JP3006507B2 - パターン間距離計算装置 - Google Patents
パターン間距離計算装置Info
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-
- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10L—SPEECH ANALYSIS TECHNIQUES OR SPEECH SYNTHESIS; SPEECH RECOGNITION; SPEECH OR VOICE PROCESSING TECHNIQUES; SPEECH OR AUDIO CODING OR DECODING
- G10L15/00—Speech recognition
- G10L15/08—Speech classification or search
- G10L15/12—Speech classification or search using dynamic programming techniques, e.g. dynamic time warping [DTW]
-
- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10L—SPEECH ANALYSIS TECHNIQUES OR SPEECH SYNTHESIS; SPEECH RECOGNITION; SPEECH OR VOICE PROCESSING TECHNIQUES; SPEECH OR AUDIO CODING OR DECODING
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- G10L15/10—Speech classification or search using distance or distortion measures between unknown speech and reference templates
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- G10L—SPEECH ANALYSIS TECHNIQUES OR SPEECH SYNTHESIS; SPEECH RECOGNITION; SPEECH OR VOICE PROCESSING TECHNIQUES; SPEECH OR AUDIO CODING OR DECODING
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- G10L2015/085—Methods for reducing search complexity, pruning
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- Audiology, Speech & Language Pathology (AREA)
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- Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、パターンマッチン
グに用いられるパターン間距離計算装置に関し、特に音
声認識等に用いられる時系列パターンのパターン間距離
計算装置に関する。
グに用いられるパターン間距離計算装置に関し、特に音
声認識等に用いられる時系列パターンのパターン間距離
計算装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、音声認識には、1985年9月、
東海大学出版会、古井貞おき著「ディジタル音声処理」
(以下、引用文献1と称す)の149〜151頁に述べ
られているように、あらかじめ用意された認識の対象と
なる単語の発声を分析して得られた標準パターンの集ま
りと、入力された発声を分析して得られた入力パターン
とのパターン間の距離を求め、パターン間の距離が最も
小さくなる標準パターンに対応する単語を認識結果とし
て出力するものがあった。
東海大学出版会、古井貞おき著「ディジタル音声処理」
(以下、引用文献1と称す)の149〜151頁に述べ
られているように、あらかじめ用意された認識の対象と
なる単語の発声を分析して得られた標準パターンの集ま
りと、入力された発声を分析して得られた入力パターン
とのパターン間の距離を求め、パターン間の距離が最も
小さくなる標準パターンに対応する単語を認識結果とし
て出力するものがあった。
【0003】発声毎に、継続時間は非線形にばらつくの
で、高い認識率を得るには、入力された発声の継続時間
のばらつきを標準パターンにあわせて時間軸を正規化し
てパターン間の距離を求める手法の導入が有効である。
で、高い認識率を得るには、入力された発声の継続時間
のばらつきを標準パターンにあわせて時間軸を正規化し
てパターン間の距離を求める手法の導入が有効である。
【0004】従来、このような時間軸を正規化してパタ
ーン間の距離を求める手法として、例えば、1988年
9月、電子情報通信学会論文誌 D Vol.J71−
DNo.9 1650〜1659頁に「フレーム同期
化、ビームサーチ、ベクトル量子化の統合によるDPマ
ッチングの高速化」と題して発表されている論文(以
下、引用文献2と称す)の1651頁に示されているD
Pマッチングと呼ばれている手法がある。この手法は、
音声認識に限らず、文字認識等、時系列パターンを扱う
パターン認識に広く用いられている。
ーン間の距離を求める手法として、例えば、1988年
9月、電子情報通信学会論文誌 D Vol.J71−
DNo.9 1650〜1659頁に「フレーム同期
化、ビームサーチ、ベクトル量子化の統合によるDPマ
ッチングの高速化」と題して発表されている論文(以
下、引用文献2と称す)の1651頁に示されているD
Pマッチングと呼ばれている手法がある。この手法は、
音声認識に限らず、文字認識等、時系列パターンを扱う
パターン認識に広く用いられている。
【0005】以下、音声認識処理におけるDPマッチン
グ法ついて図面を参照して説明する。
グ法ついて図面を参照して説明する。
【0006】図2は、DPマッチング法を説明するため
の概念図である。
の概念図である。
【0007】入力パターンAは、入力発声の入力信号を
