JPS61292698A - パタン類似度計算装置 - Google Patents
パタン類似度計算装置Info
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- JPS61292698A JPS61292698A JP60135365A JP13536585A JPS61292698A JP S61292698 A JPS61292698 A JP S61292698A JP 60135365 A JP60135365 A JP 60135365A JP 13536585 A JP13536585 A JP 13536585A JP S61292698 A JPS61292698 A JP S61292698A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は音声パタン等で代表される時系列パタンにつ
いて、2つのパタン間の類似度全算出するパタン類似度
計算装置に関するものである。
いて、2つのパタン間の類似度全算出するパタン類似度
計算装置に関するものである。
音声の特徴を表すためには、短時間ΔTの間隔で音声を
区切り、各区切りの内の音声をスペクトル分析し、その
スペクトルを表すベクトルai(aiはたとえば12元
のベクトルである〕の時系列a1、a2 、・・・ai
、・・・al を音声パタンAとして表した。
区切り、各区切りの内の音声をスペクトル分析し、その
スペクトルを表すベクトルai(aiはたとえば12元
のベクトルである〕の時系列a1、a2 、・・・ai
、・・・al を音声パタンAとして表した。
この音声パタンAと標準の音声パタンB(b。
b2.・・・bj、・・・b、で表されるとする)との
類似度を計算して2つの音声パタンA、Bがたとえば同
一の単語を発音したものであるか否かを判定する場合が
ある。この判定において考慮すべき点は発声速度の変動
があることで、パタンAもパタンBも同一人が同一単語
を発声したときのパタンであるとし、共に同一の時間単
位ΔTで区切ったとしても、一般には工〜Jである。ま
た、このような場合にalはb□に対応し、a□はす、
に対応することはわかるが、中間のb・かどのaiに対
応するかコ にわからない。また、一般にはaiとす、との対応は非
線形である。
類似度を計算して2つの音声パタンA、Bがたとえば同
一の単語を発音したものであるか否かを判定する場合が
ある。この判定において考慮すべき点は発声速度の変動
があることで、パタンAもパタンBも同一人が同一単語
を発声したときのパタンであるとし、共に同一の時間単
位ΔTで区切ったとしても、一般には工〜Jである。ま
た、このような場合にalはb□に対応し、a□はす、
に対応することはわかるが、中間のb・かどのaiに対
応するかコ にわからない。また、一般にはaiとす、との対応は非
線形である。
パタンAとパタンBとの類似度は両パタンの平均距離に
負の符号を付した数値で表し〜すなわち・平均距離が小
さいほど類似度が大きいとする。
負の符号を付した数値で表し〜すなわち・平均距離が小
さいほど類似度が大きいとする。
第3図はパタンAの各ベクトルのサフィックスの数字f
x細軸上とり、パタンBの各ベクトルのサフィックスの
数字をy軸上にとったxy直角座標に関連して始点位置
(i=1 、 j=1 )から終点位置(i=I 、j
=J)に到るまでのパタンAとパタンBの累計距離計算
法を示す説明図であって、始点位置から終点位置に到る
経路は多数存在し、経路によって累計距離も異なるが、
このうちで累計距離の最小な経路を選んだ場合の累計距
離を類似度計算に用いる。
x細軸上とり、パタンBの各ベクトルのサフィックスの
数字をy軸上にとったxy直角座標に関連して始点位置
(i=1 、 j=1 )から終点位置(i=I 、j
=J)に到るまでのパタンAとパタンBの累計距離計算
法を示す説明図であって、始点位置から終点位置に到る
経路は多数存在し、経路によって累計距離も異なるが、
このうちで累計距離の最小な経路を選んだ場合の累計距
離を類似度計算に用いる。
すなわち、入力音声パタン(パタンAとする)と標準音
声パタン(パタンBとする)間の最大一致を求めること
によって発声速度の変動によって起るパタン間の時間軸
の影響を除去するのである。
声パタン(パタンBとする)間の最大一致を求めること
によって発声速度の変動によって起るパタン間の時間軸
の影響を除去するのである。
換言すれば、パタンAの時間軸をパタンBの時間軸に対
して正規化した上で類似度を算出するので、従来はD
P (dynamic prograrnming )
マツチング法が用いられていた。
