(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
認識対象の音声を入力する音声入力部と、入力された音声を分析する音声分析部と、分析された音声を判定し認識結果を出力する照合・判定部を有する音声認識装置において、
上記照合・判定部は、
上記認識対象の認識結果に対して否との入力を受けた場合に、上記音声入力部から再入力される上記認識対象に上位概念を付加した音声を、上記認識対象の上位概念の単語辞書と、該上位概念の単語辞書を用いた認識結果に対応づけられた辞書とを用いて再度上記再入力された認識対象の認識を行うこと特徴とする音声認識装置。
【請求項２】
上記認識対象の音声の内容が土地名または地名である場合に、上記上位概念の単語辞書は市町村名または都道府県名を含むことを特徴とする請求項１記載の音声認識装置。
【請求項３】
上記認識対象の音声の内容が人名である場合に、上記上位概念の単語辞書は上記人名の所属部署または居住地名を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の音声認識装置。
【請求項４】
上記認識結果に対して否との入力を受けた場合には、該認識結果の上位概念を含む音声の入力を行うようにユーザに提示する手段をさらに有することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の音声認識装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、音声認識装置に係り、入力したい語彙や文章が誤認識で入力できない場合、上記語彙等を効率良く入力することができる音声認識装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１は、従来の音声認識システムにおける音声入力フローの概念を示す図である。本図では、地名入力のタスクにおける音声入力の手順を、ユーザの入力とシステムからの応答の形態で表現している。ユーザからの入力が「東仙台（ひがしせんだい）」であり、認識結果のシステムの応答が「東千住」と誤認識であった場合を想定している。従来の方法では、誤認識の場合は、ユーザの「いいえ」等の応答に対応して、例えば第２位の認識結果を出力したり（対応１）、再度入力を促し、再度音声認識を実行して、正解を求め直す（対応２）などの手順が実行されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、本願発明者が従来の音声認識システムを検討したところ、入力したい語彙や文章が誤認識で入力できない場合、上記語彙等を効率良く入力することが困難な場合があることを発見した。
【０００４】
そこで、本願発明の目的は、入力したい語彙や文章が誤認識で入力できない場合、上記語彙等を効率良く入力することができる音声認識装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本願発明では、入力したい語彙や文章が誤認識で入力できない場合は、入力したい語彙や文章の上位概念や、それを補足説明する語彙や文章を入力、あるいは付加して入力する手段を設ける。例えば、地名入力等で誤認識のために入力できない場合は、その地名の上位概念である都道府県名を入力、あるいは付加して入力する手段を設け、人名入力では、姓の入力ができないときには、名前も付加して入力する手段を設ける。入力したい語彙や文章の上位概念や、それを補足説明する語彙や文章を入力、あるいは付加して入力する手段を設けることにより、入力したい語彙の上位概念や補足説明を付加することで、入力すべき内容の候補を絞り込み、認識率の向上を図ることができる。
【０００６】
また、本願の他の発明では、複合語の入力では、構成している単語などを個別に順次音声入力する手段を設ける。構成している単語などを個別に順次音声入力する手段を設けることにより、認識候補を絞り込み、又は複合語を構成しているサブセットの単語等に分解して入力することで、複合語を構成している単語間のリエゾン（発音上の結合）をなくし、認識率の向上を図ることができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の実施例を詳細に説明する。
【０００８】
