(57)【要約】【課題】実際の発声強度に適切な音響モデルを利用して高精度な音声認識を実現する。【解決手段】強度測定部３４は、音声信号Ｖの観測強度Ｐを順次に測定する。第１照合部４２は、相異なる発声強度Ｌに対応する複数の音素モデルＭPの各々と音声信号Ｖとを照合する。相関特定部４４は、強度測定部３４が測定した観測強度Ｐと複数の音素モデルＭPのうち音声信号Ｖの出現確率λが最大となる音素モデルＭPに対応する発声強度Ｌとに基づいて、観測強度Ｐと発声強度Ｌとの関係を規定する強度テーブルＴBL1を生成する。記憶装置２４は、相異なる発声強度Ｌに対応する複数の音素モデルＭPが音素毎に設定された音響モデルＭを記憶する。第２照合部４６は、音響モデルＭの各音素に設定された複数の音素モデルＭPのうち、強度測定部３４が測定した観測強度Ｐに強度テーブルＴBL1にて対応する発声強度Ｌの音素モデルＭPを利用して、音声信号Ｖと音響モデルＭとを照合する。【選択図】図１
2011064845.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
音声信号の観測強度を順次に測定する強度測定手段と、
相異なる発声強度に対応する複数の音素モデルの各々と前記音声信号とを照合する第１照合手段と、
前記強度測定手段が測定した観測強度と前記複数の音素モデルのうち前記第１照合手段による照合の結果に応じた音素モデルに対応する発声強度とに基づいて、観測強度と発声強度との関係を規定する強度テーブルを生成する相関特定手段と、
相異なる発声強度に対応する複数の音素モデルが音素毎に設定された音響モデルを記憶する音響モデル記憶手段と、
前記音響モデルの各音素に設定された複数の音素モデルのうち、前記強度測定手段が測定した観測強度に前記強度テーブルのもとで対応する発声強度の音素モデルを選択的に利用して、前記音声信号と前記音響モデルとを照合する第２照合手段と
を具備する音声認識装置。
【請求項２】
前記第１照合手段は、前記音響モデルの各音素について前記複数の音素モデルから選択した音素モデルの組合せが相違する複数の音素モデル系列の各々について、前記音声信号の第１区間の出現確率を算定し、
前記相関特定手段は、前記複数の音素モデル系列のうち前記第１区間の出現確率が最大となる音素モデル系列の各音素モデルに対応する発声強度と、前記音声信号の前記第１区間について前記強度測定手段が測定した観測強度とに基づいて、前記強度テーブルを生成し、
前記第２照合手段は、前記音声信号のうち前記第１区間とは異なる第２区間について前記強度測定手段が測定した観測強度に前記強度テーブルのもとで対応する発声強度の音素モデルを、前記音響モデルの各音素の複数の音素モデルから選択して、前記音声信号の前記第２区間と前記音響モデルとを照合する
請求項１の音声認識装置。
【請求項３】
所定の基準値に対する観測強度の相対値を複数の発声強度の各々について音素毎に規定する換算テーブルを記憶する相対値記憶手段を具備し、
前記相関特定手段は、前記第１区間の出現確率が最大となる音素モデル系列の各音素モデルの音素と発声強度とについて前記換算テーブルに規定された相対値に基づいて、前記強度測定手段が前記第１区間について測定した観測強度を、前記基準値に対する観測強度に換算し、発声強度と前記換算後の観測強度との関係を規定する前記強度テーブルを生成し、
前記第２照合手段は、複数の発声強度の各々について前記強度テーブルに規定された観測強度を、当該発声強度と前記音響モデルのうち前記第２区間に対応する各音素とについて前記換算テーブルに規定された相対値に基づいて、当該音素に対応する観測強度に換算し、前記強度測定手段が第２区間について特定した観測強度と前記各発声強度に対応する換算後の観測強度とを比較することで、前記強度測定手段が測定した観測強度に対応する発声強度を特定する
請求項２の音声認識装置。
【請求項４】
音声信号の観測強度を順次に測定する強度測定処理と、
相異なる発声強度に対応する複数の音素モデルの各々と前記音声信号とを照合する第１照合処理と、
前記強度測定処理で測定した観測強度と前記複数の音素モデルのうち前記第１照合処理の結果に応じた音素モデルに対応する発声強度とに基づいて、観測強度と発声強度との関係を規定する強度テーブルを生成する相関特定処理と、
音響モデルの各音素に設定された複数の音素モデルのうち、前記強度測定処理で測定した観測強度に前記強度テーブルのもとで対応する発声強度の音素モデルを選択的に利用して、前記音声信号と前記音響モデルとを照合する第２照合処理と
をコンピュータに実行させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音声信号の内容を解析する音声認識の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