一定時間長のフレームごとに分析して得られた音響的特
徴ai(i=1,2,…,I)の時系列で表され、次に
示す式(1)で表される。
一定時間長のフレームごとに分析して得られた音響的特
徴ai(i=1,2,…,I)の時系列で表され、次に
示す式(1)で表される。
【0008】
【0009】また、単語nの標準パターンBnは、単語
数をNと表し単語nの標準パターンの長さをJnと表す
と、式(2)に示す、予め用意された該当単語に対する
発声を分析して得られた音響的特徴bnj(j=1,
2,…,Jn、n=1,2,…,N)の時系列で表され、
次に示す式(2)で表される。
数をNと表し単語nの標準パターンの長さをJnと表す
と、式(2)に示す、予め用意された該当単語に対する
発声を分析して得られた音響的特徴bnj(j=1,
2,…,Jn、n=1,2,…,N)の時系列で表され、
次に示す式(2)で表される。
【0010】
【0011】さらに、入力パターンAと標準パターンB
nとの間のパターン間距離D(A,Bn)は、フレーム
iにおける入力発声の音響的特徴aiと標準パターンの
音響的特徴bnjとの特徴間距離をd(n;i,j)とし、且
つ、フレームiまでの特徴間距離d(n;i,j)の累積距離
をg(n;i,j)とすると、次に示す式(3),(4),
(5)に基づいて、この累積距離g(n;i,j)をフレーム
順に漸化計算することにより求められる。
nとの間のパターン間距離D(A,Bn)は、フレーム
iにおける入力発声の音響的特徴aiと標準パターンの
音響的特徴bnjとの特徴間距離をd(n;i,j)とし、且
つ、フレームiまでの特徴間距離d(n;i,j)の累積距離
をg(n;i,j)とすると、次に示す式(3),(4),
(5)に基づいて、この累積距離g(n;i,j)をフレーム
順に漸化計算することにより求められる。
【0012】
【0013】これらの式により求められたN個のパター
ン間距離D(A,Bn)の中、最小のパターン間距離D
(A,Bn)を与える単語nを認識結果として出力す
る。以上が、DPマッチング法の説明である。
ン間距離D(A,Bn)の中、最小のパターン間距離D
(A,Bn)を与える単語nを認識結果として出力す
る。以上が、DPマッチング法の説明である。
【0014】このDPマッチング法の他にも、時間を正
規化してパターン間の距離を求める手法には、確率モデ
ルを導入した、例えば、1998年7月、(社)電子情
報通信学会編、中川聖一著「確率モデルによる音声認
識」(以下、引用文献3と称す)の29頁以下に示され
ている隠れマルコフモデルという手法もある。この隠れ
マルコフモデル法は、パターン間距離を求める処理に関
して基本的には、既に説明したDPマッチング法と同じ
である。従って、以後は、既に説明したDPマッチング
法に限定して説明をする。
規化してパターン間の距離を求める手法には、確率モデ
ルを導入した、例えば、1998年7月、(社)電子情
報通信学会編、中川聖一著「確率モデルによる音声認
識」(以下、引用文献3と称す)の29頁以下に示され
ている隠れマルコフモデルという手法もある。この隠れ
マルコフモデル法は、パターン間距離を求める処理に関
して基本的には、既に説明したDPマッチング法と同じ
である。従って、以後は、既に説明したDPマッチング
法に限定して説明をする。
【0015】このDPマッチング法には、引用文献2の
1651頁に示されているような、入力パターンのフレ
ームに同期して、累積距離を求めて、発声終了後すぐに
認識結果が得られるようにする演算方法が存在する。前
述の式(4)の演算において、iを固定しておいてjを
1からJnへ1だけ加算しながら式(4)の演算を実行
し、iを1だけ加算して同様の演算を繰り返して演算す
る手法がそれである。
1651頁に示されているような、入力パターンのフレ
ームに同期して、累積距離を求めて、発声終了後すぐに
認識結果が得られるようにする演算方法が存在する。前
述の式(4)の演算において、iを固定しておいてjを
1からJnへ1だけ加算しながら式(4)の演算を実行
し、iを1だけ加算して同様の演算を繰り返して演算す
る手法がそれである。
【0016】式(4)において前述の演算をする時、入
力パターンの1つ前のフレームi−1における累積距離
g(n;i-1,j) (j=1,2,…,Jn、n=1,2,
…,N)だけが保存されていれば良い。式(4)の漸化
式計算において、g(n;i-1,j)は、j+1における式
(4)の漸化式計算で用いられた後は、用いられること
はない。そこで、式(4)の漸化式の計算後、g(n;i-
1,j)を、現在記憶されているメモリとは別の、式(4)
の漸化式の次のステップでのみ用いるために用意された
一時記憶用のメモリに、移動させると、g(n;i-1,j)の
移動によって空いたメモリに、式(4)の漸化式の計算
で得られたg(n;i-1,j)を上書きして記憶させることが
できる。この場合、記憶しておく必要がある累積距離g
(n;i-1,j)(j=1,2,…,Jn、n=1,2,…,
N)の数である記憶容量Mは、次に示す式(6)で与え
られる。
力パターンの1つ前のフレームi−1における累積距離
g(n;i-1,j) (j=1,2,…,Jn、n=1,2,
…,N)だけが保存されていれば良い。式(4)の漸化
式計算において、g(n;i-1,j)は、j+1における式
(4)の漸化式計算で用いられた後は、用いられること
はない。そこで、式(4)の漸化式の計算後、g(n;i-
1,j)を、現在記憶されているメモリとは別の、式(4)
の漸化式の次のステップでのみ用いるために用意された
一時記憶用のメモリに、移動させると、g(n;i-1,j)の
移動によって空いたメモリに、式(4)の漸化式の計算
で得られたg(n;i-1,j)を上書きして記憶させることが
できる。この場合、記憶しておく必要がある累積距離g
(n;i-1,j)(j=1,2,…,Jn、n=1,2,…,
N)の数である記憶容量Mは、次に示す式(6)で与え
られる。
【0017】
【0018】この式(6)から、単語数Nが多くなれば
必要となる記憶容量Mも多く必要であることがわかる。
必要となる記憶容量Mも多く必要であることがわかる。
【0019】これに対し、例えば引用文献2の1654
〜1656頁に示されているビームサーチ法を用いる
と、記憶容量Mを低減することができる。このビームサ