図２は、本発明の音声認識システムの音声入力フローの概念を示す図である。例１は地名入力をタスクにした場合であって、誤認識を起こしたときには、従来のように再度同じ内容の発声をするのではなく、例えば、「仙台市東仙台」のように東仙台の上位概念である仙台市を付加して入力すること（方式１）や、「東」「仙台」のように入力内容が複合語から構成されている場合は、複合語を構成している単語等を区切って発声すること（方式２）、または「仙台市」あるいは「仙台市の」と発声してから「東仙台」と再度入力すること（方式３）などが考えられる。この結果、方式１では、仙台市の中に属している地名や駅名へと認識候補を絞り込むことが可能となり、等価的に認識率を向上させることになる。方式２では、複合語を構成しているサブセットの単語等に分解して入力することで、複合語を構成している単語間のリエゾン（発音上の結合）をなくし、認識率を向上させることになる。次に、例２として、人名入力のタスクを考える。ユーザからの入力発声が「長島（ながしま）」であって、認識結果のシステムからの出力が「中島」であったと想定している。この場合、本発明では、「長島茂雄」のように姓と名を連結して入力すること（方式１）や、「巨人（の）長島」のように所属名や居住地名を付加して入力すること（方式２）、または「巨人（の）」と発声してから「長島」と区切って発声すること（方式３）などを提案している。
【０００９】
尚、入力したい語彙等の音声と該入力したい語彙の上位概念や補足説明等の音声とを識別するボタンを設け、該識別ボタンを一時的に、又は継続的に押しながら、該入力したい語彙の上位概念や補足説明等の音声を入力することも考えられる。該識別ボタンを設けることにより、入力したい語彙等のみを入力する場合と、該入力したい語彙の上位概念や補足説明等を付加して入力する場合とを選択することが可能となり、音声認識システムに柔軟性を持たせることが可能となる。
【００１０】
また、本実施例では、誤認識を起こしたときには、従来のように再度同じ内容の発声をするのではなく、例えば、「仙台市東仙台」のように東仙台の上位概念である仙台市を付加して入力すること（方式１）や、「東」「仙台」のように入力内容が複合語から構成されている場合は、複合語を構成している単語等を区切って発声すること（方式２）、または「仙台市」あるいは「仙台市の」と発声してから「東仙台」と再度入力すること（方式３）等を取り上げたが、最初の入力から、上記方式１乃至方式３の方式で音声入力を行っても、上述と同様の効果を得ることができる。以下の実施例においても同様である。
【００１１】
図３は、本発明が創生されるに至った、地名の階層的な関係を示す図である。図で示すように、一般的には「都道府県名」があって、その下位の概念として「市区町村名」があり、さらにその下位の概念として「地区名」がある。具体的には、「宮城県」「仙台市」「東仙台」のような階層的な関係がある。従って、地名の場合は、「地区名」の上位概念は、「市区町村名」であり、さらに「市区町村名」の上位概念は「都道府県名」となっている。
【００１２】
図４は、同様に本発明が創生されるに至った、人名の階層的な構成を示す図である。一般的には「所属」があって、その下位の概念として「苗字名」があり、さらにその下位の概念として「名前」がある。具体的には、「巨人軍」「長島」「茂雄」のような階層的な関係がある。従って、人名の場合は、「名前」の上位概念は、「苗字名」であり、さらに「苗字名」の上位概念は「所属」となっている。所属としては、「どこそこの誰さん」のように、地名等になる場合も考えられる。
【００１３】
図５は、本発明の音声認識システムの構成の一実施例を詳細に示すブロック図である。使用者１００によって発声された音声信号１０を入力として、音声認識部２００にて音声認識が実行される。音声認識部２００の具体的な構成の一実施例としては、音声入力部２１０にてアナログの音声情報がデジタルの音声波形情報へと変換される。その後、音声分析部２２０にて、音声の特徴パラメータが抽出される。音声パラメータに関しては、文献「音声情報処理の基礎」（斉藤収三、中田和男共著、オーム社）に示されているように、例えば線形予測分析により求まるＬＰＣケプストラムなどがある。その後、照合・判定部２３０にて、入力音声の照合が実行され、認識結果３０が出力される。出力結果３０は、例えば表示応答部３００にて、使用者（ユーザ）に提示され、認識結果の良否が使用者から音声やキーボードなどにより入力される。表示応答部３００は、例えば通常のモニターやスピーカなどである。使用者からの良否の応答は３５０にて入力され、応答判定部４００にて、本発明で提案する上位概念を付加した入力発声等の手順が実行される，その結果、４５０にて再度使用者１００に提示され、本発明の手順にて、正解が得られるまで発声と認識実行が行われ、認識結果９９９を得ることになる。
【００１４】