事前に用意された複数の音響モデルを選択的に音声信号と照合する技術が従来から提案されている。例えば、特許文献１には、相異なる発話スタイルに対応する複数の音響モデルのうち動作モードから予測される発話スタイルの音響モデルを選択して音声信号と照合する技術が開示されている。また、特許文献２には、相異なる性質の雑音に対応する複数の音響モデルのうち実際に検出された雑音の性質に対応する音響モデルを選択して音声信号と照合する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１４８１６３号公報
【特許文献２】特開２００３−２４１７８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、音声の特徴は発声の強度（以下「発声強度」という）に応じて変化する。したがって、相異なる発声強度に対応する複数の音響モデルを事前に用意し、集音機器で集音された音声信号の強度（以下「観測強度」という）に応じて音響モデルを選択したうえで音声信号と照合するという技術（以下「対比技術」という）が想定され得る。
【０００５】
しかし、実際の発声強度（すなわち、発声者による発声の時点での強度）と集音機器が生成した音声信号の観測強度とは必ずしも一致しないから、対比技術のもとでは、実際の発声強度にとって最適な音響モデルを選択できない場合がある。例えば、集音機器から充分に離れた位置に発声者がいる場合には音声は減衰したうえで集音機器に到達するから、発声者が大声で発声した場合（発声強度が高い場合）でも、複数の音響モデルのうち低い発声強度に対応した音響モデルが選択される。したがって、音声認識の精度が低下するという問題がある。以上の事情を考慮して、本発明は、実際の発声強度にとって適切な音響モデルを利用して高精度な音声認識を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以上の課題を解決するために、本発明の音声認識装置は、音声信号の観測強度を順次に測定する強度測定手段と、相異なる発声強度に対応する複数の音素モデルの各々と音声信号とを照合する第１照合手段と、強度測定手段が測定した観測強度と複数の音素モデルのうち第１照合手段による照合の結果に応じた音素モデルに対応する発声強度とに基づいて、観測強度と発声強度との関係を規定する強度テーブルを生成する相関特定手段と、相異なる発声強度に対応する複数の音素モデルが音素毎に設定された音響モデルを記憶する音響モデル記憶手段（例えば図１の記憶装置２４）と、音響モデルの各音素に設定された複数の音素モデルのうち、強度測定手段が測定した観測強度に強度テーブルのもとで対応する発声強度の音素モデルを選択的に利用して、音声信号と音響モデルとを照合する第２照合手段とを具備する。
【０００７】
以上の構成においては、音響モデルの各音素に設定された複数の音素モデルのうち、強度テーブルのもとで音声信号の観測強度に対応する発声強度の音素モデルが、音声信号と音響モデルとの照合に選択的に利用される。したがって、音響モデルの音素毎に複数の音素モデルの全部を音声信号と照合する構成と比較して、第２照合手段による処理の負荷が軽減されるという利点がある。また、相異なる発声強度に対応する複数の音素モデルのうち音声信号との照合の結果に応じて選択された音素モデル（典型的には、音声信号の特徴量の出現確率が最大となる音素モデル）に対応する発声強度が、観測強度と発声強度との関係を規定する強度テーブルの生成に利用される。したがって、例えば相異なる強度に対応する複数の音素モデルのうち音声信号の観測強度に対応する音素モデルを音素毎に選択して音響モデルとの照合に利用する対比技術と比較して、実際の発声強度にとって適切な音素モデルの選択（ひいては高精度な音声認識）が実現されるという利点がある。
【０００８】
なお、特定の音素モデルを「選択的に利用する」とは、利用可能な複数の音素モデルの全部を利用しない（特定の音素モデルを選択のうえ利用する）ことを意味する。また、「観測強度」は、音声信号から特定される強度（振幅やパワー）を意味し、「発声強度」は、発声者（音源）が発声した音響の強度（振幅やパワー）を意味する。すなわち、発声強度は、発声音を集音する環境（例えば発声者から集音機器までの距離や空間の音響的な特性）に対する依存度が観測強度と比較して低い（例えば集音の環境に実質的に依存しない）強度と換言される。
【０００９】
