定領域に予め設定されることを特徴とす
    る音声認識装置。
JP10926581A 1981-05-07 1981-07-15 音声認識装置 Granted JPS5811998A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10926581A JPS5811998A (ja) 1981-07-15 1981-07-15 音声認識装置
US06/373,147 US4520500A (en) 1981-05-07 1982-04-29 Speech recognition system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10926581A JPS5811998A (ja) 1981-07-15 1981-07-15 音声認識装置

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Publication Number Publication Date
JPS5811998A JPS5811998A (ja) 1983-01-22
JPS6332400B2 true JPS6332400B2 (ja) 1988-06-29

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ID=14505781

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JP10926581A Granted JPS5811998A (ja) 1981-05-07 1981-07-15 音声認識装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS5525091A (en) * 1978-08-14 1980-02-22 Nippon Electric Co Voice characteristic pattern comparator

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JPS5811998A (ja) 1983-01-22

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