ーチ法は、最適経路としての可能性が低いものは、以
後、式(4)の演算の対象(以下、探索と称す)から除
外するという枝刈りを行い、探索領域を狭くする方法で
ある。この方法によれば、探索領域のみの累積距離gが
保存されていれば良いので、記憶容量Mを低減すること
ができる。
〜1656頁に示されているビームサーチ法を用いる
と、記憶容量Mを低減することができる。このビームサ
ーチ法は、最適経路としての可能性が低いものは、以
後、式(4)の演算の対象(以下、探索と称す)から除
外するという枝刈りを行い、探索領域を狭くする方法で
ある。この方法によれば、探索領域のみの累積距離gが
保存されていれば良いので、記憶容量Mを低減すること
ができる。
【0020】また、記憶する対象を限定しない、一般の
記憶容量の低減法として、例えば、1983年1月、岩
波書店、宮川洋、原島博、今井秀樹共著「情報と符号の
理論」(以下、引用文献4と称す)に示されている生起
確率に応じて情報源記号に符号を割り当て、平均符号長
を最小にするハフマン符号による符号化法がある。
記憶容量の低減法として、例えば、1983年1月、岩
波書店、宮川洋、原島博、今井秀樹共著「情報と符号の
理論」(以下、引用文献4と称す)に示されている生起
確率に応じて情報源記号に符号を割り当て、平均符号長
を最小にするハフマン符号による符号化法がある。
【0021】
【発明が解決しようとする課題】DPマッチング法を基
本とするパターン間距離を求める方法では、単語数が多
くなると必要とするメモリの記憶容量が多くなるという
問題があった。その理由は、DPマッチング法は、単語
の標準パターンの長さを合計した分の累積距離を記憶し
ておく必要があるためである。
本とするパターン間距離を求める方法では、単語数が多
くなると必要とするメモリの記憶容量が多くなるという
問題があった。その理由は、DPマッチング法は、単語
の標準パターンの長さを合計した分の累積距離を記憶し
ておく必要があるためである。
【0022】これに対し、記憶容量の低減に前述のビー
ムサーチ法を用いた場合、認識率が低下するという問題
があった。その理由は、ビームサーチ法は入力パターン
の、あるフレームにおける局所的な情報を用いて枝刈り
を行っているため、例えばノイズ等により局所的に累積
距離が大きくなると、たとえ、正解単語に対する最適経
路であっても、枝刈りされて探索領域から除外される可
能性があるためである。
ムサーチ法を用いた場合、認識率が低下するという問題
があった。その理由は、ビームサーチ法は入力パターン
の、あるフレームにおける局所的な情報を用いて枝刈り
を行っているため、例えばノイズ等により局所的に累積
距離が大きくなると、たとえ、正解単語に対する最適経
路であっても、枝刈りされて探索領域から除外される可
能性があるためである。
【0023】また、記憶容量の低減にハフマン符号化法
による圧縮伸長を用いた場合、圧縮効率が高くないとい
う問題があった。その理由は、ハフマン符号化法による
圧縮伸長が、情報源記号の生起確率に偏りがある場合に
有効な手法であるのに対して、情報源記号に当たる累積
距離の値には、同じ値が極めて少なく生起確率に偏りが
ほとんどないためである。
による圧縮伸長を用いた場合、圧縮効率が高くないとい
う問題があった。その理由は、ハフマン符号化法による
圧縮伸長が、情報源記号の生起確率に偏りがある場合に
有効な手法であるのに対して、情報源記号に当たる累積
距離の値には、同じ値が極めて少なく生起確率に偏りが
ほとんどないためである。
【0024】したがって、本発明の目的は、DPマッチ
ング法を基本とするパターン間距離計算装置において、
少ないメモリの記憶容量で高い認識率を実現することに
ある。
ング法を基本とするパターン間距離計算装置において、
少ないメモリの記憶容量で高い認識率を実現することに
ある。
【0025】
【課題を解決するための手段】そのため、本発明は、一
定時間長のフレームごとの特徴が時系列に示される入力
パターンと予め用意された標準パターンとの特徴間距離
をフレームごとに計算しこの特徴間距離とその1フレー
ム前までの累積値である累積距離とを用いて漸化式計算
を行いフレームごとの累積距離を求める累積距離演算手
段を備え、前記入力パターンと前記標準パターンとのパ
ターン間距離をDPマッチング法を基本とする方法によ
り計算するパターン間距離計算装置において、相関のあ
る時系列標本の情報圧縮に用いられる波形符号化法を用
いて前記累積距離を情報圧縮して記憶し1フレーム後に
前記波形符号化法により情報伸長し前記累積距離演算手
段に出力している。
定時間長のフレームごとの特徴が時系列に示される入力
パターンと予め用意された標準パターンとの特徴間距離
をフレームごとに計算しこの特徴間距離とその1フレー
ム前までの累積値である累積距離とを用いて漸化式計算
を行いフレームごとの累積距離を求める累積距離演算手
段を備え、前記入力パターンと前記標準パターンとのパ
ターン間距離をDPマッチング法を基本とする方法によ
り計算するパターン間距離計算装置において、相関のあ
る時系列標本の情報圧縮に用いられる波形符号化法を用
いて前記累積距離を情報圧縮して記憶し1フレーム後に
前記波形符号化法により情報伸長し前記累積距離演算手
段に出力している。
【0026】また、前記波形符号化法を用いて前記累積
距離を情報圧縮し圧縮累積距離を出力する累積距離圧縮
手段と、前記圧縮累積距離を記憶する圧縮累積距離記憶
手段と、この圧縮累積距離記憶手段から1フレーム前の
前記圧縮累積距離を読み出し前記波形符号化法により情
報伸長し前記累積距離演算手段に出力する累積距離伸長
手段と、を備えている。
距離を情報圧縮し圧縮累積距離を出力する累積距離圧縮
手段と、前記圧縮累積距離を記憶する圧縮累積距離記憶
手段と、この圧縮累積距離記憶手段から1フレーム前の
前記圧縮累積距離を読み出し前記波形符号化法により情
報伸長し前記累積距離演算手段に出力する累積距離伸長
手段と、を備えている。
【0027】
【発明の実施の形態】次に、本発明について図面を参照
して説明する。図1は、本発明のパターン間距離計算装
置の実施形態1を示すブロック図である。
して説明する。図1は、本発明のパターン間距離計算装
置の実施形態1を示すブロック図である。
【0028】図1を参照すると、本実施形態のパターン
間距離計算装置は、一定時間長のフレームごとの特徴が
