(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力音声と、複数の標準パターンとのパターンマッチングによって音声認識を行う音声認識方法において、
入力音声パターンと複数の標準パターンとの間のパターンマッチング結果に基づいて、マッチング距離が小さい順に複数の候補カテゴリを調べてこれらの複数の候補カテゴリが全て同一のカテゴリであるか否か判断し、
全て同一のカテゴリであると判断された場合にそのカテゴリに前記入力音声パターンが属すると判定し、
前記複数の候補カテゴリが同一でないと判断された場合、該複数の候補カテゴリのそれぞれにおける複数の標準パターンと入力音声パターンとの類似度又はマッチング距離を求め、類似度が相対的に高い候補カテゴリ又はマッチング距離が相対的に小さい候補カテゴリに属する標準パターンと入力音声パターンとのマッチング距離が最小距離にある標準パターンを認識結果として出力する
ことを特徴とする音声認識方法。
【請求項２】
入力音声と、複数の標準パターンとのパターンマッチングを行うパターンマッチング手段を備えて音声認識を行う音声認識装置において、
入力音声パターンと複数の標準パターンとの間のパターンマッチング結果に基づいて、マッチング距離が小さい順に複数の候補カテゴリを調べてこれらの複数の候補カテゴリが全て同一のカテゴリであるか否か判断する判断手段と、
前記判断手段により全て同一のカテゴリであると判断された場合にそのカテゴリに前記入力音声パターンが属すると判定する手段と、
前記判断手段により前記複数の候補カテゴリが同一でないと判断された場合、該複数の候補カテゴリのそれぞれにおける複数の標準パターンと入力音声パターンとの類似度又はマッチング距離を求める演算手段と、
この類似度が相対的に高い候補カテゴリ又はマッチング距離が相対的に小さい候補カテゴリに属する標準パターンと入力音声パターンとのマッチング距離が最小距離にある標準パターンを認識結果として出力する出力手段と
を備えたことを特徴とする音声認識装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は音声認識方法及び音声認識装置に関し、例えば、マルチテンプレート方式の音声認識処理に適用し得るものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、音声認識技術の開発が盛んに行われている。例えば、パターンマッチング法による音声認識装置の開発が行われている。
【０００３】
図２は従来技術に基づく音声認識処理の概略の処理フローチャートである。この図２において、先ずステップＳ２１において、入力音声処理部で認識の対象となる入力音声を分析し、標準パターン２０とパターンマッチングするための特徴抽出を行う。
【０００４】
次にステップＳ２２においては、入力音声処理部の出力である入力音声パターンと予め格納してある音声標準パターンとパターンマッチングを行う。尚ここでは、音声標準パターンは、マルチテンプレートであるものとして、あるカテゴリのマルチテンプレートは、カテゴリ空間（あるカテゴリに属する音声パターンが分布するパターン空間）において、互いに離れているものとする。
【０００５】
次にステップＳ２３においては、上述のパターンマッチングの結果を認識結果として出力するものであった。この認識結果は、一般にはマッチングの上位ｎ（＝１以上の整数）位までとしていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のような従来の音声認識処理方法では、入力音声パターンと、標準パターンとの分布の仕方によっては、図３に示すようなコンフュージョン（Ｃｏｎｆｕｓｉｏｎ：混乱、混同）を生じる問題があった。
【０００７】
この図３においては、ある２つのカテゴリＡ及びＢと、そのマルチテンプレートＳＡ１〜ＳＡ５、ＳＢ１〜ＳＢ５と、認識対象音声パターンＰＡとを、簡単のために２次元で示した概念を表している。
【０００８】
そして、認識対象音声パターンＰＡは、本来カテゴリＡに属しているものであるが、この図３の分布に従えば、パターンマッチングの結果、カテゴリＢの標準パターンＳＢ２がパターンＰＡに近いので第１位候補となる。