して正規化した上で類似度を算出するので、従来はD
P (dynamic prograrnming )
マツチング法が用いられていた。
以下、従来のDPマツチング法によるパタン類似度計算
装置の動作を第3図について説明する。
装置の動作を第3図について説明する。
パタンA、Bをそれぞれ
A =a1 + a2 m −# al s ・= e
al = (11B=b 、b 、・・・、b、
、・・・、b(2112コJ とする。特徴ベクトルb、に対応する特徴ペクトコ ルa、の対応づけを1=i(j)で示すとき、パタンA
とBのパタン間類似度S(A、B)を但しl1ai−b
jIfはベクトルa・とベクトルbj間の距離、以下d
(i、j)で表すことにする。また、位1i(1、1)
から位置(i、j)に到るまでの累積距離をg(i、j
)で表せば、g(i、j)の初期値として g(1,z)= d(x、1) ・・・(4)を
得る。更にg(i、Dの漸化式としてはき得る。同一の
jの値に対し、と9得るiの値の範囲を j(<i<j+r ・・・(6)の条件に
よって制約する。但しi≧1の制約があることは申すま
でもない。
al = (11B=b 、b 、・・・、b、
、・・・、b(2112コJ とする。特徴ベクトルb、に対応する特徴ペクトコ ルa、の対応づけを1=i(j)で示すとき、パタンA
とBのパタン間類似度S(A、B)を但しl1ai−b
jIfはベクトルa・とベクトルbj間の距離、以下d
(i、j)で表すことにする。また、位1i(1、1)
から位置(i、j)に到るまでの累積距離をg(i、j
)で表せば、g(i、j)の初期値として g(1,z)= d(x、1) ・・・(4)を
得る。更にg(i、Dの漸化式としてはき得る。同一の
jの値に対し、と9得るiの値の範囲を j(<i<j+r ・・・(6)の条件に
よって制約する。但しi≧1の制約があることは申すま
でもない。
式(5)を順次計算してg (I、J)を算出すれば、
これが式(3)の この場合式(6)の関係を整合窓(normalizi
ngwindow 、 以下NWと略記する)と称し
、第3図に示すとおりになる。NWの長さをINWIt
とすれば式]6)からl NW Iz =27″+1
・・・(7) を得る。また式(6)においてj=J
、i=工とすればJ−r < I りJ十rであるから
I<J−r・・・(8) 又はI>J +r・・・(
9)である場合は、パタンAとパタンBとの類似度は計
算されない。すなわち、この2つのパタンでは時間長の
差が大きすぎるため同じ音声を表すパタンではないと判
定されて、パタン認識されず棄却されるのである。換言
すれば、INWIt は同じ単語の発声時に2ける時
間長の変動を十分に許容する長さが必要であシ、許容す
る最大のパタン長の差を式(6)のγとして設定する必
要があった。
これが式(3)の この場合式(6)の関係を整合窓(normalizi
ngwindow 、 以下NWと略記する)と称し
、第3図に示すとおりになる。NWの長さをINWIt
とすれば式]6)からl NW Iz =27″+1
・・・(7) を得る。また式(6)においてj=J
、i=工とすればJ−r < I りJ十rであるから
I<J−r・・・(8) 又はI>J +r・・・(
9)である場合は、パタンAとパタンBとの類似度は計
算されない。すなわち、この2つのパタンでは時間長の
差が大きすぎるため同じ音声を表すパタンではないと判
定されて、パタン認識されず棄却されるのである。換言
すれば、INWIt は同じ単語の発声時に2ける時
間長の変動を十分に許容する長さが必要であシ、許容す
る最大のパタン長の差を式(6)のγとして設定する必
要があった。
jが一定であるNWに含1れる(i、Dの集合を第5段
とよぶ。第3図に示すようにKj段の計算を行うために
は第(j−1)段の累積距離’(ttj−1)を第(j
−1)段の■範囲にわたシ記憶しておぐNWワードのメ
モリ金必要とする。すなわち、このNWワードのメモリ
の最初の番地が第1番地であシ、最後の番地が第NW番
地である。また、式(5)の演算及び第3図かられかる
ように、式(5)の′ 演算を済せて第5段の第n番地
へデータを書込む場合には第(j−1)段の第n番地の
データは消去してもよいので、式(5)の演算をjの値
を増加しながら順次進めてゆくときにはNWワードのメ
モリ1個だけで足りる。
とよぶ。第3図に示すようにKj段の計算を行うために
は第(j−1)段の累積距離’(ttj−1)を第(j
−1)段の■範囲にわたシ記憶しておぐNWワードのメ
モリ金必要とする。すなわち、このNWワードのメモリ
の最初の番地が第1番地であシ、最後の番地が第NW番
地である。また、式(5)の演算及び第3図かられかる
