JP3031081B2 - 音声認識装置 - Google Patents

音声認識装置

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JP3031081B2
JP3031081B2 JP4260994A JP26099492A JP3031081B2 JP 3031081 B2 JP3031081 B2 JP 3031081B2 JP 4260994 A JP4260994 A JP 4260994A JP 26099492 A JP26099492 A JP 26099492A JP 3031081 B2 JP3031081 B2 JP 3031081B2
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晴之 林
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、音声認識装置に関し、
特に非定常雑音の多い環境で使用される音声認識装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】図5を参照すると、従来の音声認識装置
において、分析部1は入力信号aを特徴ベクトルで表現
される入力パターンbに変換する。音声検出部2は、入
力パターンbを音声区間と非音声区間とに分け、音声区
間を入力音声パターンcとして認識部3へ、また非音声
区間を非音声パターンdとして雑音学習部5へ各各出力
する。雑音学習部5は、非音声パターンdから例えばパ
ワーレベルの最小となる1区間を抽出あるいは全区間の
平均を計算し、雑音パターンfとして認識部3へ出力す
る。認識部3は、入力音声パターンcと標準パターン記
憶部4からの標準パターンeの前後に雑音パターンfを
結合したものとのマッチングを行い、その結果類似度の
最も高い標準パターンのカテゴリを認識結果gとして出
力する。なお、このマッチングの際に入力音声パターン
cから雑音パターンfを減算するノイズサブストラクシ
ョンを行う場合もある。
【0003】従来のこの種の雑音パターンは定常雑音と
いう前提で音声検出の結果の非音声区間から1パターン
のみ学習されるものである。
【0004】次に図2を参照すると、(a)は非定常雑
音のない入力パターンのパワーの波形図であり、(b)
は発声前に舌打ち音および発声後に呼気音が付加された
入力パターンのパワーの波形図と特徴ベクトルの変化量
の波形図である。従来の音声認識方式ではいずれも非音
声定常区間である″SN″区間のみを雑音パターンとし
て学習している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】この従来の音声認識装
置では、実際のフィールド上での誤認識の原因は定常雑
音よりも非定常雑音のほうが多く、また非定常雑音が多
い環境で使用されるアプリケーションが多いにもかかわ
らず、従来の雑音学習方式では非定常雑音を学習するこ
とができない。したがって、フィールド上では高い音声
認識率を維持できない。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明による音声認識装
置は、入力信号を特徴ベクトルで表現される入力パター
ンに変換する信号分析手段と、前記信号分析手段からの
前記入力パターンを音声区間と非音声区間とに分けて前
記音声区間を入力音声パターンとして出力するとともに
前記非音声区間を非音声パターンとして出力する音声検
出手段と、前記音声検出手段からの前記非音声パターン
から前記特徴ベクトルの変化の小さい区間の平均を定常
雑音パターンとして学習するとともに前記特徴ベクトル
の変化が大きい区間を切り出して非定常雑音パターンと
して学習する雑音学習手段と、前記雑音学習手段からの
前記定常雑音パターンと前記非定常雑音パターンとを登
録・記憶する雑音パターン記憶手段と、予め用意された
標準パターンが登録・記憶される標準パターン記憶手段
と、前記音声検出手段からの前記入力音声パターンと前
記標準パターン記憶手段からの前記標準パターンと前記
雑音パターン記憶手段からの前記定常雑音パターンおよ
び前記非定常雑音パターンとからマッチング処理を行な
って類似度の最も高い前記標準パターンのカテゴリを認
識結果として出力するパターン認識手段と、を備える。
【0007】また、本発明による音声認識装置は、前記
雑音パターン記憶手段において、最新の前記定常雑音パ
ターンを1個のみ記憶し、さらに新しいものから決めら
れた個数分だけ前記非定常雑音パターンを記憶する。
【0008】さらに、本発明による音声認識装置は、
記パターン認識手段が前記マッチング処理を行なう際の
前記定常雑音パターンと前記非定常雑音パターンとは、