時系列に示される入力パターンAと予め用意された標準
パターンとの特徴間距離をフレームごとに計算しこの特
徴間距離とその1フレーム前までの累積値である累積距
離とを用いて漸化式計算を行いフレームごとの累積距離
gを求める累積距離演算手段1を備え、さらに、相関の
ある時系列標本の情報圧縮に用いられる波形符号化法を
用いて累積距離gを情報圧縮し圧縮累積距離hを出力す
る累積距離圧縮手段2と、圧縮累積距離hを記憶する圧
縮累積距離記憶手段3と、この圧縮累積距離記憶手段3
から1フレーム前の圧縮累積距離hを読み出し波形符号
化法により情報伸長し累積距離演算手段1に出力する累
積距離伸長手段4と、を備えている。
間距離計算装置は、一定時間長のフレームごとの特徴が
時系列に示される入力パターンAと予め用意された標準
パターンとの特徴間距離をフレームごとに計算しこの特
徴間距離とその1フレーム前までの累積値である累積距
離とを用いて漸化式計算を行いフレームごとの累積距離
gを求める累積距離演算手段1を備え、さらに、相関の
ある時系列標本の情報圧縮に用いられる波形符号化法を
用いて累積距離gを情報圧縮し圧縮累積距離hを出力す
る累積距離圧縮手段2と、圧縮累積距離hを記憶する圧
縮累積距離記憶手段3と、この圧縮累積距離記憶手段3
から1フレーム前の圧縮累積距離hを読み出し波形符号
化法により情報伸長し累積距離演算手段1に出力する累
積距離伸長手段4と、を備えている。
【0029】次に、図1を参照して、本実施形態のパタ
ーン間距離計算装置の動作を説明する。
ーン間距離計算装置の動作を説明する。
【0030】圧縮累積距離記憶部3には、相関のある時
系列標本の情報圧縮で用いられる波形符号化法により情
報圧縮された1フレーム前の累積距離g(n;i-1,j)であ
る、累積距離gよりビット数の少ない圧縮累積距離h
(n;i-1,j)(j=1,2,…,Jn、n=1,2,…,
N)が記憶されている。
系列標本の情報圧縮で用いられる波形符号化法により情
報圧縮された1フレーム前の累積距離g(n;i-1,j)であ
る、累積距離gよりビット数の少ない圧縮累積距離h
(n;i-1,j)(j=1,2,…,Jn、n=1,2,…,
N)が記憶されている。
【0031】累積距離伸長部4において、この圧縮累積
距離h(n;i-1,j)が圧縮累積距離記憶部3から読み込ま
れ、波形符号化法により情報伸長されて、1フレーム前
の累積距離g(n;i-1,j)が累積距離演算部1へ出力され
る。累積距離演算部1には、この累積距離g(n;i-1,j)
と、式(1)で表される入力パターンAとが入力され
る。
距離h(n;i-1,j)が圧縮累積距離記憶部3から読み込ま
れ、波形符号化法により情報伸長されて、1フレーム前
の累積距離g(n;i-1,j)が累積距離演算部1へ出力され
る。累積距離演算部1には、この累積距離g(n;i-1,j)
と、式(1)で表される入力パターンAとが入力され
る。
【0032】累積距離演算部1において、まず、入力パ
ターンAの特徴aiと内部に記憶されている式(2)で
表される標準パターンBnの特徴bnjの間の距離であ
る特徴間距離d(n;i,j)が計算され、次に、この特徴間
距離d(n;i,j)と、入力された1フレーム前の累積距離
g(n;i-1,j)と、一時記憶してある累積距離g(n;i-1,
j-1)とを用いて、DPマッチング法で用いられている式
(4)の漸化式計算が行われる。計算の結果得られた累
積距離g(n;i,j)は、累積距離圧縮部2へ出力される。
このとき、入力された累積距離g(n;i-1,j)は一時記憶
され、続いて行われる漸化式計算に使用される。
ターンAの特徴aiと内部に記憶されている式(2)で
表される標準パターンBnの特徴bnjの間の距離であ
る特徴間距離d(n;i,j)が計算され、次に、この特徴間
距離d(n;i,j)と、入力された1フレーム前の累積距離
g(n;i-1,j)と、一時記憶してある累積距離g(n;i-1,
j-1)とを用いて、DPマッチング法で用いられている式
(4)の漸化式計算が行われる。計算の結果得られた累
積距離g(n;i,j)は、累積距離圧縮部2へ出力される。
このとき、入力された累積距離g(n;i-1,j)は一時記憶
され、続いて行われる漸化式計算に使用される。
【0033】累積距離圧縮部2において、入力された累
積距離g(n;i,j)は、波形符号化法により情報圧縮さ
れ、その結果得られた圧縮累積距離h(n;i,j)が圧縮累
積距離記憶部3へ出力される。
積距離g(n;i,j)は、波形符号化法により情報圧縮さ
れ、その結果得られた圧縮累積距離h(n;i,j)が圧縮累
積距離記憶部3へ出力される。
【0034】圧縮累積距離記憶部3において、入力され
た圧縮累積距離h(n;i,j)がメモリに記憶される。この
記憶された圧縮累積距離h(n;i,j)は次のフレームの計
算に用いられる。
た圧縮累積距離h(n;i,j)がメモリに記憶される。この
記憶された圧縮累積距離h(n;i,j)は次のフレームの計
算に用いられる。
【0035】以上の動作が、j=1からj=Jnまで、且
つn=1からn=Nまで繰り返され、さらに、i=1か
らi=Iまで繰り返し行われる。その後、式(5)に従
った処理により、パターン間距離D(A,Bn)(n=
1,2,…,N)が得られる。
つn=1からn=Nまで繰り返され、さらに、i=1か
らi=Iまで繰り返し行われる。その後、式(5)に従
った処理により、パターン間距離D(A,Bn)(n=
1,2,…,N)が得られる。
【0036】既に説明したように、DPマッチング法に
おいては、入力パターンの1つ前のフレームi−1にお
ける累積距離g(n;i-1,j)(j=1,2,…,Jn、n=
1,2,…,N)を保存しておく必要がある。この累積
距離gは、式(4)で求められるが、隣り合ったフレー
ムの距離に対する累積値であるため、標準パタンj方向
に隣接した値には相関がある。従って、本実施形態のパ
ターン間距離計算装置のように、引用文献1の99〜1
06頁に述べられている、音声信号処理等で利用されて
いる波形符号法を累積距離の圧縮に用いることにより、
引用文献4に示されているハフマン符号法を用いる場合
と比べて、はるかに高い圧縮率が得られる。例えば、隣
接標本間の差分、あるいは、その相関を利用して予測し
た値と実際の標本値との差分である予測残差を符号化す