本発明の好適な態様において、第１照合手段は、音響モデルの各音素について複数の音素モデルから選択した音素モデルの組合せが相違する複数の音素モデル系列の各々について、音声信号の第１区間の出現確率を算定し、相関特定手段は、複数の音素モデル系列のうち第１区間の出現確率が最大となる音素モデル系列の各音素モデルに対応する発声強度と、音声信号の第１区間について強度測定手段が測定した観測強度とに基づいて、強度テーブルを生成し、第２照合手段は、音声信号のうち第１区間とは異なる第２区間について強度測定手段が測定した観測強度に強度テーブルのもとで対応する発声強度の音素モデルを、音響モデルの各音素の複数の音素モデルから選択して、音声信号の第２区間と音響モデルとを照合する。以上の態様においては、認識の対象となる音響モデル（音響モデル系列）が強度テーブルの生成に流用されるから、音響モデルとは別個に生成された音素モデルの集合（強度推定用モデル）を強度テーブルに専用する場合と比較して、強度テーブルの生成に必要な記憶容量が削減されるという利点がある。
【００１０】
さらに好適な態様に係る音声認識装置は、所定の基準値に対する観測強度の相対値を複数の発声強度の各々について音素毎に規定する換算テーブルを記憶する相対値記憶手段（例えば図１の記憶装置２４）を具備し、相関特定手段は、第１区間の出現確率が最大となる音素モデル系列の各音素モデルの音素と発声強度とについて換算テーブルに規定された相対値に基づいて、強度測定手段が第１区間について測定した観測強度を、基準値に対する観測強度に換算し、発声強度と換算後の観測強度との関係を規定する強度テーブルを生成し、第２照合手段は、複数の発声強度の各々について強度テーブルに規定された観測強度を、当該発声強度と音響モデルのうち第２区間に対応する各音素とについて換算テーブルに規定された相対値に基づいて、当該音素に対応する観測強度に換算し、強度測定手段が第２区間について特定した観測強度と各発声強度に対応する換算後の観測強度とを比較することで、強度測定手段が測定した観測強度に対応する発声強度を特定する。以上の構成においては、音声信号の観測強度を基準値に対する観測強度に換算したうえで強度テーブルが生成され、強度テーブルの観測強度を音声信号の音素に対応するように換算した観測強度を実際の観測強度と比較することで発声強度が推定されるから、強度テーブルの観測強度について音声信号の音素の相違に起因した変動が抑制される。したがって、音声信号の発声強度の高精度な推定（ひいては高精度な音声認識）が実現される。
【００１１】
以上の各態様に係る音声認識装置は、音声信号の処理に専用されるＤＳＰ（Digital Signal Processor）などのハードウェア（電子回路）によって実現されるほか、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などの汎用の演算処理装置とプログラムとの協働によっても実現される。本発明に係るプログラムは、音声信号の観測強度を順次に測定する強度測定処理と、相異なる発声強度に対応する複数の音素モデルの各々と音声信号とを照合する第１照合処理と、強度測定処理で測定した観測強度と複数の音素モデルのうち第１照合処理の結果に応じた音素モデルに対応する発声強度とに基づいて、観測強度と発声強度との関係を規定する強度テーブルを生成する相関特定処理と、音響モデルの各音素に設定された複数の音素モデルのうち、強度測定処理で測定した観測強度に強度テーブルのもとで対応する発声強度の音素モデルを選択的に利用して、音声信号と音響モデルとを照合する第２照合処理とをコンピュータに実行させる。以上のプログラムによれば、本発明に係る音声認識装置と同様の作用および効果が奏される。本発明のプログラムは、コンピュータが読取可能な記録媒体に格納された形態で利用者に提供されてコンピュータにインストールされるほか、通信網を介した配信の形態でサーバ装置から提供されてコンピュータにインストールされる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態に係る音声認識装置のブロック図である。
【図２】音響モデルの模式図である。
【図３】第１照合部および第２照合部による照合の対象を説明するための模式図である。
【図４】第１照合部の動作のフローチャートである。
【図５】音素モデル系列の各々に関する処理を説明するための模式図である。
【図６】強度テーブルの模式図である。
【図７】相関特定部の動作のフローチャートである。
【図８】観測強度の換算について説明するための模式図である。
【図９】換算テーブルの模式図である。
【図１０】第２照合部の動作のフローチャートである。
【図１１】音素強度テーブルの模式図である。
