(57)【要約】【課題】音声データからユーザの発話対象を判別すること。【解決手段】音声入力処理ユニット２は、マイク３１が集音した音声データを分析処理部１２ａによって分析し、単音素に対応する波形を抽出する。音素照合部１２ｂは、単音素に対応する波形の照合に際し、ユーザが音声入力を行なう場合の音声に生ずる音素を記憶するコマンド音素辞書１４とユーザが同乗者と会話する際の音声に生ずる音素を記憶する会話音素辞書１５を用いてそれぞれ照合を行なう。コマンド判定部１２ｃは、２つの辞書内音素に対する適合度合いを比較することで、音声データが車載装置１に対して発声されたコマンドであるか否かを判定する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザが音声入力を行なう場合の音声に生ずる音素を記憶する第１音素辞書記憶手段と、
前記音声入力以外で発生しうる音素を記憶する第２音素辞書記憶手段と、
入力音声データを分析して得られた入力音素を記憶手段に記憶された前記第１音素辞書および前記第２音素辞書とそれぞれ照合する照合手段と、
前記照合手段の照合結果に基づいて、前記入力音声データが前記ユーザによる音声入力であるか否かを判定するコマンド判定手段と、
を備えたことを特徴とする音声入力処理装置。
【請求項２】
車室内から前記入力音声データを常時集音し、前記コマンド判定手段によって前記入力音声データが音声入力であると判定された場合に、前記音素の照合結果から入力された単語を特定し、当該単語を車載装置に対するコマンド入力として入力処理を行なう音声入力手段をさらに備えたことを特徴とする音声入力処理装置。
【請求項３】
前記第２音素辞書はユーザが他の人物との会話を行う場合の音声に生ずる音素を含んで構成されることを特徴とする請求項１または２に記載の音声入力処理装置。
【請求項４】
ユーザに対する表示出力および／または音声出力において、前記ユーザが音声入力を実行する場合に前記第１音素辞書に含まれる音素を用いて発声するよう誘発するコマンド音声誘発手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の音声入力処理装置。
【請求項５】
入力音声データを分析して入力音素を得る分析処理工程と、
前記入力音素を、ユーザが音声入力を行なう場合の音声に生ずる音素を記憶する第１音素辞書および前記音声入力以外で発生しうる音素を記憶する第２音素辞書とそれぞれ照合する照合工程と、
前記照合工程の照合結果に基づいて、前記入力音声データが前記ユーザによる音声入力であるか否かを判定するコマンド判定工程と、
を含んだことを特徴とする音声入力処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、音声認識を用いて入力処理を行なう音声入力処理装置および音声入力処理方法に関し、特に、車載システムにおいてユーザの発話がシステム向けのコマンド入力であるか否かを判別する音声入力処理装置および音声入力処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、利用者の音声を認識する技術の実現に向けて、各種考案がなされている。利用者の音声を認識することができれば、利用者は各種機器の操作を音声によって実行することが可能であり、特に車載装置では運転者による手動操作の運転への影響が懸念されることから音声操作技術の実用化が切望されている。
【０００３】
従来の音声入力では、音声入力の開始を示す音声入力スイッチを操作した場合に音声データの取得と音声認識を開始していた。しかし、近年、音声入力スイッチを用いることなく、ユーザが発声した内容がコマンドであるか否かの判別自体をシステム側で実行することが求められている。
【０００４】
そこで例えば特許文献１では、発声と発声の無音区間を計測し、その長さに基づいて発声がシステムに対する操作し指令であるか他の人物との会話であるかを判断する技術を開示している。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−３０８０７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した従来の技術では発声と発声との間に無音時間がないと発話対象を判定することが出来ない。そのため、例えば同乗者同士の会話がシステムに対する音声入力と重なると、音声入力を認識することが出来なくなる。
【０００７】