【０００９】
このように、カテゴリＡに属しているものであっても、従来のパターンマッチングの結果からすると、距離が一番近い標準パターンＳＢ２を第１候補として採用してしまうというコンフュージョンが生じていたのである。
【００１０】
従って、このようなコンフュージョンを生じにくくさせて、誤りのない標準パターンの候補を得ることができる精度良い音声認識の仕組みの提供が要請されている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
（１）そこで、この発明は、入力音声と、複数の標準パターンとのパターンマッチングによって音声認識を行う音声認識方法において、以下の特徴的な構成で実現した。
【００１２】
つまり、入力音声パターンと複数の標準パターンとの間のパターンマッチング結果に基づいて、マッチング距離が小さい順に複数の候補カテゴリを調べてこれらの複数の候補カテゴリが全て同一のカテゴリであるか否か判断し、全て同一のカテゴリであると判断された場合にそのカテゴリに前記入力音声パターンが属すると判定し、前記複数の候補カテゴリが同一でないと判断された場合、該複数の候補カテゴリのそれぞれにおける複数の標準パターンと入力音声パターンとの類似度又はマッチング距離を求め、類似度が相対的に高い候補カテゴリ又はマッチング距離が相対的に小さい候補カテゴリに属する標準パターンと入力音声パターンとのマッチング距離が最小距離にある標準パターンを認識結果として出力することで、上述の問題を解決するものである。
【００１３】
（２）また、このような音声認識処理を行うための音声認識装置は、入力音声と、複数の標準パターンとのパターンマッチングを行うパターンマッチング手段を備え、入力音声パターンと複数の標準パターンとの間のパターンマッチング結果に基づいて、マッチング距離が小さい順に複数の候補カテゴリを調べてこれらの複数の候補カテゴリが全て同一のカテゴリであるか否か判断する判断手段と、前記判断手段により全て同一のカテゴリであると判断された場合にそのカテゴリに前記入力音声パターンが属すると判定する手段と、前記判断手段により前記複数の候補カテゴリが同一でないと判断された場合、該複数の候補カテゴリのそれぞれにおける複数の標準パターンと入力音声パターンとの類似度又はマッチング距離を求める演算手段と、この類似度が相対的に高い候補カテゴリ又はマッチング距離が相対的に小さい候補カテゴリに属する標準パターンと入力音声パターンとのマッチング距離が最小距離にある標準パターンを認識結果として出力する出力手段とを備えることで、上述の問題を解決しうるものである。
【００１４】
【作用】
この発明によれば、コンフュージョンの有無を判定するためには、例えば、パターンマッチングの結果、マッチング距離が小さい順に候補上位１位と２位などのカテゴリを調べて、１位と２位とが同一カテゴリであれば、コンフュージョン無しと判断することができる。
【００１５】
また一方、候補上位１位と２位とが異なるカテゴリの場合には、コンフュージョンの可能性があると判断することができる。
【００１６】
このような判定によってコンフュージョンがある場合は、コンフュージョンの可能性があるカテゴリと、対象とする入力音声パターンとの総合的なマッチングを行うために、類似度又はマッチング距離を求め、類似度の高い候補カテゴリ又はマッチング距離が小さい候補カテゴリの標準パターンを認識結果として出力するものである。
【００１７】
このような仕組みで処理することで、コンフュージョンを回避した、精度の良い音声認識を行うことができるものと考えられる。
【００１８】
【実施例】
次にこの発明の好適な実施例を図面を用いて説明する。
『基本的な考え方』：    そこで、この実施例においては、１つのカテゴリ（例えば、認識対象となる音声、単語、音韻など）について、複数個の標準パターンを持つマルチテンプレート方式の音声認識処理であって、標準パターと入力音声パターンとの分布に従う従来のコンフュージョンの問題を改善するために、パターンマッチングの結果に基づいてコンフュージョンの可能性を検査し、マルチテンプレートによってコンフュージョンを回避し、音声認識率を改善し得る構成とするものである。