【図１２】第２照合部による観測強度の換算について説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１は、本発明の実施形態に係る音声認識装置１００のブロック図である。音声認識装置１００には信号供給装置１２と出力装置１４とが接続される。信号供給装置１２は、音声の波形を表す音声信号Ｖを音声認識装置１００に供給する。具体的には、周囲の音響に応じた音声信号Ｖを生成する集音機器が信号供給装置１２として好適に利用される。また、記録媒体から音声信号Ｖを取得して音声認識装置１００に出力する再生装置や、通信網から音声信号Ｖを受信して音声認識装置１００に出力する通信装置も信号供給装置１２として採用され得る。音声認識装置１００は、信号供給装置１２から供給される音声信号Ｖを解析することで発声の内容（文字列）を認識する。出力装置１４は、音声認識装置１００による認識の結果を音声や画像で出力する。
【００１４】
図１に示すように、音声認識装置１００は、演算処理装置（CPU）２２と記憶装置２４とを具備するコンピュータシステムで実現される。演算処理装置２２は、記憶装置２４に格納されたプログラムＰGMを実行することで、音声信号Ｖを解析するための複数の機能（特徴抽出部３２，強度測定部３４，第１照合部４２，相関特定部４４，第２照合部４６）を実現する。なお、演算処理装置２２の各機能を複数の集積回路に分散した構成や、専用の電子回路（DSP）が各機能を実現する構成も採用され得る。
【００１５】
記憶装置２４は、演算処理装置２２が実行するプログラムＰGMや演算処理装置２２が使用するデータを記憶する。例えば、演算処理装置２２が使用する複数のデータテーブル（ＴBL1，ＴBL2，ＴBL3）が記憶装置２４に格納される。また、音声信号Ｖを記憶装置２４に格納した構成も好適である。なお、半導体記録媒体や磁気記録媒体などの公知の記録媒体が記憶装置２４として任意に採用される。
【００１６】
図１に示すように、記憶装置２４は、相異なる単語や文章に対応する複数の音響モデルＭ（辞書）を記憶する。音響モデルＭは、音声信号Ｖの音響的な特徴量の時系列が出現する確率を規定する確率モデルであり、図２に示すように、複数の音素の系列（複数の状態の系列）で表現された隠れマルコフモデル（HMM：hidden Markov model）で構成される。以下では便宜的に、「ハイチーズ」という音声に対応する複数の音素の系列（/SIL（無音）/，/ｈ/，/ａ/，/ｉ/，/ｃｈ/，/ｉ:/，/ｚ/，/ｕ/，/SIL/）と、「ヘーチェーゼ」という音声に対応する複数の音素の系列（/SIL/，/ｈ/，/ｅ/，/ｅ/，/ｃｈ/，/ｅ:/，/ｚ/，/ｅ/，/SIL/）とに対応する２個の音響モデルＭが記憶装置２４に格納された場合を想定する。
【００１７】
図２に示すように、音響モデルＭを構成する複数の音素の各々には、当該音素について生成された複数の音響モデル（以下では単語や文章に対応する音響モデルＭと区別するために便宜的に「音素モデル」と表記する）ＭPが設定される。１個の音素に対応する複数（本実施形態では３個）の音素モデルＭPは、相異なる発声強度の音声から生成される。具体的には、集音機器との距離を略一定に維持した状態で発声強度を順次に変化させながら多数の発声者が発声した音声を解析することで、発声強度と音素との組合せ毎に音素モデルＭPが個別に生成される。なお、以下の説明においては、音素と発声強度とを特定する表記で１個の音素モデルＭPを区別する場合がある。例えば、音素/ｈ/に対応する発声強度Ｌ1の音素モデルＭPを記号「ｈ1」で表現し、音素/ａ/に対応する発声強度Ｌ2の音素モデルＭPを記号「ａ2」で表現する。以下では３種類の発声強度Ｌ（Ｌ1，Ｌ2，Ｌ3）を例示するが、発声強度Ｌの個数は任意に変更される。
【００１８】
１個の音素モデルＭPは、音声の特徴量の特定の系列が出現する確率の確率分布（例えば混合正規分布）を規定する。相異なる発声強度Ｌに対応する複数の音素モデルＭPでは、音素が共通する場合でも確率分布は相違する。したがって、１個の音素に対応する複数の音素モデルＭPのうち音声信号Ｖの出現確率が高い音素モデルＭPの発声強度Ｌを、その音声信号Ｖの発声強度として近似的に推定することが可能である。本実施形態では１個の音素に対応するモノフォンモデルを音素モデルＭPとして利用するが、前後の音素の影響を加味したトライフォンモデルも音素モデルＭPとして採用され得る。
【００１９】
図１の特徴抽出部３２は、音声信号Ｖの特徴量（特徴ベクトル）Ｆをフレーム毎に抽出する。例えばMFCC（Mel-Frequency Cepstrum Coefficient）が特徴量Ｆとして好適である。したがって、特徴抽出部３２は、音声信号Ｖの周波数スペクトルを例えば高速フーリエ変換でフレーム毎に算定する要素を含んで構成される。強度測定部３４は、音声信号Ｖの強度（振幅またはパワー）Ｐをフレーム毎に測定する。各フレームについて算定される強度Ｐは、例えば、そのフレームを含む複数のフレームにわたる平均値である。