前記定常雑音パターンのみと前記非定常雑音パターンの
前後に前記定常雑音パターンを結合したものとして用い
られる。
【0009】
【実施例】本発明の音声認識装置において、雑音学習手
段では非音声パターンから特徴ベクトルの変化が小さい
区間の平均を定常雑音パターンとして学習し、特徴ベク
トルの変化が大きい区間を切り出して非定常雑音パター
ンとして学習する。また、雑音パターン記憶手段では最
新の定常雑音パターンを1個のみ記憶し、さらに新しい
ものから決められた個数分だけ非定常雑音パターンを記
憶する。さらに、認識手段では定常雑音パターンのみお
よび非定常雑音パターンの前後に定常雑音パターンを結
合したものを雑音パターンとしてマッチング処理に用い
る。
【0010】次に、本発明について図面を参照して説明
する。本発明の一実施例を示す図1を参照すると、分析
部1は入力信号aを特徴ベクトルで表現される入力パタ
ーンbに変換する。音声検出部2は、入力パターンbを
音声区間と非音声区間とに分け、音声区間を入力音声パ
ターンcとして認識部3へ出力し、非音声区間を非音声
パターンdとして雑音学習部5へ出力する。なおここ
で、入力音声パターンcが真の音声区間を十分に含む様
に音声検出パラメータを設定したり、ハングオーバー区
間をつける場合もある。雑音学習部5は、非音声パター
ンdから特徴ベクトルの変化が小さい区間の平均をとり
雑音パターンhを定常雑音パターンとして雑音パターン
記憶部6へ出力する。ここでもし非音声パターンdのな
かで特徴ベクトルの変化が大きい区間があれば、その区
間を切り出して雑音パターンhを非定常雑音パターンと
して雑音パターン記憶部6へ出力する。図2(b)にお
いて、仮に音声検出が正確に行われ″VOICE″の区
間以外が非音声パターンになったとすると、特徴ベクト
ルの変化が小さい例えばΔV=Δl以下の区間″SN″
の平均を定常雑音パターンhとして学習し、変化が大き
い例えばΔV=Δh以上区間″N1″,″N2″を非定
常雑音パターンiとして学習する。雑音パターン記憶部
6は、過去の定常雑音パターンを廃棄し、区間″SN″
での最新の定常雑音パターンを1個登録する。さらに、
今回学習した区間″N1″,″N2″での非定常雑音パ
ターンを登録し、既に登録した非定常雑音パターンの数
が予め決められた数のM個であった場合には、最も過去
に登録した区間(ここでは区間″N7″,″N8″とす
る)での雑音パターンを廃棄する。
【0011】認識部3は、入力音声パターンcと標準パ
ターン記憶部4からの出力である標準パターンeおよび
雑音パターン記憶部6からの出力である雑音パターンf
とのマッチングを行う。ここで雑音パターンfは、定常
雑音パターンhとM個の(定常雑音パターンh+非定常
雑音パターンi+定常雑音パターンh)の合計(M+
1)個の組み合わせを用意する。図2(b)において学
習した区間″SN″,″N1″,″N2″での定常・非
定常雑音パターンから、図5の(a),(b),(c)
のように3個の雑音パターンを作成してマッチングに用
いる。このマッチングの方法は、例えば各標準パターン
の前後(M+1)個の雑音パターンを結合したものと入
力音声パターンとをマッチングし、最も類似度が高くな
った組み合わせの標準パターンのカテゴリを認識結果g
として出力するか、または入力音声パターンの始端から
雑音パターンとのマッチングを開始し、最も類似度の高
くなった雑音パターンの次に入力音声パターンの続きの
区間と標準パターンとのマッチングを行い、最後に再度
入力音声パターンの続きから終端までの区間と雑音パタ
ーンとのマッチングを行う。その結果、類似度の最も高
くなった標準パターンのカテゴリを認識結果gとして出
力する。なお、標準パターンとのマッチングの際に、入
力音声パターンから定常雑音パターンを減算するノイズ
サブストラクションを行う場合もある。次に、認識結果
が正解となった場合には正解の標準パターンとのマッチ
ングバックトレースを行い、標準パターンに対応した入
力音声パターンの区間を真の音声区間と判断し、かつ雑
音パターンに対応した入力音声パターンの区間を非音声
区間と判断してこれを非音声パターンjとして雑音学習
部5に出力する。図2において、仮に音声検出が正確に
行われず″DETECT″の区間が入力音声パターンに
なったとすると、この″DETECT″の区間がマッチ
ングの対象となる。図2(b)の入力音声パターンの場
合のマッチングバックトレースを図3に示す。この図3
において、標準パターンに対応した区間は″t1 ″〜″
t3 ″であり、この区間を真の音声区間と判断する。逆
に、雑音パターンに対応した区間は″t1 ″〜″t2
と″t3 ″〜″t4 ″であり、この区間を非音声区間と
判断し、非音声パターンjとして雑音学習部に出力す
る。雑音学習部5は、非音声パターンjの中で特徴ベク