るADPCM法などの高効率な圧縮手法を用いることが
できる。
おいては、入力パターンの1つ前のフレームi−1にお
ける累積距離g(n;i-1,j)(j=1,2,…,Jn、n=
1,2,…,N)を保存しておく必要がある。この累積
距離gは、式(4)で求められるが、隣り合ったフレー
ムの距離に対する累積値であるため、標準パタンj方向
に隣接した値には相関がある。従って、本実施形態のパ
ターン間距離計算装置のように、引用文献1の99〜1
06頁に述べられている、音声信号処理等で利用されて
いる波形符号法を累積距離の圧縮に用いることにより、
引用文献4に示されているハフマン符号法を用いる場合
と比べて、はるかに高い圧縮率が得られる。例えば、隣
接標本間の差分、あるいは、その相関を利用して予測し
た値と実際の標本値との差分である予測残差を符号化す
るADPCM法などの高効率な圧縮手法を用いることが
できる。
【0037】なお、本実施形態のパターン間距離計算装
置の変形例として、累積距離演算部1は、式(4)の漸
化式の他に、式(4)の漸化式に類似した、例えば、引
用文献1の164頁で述べられている式(7)の漸化式
や、引用文献3の44〜46頁に述べられている隠れマ
ルコフモデルのマッチングで用いられる対数ビタビアル
ゴリズムなどを用いることもできる。
置の変形例として、累積距離演算部1は、式(4)の漸
化式の他に、式(4)の漸化式に類似した、例えば、引
用文献1の164頁で述べられている式(7)の漸化式
や、引用文献3の44〜46頁に述べられている隠れマ
ルコフモデルのマッチングで用いられる対数ビタビアル
ゴリズムなどを用いることもできる。
【0038】
【0039】次に、本発明のパターン間距離計算装置の
実施形態2について説明する。本実施形態のパターン間
距離計算装置は、図1に示す実施形態1のパターン間距
離計算装置と同じブロック構成をもつ。実施形態1のパ
ターン間距離計算装置との相違点は、図1に示す各ブロ
ックにおける累積距離の演算方法,それに伴う情報圧
縮,情報伸張の動作にある。次に、これらの各動作につ
いて説明する。
実施形態2について説明する。本実施形態のパターン間
距離計算装置は、図1に示す実施形態1のパターン間距
離計算装置と同じブロック構成をもつ。実施形態1のパ
ターン間距離計算装置との相違点は、図1に示す各ブロ
ックにおける累積距離の演算方法,それに伴う情報圧
縮,情報伸張の動作にある。次に、これらの各動作につ
いて説明する。
【0040】累積距離伸長部4において、j=kからj
=k+jdまでの、jd個の圧縮累積距離h(n;i-1,j)(j
=k,…,k+jd)が圧縮累積距離記憶部3から読み込
まれ、波形符号化法によりまとめて情報伸長されて、jd
個の1フレーム前の累積距離g(n;i-1,j)(j=k,
…,k+jd)が累積距離演算部1へ出力される。累積距
離演算部1には、このjd個の1フレーム前の累積距離g
(n;i-1,j)(j=k,…,k+jd)と、式(1)で表さ
れる入力パターンAとが入力される。
=k+jdまでの、jd個の圧縮累積距離h(n;i-1,j)(j
=k,…,k+jd)が圧縮累積距離記憶部3から読み込
まれ、波形符号化法によりまとめて情報伸長されて、jd
個の1フレーム前の累積距離g(n;i-1,j)(j=k,
…,k+jd)が累積距離演算部1へ出力される。累積距
離演算部1には、このjd個の1フレーム前の累積距離g
(n;i-1,j)(j=k,…,k+jd)と、式(1)で表さ
れる入力パターンAとが入力される。
【0041】累積距離演算部1において、まず、入力パ
ターンAの特徴aiとjd個の内部に記憶されている式
(2)で表される標準パターンBnの特徴bnj(j=
k,…,k+jd)との間の距離であるjd個の特徴間距離
d(n;i,j)(j=k,…,k+jd)が計算され、次に、
これらjd個の特徴間距離d(n;i,j)(j=k,…,k+
jd)と、入力されたjd個の1フレーム前の累積距離g
(n;i-1,j)(j=k,…,k+jd)と、一時記憶してあ
る1個のg(n;i-1,j-1)(j=k)とを用いて、式
(4)の漸化式計算が、j=kからk+jdまでjに1を
加算しながら行われる。計算の結果得られたjd個の累
積距離g(n;i,j)(j=k,…,k+jd)は、累積距離
圧縮部2へ出力される。このとき、入力された1個の累
積距離g(n;i-1,j)(j=k+jd)は一時記憶され、累
積距離圧縮部2において、入力されたjd個の累積距離g
(n;i,j)(j=k,…,k+jd)は、波形符号化法によ
りまとめて情報圧縮され、その結果得られたjd個の圧縮
累積距離h(n;i,j)(j=k,…,k+jd)が圧縮累積
距離記憶部3へ出力される。
ターンAの特徴aiとjd個の内部に記憶されている式
(2)で表される標準パターンBnの特徴bnj(j=
k,…,k+jd)との間の距離であるjd個の特徴間距離
d(n;i,j)(j=k,…,k+jd)が計算され、次に、
これらjd個の特徴間距離d(n;i,j)(j=k,…,k+
jd)と、入力されたjd個の1フレーム前の累積距離g
(n;i-1,j)(j=k,…,k+jd)と、一時記憶してあ
る1個のg(n;i-1,j-1)(j=k)とを用いて、式
(4)の漸化式計算が、j=kからk+jdまでjに1を
加算しながら行われる。計算の結果得られたjd個の累
積距離g(n;i,j)(j=k,…,k+jd)は、累積距離
圧縮部2へ出力される。このとき、入力された1個の累
積距離g(n;i-1,j)(j=k+jd)は一時記憶され、累
積距離圧縮部2において、入力されたjd個の累積距離g
(n;i,j)(j=k,…,k+jd)は、波形符号化法によ
りまとめて情報圧縮され、その結果得られたjd個の圧縮
累積距離h(n;i,j)(j=k,…,k+jd)が圧縮累積
距離記憶部3へ出力される。
【0042】以上の動作が、k=1からk=Jn−jdまで
kにjdを加算しながら、n=1からn=Nまで繰り返さ
れ、さらに、i=1からi=Iまで繰り返し行われる。
その後、式(5)に従った処理によりパターン間距離D
(A,Bn)(n=1,2,…,N)が得られる。
kにjdを加算しながら、n=1からn=Nまで繰り返さ
れ、さらに、i=1からi=Iまで繰り返し行われる。
その後、式(5)に従った処理によりパターン間距離D
(A,Bn)(n=1,2,…,N)が得られる。