また、車両には車載用オーディオ装置が装備されていることが一般的であり、このオーディオ出力が音声入力に重畳される状況についても考慮する必要があり、無音区間が存在する確率は低い。
【０００８】
すなわち、従来の技術では、ユーザ音声の発話対象がシステムであるか否かを十分に判別することが出来ず、音声入力スイッチを排除することはできないという問題点があった。
【０００９】
そのため、発話対象判別の精度を向上して音声入力スイッチを排除し、音声入力の操作性を向上し、運転操作に集中させることで安全走行に寄与することの出来る音声入力処理装置の実現が重要な課題となっていた。
【００１０】
本発明は、上述した従来技術における問題点を解消し、課題を解決するためになされたものであり、ユーザの発話対象を高精度に判定可能な音声入力処理装置および音声入力処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明にかかる音声入力処理装置および音声入力処理方法は、ユーザが音声入力を行なう場合の音声に生ずる音素を記憶する第１音素辞書記憶手段と、音声入力以外で発生しうる音素を記憶する第２音素辞書記憶手段とを設け、入力音声データを分析して得られた入力音素を第１音素辞書および第２音素辞書とそれぞれ照合して入力音声データが前記ユーザによる音声入力であるか否かを判定する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば音声入力処理装置および音声入力処理方法は、ユーザが音声入力を行なう場合の音声に生ずる音素を記憶する第１音素辞書記憶手段と、音声入力以外で発生しうる音素を記憶する第２音素辞書記憶手段とを設け、入力音声データを分析して得られた入力音素を第１音素辞書および第２音素辞書とそれぞれ照合して入力音声データが前記ユーザによる音声入力であるか否かを判定するので、ユーザの発話対象を高精度に判定可能な音声入力処理装置および音声入力処理方法を得ることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に添付図面を参照して、この発明に係る音声入力処理装置および音声入力処理方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【実施例】
【００１４】
図１は、本発明の実施例である車載装置１の概要構成を示す概要構成図である。同図に示したように車載装置１は、その内部に音声入力処理ユニット２、入出力処理部３０、マイク３１、スイッチ３２、タッチパネルディスプレイ３３、スピーカ３４、オーディオユニット４１およびナビゲーションユニット４２を有する。
【００１５】
スイッチ３２は、ユーザからの手動操作を受け付ける入力受け付け手段である。また、タッチパネルディスプレイ３３は、表示出力を行なうディスプレイと、ユーザからの手動操作を受け付けるタッチパネルとを一体化した入出力手段である。さらに、スピーカ３４は、ユーザに対して音声出力を行なう出力手段である。
【００１６】
オーディオユニット４１は、ラジオ放送やテレビ放送の受信、ＣＤ，ＤＶＤ，ＨＤなどの記録媒体に格納した音楽データや映像データの再生出力を行なうユニットであり、ナビゲーションユニット４２は自車両の位置情報と地図情報を用いて周辺施設や道路の案内、目的地までの誘導などを行なうユニットである。
【００１７】
入出力処理部３０は、各種入力手段からの入力に基づいて、オーディオユニット４１およびナビゲーションユニット４２を動作制御するとともにタッチパネルディスプレイ３３からの表示出力制御、スピーカ３４からの表示出力制御を行なう。
【００１８】
さらに、車載装置１では音声入力処理ユニット２が、マイク３１によって集音した音声データを用いて音声入力を実現する。具体的には、マイク３１がユーザの音声を集音した場合に、音声入力処理ユニット２内部の音声認識エンジン１０は音声データを最も適合する言葉（テキストデータ）に変換する。
【００１９】
そして、同じく音声入力処理ユニット２内の音声入力部２０は、このテキストデータがユーザから入力されたものとして入出力処理部３０への入力処理を行なう。
【００２０】
すなわち、本実施例では、音声入力処理ユニット２が請求項に記載した音声入力処理装置の構成を有し、音声入力処理方法を実行する音声入力処理装置として動作することとなる。
【００２１】
音声認識エンジン１０は、その内部に雑音処理部１１、音響処理部１２、単語照合部１３、コマンド音素辞書１４、会話音素辞書１５、単語辞書１６を有する。