トルの変化が小さい区間があればこの平均をとり定常雑
音パターンhとして、また非音声パターンjの中で特徴
ベクトルの変化が大きい区間があればその区間を非定常
雑音パターンiとして雑音パターン記憶部6へ出力す
る。なお、図2(b)においては特徴ベクトルの変化が
小さい区間がないため定常雑音パターンはなく、区間″
N1″,″N2″での非定常雑音パターンを学習するこ
とになる。雑音パターン記憶部6における雑音パターン
の廃棄あるいは登録の方法は前述と同じである。
【0012】このように、同一の環境(場所や人等)で
使用されている過去の入力パターンから複数の雑音パタ
ーンを学習し、次の認識時にこれらの雑音パターンを用
いたマッチングを行うこてができる。
【0013】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、
非定常雑音を含めた複数の雑音パターンを用いたマッチ
ングを行うことができ、非定常雑音が付加したために誤
認識していた入力音声を正しく認識することができる。
この結果、非定常雑音が多いフィールド上でも高い認識
率が維持できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の音声認識装置を示すブロッ
ク図である。
【図2】(a)は同実施例の音声認識装置の非定常雑音
のない入力パターンのパワーの波形図である。 (b)は同実施例の音声認識装置の発声前に舌打ち音お
よび発声後に呼気音が付加された入力パターンのパワー
の波形と特徴ベクトルの変化量を示す波形図である。
【図3】同実施例の音声認識装置の図2(b)の入力音
声パターンと標準パターンおよび雑音パターンとのマッ
チングバックトレースを示す図である。
【図4】(a)、(b)、(c)は同実施例の音声認識
装置の図2(b)で学習した定常雑音パターンと非定常
雑音パターンから認識時用に作成した3つの雑音パター
ンのパワーの波形図である。
【図5】従来の音声認識装置を示すブロック図である。
【符号の説明】
1 分析部 2 音声検出部 3 認識部 4 標準パターン記憶部 5 雑音学習部 6 雑音パターン記憶部 a 入力信号 b 入力パターン c 入力音声パターン d 非音声パターン e 標準パターン f 雑音パターン g 認識結果 h 雑音パターン j 非音声パターン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G10L 15/20 G10L 15/06 JICSTファイル(JOIS)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力信号を特徴ベクトルで表現される
    力パターンに変換する信号分析手段と、前記信号分析手段からの前記入力パターンを音声区間と
    非音声区間とに分けて前記音声区間を入力音声パターン
    として出力するとともに前記非音声区間を非音声パター
    ンとして出力する 音声検出手段と、前記音声検出手段からの前記非音声パターンから前記特
    徴ベクトルの変化の小さい区間の平均を定常雑音パター
    ンとして学習するとともに前記特徴ベクトルの変化が大
    きい区間を切り出して非定常雑音パターンとして学習す
    る雑音学習手段と、 前記雑音学習手段からの前記定常雑音パターンと前記非
    定常雑音パターンとを登録・記憶する 雑音パターン記憶
    手段と、 予め用意された標準パターンが登録・記憶される標準パ
    ターン記憶手段と、前記音声検出手段からの前記入力音声パターンと前記標
    準パターン記憶手段からの前記標準パターンと前記雑音
    パターン記憶手段からの前記定常雑音パターンおよび前
    記非定常雑音パターンとからマッチング処理を行なって
    類似度の最も高い前記標準パターンのカテゴリを認識結
    果として出力するパターン 認識手段と、を備える ことを特徴とする音声認識装置。
  2. 【請求項2】 前記雑音パターン記憶手段において、最
    新の前記定常雑音パターンを1個のみ記憶し、さらに新
    しいものから決められた個数分だけ前記非定常雑音パタ
    ーンを記憶することを特徴とする請求項1記載の音声認
    識装置。
  3. 【請求項3】 前記パターン認識手段が前記マッチング
    処理を行なう際の前記定常雑音パターンと前記非定常雑
    音パターンとは、前記定常雑音パターンのみと前記非定
    常雑音パターンの前後に前記定常雑音パターンを結合し
    たものとして用いられることを特徴とする請求項1記載
    の音声認識装置。
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