JPH0695693A - 音声認識装置用騒音低減回路 - Google Patents

音声認識装置用騒音低減回路

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JPH0695693A
JPH0695693A JP4240696A JP24069692A JPH0695693A JP H0695693 A JPH0695693 A JP H0695693A JP 4240696 A JP4240696 A JP 4240696A JP 24069692 A JP24069692 A JP 24069692A JP H0695693 A JPH0695693 A JP H0695693A
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JP
Japan
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noise
adaptive
voice
coefficient
filter
Prior art date
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Pending
Application number
JP4240696A
Other languages
English (en)
Inventor
Shoji Fujimoto
昇治 藤本
Kazuya Sako
和也 佐古
Hiroyuki Fujimoto
博之 藤本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Ten Ltd
Original Assignee
Denso Ten Ltd
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Publication date
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Publication of JPH0695693A publication Critical patent/JPH0695693A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は騒音環境下における騒音低減による
認識率向上を設ける。 【構成】 話者の音声により機器の制御を行うために音
声に混入する騒音をキャンセルする音声認識装置用騒音
低減回路に、定常的な前記騒音をキャンセルする適応型
フィルタ22と、定常な騒音入力に対してフィルタ係数
を逐次更新する適応アルゴリズム形成手段23と、非定
常な前記音声が入力する場合にはフィルタ係数の更新の
適応速度を小さくし、定常的な前記騒音のみが入力する
場合にはフィルタ係数の更新の適応速度を大きくするた
めの収束係数を形成する適応速度制御手段25と、適応
速度を大きくするための収束係数を記憶し、機器の電源
投入時に定常的な騒音による学習が終了するまで記憶さ
れた収束係数を用いてフィルタ係数を形成させる固定係
数記憶手段26と、学習に必要な時間を制御するタイマ
ー27とを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は音声を認識し機器を制御
する音声認識装置に関し、特に本発明では騒音環境下に
おける騒音低減による認識率向上に関する。
【0002】
【従来の技術】従来このような技術としては、音声認識
を行う際に騒音環境下で認識率が非常に低下するため低
下を防止するために以下に説明するものがあった。図4
は従来の音声認識装置用騒音低減回路を示す図である。
本図に示す音声認識装置用騒音低減回路は、除去すべき
騒音が混入される音声を捕捉し電気信号に変換する音声
捕捉用マイクロフォンからの信号を遅延する遅延器21
と、該遅延器21に接続され音声に混入される騒音を除
去するキャンセル信号を形成するためFIR(Finite I
mpulse Response)からなる適応型フィルタ22と、後述
するキャンセル後の音声信号を用い最小二乗法ないしは
学習同定法により該適応型フィルタ22を構成するフィ
ルタ係数を更新する適応アルゴリズム形成手段23と、
前記音声捕捉マイクロフォンからの信号と前記適応型フ
ィルタ22からのキャンセル信号とを加算し音声出力の
みを形成する加算器24とを具備する。
【0003】前記適用フィルタ22には元信号と遅延信
号の差が零になるように、つまり、遅延情報から元信号
が予測されるようにしてある。車両等の走行では騒音が
車室内に発生するが、騒音は一定走行の場合に周期的で
定常的である。前記適応アルゴリズム形成手段26には
騒音に対して学習を行い適応型フィルタ22のフィルタ
係数を形成するようにしてある。車両の車室内で機器を
制御するために音声が発生されると、音声は突発的で非
定常的であるからこの音声によりフィルタ係数が更新さ
れることなく前記適応型フィルタ22により加算器24
でキャンセルされることなく出力される。かくして前記
音声認識装置用騒音低減回路により音声認識が行われる
際に騒音環境下で音声に混入した騒音が除去され認識率
が低下するからすなわち音声認識装置の手前で騒音低減