【００１９】
（概略の構成）：    この実施例では、マルチテンプレートを備え、パターンマッチングによる音声認識装置において、パターンマッチングによる可能性を検出する手段と、マルチテンプレートを使用してコンフュージョンの回避を行う手段とを備えて構成するものである。
【００２０】
図７は一実施例の音声認識装置の機能構成図である。この図７において、音声認識装置は、入力音声処理部１と、パターンマッチング部２と、コンフュージョン検査部３と、総合マッチング判定部４と、結果出力部５とから構成されている。
【００２１】
次にこの音声認識装置の機能と動作を次の図１を用いて説明する。
図１はこの一実施例の音声認識処理の処理フローチャートである。この図１において、先ずステップＳ１において、入力音声処理部１は入力音声処理を行う。即ち、入力音声処理部１で認識の対象となる入力音声を分析し、標準パターン１０とパターンマッチングするための特徴抽出を行う。
【００２２】
次にステップＳ２において、パターンマッチング部２はパターンマッチングを行う。即ち、入力音声処理部１の出力である入力音声パターンと予め格納してある音声標準パターンとパターンマッチングを行うものである。尚ここでは、音声標準パターンは、マルチテンプレートであるものとして、あるカテゴリのマルチテンプレートは、カテゴリ空間（あるカテゴリに属する音声パターンが分布するパターン空間）において、互いに離れているものとする。
【００２３】
次にステップＳ３においては、上述のステップＳ２の処理結果を受けて、コンフュージョン検査部３はコンフュージョンの可能性を検査するものである。そこで、このコンフュージョンの検査をどのように行うかを図４、図５のコンフュージョン判定例の説明図を用いて説明する。
【００２４】
先ず図４では、パターンマッチングの結果、マッチング距離が小さい順に、上位１位と２位のカテゴリを調べて、１位と２位とが同一カテゴリのものであれば、コンフュージョン無しと判断し、次の処理ステップＳ５に進むものである。
【００２５】
更に、詳細に説明すると、図４（ａ）はパターン分布の概念を示している。この図４（ａ）において、○印ＳＡ１〜ＳＡ５はカテゴリＡの標準パターンを示している。また、△印ＳＢ１〜ＳＢ５はカテゴリＢの標準パターンを示している。更に、□印ＳＣ１〜ＳＣ５はカテゴリＣの標準パターンを示している。更にまた、☆印ＰＡは入力音声パターンを示している。
【００２６】
更に、図４（ｂ）は、上位５位までのパターンマッチング結果を表している。この図４（ｂ）において、１位はパターンＳＡ５でカテゴリＡ、距離値はＤ（ＰＡ、ＳＡ５）である。２位はパターンＳＡ３でカテゴリＡ、距離値はＤ（ＰＡ、ＳＡ３）である。３位はパターンＳＡ４でカテゴリＡ、距離値はＤ（ＰＡ、ＳＡ４）である。４位はパターンＳＡ１でカテゴリＡ、距離値はＤ（ＰＡ、ＳＡ１）である。５位はパターンＳＣ２でカテゴリＣ、距離値はＤ（ＰＡ、ＳＣ２）である。
【００２７】
図４（ｃ）は、コンフュージョン判定結果を表している。この図４（ｃ）において、図４（ｂ）の結果から第１位はカテゴリＡで、第２位もカテゴリＡであるので、入力音声特徴パターンＰＡはコンフュージョン無しと判定することができるものである。
【００２８】
また、ステップＳ３において、上述のパターンマッチングの結果、マッチング距離が小さい順に、上位１位と２位のカテゴリを調べて、上位１位と２位とが異なるカテゴリである場合には、コンフュージョンの可能性があると判断する。この場合にはステップＳ４へ処理を進めるものである。この様子を図５に示している。
【００２９】
この図５（ａ）は、パターン分布を表している。この図５（ａ）において、○印ＳＡ１〜ＳＡ５はカテゴリＡの標準パターンを示している。また、△印ＳＢ１〜ＳＢ５はカテゴリＢの標準パターンを示している。更に、□印ＳＣ１〜ＳＣ５はカテゴリＣの標準パターンを示している。更にまた、☆印ＰＡは入力音声パターンを示している。
【００３０】