【００２０】
第１照合部４２および第２照合部４６は、音声信号Ｖと各音響モデルＭとを照合する。図３に示すように、音声信号Ｖは区間σ1と区間σ2とに区分される。区間σ1は、例えば発声の開始から所定の時間（フレーム数）にわたる区間である。区間σ1の具体的な時間は任意であるが、例えば複数の音素を含む時間に設定される。区間σ2は、区間σ1に後続する区間である。第１照合部４２は、図３に示すように、音響モデルＭを構成する各音素について、その音素に対応する複数（３個）の音素モデルＭPの各々を音声信号Ｖの区間σ1と照合する。他方、第２照合部４６は、音響モデルＭを構成する各音素について、その音素に対応する複数の音素モデルＭPのうち第１照合部４２による照合の結果に応じた１個の音素モデルＭPを選択して音声信号Ｖの区間σ2と照合する。
【００２１】
第１照合部４２は、図４に示すように、特徴抽出部３２が音声信号Ｖの各フレームについて抽出した特徴量Ｆと各音響モデルＭとの照合（認識処理）をフレーム毎に順次に反復し（ＳA1）、区間σ1の時間が経過した時点（すなわち、所定数のフレームについて音響モデルＭとの照合が完了した時点）で処理を終了する。したがって、図４の処理が終了した時点では、音声信号Ｖの区間σ1内の特徴量Ｆの時系列が、音響モデルＭのうち区間σ1に対応する部分的な音素の系列（以下「音素モデル系列」という）Ｑから出現する確率（尤度）λが算定される。図３を参照して説明したように、第１照合部４２による照合（ＳA1）には、発声強度Ｌが相違する複数（全部）の音素モデルＭPが音響モデルＭの音素毎に利用されるから、音声信号Ｖの区間σ1の出現確率λは、図５に示すように、音響モデルＭの各音素について照合に利用した音素モデルＭPの組合せが相違する複数の音素モデル系列Ｑ（Ｑ1，Ｑ2，……）の各々について個別に算定される。以下に例示するように、音素モデル系列Ｑ内の各音素モデルＭPに対応する音素の系列が区間σ1内の音素の配列に近似するほど、あるいは、音素モデル系列Ｑ内の各音素モデルＭPに対応する発声強度Ｌの系列が区間σ1内の発声強度の遷移に近似するほど、当該音素モデル系列Ｑに区間σ1が出現する確率（尤度）λは高い数値となる。
【００２２】
例えば、音素/ａ/の発声強度が音素/ｈ/および音素/ｉ/を上回り、音素/ｉ/の発声強度が音素/ｈ/を上回るように、「ハイチーズ」のうち３個の音素（/ｈ/，/ａ/，/ｉ/）で表現される「ハイ」の部分（区間σ1）が発声された場合を想定する。以上の場合、音素の配列と発声強度Ｌの遷移とが音声信号Ｖに類似する“ｈ1→ａ3→ｉ2”の音素モデル系列Ｑ1の出現確率λが最大（0.7）となる。他方、音素の配列は合致するが各音素の発声強度Ｌの遷移が合致しない音素モデル系列Ｑ（例えば“ｈ1→ａ2→ｉ2”の音素モデル系列Ｑ2，“ｈ2→ａ3→ｉ1”の音素モデル系列Ｑ3）や、各音素の発声強度Ｌの遷移は合致するが各音素の配列が合致しない音素モデル系列Ｑ（例えば“ｈ1→ａ3→ｅ2”の音素モデル系列Ｑ4）の出現確率λは、音素モデル系列Ｑ1の出現確率λを下回る。
【００２３】
図１の相関特定部４４は、強度測定部３４が測定した観測強度Ｐと第１照合部４２による照合の結果とに基づいて音声信号Ｖの観測強度Ｐと発声強度Ｌとの関係を推定する。具体的には、相関特定部４４は、第１照合部４２が音声信号Ｖの区間σ1と照合した複数の音素モデル系列Ｑのうち出現確率λが最大となる音素モデル系列Ｑ（図５の例示における音素モデル系列Ｑ1）を最尤モデル系列ＱMAXとして選択し、最尤モデル系列ＱMAXの各音素モデルＭPに対応する発声強度Ｌと、音声信号Ｖ（区間σ1）のうち当該音素モデルＭPに対応する区間の観測強度Ｐとを利用して、観測強度Ｐと発声強度Ｌとの関係を規定する強度テーブルＴBL1を生成する。図６に示すように、強度テーブルＴBL1は、複数の発声強度Ｌ（Ｌ1，Ｌ2，Ｌ3）の各々について観測強度ＰRELと回数ｆとを規定するデータテーブルである。相関特定部４４が生成した強度テーブルＴBL1は記憶装置２４に格納される。
【００２４】