ように、式(5)の′ 演算を済せて第5段の第n番地
へデータを書込む場合には第(j−1)段の第n番地の
データは消去してもよいので、式(5)の演算をjの値
を増加しながら順次進めてゆくときにはNWワードのメ
モリ1個だけで足りる。
しかし、jNwlLの増加は記憶回路の大きさおよび式
(5)の計算回数の増加にりながり装置規模を大きくす
る。
(5)の計算回数の増加にりながり装置規模を大きくす
る。
くなるという問題点があり、同時にl NW ltが大
きい場合、時間軸の対応を広い範囲で許すため、一方の
パタンの時間的に短い区間が他方のパタンの時間的に長
い区間に誤って対応づけられるといった局所的に激しい
変動を許す場合が生ずることもあり、音声認識装置に用
いた場合、異なるカテゴリの音声を表すパタン間の類似
度が誤って高く算出され誤認識が起るという問題点があ
った。
きい場合、時間軸の対応を広い範囲で許すため、一方の
パタンの時間的に短い区間が他方のパタンの時間的に長
い区間に誤って対応づけられるといった局所的に激しい
変動を許す場合が生ずることもあり、音声認識装置に用
いた場合、異なるカテゴリの音声を表すパタン間の類似
度が誤って高く算出され誤認識が起るという問題点があ
った。
一方INWI を小さくするため j=zi・−・(
10)I を中心としてNWを設ける装置も考えられている。
10)I を中心としてNWを設ける装置も考えられている。
第4図は第3図とは異なるNWt用いた累計距離計算法
を示す説明図で、式(10)は(i=1 、 j=1
)の点と、(i=I、 j=J)の点を結ぶ対角線を
表しJ、 、 J。
を示す説明図で、式(10)は(i=1 、 j=1
)の点と、(i=I、 j=J)の点を結ぶ対角線を
表しJ、 、 J。
−1−r≦1≦−1+r・・・Lll
I I
によってiに制約を与えるものであって、式(11)の
γは式(6)のrよりも十分小さくすることができるが
、式(11) Kよる制御が容易でなく、記憶回路の番
地と(i、j)の対応が複雑であり、また第4図に示す
ようにI、Jの値によっては1第j段の(j、i)が記
憶回路のn番地、第(j−z)段の(j−itt)
もn番地というような場合も生じ、式(5)の漸化式の
計算にNWワードのメモリが2組必要になるという問題
点があった。
γは式(6)のrよりも十分小さくすることができるが
、式(11) Kよる制御が容易でなく、記憶回路の番
地と(i、j)の対応が複雑であり、また第4図に示す
ようにI、Jの値によっては1第j段の(j、i)が記
憶回路のn番地、第(j−z)段の(j−itt)
もn番地というような場合も生じ、式(5)の漸化式の
計算にNWワードのメモリが2組必要になるという問題
点があった。
この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、パタン長の許容差を大きく保ちながらNWを
小さくすることができる類似度計算装置を提供すること
を目的としている。
たもので、パタン長の許容差を大きく保ちながらNWを
小さくすることができる類似度計算装置を提供すること
を目的としている。
この発明では(I−J)の値に従ってNWk決定するよ
うにした。
うにした。
(I−J)の値によってNWの中心位置全左右にずらし
、許容し得る工とJの差が大きくても1藺16を小さく
することができるようにした。
、許容し得る工とJの差が大きくても1藺16を小さく
することができるようにした。
以下この発明の実施例を図面について説明する。
第1図はこの発明の一実施例を示すブロック図で、図に
おいて(1)は整合窓制御回路、+21 、 +31は
それぞれI、Jの値、(4)はNWの位置情報、(5)
は距離計算回路、+61 、 (71はそれぞれパタン
A、Bのベクトル、(8)は距離、(9)は漸化式計算
回路、(No)は加算回路%(11)は比較回路、(1
2)は記憶回路、(13)は累積距離、(14)は加算
距離、(15)は最小距離、(16)は正規化回路、(
17)はパタン類似度である。
おいて(1)は整合窓制御回路、+21 、 +31は
それぞれI、Jの値、(4)はNWの位置情報、(5)
は距離計算回路、+61 、 (71はそれぞれパタン
A、Bのベクトル、(8)は距離、(9)は漸化式計算
回路、(No)は加算回路%(11)は比較回路、(1
2)は記憶回路、(13)は累積距離、(14)は加算
距離、(15)は最小距離、(16)は正規化回路、(
17)はパタン類似度である。
第2図は第1図の装置における動作を示す説明図であっ
て、第3図に類似した表示法で表す。
て、第3図に類似した表示法で表す。
以下、第2図を参照して第1図の装置の動作全説明する
。
。