更に、図５（ｂ）は、上位５位までのパターンマッチング結果を表している。この図５（ｂ）において、１位はパターンＳＢ２でカテゴリＢ、距離値はＤ（ＰＡ＊、ＳＢ２）である。２位はパターンＳＢ３でカテゴリＡ、距離値はＤ（ＰＡ＊、ＳＡ３）である。３位はパターンＳＡ４でカテゴリＡ、距離値はＤ（ＰＡ＊、ＳＡ４）である。４位はパターンＳＡ５でカテゴリＡ、距離値はＤ（ＰＡ＊、ＳＡ５）である。５位はパターンＳＢ５でカテゴリＢ、距離値はＤ（ＰＡ＊、ＳＢ５）である。
【００３１】
また、図５（ｃ）は、コンフュージョン判定結果を表している。この図５（ｃ）において、図５（ｂ）の結果から第１位はカテゴリＢで、第２位はカテゴリＡであるので、入力音声特徴パターンＰＡ＊はコンフュージョン有りと判定することができるものである。
【００３２】
また、ステップＳ４では、総合マッチング判定部４が、上述のステップＳ３において、コンフュージョンの可能性があると判断された入力音声パターンと上位１位候補と、上位２位候補のカテゴリの距離値が近い順に幾つかの標準パターンとのマッチングの結果を比較するカテゴリ毎の総合マッチング判定を行うものである。
【００３３】
『総合マッチング判定』：    この総合マッチング判定の仕組みを以下に詳述する。
先ずカテゴリＡの標準パターン：ＳＡ１〜ＳＡｎ、（ｎ≧２）
カテゴリＢの標準パターン：ＳＢ１〜ＳＢｍ、（ｍ≧２）
入力音声パターン        ：Ｐｉｎ
パターンＸとパターンＹとのマッチング距離（類似度が高い程に小さくなるものである。）              ：ＤＸＹ＝Ｄ（Ｘ、Ｙ）
としたときに、
カテゴリＡとパターンＰｉｎとのマッチング距離Ｄａは次の式（１）で表される。
【００３４】
【数１】
0003679820.tif 000002
また、カテゴリＢとパターンＰｉｎとのマッチング距離Ｄｂは次の式（２）で表される。
【００３５】
【数２】
0003679820.tif 000003
このマッチング距離ＤａとＤｂとの間の、小さい方を判定結果として、ステップＳ５へ与えるものである。
【００３６】
図６に図５の場合を例にとって、カテゴリ毎に上位候補第３位まで（ｎ＝３）の総合判定の説明を行っている。
図６（ａ）は、図５（ａ）のパターン分布の拡大図である。カテゴリＡには、標準パターンＳＡ１〜ＳＡ５が存在する。また、カテゴリＢには、標準パターンＳＢ１〜ＳＢ５が存在する。そこで、入力音声特徴パターンＰＡ＊はカテゴリＡに存在している。
【００３７】
そこで、カテゴリＡと入力音声特徴パターンＰＡ＊とのマッチング距離Ｄａは次の式（３）によって表すことができる。
【００３８】
【数３】
0003679820.tif 000004
また、カテゴリＢと入力音声特徴パターンＰＡ＊とのマッチング距離Ｄｂは次の式（４）によって表すことができる。
【００３９】
【数４】
0003679820.tif 000005
これらの式（３）、（４）によって、コンフュージョン第ｎ位までの距離値は図６（ｂ）のようになる。
【００４０】
即ち、第ｎ＝１位では、カテゴリＡのＳＡ３は、距離値Ｄ（ＰＡ＊、ＳＡ３）、カテゴリＢのＳＢ２は、距離値Ｄ（ＰＡ＊、ＳＢ２）となる。
また、第ｎ＝２位では、カテゴリＡのＳＡ４は、距離値Ｄ（ＰＡ＊、ＳＡ４）、カテゴリＢのＳＢ５は、距離値Ｄ（ＰＡ＊、ＳＢ５）となる。
更に、第ｎ＝３位では、カテゴリＡのＳＡ５は、距離値Ｄ（ＰＡ＊、ＳＡ５）、カテゴリＢのＳＢ１は、距離値Ｄ（ＰＡ＊、ＳＢ１）となる。
【００４１】
以上のような関係から、総合判定は次のような関係から判定を行うものである。
つまり、Ｄａ｜ｎ＝３  ＜  Ｄｂ｜ｎ＝３  ならば、判定結果をカテゴリＡとするものである。
また、  Ｄａ｜ｎ＝３  ＞  Ｄｂ｜ｎ＝３  ならば、判定結果をカテゴリＢとするものである。
このような判定方法に従い、上述の図６（ａ）のパターン分布においては、Ｄａ｜ｎ＝３  ＜  Ｄｂ｜ｎ＝３  であるので、総合判定結果はカテゴリＡとして認識結果を出力することができる。
【００４２】
一方、図１のステップＳ５においては、結果出力部５は上述のステップＳ３或いはステップＳ４から与えられるカテゴリを認識結果として出力するものである。
【００４３】