【0043】本実施形態のパターン間距離計算装置は、
複数の累積距離を組みにして扱うため、例えば、引用文
献1の110頁で述べられている周波数領域での符号化
法のひとつである、コサイン変換等の直交変換を用いた
適応変換符号化法のような、組みになった複数の値の相
関を用いて符号化を行う符号化法に適している。すなわ
ち、標準パタンj方向に連ねた1単語分の累積距離を組
みにして扱うことにより、時間領域でいえば高周波に相
当する値の振れが少ないため、振幅の小さい周波数成分
に割り当てるビットを少なくすることで高効率に圧縮す
ることができる。
複数の累積距離を組みにして扱うため、例えば、引用文
献1の110頁で述べられている周波数領域での符号化
法のひとつである、コサイン変換等の直交変換を用いた
適応変換符号化法のような、組みになった複数の値の相
関を用いて符号化を行う符号化法に適している。すなわ
ち、標準パタンj方向に連ねた1単語分の累積距離を組
みにして扱うことにより、時間領域でいえば高周波に相
当する値の振れが少ないため、振幅の小さい周波数成分
に割り当てるビットを少なくすることで高効率に圧縮す
ることができる。
【0044】なお、本実施形態のパターン間距離計算装
置の変形例として、累積距離圧縮部2と累積距離伸長部
4は、情報圧縮伸長法として、引用文献1の110〜1
11頁で述べられているコサイン変換を用いた適応変換
符号化法の他に、同じ直交変換を用いた、例えば、引用
文献1の110〜111頁で述べられているK−L変換
を用いた適応変換符号化法や、特定の周波数成分を除く
ことで情報圧縮するリフタリング法などを用いることが
できる。このとき、累積距離のまとめ方として、1単語
分の他に、例えば2単語分や、あるいは単語に捕らわれ
ないまとめ方が用いられる。
置の変形例として、累積距離圧縮部2と累積距離伸長部
4は、情報圧縮伸長法として、引用文献1の110〜1
11頁で述べられているコサイン変換を用いた適応変換
符号化法の他に、同じ直交変換を用いた、例えば、引用
文献1の110〜111頁で述べられているK−L変換
を用いた適応変換符号化法や、特定の周波数成分を除く
ことで情報圧縮するリフタリング法などを用いることが
できる。このとき、累積距離のまとめ方として、1単語
分の他に、例えば2単語分や、あるいは単語に捕らわれ
ないまとめ方が用いられる。
【0045】次に、本発明のパターン間距離計算装置の
実施形態3について説明する。本実施形態のパターン間
距離計算装置は、図1に示す実施形態1のパターン間距
離計算装置と同じブロック構成をもつ。実施形態1のパ
ターン間距離計算装置との相違点は、図1に示す各ブロ
ックにおける累積距離の演算方法,それに伴う情報圧
縮,情報伸張の動作にある。次に、これらの各動作につ
いて説明する。
実施形態3について説明する。本実施形態のパターン間
距離計算装置は、図1に示す実施形態1のパターン間距
離計算装置と同じブロック構成をもつ。実施形態1のパ
ターン間距離計算装置との相違点は、図1に示す各ブロ
ックにおける累積距離の演算方法,それに伴う情報圧
縮,情報伸張の動作にある。次に、これらの各動作につ
いて説明する。
【0046】累積距離伸長部4において、i=mにおけ
る圧縮累積距離h(n;i-1,j)(i=m)が圧縮累積距離
記憶部3から読み込まれ、波形符号化法により情報伸長
されて、1フレーム前の累積距離g(n;i-1,j)(i=
m)が累積距離演算部1へ出力される。累積距離演算部
1には、この1フレーム前の累積距離g(n;i-1,j)(i
=m)と、式(1)で表される入力パターンAとが入力
される。
る圧縮累積距離h(n;i-1,j)(i=m)が圧縮累積距離
記憶部3から読み込まれ、波形符号化法により情報伸長
されて、1フレーム前の累積距離g(n;i-1,j)(i=
m)が累積距離演算部1へ出力される。累積距離演算部
1には、この1フレーム前の累積距離g(n;i-1,j)(i
=m)と、式(1)で表される入力パターンAとが入力
される。
【0047】累積距離演算部1において、まず、入力パ
ターンAのid個の特徴ai(i=m,…,m+id)と内
部に記憶されている式(2)で表される標準パターンB
nの特徴bnjとの間の距離であるid個の特徴間距離d
(n;i,j)(i=m,…,m+id)が計算され、次に、こ
れらのid個の特徴間距離d(n;i,j)(i=m,…,m+
id)と、入力された1フレーム前の累積距離g(n;i-1,
j)(i=m)と、一時記憶してあるi=mからi=m+
idまでのid個の累積距離g(n;i-1,j-1)(i=m,…,
m+id)とを用いて、式(4)の漸化式計算が、フレー
ムi方向にi=mからi=m+idまで行われ、計算の結
果得られた1個の累積距離g(n;i,j)(i=m+id)が
累積距離圧縮部2へ出力される。このとき、入力された
1フレーム前の1個の累積距離g(n;i-1,j)(i=m)
が一時記憶されると共に、計算の結果得られたi=mか
らi=m+id−1までのid−1個の累積距離g(n;i,j)
(i=m,...,m+id−1)が一時記憶され、続い
て行われる漸化式計算に使用される。
ターンAのid個の特徴ai(i=m,…,m+id)と内
部に記憶されている式(2)で表される標準パターンB
nの特徴bnjとの間の距離であるid個の特徴間距離d
(n;i,j)(i=m,…,m+id)が計算され、次に、こ
れらのid個の特徴間距離d(n;i,j)(i=m,…,m+
id)と、入力された1フレーム前の累積距離g(n;i-1,
j)(i=m)と、一時記憶してあるi=mからi=m+
idまでのid個の累積距離g(n;i-1,j-1)(i=m,…,
m+id)とを用いて、式(4)の漸化式計算が、フレー
ムi方向にi=mからi=m+idまで行われ、計算の結
果得られた1個の累積距離g(n;i,j)(i=m+id)が
累積距離圧縮部2へ出力される。このとき、入力された
1フレーム前の1個の累積距離g(n;i-1,j)(i=m)
が一時記憶されると共に、計算の結果得られたi=mか
らi=m+id−1までのid−1個の累積距離g(n;i,j)
(i=m,...,m+id−1)が一時記憶され、続い
て行われる漸化式計算に使用される。
【0048】累積距離圧縮部2において、入力されたi
=m+idにおける累積距離g(n;i,j)(i=m+id)が