整合窓制御回路(1)は工(2)とJ(3)の値を入力
して定数γに対し、第5段のiの範囲を I−J 、 I−J j−r十−−< 1≦j十γ十−2−・・・(12)に
よって決定子る。但しi≧1である。式(12)におけ
るrの値は式(6)におけるrの値に比し小さくするこ
とができる。また式(12)からINWI =2r+1
・・・(13)となる。
して定数γに対し、第5段のiの範囲を I−J 、 I−J j−r十−−< 1≦j十γ十−2−・・・(12)に
よって決定子る。但しi≧1である。式(12)におけ
るrの値は式(6)におけるrの値に比し小さくするこ
とができる。また式(12)からINWI =2r+1
・・・(13)となる。
式(12)の意味はI−J=0のときは(i=1 、
j=1 )の点から(i=I、j=J)の点に到る対角
線を中心とし左右にγ(但しi≧1の制約がある)の幅
をとってNVJk決定しニーJ>Oの時はNW’k−J i1=1−r+□は一般に負になるが、仮にこれ全初期
値として ij= 1J−1+ 1 (14
)の演算により、第2図に示すij の値を決定する
ことができ、結局第j段では ij<:i<、ij+2r (15)の範囲内
のiについて式(5)の演算を行えばよい。
j=1 )の点から(i=I、j=J)の点に到る対角
線を中心とし左右にγ(但しi≧1の制約がある)の幅
をとってNVJk決定しニーJ>Oの時はNW’k−J i1=1−r+□は一般に負になるが、仮にこれ全初期
値として ij= 1J−1+ 1 (14
)の演算により、第2図に示すij の値を決定する
ことができ、結局第j段では ij<:i<、ij+2r (15)の範囲内
のiについて式(5)の演算を行えばよい。
但し式(15)の範囲のiであってもi≧1の制約条件
を満さないiは無視すべきことは申すまでもない。
を満さないiは無視すべきことは申すまでもない。
第1図の装置において整合窓制御回路(1)以外の部分
の動作は第3図に関して説明した従来の装置の動作と同
様であるのでその説明を省略する。
の動作は第3図に関して説明した従来の装置の動作と同
様であるのでその説明を省略する。
以上の説明から明らかなように、従来の装置では弐f7
1 、 (81、+91に示されるようにパタン長の許
容限度Rに対してINWI =2R+1の整合窓の長さ
が必要であったのに対し、この発明の装置では1式%式
% J−一十一≦I≦J十丁十−シー からJ−R+I<2I<J+R+I 、すなわちJ−R
≦I<J+R・・・ (16) を得、式(16)が式+8) 、 +91に対応するこ
とになるので、式(13)の2γ=Rでよいことがわか
る。
1 、 (81、+91に示されるようにパタン長の許
容限度Rに対してINWI =2R+1の整合窓の長さ
が必要であったのに対し、この発明の装置では1式%式
% J−一十一≦I≦J十丁十−シー からJ−R+I<2I<J+R+I 、すなわちJ−R
≦I<J+R・・・ (16) を得、式(16)が式+8) 、 +91に対応するこ
とになるので、式(13)の2γ=Rでよいことがわか
る。
すなわちこの発明の装置により■の長さ全従来のものの
半分に減少できることがわかる。
半分に減少できることがわかる。
なお、式(12) tri整合窓制御回路(1)の制御
の一実施例を示すもので、この発明全限定するものでは
ない。
の一実施例を示すもので、この発明全限定するものでは
ない。
以上のようにこの発明はよれば整合窓の長さを減少する
ことができ、必要とする計算回数及び記憶回路容量を減
少することができるはかシでなく、広すぎる整合窓によ
り、局所的に大きな変動を許し誤認識の原因となること
を防止することができる。
ことができ、必要とする計算回数及び記憶回路容量を減
少することができるはかシでなく、広すぎる整合窓によ
り、局所的に大きな変動を許し誤認識の原因となること
を防止することができる。
第1図はこの発明の一実施例を示すブロック図、第2図
は第1図の装置における動作を示す説明図、第3図はパ
タンAのサフィックスの数字kx細軸上とり、パタンB
のベクトルのサフィックスの数字ry動軸上とったX’
l直角座標に関連して始点位置(i=1.j=1)から
終点位置(i=I 、j=J)に到るまでのパタンAと
パタンBの累計距離計算法を示す説明図、第4図は第3
図と異なるNWを用いた累計距離計算法を示す説明図。 (1)は整合窓制御回路、(2)は工の値(3)はJの
値、(4)はNWの位置情報、(5)は距離計算回路、
(6)はパタンAのベクトル、(7)はパタンBのベク
トル、(8)は距離、+91U漸化式計算回路。 尚、各図中同一符号は同−又は相当部分を示す。
は第1図の装置における動作を示す説明図、第3図はパ