尚、上述のステップＳ３のコンフュージョンの検査方法として、上位１位、上位２位の同異を判定基準にしているが、一般に上位ｌ位までの同異を判定基準にすることによってコンフュージョン対象カテゴリが３以上になり得ること、及び上位カテゴリの同異だけでなく、ある閾値を設定し、その閾値内に異なるカテゴリが混在した場合に、コンフュージョンの可能性がありと判定できる。
【００４４】
例えば、上位ｉ位までカテゴリＡが候補で（ｉ＋１）位がカテゴリＢである場合、（ｉ＋１）位のマッチング距離が設定閾値以下ならば、コンフュージョンの可能性があるとすることができる。
【００４５】
また、ステップＳ４の総合判定において、コンフュージョン対象カテゴリの全標準パターンとのマッチング距離の平均を判定基準にしているが、各カテゴリの標準パターンの内、マッチング距離が小さい順に上位ｎ（≧１）位までの平均を求めることで、演算量の削減を図ることができる。
【００４６】
（一実施例の効果）：    以上の一実施例の音声認識装置によれば、音声認識において、コンフュージョンの可能性の有無を検査し、コンフュージョンの可能性がある場合には、コンフュージョンがありそうなカテゴリと、対象とする音声パターンとの総合的なマッチングによって、認識結果を決定するようにしたので、音声認識率の向上を図ることができるものと考えられる。
【００４７】
（他の実施例）：    （１）尚、以上の一実施例において、コンフュージョンの判定及び総合マッチング判定は統計的確率モデルによる音声認識の場合においても適用することができる。
【００４８】
（２）更に、上述のような音声認識装置は、金融機関における音声入力端末装置や、パーソナルコンピュータ装置への音声入力装置や、音声入力機能付き携帯型情報端末装置などに適用して効果的であると考えられる。
【００４９】
（３）また、マッチングには、音素標準パターンによって、音素マッチングを行う機能や、単語辞書によって単語マッチングを行う機能も備えて好ましいと考えられる。
【００５０】
【発明の効果】
以上述べた様にこの発明の音声認識方法及び音声認識装置は、入力音声パターンと複数の標準パターンとの間のパターンマッチング結果に基づいて、マッチング距離が小さい順に複数の候補カテゴリを調べてこれらの複数の候補カテゴリが全て同一のカテゴリであるか否か判断し、全て同一のカテゴリであると判断された場合にそのカテゴリに前記入力音声パターンが属すると判定し、前記複数の候補カテゴリが同一でないと判断された場合、該複数の候補カテゴリのそれぞれにおける複数の標準パターンと入力音声パターンとの類似度又はマッチング距離を求め、類似度が相対的に高い候補カテゴリ又はマッチング距離が相対的に小さい候補カテゴリに属する標準パターンと入力音声パターンとのマッチング距離が最小距離にある標準パターンを認識結果として出力するものである。
【００５１】
このような仕組みで処理することで、コンフュージョンを生じにくくさせて、誤りのない標準パターンの候補を得ることができる精度良い音声認識を実現できるものと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例の音声認識方法の処理フローチャートである。
【図２】従来例の音声認識方法の処理フローチャートである。
【図３】従来例のコンフュージョンの説明図である。
【図４】一実施例のコンフュージョン無しの場合の説明図である。
【図５】一実施例のコンフュージョン有りの場合の説明図である。
【図６】一実施例の総合マッチング判定の説明図である。
【図７】一実施例の音声認識装置の機能構成図である。
【符号の説明】
１…入力音声処理部、２…パターンマッチング部、３…コンフュージョン検査部、４…総合マッチング判定部、５…結果出力部。
【図１】
0003679820.tif 000006
【図２】
0003679820.tif 000007
【図３】
0003679820.tif 000008
【図４】
0003679820.tif 000009
【図５】
0003679820.tif 000010
【図６】
0003679820.tif 000011
【図７】
0003679820.tif 000012