が行われて騒音に埋もれた音声だけが抽出され音声認識
装置に入力される。ところで、前記音声認識装置用低減
回路では、前述のように、ディジタル信号処理が常に適
応型フィルタにより行われるが、適応速度が速すぎると
音声区間においてもフィルタ係数が更新され適応が行わ
れ騒音信号だけでなく音声の一部もキャンセルされてし
まう場合があった。具体的には「あー」のような音声の
後半では繰り返し成分があり、したがって後半の一部は
キャンセルされる。この音声の一部キャンセルを防止す
るために加算器24の出力を監視し出力に応じて更新速
度を可変にすることが必要になった。このため前記加算
器24の入力信号及び出力信号を入力し前記適応アルゴ
リズム形成手段23の適応速度を制御する適応速度制御
手段25が設けられた。かくして音声区間が検出される
と適応型フィルタ22のフィルタ係数の更新が停止状態
になるようにし、よってそれまでに学習されたフィルタ
係数で騒音がキャンセルされる。この場合、フィルタ係
数の更新がほぼ停止状態になるため音声のキャンセルが
停止されるのが防止される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
音声認識装置用騒音低減回路では、電源投入時の初期状
態には騒音がキャンセルされるように適応型フィルタの
フィルタ係数が学習されていないため音声により出力が
あるのか騒音がキャンセルされずに出力があるのか判断
できず、他方出力があるため更新がほぼ停止された状態
になるので騒音区間にあるにもかかわらず更新速度が遅
くなり満足な性能を得るまでの時間が長くなるという問
題があった。すなわちシステムを立ち上げる都度一定時
間満足に使えない制約が生じることになる。
【0005】したがって本発明は上記問題点に鑑みシス
テム動作開始ごとの初期等価時間を節減できる音声認識
装置用騒音低減回路を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は前記問題点を解
決するために、車室内の話者の音声により機器の制御を
行うために音声に混入する騒音をキャンセルする音声認
識装置用騒音低減回路に適応型フィルタ、適応アルゴリ
ズム形成手段、適応速度制御手段、固定係数記憶手段及
びタイマーを設ける。
【0007】前記適応型フィルタは定常的な前記騒音を
キャンセルする。前記適応アルゴリズム形成手段は定常
な騒音入力に対して前記適応型フィルタのフィルタ係数
を逐次更新する。前記適応速度制御手段は非定常な前記
音声が入力する場合には該適応アルゴリズム形成手段に
よって形成されるフィルタ係数の更新の適応速度を小さ
くし、定常的な前記騒音のみが入力する場合には前記形
成されるフィルタ係数の更新の適応速度を大きくするた
めの収束係数を形成する。
【0008】前記固定係数記憶手段は前記適応速度を大
きくするための収束係数を記憶し、前記制御されるべき
機器の電源投入時に前記適応アルゴリズム形成手段に、
定常的な前記騒音による学習が終了するまで前記記憶さ
れた収束係数を用いてフィルタ係数を形成させる。前記
タイマーは前記学習に必要な時間が経過後に前記適応ア
ルゴリズム形成手段により形成される収束係数でフィル
タ係数を形成させる。
【0009】
【作用】本発明の音声認識装置用騒音低減回路によれ
ば、前記適応型フィルタでは定常的な前記騒音がキャン
セルされ、前記適応アルゴリズム形成手段では定常な騒
音入力に対して前記適応型フィルタのフィルタ係数が逐
次更新される。よって非定常な音声はキャンセルされな
い。前記適応速度制御手段では非定常な前記音声が入力
する場合には該適応アルゴリズム形成手段によって形成
されるフィルタ係数の更新の適応速度が小さくなるよう
にし、定常的な前記騒音のみが入力する場合には前記形
成されるフィルタ係数の更新の適応速度が大きくするた
めの収束係数が形成されるので、音声に繰り返し成分が
あって一部キャンセルされるのを防止できる。前記固定
係数記憶手段では前記適応速度を大きくするための収束
係数が記憶され、前記制御されるべき機器の電源投入時
に前記適応アルゴリズム形成手段に定常的な前記騒音に
よる学習が終了するまで前記記憶された収束係数が用い
られてフィルタ係数が形成されるので、電源投入時に騒
音がキャンセルされないため音声が入力されたと判断し
適応速度が小さくなりフィルタ係数の学習に長時間を要
することがなくなる。前記タイマーにより前記学習に必
要な時間が経過後に前記適応アルゴリズム形成手段によ
り形成される収束係数でフィルタ係数が形成されて、以
後の騒音の変動に対応して定常的な騒音のキャンセルが
行われる。
【0010】
【実施例】以下本発明の実施例について図面を参照して
説明する。図1は本発明の実施例に係る音声認識装置を
用いた制御システムを示す図である。本図に示すよう
に、音声認識装置を用いた制御システムは、車両の車室
300内の話者の音声を捕捉する二つの音声捕捉用マイ
クロフォン200と、該音声捕捉用マイクロフォン20
0からの音声の方向、音源からの距離から話者を識別す
る話者方向距離判定部201と、該話者方向距離判定部
201に接続される自動利得制御(AGC)部202
と、自動利得制御(AGC)に接続され信号に混入する
騒音をキャンセルする音声認識用騒音低減回路203