波形符号化法により情報圧縮され、その結果得られた圧
縮累積距離h(n;i,j)(i=m+id)が圧縮累積距離記
憶部3へ出力される。
=m+idにおける累積距離g(n;i,j)(i=m+id)が
波形符号化法により情報圧縮され、その結果得られた圧
縮累積距離h(n;i,j)(i=m+id)が圧縮累積距離記
憶部3へ出力される。
【0049】圧縮累積距離記憶部3において、入力され
た圧縮累積距離h(n;i,j)(i=m+id)がメモリに記
憶される。
た圧縮累積距離h(n;i,j)(i=m+id)がメモリに記
憶される。
【0050】以上の動作が、j=1からj=Jnまで、且
つn=1からn=Nまで繰り返され、さらに、m=1か
らm=I−idまでmにidを加算しながら繰り返し行われ
る。その後、式(5)に従った処理により、パターン間
距離D(A,Bn)(n=1,...,N)が得られ
る。
つn=1からn=Nまで繰り返され、さらに、m=1か
らm=I−idまでmにidを加算しながら繰り返し行われ
る。その後、式(5)に従った処理により、パターン間
距離D(A,Bn)(n=1,...,N)が得られ
る。
【0051】本実施形態のパターン間距離計算装置は、
漸化式計算をi=mからi=m+idまで行うので、i=
mからi=m+idまでのid個の累積距離g(n;i-1,j)
(i=1,...,m+id)を一時記憶するメモリを必
要とするが、i=mからi=m+idまで、累積距離が情
報圧縮されないため、情報圧縮による累積距離の劣化を
低減でき、高い認識率を実現できる。
漸化式計算をi=mからi=m+idまで行うので、i=
mからi=m+idまでのid個の累積距離g(n;i-1,j)
(i=1,...,m+id)を一時記憶するメモリを必
要とするが、i=mからi=m+idまで、累積距離が情
報圧縮されないため、情報圧縮による累積距離の劣化を
低減でき、高い認識率を実現できる。
【0052】
【発明の効果】本発明の第1の効果は、引用文献2の1
651頁に示されているようなDPマッチング法を基本
とするパターンマッチングを行うパターン認識処理にお
いて多量に必要とされる、累積距離を記憶するメモリの
容量を、低減することができることである。その理由
は、本発明が有する、累積距離の特性を活かした高効率
な情報圧縮手段による累積距離の圧縮が可能なためであ
る。
651頁に示されているようなDPマッチング法を基本
とするパターンマッチングを行うパターン認識処理にお
いて多量に必要とされる、累積距離を記憶するメモリの
容量を、低減することができることである。その理由
は、本発明が有する、累積距離の特性を活かした高効率
な情報圧縮手段による累積距離の圧縮が可能なためであ
る。
【0053】本発明の第2の効果は、認識率の低下が少
ないパターン認識が実現できることである。その理由
は、認識率の低下につながる、最適経路を除外する可能
性があるビームサーチ法と異なり、全領域を探索領域と
するパターン間距離の演算を用いているためである。
ないパターン認識が実現できることである。その理由
は、認識率の低下につながる、最適経路を除外する可能
性があるビームサーチ法と異なり、全領域を探索領域と
するパターン間距離の演算を用いているためである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のパターン間距離計算装置の実施形態を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図2】パターン間距離計算装置におけるDPマッチン
グを説明するための概念図である。
グを説明するための概念図である。
1 累積距離演算部 2 累積距離圧縮部 3 圧縮累積距離記憶部 4 累積距離伸長部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−275800(JP,A) 特開 昭61−57995(JP,A) 特開 昭58−105297(JP,A) 特開 平4−50900(JP,A) 特開 平4−86799(JP,A) 特開 平3−71200(JP,A) 特開 平2−110598(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G10L 3/00 533 JICSTファイル(JOIS)
Claims (2)
- 【請求項1】 一定時間長のフレームごとの特徴が時系
列に示される入力パターンと予め用意された標準パター
ンとの特徴間距離をフレームごとに計算しこの特徴間距
離とその1フレーム前までの累積値である累積距離とを
用いて漸化式計算を行いフレームごとの累積距離を求め
る累積距離演算手段を備え、前記入力パターンと前記標
準パターンとのパターン間距離をDPマッチング法を基
本とする方法により計算するパターン間距離計算装置に
おいて、相関のある時系列標本の情報圧縮に用いられる
波形符号化法を用いて前記累積距離を情報圧縮して記憶
し1フレーム後に前記波形符号化法により情報伸長し前
記累積距離演算手段に出力することを特徴とするパター
ン間距離計算装置。 - 【請求項2】 前記波形符号化法を用いて前記累積距離
を情報圧縮し圧縮累積距離を出力する累積距離圧縮手段
と、前記圧縮累積距離を記憶する圧縮累積距離記憶手段
と、この圧縮累積距離記憶手段から1フレーム前の前記
圧縮累積距離を読み出し前記波形符号化法により情報伸
長し前記累積距離演算手段に出力する累積距離伸長手段
と、を備える、請求項1記載のパターン間距離計算装
置。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8263328A JP3006507B2 (ja) | 1996-10-03 | 1996-10-03 | パターン間距離計算装置 |
DE69712698T DE69712698T2 (de) | 1996-10-03 | 1997-09-24 | Verfahren zur Berechnung der Unähnlichkeit von Mustern und Vorrichtung dafür |
EP97116664A EP0834858B1 (en) | 1996-10-03 | 1997-09-24 | Pattern dissimilarity calculation method and apparatus therefor |