図６は、音声入力部２１０の一実施例を詳細に示すブロック図である。入力音声１０はＬＰＦ（Low Pass Filter）２１０１とＡ／Ｄコンバータ２１０２にて、例えば12kHz、16bitでサンプリングされて、音声のアナログ信号１０が、デジタル信号２０へと変換される。ＬＰＦは、サンプリングでの折り返し雑音が入るのを防ぐために用いられ、通常はサンプリング周波数の半分以下のカットオフ周波数を持つ。例えば、12kHzサンプリングの場合は、ＬＰＦのカットオフ周波数は6kHz以下となる。
【００１５】
図７は、音声分析部２２０の一実施例を詳細に示すブロック図である。音声のデジタル信号２０を入力として、まず相関関数算出部２２１０にて、ＬＰＣ分析の入力情報である音声信号の自己相関関数が算出される。この際、ＬＰＣ分析の次数nであれば、少なくとも相関関数の次数は n 以上が必要となる。 n は、音声信号サンプルの n 点の違いである。音声信号をｘt ( t サンプル点)とすれば、i 次の自己相関関数 Ri は、次のように求められる。
【００１６】
【数１】
0003671636.tif 000002
【００１７】
次にＬＰＣ分析部２２２０にて、文献「音声情報処理の基礎」（斉藤収三、中田和男共著、オーム社）に詳細に記述されているように、音声のスペクトラム情報を表現するＬＰＣパラメータであるＬＰＣ係数（αパラメータ）が求められる。さらに、ケプストラム係数変換部２２３０にて、音声認識のパラメータとして優れているＬＰＣケプストラムがαパラメータから変換して求められる。さらに、音声認識では、ケプストラムの差分情報である回帰係数が回帰係数算出部２２４０にて算出され、音声認識に使う音声パラメータ３０が出力される。従って、音声パラメータ３０の実施例としては、例えば、次のようになっている。また、パワー情報とパワー情報の回帰係数も音声パラメータとして使用されることもある。
【００１８】
【数２】
0003671636.tif 000003
【００１９】
図８は、音声照合・判定部２３０の一実施例を詳細に示すブロック図である。本発明では、音声照合方式の例としては、連続型隠れマルコフモデル（HMMs: Hidden Markov Models）を使用した場合を考える。連続型隠れマルコフモデルに関しては、文献「確率モデルによる音声認識」（中川聖一著、（社）電子情報通信学会編）に詳細に説明されている。図４にて詳細に説明したように、入力音声信号をサンプリングし、音声分析にて得られた音声パラメータを時間軸に並べて表現した音声の特徴パターンを入力として、音響モデル２３４０を参照しながら、確率分布計算部２３１０にて、入力音声の短時間分析の結果の特徴パターンに対して音響モデルの分布確率が計算される。更に、確率累積部２３２０にて、単語辞書２３５０に記述された単語の系列に対応した音響モデルの確率分布が累積されて、単語辞書の各エントリィの累積確率が求まる。その後、判定部２３３０にて、確率がもっとも高い単語エントリィが第１次の認識結果４０として出力される。本発明では、単語認識を例にして説明したが、例えば文節認識や文章認識も、単語辞書を文節や文章の文字系列とすることで、単語認識と同様にして容易に実現される。
【００２０】
図９は、本発明を具体的に実現する場合の辞書構成の一実施例の詳細を示す図である。本実施例では、地名を表現する辞書の構成に関してであり、都道府県名と市区町村名とともに、地区名が単語番号の順に記述されている。本発明を用いた音声認識実行にあたっては、まず地区名だけの単語辞書による認識が実行され、誤認識された場合は、システムからの指示により市区町村名や都道府県名を付加した形での音声入力がなされ、システムではまず都道府県名や市区町村名の認識が実行され、その認識結果の都道府県名や市区町村名に属している地区名だけでの認識が実行される。図９での例では、宮城県と仙台市が特定されれば、単語辞書番号が１１ではじまる地区名だけでの認識が実行されることになる。この結果、最初の認識での対象である全地区名の一部が認識対象として絞り込まれ、結果として認識率の向上に寄与することになる。例えば、関東地方の１都６県の例では、７都道府県には約６５０市区町村名があり、各市区町村名に平均として５０の地区名があるとすれば、地区名だけの総数は約３万となり、３万語彙の認識システムが必要となる。しかし、本発明の結果、都道府県名と市区町村名が入力されれば、まず７語の認識、その後、その都道府県名に属している約１００語以下の市区町村名の認識、最終として認識された市区町村名に属する約５０地区名の認識で済むことになり、結果としては１００語の認識システムで地区名の認識が可能となる。また、本発明のように、最初はトータルの３万語の認識から始まって、単語を最終的に約５０語に絞り込まれることが可能となり、認識率の向上が図られる。
【００２１】