と、該音声認識用騒音低減回路203に接続され騒音が
キャンセルされた音声が登録されたどの単語に一致する
かを認識する音声認識部204と、該音声認識部204
に接続され認識された単語に基づき制御信号を形成する
各種制御部205と、該各種制御部205を介して認識
された単語を音声に合成する音声合成部206と、該音
声合成部206に接続され合成された音声を再生するス
ピーカ207と、前記各種制御部205に接続されこれ
に制御されるオーディオ208と、エアコンデショナー
209と、電話210と、ナビゲーション211と、オ
ートドライブ212等を含む。
【0011】図2は本発明の第1の実施例に係る音声認
識装置用雑音低減回路であってタイマー方式を用いるも
のの例を示す図である。本図に示す音声認識装置用雑音
低減回路は、自動利得制御部202からのアナログ信号
をディジタル信号に変換するA/D変換器(Analog To D
igital Converter) 20と、該A/D変換器20からの
ディジタル信号を遅延する遅延器21と、該遅延器21
に接続され音声に混入される騒音を除去するキャンセル
信号を形成するためにFIRからなる適応型フィルタ2
2と、最小二乗法ないしは学習同定法により該適応型フ
ィルタ22を構成するフィルタ係数を更新する適応型ア
ルゴリズム形成手段23と、前記音声捕捉マイクロフォ
ンからの信号と前記適応型フィルタ22からの反転した
キャンセル信号とを加算し音声出力を形成する加算器2
4とを具備する。前記適応型アルゴリズム形成手段23
は、具体的には以下の式により適応型フィルタ22のフ
ィルタ係数を更新する。ここにn時間におけるフィルタ
係数のベクトルCn 、フィルタのタップベクトルをTn
、αを収束係数、、加算器24の出力をPn とする。
【0012】 ベクトルCn+1 =ベクトルCn +α・Pn ・ベクトルTn /|Tn |2 …(1) ここにαの大きいと係数の更新速度が速くなるが更新速
度が小さいと係数の更新速度が遅くなる。さらに音声認
識装置用騒音低減回路は適応速度制御手段25を具備す
る。該適応速度制御手段25は前記収束係数αを以下の
ように制御する。
【0013】 α=α0 /(1+X・|Pn |2 /|Sn |2 ) …(2) ここにα0 、Xは任意の定数、|Sn |2 、|Pn |2
は、加算器24のそれぞれ入力、出力のパワーの二乗で
ある。上記式より騒音入力期間では騒音がキャンセルさ
れるためパワー二乗比|Pn|2 /|Sn |2 が小さく
なり、収束係数が大きくなる。これに対し、音声入力期
間では音声がキャンセルされないためパワー二乗比|P
n |2 /|Sn |2 が大きくなり、収束係数が小さくな
る。したがって騒音入力期間ではフィルタ係数が更新さ
れ易くなり、音声入力期間ではフィルタ係数が更新され
難くなる。音声入力期間では騒音はこれまでに学習した
フィルタ係数で騒音をキャンセルすることになる。
【0014】また音声認識装置用騒音低減回路は騒音入
力期間に学習して得られる収束係数α1を予め記憶する
固定係数記憶手段26と、電源投入後所定時間内は式
(2)に代わって該固定係数記憶手段26により与えら
れる収束係数α1を用いて適応アルゴリズム形成手段2
3で式(1)によりフィルタ係数を算出させるためのタ
イマー27とを具備する。この所定時間は騒音入力に対
して学習によりフィルタ係数が形成できる時間であり、
シミュレーションにより決定され、例えば約0.2秒に
設定される。該タイマー27により所定時間経過後騒音
による学習が終了すると、この固定係数記憶手段26か
らのα1の供給が切り換えられて、適応速度制御形成手
段25による式(2)のαが用いられて式(1)のフィ
ルタ係数が算出されるようにしてある。前記記憶手段2
6はROM(Read Only Memory) で構成するようにして
もよい。
【0015】したがって本実施例によれば、外部の信号
により自動的に適応速度を可変させる場合、初期等価に
時間がかからずシステムの動作開始する都度当初から満
足する性能が得られる。図3は本発明の第2の実施例に
係る音声認識装置用騒音低減回路であって、出力をモニ
ターする方式を用いるものの例を示す図である。本図に
おいて図2のものと異なるのはタイマー27に代わり加
算器24の出力側に設けた出力モニター28である。加
算器24では電源投入直後その出力値が大きく、学習が
進むと徐々に騒音のキャンセルが行われ出力値Pn が小
さくなる。該出力モニター28ではこの加算器24の出
力値Pn がモニターされ、学習が行われたかが加算器2
4の出力値Pn の大きさで判断され出力値Pn が電源投
入後一定値以下になるまでは固定係数記憶手段26から
収束係数α1が適応アルゴリズム形成手段23に供給さ
れる。出力値Pn が一定値以下になると収束係数の適応
アルゴリズム形成手段23への供給は固定係数記憶手段
26から適応速度制御手段25に切り換えられる。本実
施例によっても前記第1の実施例と同様の作用効果が得
られる。
【0016】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、定
常的な騒音がキャンセルされ、定常な騒音入力に対して
適応型フィルタのフィルタ係数が逐次更新され非定常な