図７は、相関特定部４４の動作のフローチャートである。第１照合部４２による照合の終了（ＳA2：YES）を契機として図７の処理が開始される。図７の処理を開始すると、相関特定部４４は、複数の音素モデル系列Ｑから最尤モデル系列ＱMAXを選択する（ＳB1）。次いで、相関特定部４４は、図８に示すように、最尤モデル系列ＱMAXを構成する複数の音素モデルＭPの各々について、音声信号Ｖの区間σ1のうち当該音素モデルＭPに対応する区間（音素モデルＭPに対応する音素が発声された区間ｓ1〜ｓ3）について強度測定部３４が測定した観測強度Ｐを取得する（ＳB2）。例えば、図８では、音素モデルＭP“ｈ1”（すなわち、音素/ｈ/と発声強度Ｌ1とについて用意された音素モデルＭP）に対応する区間ｓ1について観測強度Ｐ“10”が測定され、音素モデルＭP“ａ2”に対応する区間ｓ2について観測強度Ｐ“105”が測定され、音素モデルＭP“ｉ2”に対応する区間ｓ3について観測強度Ｐ“53”が測定された場合が例示されている。なお、音声信号Ｖのうち音素モデルＭPに対応する部分が複数のフレームを含む場合、例えば複数のフレームにわたる平均値がステップＳB2にて観測強度Ｐとして算定される。
【００２５】
ところで、強度測定部３４は、発声の内容に応じた様々な音素について観測強度Ｐを測定する。他方、発声強度Ｌが同等でも観測強度Ｐは音素毎に相違するという傾向がある。例えば、母音と子音とを同等の発声強度Ｌで発声しても子音の観測強度Ｐは母音を下回る。また、母音同士でも観測強度Ｐは相違し得る。例えば、同等の発声強度Ｌで発声した場合でも音素/ｉ/の観測強度Ｐは音素/ａ/を下回る。以上のような音素毎の相違（発声強度Ｌと観測強度Ｐとの関係の相違）が補償されるように、相関特定部４４は、強度測定部３４が測定した観測強度Ｐを、特定の音素（本実施形態では音素/ａ/）に対応した観測強度ＰRELに換算（正規化）する（ＳB3）。記憶装置２４の強度テーブルＴBL1にはステップＳB3での換算後の観測強度ＰRELが含められる。図６に示すように、観測強度ＰRELの算定（ＳB3）には、記憶装置２４に事前に用意された図９の換算テーブルＴBL2が利用される。
【００２６】
図９に示すように、換算テーブルＴBL2は、音素/ａ/の強度を基準値（１）とした観測強度Ｐの相対値を複数の発声強度Ｌ（Ｌ1，Ｌ2，Ｌ3）の各々について音素毎に規定したデータテーブルである。各音素の多数の音声について発声強度と観測強度との相関を調査および解析することで図９の換算テーブルＴBL2が生成される。相関特定部４４は、最尤モデル系列ＱMAX内の各音素モデルＭPの音素および発声強度Ｌについて換算テーブルＴBL2に規定された相対値を利用して、当該音素モデルＭPについてステップＳB2で取得した観測強度Ｐ（音声信号Ｖのうち音素モデルＭPの音素が発声された区間の観測強度Ｐ）を観測強度ＰRELに換算する（ＳB3）。
【００２７】
例えば、図８に示すように、音声信号Ｖのうち最尤モデル系列ＱMAXの音素モデルＭP“ｈ1”に対応する区間ｓ1の観測強度Ｐ（10）は、換算テーブルＴBL2において発声強度Ｌ1および音素/ｈ/に対応する相対値（0.6）を利用して、音素/ａ/に対応する観測強度ＰREL（16.7（＝10/0.6））に換算される。他方、音素モデルＭP“ａ3”は音素/ａ/（基準となる音素）に対応するから、音声信号Ｖのうち音素モデルＭP“ａ3”に対応する区間ｓ2の観測強度Ｐ（105）は換算後も同値（105（＝105/1））である。また、音声信号Ｖのうち音素モデルＭP“ｉ2”に対応する区間ｓ3の観測強度Ｐ（53）は、換算テーブルＴBL2において発声強度Ｌ2および音素/ｉ/に対応する相対値（0.6）に基づいて観測強度ＰREL（88.3（＝53/0.6））に換算される。
【００２８】
なお、音声信号Ｖの区間σ1内の複数の箇所で同じ発声強度Ｌが発声される場合（発声強度Ｌが共通する複数の音素モデルＭPが最尤モデル系列ＱMAXに含まれる場合）がある。強度テーブルＴBL1にて発声強度Ｌ毎に規定される回数ｆは、当該発声強度Ｌの音素モデルＭPが最尤モデル系列ＱMAXに出現する回数を意味する。相関特定部４４は、発声強度Ｌが共通する複数の音素モデルＭPの各々の観測強度Ｐを換算テーブルＴBL2に応じて換算すると、複数の換算値を強度テーブルＴBL1内の回数ｆに応じて平均することで観測強度ＰRELを算定する。また、複数の発声強度Ｌのうち何れかの発声強度Ｌに対応する音素モデルＭPが最尤モデル系列ＱMAXに存在しない場合、当該発声強度Ｌの観測強度ＰRELは所定の初期値に設定される。
【００２９】
図１の第２照合部４６は、音響モデルＭから音声信号Ｖ（区間σ2）が出現する確率λBを記憶装置２４の音響モデルＭ毎に順次に算定する。音声信号Ｖの区間σ2と音響モデルＭとの照合には、１個の音素に対応する複数の音素モデルＭPのうち、強度測定部３４が区間σ2内の各フレームについて算定した観測強度Ｐに対して強度テーブルＴBL1のもとで対応する発声強度Ｌの音素モデルＭPが選択的に利用される。
【００３０】