図１０は、本発明をカーナビゲーションへ応用した時のインタフェースの一概念図を示す図である。カーナビゲーション装置５００は、表示部５１０、スピーカ５２０、イァフォンジャク５３０、セレクタ５４０、及びマイクロフォン５５０で少なくとも構成されている。マイクロフォン５５０から入力された音声は認識実行され、結果が表示部５１０や、スピーカ５２０にて出力される。この結果、誤認識の場合は、本発明の応答手順を経て、正解認識が得られるように進行される。スピーカ５２０とイァフォンジャク５３０は、システムからの応答音声を出力する装置として働く。
【００２２】
図１１は、本発明の音声入力機能を持ったカーナビゲーションの構成の一実施例を示す図である。少なくとも、カーナビゲーションシステムにおいては、自車位置検出部５００、画面情報描画・表示部６００、音声処理・出力部７００にて構成される。自車位置検出部５００はＧＰＳ(Geographic Positioning System)信号５０を入力として、ＧＰＳ受信部５１０にてＧＰＳ信号が受信され、さらに位置補正がＧＰＳ位置補正部５２０にて行われる。また、タイヤ回転情報６０から、タイヤ回転算出部５３０、走行距離算出部５４０にて、タイヤ回転と走行距離都の関係が算出され、位置変換部５５０にて、走行距離から換算した位置情報が求められる。さらに、ジャイロ情報７０から、ジャイロ情報受信部５６０、ジャイロ位置変換部５７０を経て、自車位置が求められる。以上の位置情報が位置補正・統合部５８０にて統合され、最終的に精度の高い自車位置が求められる。その結果、画面情報描画・表示部６００において、自車位置が画面上の地図の中に対応した形で表示される。この際、地図画面などの画面を作成する画面作成部６１０、画面描画部６２０にて、画面が描画される。一方、音声処理・出力部７００では、音声信号１０を入力として、音声入力制御部７１０、音声認識部７２０、結果出力部７３０にて、入力された音声の認識が実行され、認識結果９０が出力される。音声人認識部７２０は、図５の音声認識部２００と同等である。また、認識結果の確認や、交通情報の読み上げなどの合成音声は、制御信号１５をもとに、音声出力制御部７４０、音声合成部７５０、合成音出力部７６０にて、音声信号９５が生成されて出力される。
【００２３】
図１２は、本発明の音声入力機能を持ったメールの宛名入力システムのインタフェースの一概念を示す図である。本実施例では、音声機能としては、メールの読み上げと、メール送信時の宛名を音声で入力する機能を持っている。本発明は後者の音声による宛名入力に関してであり、宛名名を辞書として登録する宛名選択と、送信時に宛名を音声で入力するメールアドレス入力の２つが機能的にはある。宛名選択の処理のフローは、アドレス帳の検索、宛名指定、認識用単語辞書書式への変換、単語辞書とメールアドレス対応表の作成となっている。この結果、認識時に使用する単語辞書が構成される。メールアドレス入力の処理のフローは、認識処理そのものであり、まずＡ／Ｄ変換により入力音声をデジタル音声に変換し、その後音声分析、連続ＨＭＭによる照合、判定、最後に認識結果の表示となっている。その際、音響モデルコードブックと音響モデルパラメータとが用いられる。認識結果は、本実施例では、５候補出力され、１位の場合は指示なしで、２位以下の場合は正解の指示をもって、送信すべき相手のメールアドレスが入力される。
【００２４】
図１３は、本発明の音声入力機能を持ったメールの宛名入力システムの構成の一実施例を示すブロック図である。まず、全体の構成として、ＰＣ／ＷＳとソフト８００で構成されている。具体的には、ソフトウェアから使用者側に存在するアプリケーションＡＰ８１０、その下のＰＣ／ＷＳのハード側に存在するソフトウェアとして、例えばGraphics８２０、電話とのインタフェースTel I/F８３０、音声認識部８４０、音声合成部８５０、Audio I/F８６０、さらに、これらのソフトウェアを実行するマルチメディア対応ＯＳ８７０、そしてマルチメディア対応ハードウェア８８０で構成されている。音声認識ブロック８４０は、音声２０を入力として、例えばＰＣに標準的に装備されているSoundBoard８４１０で音声がＡ／Ｄ変換され、ＰＣソフトウェアにてSoundBoardの品質の違いを補正するAudio CalibrationとNoise Canceller８４２０、音声認識のエンジンである音声認識部８４３０、そして音響モデルとご単語辞書が格納されているメモリ８４５０にて構成されている。この結果、認識結果９０が出力される。
【００２５】