音声はキャンセルされず、非定常な前記音声が入力する
場合にはフィルタ係数更新の適応速度が小さくなるよう
にし、定常的な前記騒音のみが入力する場合にはフィル
タ係数の更新のの適応速度が大きくするための収束係数
が形成され音声に繰り返し成分があると一部キャンセル
されるのを防止でき、適応速度を大きくするための収束
係数が記憶され、制御されるべき機器の電源投入時に定
常的な前記騒音による学習が終了するまで収束係数が用
いられてフィルタ係数が形成されるので、電源投入時に
騒音がキャンセルされないため音声が入力されたと判断
し適応速度が小さくなりフィルタ係数の学習に長時間を
要するということがなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明は実施例に係る音声認識装置用騒音低減
回路を用いた制御システムを示す図である。
【図2】本発明は第1の実施例に係る音声認識装置用騒
音低減回路であってタイマー方式を用いるものの例を示
す図である。
【図3】本発明は第2の実施例に係る音声認識装置用騒
音低減回路であって出力モニターする方式を用いるもの
の例を示す図である。
【図4】従来の音声認識装置用騒音低減回路を示す図で
ある。
【符号の説明】
21…遅延器 22…適応型フィルタ 23…適応型アルゴリズム形成手段 24…加算器 25…適応速度制御手段 26…固定係数記憶手段 27…タイマー 28…出力モニター 200…マイクロフォン 204…音声認識装置

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 車室内の話者の音声により機器の制御を
    行うために音声に混入する騒音をキャンセルする音声認
    識装置用騒音低減回路であって、 定常的な前記騒音をキャンセルする適応型フィルタ(2
    2)と、 定常な騒音入力に対して前記適応型フィルタ(22)の
    フィルタ係数を逐次更新する適応アルゴリズム形成手段
    (23)と、 非定常な前記音声が入力する場合には前記適応アルゴリ
    ズム形成手段(23)によって形成されるフィルタ係数
    の更新の適応速度を小さくし、定常的な前記騒音のみが
    入力する場合には前記形成されるフィルタ係数の更新の
    適応速度を大きくするための収束係数を形成する適応速
    度制御手段(25)と、 前記適応速度を大きくするための収束係数を記憶し、前
    記制御されるべき機器の電源投入時に前記適応アルゴリ
    ズム形成手段(23)に、定常的な前記騒音による学習
    が終了するまで前記記憶された収束係数を用いてフィル
    タ係数を形成させる固定係数記憶手段(26)と、 前記学習に必要な時間が経過後に前記適応アルゴリズム
    形成手段(23)により形成される収束係数でフィルタ
    係数を形成させるタイマー(27)とを備えることを特
    徴とする音声認識装置用騒音低減回路。
JP4240696A 1992-09-09 1992-09-09 音声認識装置用騒音低減回路 Pending JPH0695693A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100423029B1 (ko) * 1995-09-14 2004-07-01 에릭슨 인크. 잡음이있는환경상태에서음성명료도를증대하기위해오디오신호를적응형으로필터링하는시스템
US20150255084A1 (en) * 2014-03-07 2015-09-10 JVC Kenwood Corporation Noise reduction device
US20220256267A1 (en) * 2018-03-30 2022-08-11 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Noise reduction device

Cited By (4)

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KR100423029B1 (ko) * 1995-09-14 2004-07-01 에릭슨 인크. 잡음이있는환경상태에서음성명료도를증대하기위해오디오신호를적응형으로필터링하는시스템
US20150255084A1 (en) * 2014-03-07 2015-09-10 JVC Kenwood Corporation Noise reduction device
US20220256267A1 (en) * 2018-03-30 2022-08-11 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Noise reduction device
US11665459B2 (en) * 2018-03-30 2023-05-30 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Noise reduction device

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Effective date: 20030617