図１０は、第２照合部４６の動作のフローチャートである。相関特定部４４による強度テーブルＴBL1の生成を契機として、記憶装置２４に格納された複数の音響モデルＭの各々について図１０の処理が実行される。図１０の処理を開始すると、第２照合部４６は、音響モデルＭのうち音声信号Ｖの区間σ2に対応する音素（以下では特に「対象音素」という）を選択する（ＳC1）。具体的には、第２照合部４６は、図１０の処理を開始した直後のステップＳC1では、音響モデルＭの複数の音素のうち音素モデル系列Ｑ（区間σ1に対応する音素の系列）の直後の音素を対象音素として選択し、以後に反復するステップＳC1では、音響モデルＭのうち前回の対象音素の直後の音素を新たな対象音素として選択する。
【００３１】
第２照合部４６は、音声信号Ｖの区間σ2のうち対象音素に対応する区間の発声強度Ｌ（強度Ｌ1〜Ｌ3の何れか）を、強度測定部３４が当該区間について測定した観測強度Ｐと記憶装置２４の強度テーブルＴBL1とから推定する（ＳC2，ＳC3）。まず、第２照合部４６は、強度テーブルＴBL1において複数の発声強度Ｌ（Ｌ1，Ｌ2，Ｌ3）の各々に対応する観測強度ＰREL（音素/ａ/に対応する強度）を対象音素に対応する観測強度Ｐtに換算し、換算後の観測強度Ｐtを発声強度Ｌ毎に規定する音素強度テーブルＴBL3を記憶装置２４に記憶する（ＳC2）。図１１に示すように、音素強度テーブルＴBL3は、複数の発声強度Ｌ（Ｌ1，Ｌ2，Ｌ3）の各々と対象音素の観測強度Ｐtとを対応させるデータテーブルである。
【００３２】
観測強度Ｐtの算定には、相関特定部４４による観測強度ＰRELの算定と同様に、記憶装置２４の換算テーブルＴBL2が利用される。すなわち、第２照合部４６は、強度テーブルＴBL1の各発声強度Ｌに対応する観測強度ＰRELに対し、換算テーブルＴBL2のもとで当該発声強度Ｌと対象音素とに対応する相対値を乗算することで、その発声強度Ｌに対応する観測強度Ｐtを算定する。例えば、図８の音素/ｃｈ/が対象音素として選択された場合を想定すると、対象音素の発声強度Ｌ1に対応する観測強度Ｐtは、換算テーブルＴBL2（図９）のもとで発声強度Ｌ1と音素/ｃｈ/とに対応する相対値（0.8）と、強度テーブルＴBL1（図６）にて発声強度Ｌ1に対応する観測強度ＰREL（16.7）との乗算値（13.4）として算定される。
【００３３】
第２照合部４６は、音声信号Ｖの区間σ2のうち対象音素に対応する区間について強度測定部３４が測定した観測強度Ｐ（例えば複数のフレームにわたる平均値）が複数の発声強度Ｌ（Ｌ1，Ｌ2，Ｌ3）の何れに対応するのかを音素強度テーブルＴBL3から推定する（ＳC3）。図１２は、図１１の音素強度テーブルＴBL3に規定された発声強度Ｌと観測強度Ｐtとの関係を示すグラフである。観測強度Ｐが28である場合、第２照合部４６は、図１２に示すように、音素強度テーブルＴBL3のもとで観測強度Ｐ(28)に最も近い観測強度Ｐt（30.9）に対応する発声強度Ｌ2を、対象音素の観測強度Ｐに対応する発声強度Ｌとして特定する。また、観測強度Ｐが16である場合、第２照合部４６は、音素強度テーブルＴBL3のもとで観測強度Ｐ（16）に最も近い観測強度Ｐt（13.4）に対応する発声強度Ｌ1を対象音素の発声強度Ｌとして特定する。
【００３４】
次に、第２照合部４６は、音響モデルＭの対象音素に対応する複数の音素モデルＭPのうちステップＳC3にて選択した発声強度Ｌに対応する１個の音素モデルＭPを選択し、当該音素モデルＭPを選択的に利用して音素モデルＭPと音声信号Ｖ（特徴抽出部３２が区間σ2について抽出した特徴量Ｆの系列）とを照合する（ＳC4）。複数の音素モデルＭPのうち非選択の発声強度Ｌに対応する音素モデルＭPは、音響モデルＭと音声信号Ｖとの照合に利用されない。
【００３５】
第２照合部４６は、音声信号Ｖの全体（区間σ2）についてステップＳC1からステップＳC4の処理を反復する（ＳC5）。記憶装置２４に記憶された各音響モデルＭについて以上の処理が実行されることで、音声信号Ｖの特徴量Ｆの系列が音響モデルＭから出現する確率λBが音響モデルＭ毎に順次に算定される。第２照合部４６は、記憶装置２４に格納された複数の音響モデルＭのうち出現確率λBが最大となる音響モデルＭの単語を画像や音声で出力する。
【００３６】
以上の形態においては、音響モデルＭの各音素に設定された複数の音素モデルＭPのうち、音声信号Ｖの観測強度Ｐに強度テーブルＴBL1のもとで対応する発声強度Ｌの音素モデルＭPが、音声信号Ｖと音響モデルＭとの照合に選択的に利用される。したがって、音響モデルの各音素の全部の音素モデルＭPを音声信号と照合する場合と比較して、第２照合部４６による処理の負荷を軽減することが可能である。
【００３７】