図１４は、本発明を用いた方式の効果を示す認識率評価の一結果を示す概念図である。認識単語の語彙数を２０００まで想定し、従来の方式と本発明による認識率の改善を示している。例えば、関東地方の１都６県に存在する約６５０市町村名を認識語彙とした場合、市町村名だけで入力すると、認識語彙数が計６５０単語の認識となり、現状では、約９２％の認識率となる。しかし、東京都や県名を付加して入力した場合は、１都６県計７単語認識のあとに付随する地名の語彙数約１００語認識となる。この結果、認識率は約９９％となり、約７％の認識率の向上が見込まれる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明により、入力したい語彙や文章が誤認識で入力できない場合、上記語彙等を効率良く入力することができる音声認識装置を提供することができる。従来の音声認識システムでは、音声入力だけでは入力完了ができなかったような場合でも、音声入力の機能だけで入力したい内容を入力できるので、効率の良い音声認識利用のシステム及び装置の提供が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の音声認識システムにおける音声入力フローの概念を示す図。
【図２】本発明のユーザインタフェース方法、及び装置を持ったシステムの音声入力フローの概念を示す図。
【図３】地名の階層的な構成を示す図。
【図４】人名の階層的な構成を示す図。
【図５】本発明を持った音声認識システムの構成の一実施例を詳細に示すブロック図。
【図６】音声入力部２１０の一実施例を詳細に示すブロック図。
【図７】音声分析部２２０の一実施例を詳細に示すブロック図。
【図８】音響照合・判定部２３０の一実施例を詳細示すブロック図。
【図９】本発明を使った辞書構成の一実施例を詳細に示す図。
【図１０】本発明の機能を持ったカーナビゲのインタフェースの一概念図を示す図。
【図１１】カーナビゲーションの構成の一実施例を示すブロック図。
【図１２】本発明の機能を持ったメール宛名入力システムのインタフェースの一概念    を示す図。
【図１３】メール宛名入力システムの構成の一実施例を示すブロック図。
【図１４】本発明の効果を示す一認識率評価を示す図。
【符号の説明】
入力音声１０、使用者（ユーザ）１００、音声認識部２００、音声入力部２１０、ＬＰＦ２１１０、Ａ／Ｄ２１２０、音声信号（デジタル）２０、音声分析部２２０、相関関数算出部２２１０、ＬＰＣ分析部２２２０、ケプストラム係数変換部２２３０、回帰係数算出部２２４０、音声パラメータ３０、照合・判定部２３０、確率分布計算部２３１０、確率累積部２３２０、判定部２３３０、音響モデル２３４０、単語辞書２３５０、認識候補４０、表示応答部３００、良否入力部３５０、応答判定部４００、定時部４５０、認識結果９０、カーナビゲーション装置５０００、表示部５１００、スピーカ５２００、イアホンジャック５３００、セレクタ５４０、マイクロホン５５００、さらにカーナビゲーションにおけるＧＰＳ信号５０、ＧＰＳ受信部５１０、ＧＰＳ位置補正部５２０、タイヤ回転情報６０、タイヤ回転算出部５３０、走行距離算出部５４０、位置変換部５５０、ジャイロ情報７０、ジャイロ情報受信部５６０、ジャイロ位置変換部５７０、位置補正・統合部５８０、画面情報描画・表示部６００、画面作成部６１０、画面描画部６２０、音声処理・出力部７００、音声入力制御部７１０、音声認識部７２０、結果出力部７３０、制御信号１５、音声出力制御部７４０、音声合成部７５０、做静穏出力部７６０、音声信号９５、最後にメール宛名入力システムにおける、ＰＣ／ＷＳとソフト８００、アプリケーションＡＰ８１０、Graphics８２０、電話インタフェース(Tel I/F)８３０、音声認識部８４０、音声合成部８５０、Audio I/F８６０、マルチメディア対応ＯＳ８７０、マルチメディア対応ハードウェア８８０、音声認識ブロック８４０、SoundBoard８４１０、ＰＣソフトウェア内のAudio Calibration、Noise Cancellaer８４２０、音声認識エンジン８４３０、メモリ８４４０。
【図１】
0003671636.tif 000004
【図２】
0003671636.tif 000005
【図３】
0003671636.tif 000006
【図４】
0003671636.tif 000007
【図５】
0003671636.tif 000008
【図６】
0003671636.tif 000009
【図７】
0003671636.tif 000010
【図８】
0003671636.tif 000011
【図９】
0003671636.tif 000012
【図１０】
0003671636.tif 000013
【図１１】
0003671636.tif 000014
【図１２】
0003671636.tif 000015
【図１３】
0003671636.tif 000016
【図１４】
0003671636.tif 000017