US09/792,144 US20010014858A1 (en) | 1996-10-03 | 2001-02-23 | Inter-pattern distance calculation method and apparatus thereof, and pattern recognition method and apparatus thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8263328A JP3006507B2 (ja) | 1996-10-03 | 1996-10-03 | パターン間距離計算装置 |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10111696A JPH10111696A (ja) | 1998-04-28 |
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Family
ID=17387955
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8263328A Expired - Fee Related JP3006507B2 (ja) | 1996-10-03 | 1996-10-03 | パターン間距離計算装置 |
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---|---|
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EP (1) | EP0834858B1 (ja) |
JP (1) | JP3006507B2 (ja) |
DE (1) | DE69712698T2 (ja) |
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KR20010016276A (ko) * | 2000-11-29 | 2001-03-05 | 안병엽 | 익명 수신자 전자 메일 처리 방법 및 시스템 |
EP1811674A1 (en) * | 2006-01-23 | 2007-07-25 | Motorola, Inc. | Apparatus and methods for jointly decoding messages based on apriori knowledge of modified codeword transmission |
US8189581B2 (en) * | 2007-06-20 | 2012-05-29 | Motorola Mobility, Inc. | Method, signal and apparatus for managing the transmission and receipt of broadcast channel information |
US20080316995A1 (en) * | 2007-06-20 | 2008-12-25 | Motorola, Inc. | Broadcast channel signal and apparatus for managing the transmission and receipt of broadcast channel information |
JP5081590B2 (ja) * | 2007-11-14 | 2012-11-28 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 欠陥観察分類方法及びその装置 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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CA2042926C (en) * | 1990-05-22 | 1997-02-25 | Ryuhei Fujiwara | Speech recognition method with noise reduction and a system therefor |
JP2980420B2 (ja) * | 1991-07-26 | 1999-11-22 | 富士通株式会社 | 動的計画法照合装置 |
-
1996
- 1996-10-03 JP JP8263328A patent/JP3006507B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1997
- 1997-09-24 EP EP97116664A patent/EP0834858B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1997-09-24 DE DE69712698T patent/DE69712698T2/de not_active Expired - Fee Related
-
2001
- 2001-02-23 US US09/792,144 patent/US20010014858A1/en not_active Abandoned
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Publication number | Publication date |
---|---|
EP0834858B1 (en) | 2002-05-22 |
EP0834858A2 (en) | 1998-04-08 |
DE69712698T2 (de) | 2003-01-30 |
JPH10111696A (ja) | 1998-04-28 |
US20010014858A1 (en) | 2001-08-16 |
DE69712698D1 (de) | 2002-06-27 |
EP0834858A3 (en) | 1998-11-25 |
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A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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