また、複数の音素モデル系列Ｑのうち音声信号Ｖとの照合の結果に応じて選択された音素モデル系列Ｑ（最尤モデル系列ＱMAX）の各音素モデルＭPの発声強度Ｌと音声信号Ｖの観測強度Ｐとに基づいて、観測強度Ｐと発声強度Ｌとの関係を規定する強度テーブルＴBL1が生成される。実際の発声強度にとって適切な音素モデルＭPが選択される。例えば、発声者が発声強度Ｌ1で発声した場合には、例えば集音機器に到達するまでの減衰で音声信号Ｖの観測強度Ｐが発声強度Ｌ1よりも充分に低い強度となっても、実際の発声強度Ｌ1に対応した音素モデルＭPが音声信号Ｖとの照合のために選択される。したがって、例えば相異なる強度に対応する複数の音響モデルＭPのうち観測強度Ｐに対応する音素モデルＭPを選択的に照合に利用する構成（対比技術）と比較して、高精度な音声認識を実現することが可能である。
【００３８】
さらに、各音素の観測強度Ｐを特定の音素（/ａ/）に対応した観測強度ＰRELに換算し、音声信号Ｖの区間σ2内の各音素（対象音素）に対応するように観測強度ＰRELを換算した観測強度Ｐtを実際の観測強度Ｐと比較することで対象音素の発声強度Ｌが推定されるから、強度テーブルＴBL1の観測強度について音素の相違に起因した変動を抑制する（すなわち、音素の相違に起因した観測強度の誤差を補償する）ことが可能である。したがって、発声強度Ｌと観測強度Ｐとの相関が音素毎に相違するという傾向を加味しない場合と比較して、音声信号Ｖの発声強度Ｌの高精度な推定（ひいては高精度な音声認識）が実現されるという利点がある。
【００３９】
＜変形例＞
以上の形態には様々な変形が加えられる。具体的な変形の態様を以下に例示する。以下の例示から任意に選択された２以上の態様は併合され得る。
【００４０】
（１）変形例１  
以上の形態においては、本来の認識の対象となる音響モデルＭの部分（音素モデル系列Ｑ）を強度テーブルＴBL1の生成に流用する場合を例示したが、強度テーブルＴBL1の生成に専用される音響モデル（以下「強度推定用モデル」という）を音響モデルＭとは別個に用意した構成も採用される。すなわち、第１照合部４２は、記憶装置２４に格納された強度推定用モデルを、実施形態の音素モデル系列Ｑの代わりに利用することで強度テーブルＴBL1を生成する。もっとも、音響モデルＭを強度テーブルＴBL1の生成に流用する以上の形態によれば、強度推定用モデルが不要であるから、記憶装置２４に必要な容量が削減されるという利点がある。
【００４１】
（２）変形例２  
以上の形態においては、観測強度Ｐを音素/ａ/に対応する観測強度ＰRELに換算し、強度テーブルＴBL1の観測強度ＰRELを対象音素に対応する観測強度Ｐtに換算したが、観測強度Ｐと発声強度Ｌとの相関が音素毎に相違するという傾向が実用上で特段の問題とならない場合には、観測強度Ｐや観測強度ＰRELの換算は省略される。
【００４２】
（３）変形例３  
以上の形態においては複数の音響モデルＭの各々について確率（尤度）λBを算定したが、記憶装置２４に複数の音響モデルＭを格納した構成は必須ではない。例えば、１個の音響モデルＭについて算定された確率λBが閾値を上回るか否かに応じて当該音響モデルＭの単語が発声されたか否かを判定する音声認識にも以上の形態は適用される。
【００４３】
（４）変形例４  
以上の形態においては、単一の記憶装置２４に画定された別個の記憶領域に複数のデータテーブル（ＴBL1，ＴBL2，ＴBL3）と音響モデルＭとを格納したが、複数のデータテーブルや音響モデルＭを複数の記憶装置に分散して格納した構成も採用され得る。
【符号の説明】
【００４４】
１００……音声認識装置、１２……信号供給装置、１４……出力装置、２２……演算処理装置、２４……記憶装置、３２……特徴抽出部、３４……強度測定部、４２……第１照合部、４４……相関特定部、４６……第２照合部、ＴBL1……強度テーブル、ＴBL2……換算テーブル、ＴBL3……音素強度テーブル、Ｍ……音響モデル、ＭP……音素モデル、Ｑ……音素モデル系列、ＱMAX……最尤モデル系列。
【図１】
2011064845.tif 000003
【図２】
2011064845.tif 000004
【図３】
2011064845.tif 000005
【図４】
2011064845.tif 000006
【図５】
2011064845.tif 000007
【図６】
2011064845.tif 000008
【図７】
2011064845.tif 000009
【図８】
2011064845.tif 000010
【図９】
2011064845.tif 000011
【図１０】
2011064845.tif 000012
【図１１】
2011064845.tif 000013
【図１２】
2011064845.tif 000014