タンAのサフィックスの数字kx細軸上とり、パタンB
のベクトルのサフィックスの数字ry動軸上とったX’
l直角座標に関連して始点位置(i=1.j=1)から
終点位置(i=I 、j=J)に到るまでのパタンAと
パタンBの累計距離計算法を示す説明図、第4図は第3
図と異なるNWを用いた累計距離計算法を示す説明図。 (1)は整合窓制御回路、(2)は工の値(3)はJの
値、(4)はNWの位置情報、(5)は距離計算回路、
(6)はパタンAのベクトル、(7)はパタンBのベク
トル、(8)は距離、+91U漸化式計算回路。 尚、各図中同一符号は同−又は相当部分を示す。
Claims (2)
- (1)ベクトルの系列a_1、a_2、・・・、a_i
、・・・、a_Iで表現されるパタンAと、ベクトルの
系列b_1、b_2、・・・、b_j、・・・、b_J
で現されるパタンBの間の類似度を計算するパタン類似
度計算装置において、 パタンAの各ベクトルのサフィックスの数字をx軸上に
とり、パタンBの各ベクトルのサフィックスの数字をy
軸上にとったxy直角座標を考え、この座標上の(i=
1、j=1)の始点から出発し(i=I、j=J)の終
点に到る経路の各点におけるパタンAとパタンBとの距
離を計算する距離計算回路、 この距離計算回路で計算した各点の距離を漸次入力し、
上記始点から上記終点までの累積距離を最小にする経路
を選択しながら、上記始点から上記終点までの最小累積
距離を漸化式により算出する漸化式計算回路、 この漸化式計算回路における計算において上記x軸上の
iの範囲を上記y軸上のjの関数として与える整合窓、 上記終点の座標I、Jを入力し、上記整合窓によって与
えられる関数の形をI、Jの値に対応して決定する整合
窓制御回路を備えたことを特徴とするパタン類似度計算
装置。 - (2)整合窓制御回路は、所定の定数をrとするとき j−γ+(I−J)/2≦i≦j+γ+(I−J)/2
の式により一定のjの値に対するiの値の範囲を決定す
ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のパタン
類似度計算装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60135365A JPS61292698A (ja) | 1985-06-21 | 1985-06-21 | パタン類似度計算装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60135365A JPS61292698A (ja) | 1985-06-21 | 1985-06-21 | パタン類似度計算装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61292698A true JPS61292698A (ja) | 1986-12-23 |
JPH0556518B2 JPH0556518B2 (ja) | 1993-08-19 |
Family
ID=15150024
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60135365A Granted JPS61292698A (ja) | 1985-06-21 | 1985-06-21 | パタン類似度計算装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61292698A (ja) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59161782A (ja) * | 1983-03-04 | 1984-09-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | パタ−ン・マツチング方法 |
-
1985
- 1985-06-21 JP JP60135365A patent/JPS61292698A/ja active Granted
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59161782A (ja) * | 1983-03-04 | 1984-09-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | パタ−ン・マツチング方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0556518B2 (ja) | 1993-08-19 |
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