【００２２】
雑音処理部１１は、マイク３１が取得した車室内の音声データに対して雑音を除去する処理を行なって、音響処理部１２に出力する。
【００２３】
音響処理部１２は、音素辞書を参照して音声データをテキストデータに変換する処理を行なう。ここで、音響処理部１２が参照する音素辞書を複数設け、どの音素辞書に登録された音素により適合したかに基づいて音声データが音声入力、すなわちユーザが車載装置１に向けて発声したコマンドであるか否かを判定する点に本発明の主たる特徴がある。
【００２４】
本実施例では、音響処理部１２は、記憶手段に記録されたデータであるコマンド音素辞書１４と会話音素辞書１５の二つの音素辞書を参照する。ここで、コマンド音素辞書と会話音素辞書との差について、図２および図３を参照して説明する。なおこれらの辞書を記憶する記憶手段としては、メモリ等の任意の記録手段を用いることができる。
【００２５】
音素辞書は、音声データの波形の形状と音素を対応付ける辞書であり、各音素、例えば「ａ」、「ｉ」、「ｕ」、「ｅ」、「ｏ」、「ｙ」、「ｗ」、「ｎ」などについて、それぞれ波形データを対応させる。
【００２６】
図２に示すように、コマンド音素辞書１４は、ユーザが車載装置１を操作するためにコマンドを発話する際の音素波形で、会話音素辞書１５は、ユーザが同乗者と会話を行う際の音素波形であり、記憶手段に記憶されている。
【００２７】
これは、ユーザが車載装置１を音声で操作しようとする場合と同乗者と会話する場合とで声の調子が異なることを考慮したものであり、コマンド音素辞書１４と会話音素辞書１５とは、それぞれの音素に対して個別に波形データを有するとなる。
【００２８】
例えば、図３にはコマンドとして発話される際の音素「ａ」と会話中で発話される際の音素「ａ」を示しているが、それぞれの波形データは位置と形状に差異がある。
【００２９】
このように、コマンドとして発話する場合の各音素の波形であるコマンド音素辞書１４と、会話として発話する場合の各音素の波形である会話音素辞書１５とを持ち、車内から取得した音声データがコマンド音素辞書１４と会話音素辞書１５の何れにより適合するかを比較することによって、音声データの発話対象が車載装置１であるか否かを判定することが可能となる。
【００３０】
具体的には、音響処理部１２は、その内部に分析処理部１２ａ、音素照合部１２ｂおよびコマンド判定部１２ｃを有する。
【００３１】
分析処理部１２ａは、雑音処理部１１による雑音除去処理が施された音声データを分析し、音素に対応する波形データに分解する処理を行なう。音素照合部１２ｂは、分析処理部１２ａによって得られた各入力音素（すなわち単一音素に対応する波形データ）について、それぞれコマンド音素辞書１４および会話音素辞書１５を参照し音素を特定する処理を行なう。
【００３２】
この音素照合部１２ｂによる照合処理によって、波形データは音素の集まりの形に変換される。
【００３３】
また、コマンド判定部１２ｃは、波形データ内に現れた音素が、何れの辞書に登録された音素により適合するかに基づいて、音声データの発話対象が車載装置１であるか否か、すなわち音声データがコマンドであるか否かを判定する。
【００３４】
単語照合部１３は、音声データがコマンドであると判定された場合に、その音素の集まりをテキストデータに変換して出力する処理を行なう。このテキストデータへの変換は、単語辞書１６を参照して行なう。単語１６には、テキストデータと音素の集まりとを対応付けて記憶した辞書である。
【００３５】
音声入力部２０は、音声認識エンジン１０が出力したテキストデータを入出力処理部３０に入力する処理を行なう。また、音声入力部２０は、ユーザが音声入力を行なう場合のインターフェースを提供する処理を行なう。具体的には、音声入力部２０は、その内部にキャラクタ表示部２１および対話処理部２２を有する。
【００３６】
キャラクタ表示部２１は、タッチパネルディスプレイ３３に例えばロボットなどの表示を行ない、ユーザがロボットに対して命令するように音声入力を行なうように促すものである。このように、ロボットに対して命令する口調でユーザが音声を発すると、その音声は同乗者（人）と会話する場合と異なる特徴を帯びる。
【００３７】
すなわち、人ではないものに対して命令する口調で音声入力を行なわせることで、音声入力時の音素波形が、コマンド音素辞書に含まれる音素に近づくように誘発することができる。
【００３８】
したがって、コマンド音素辞書１４を作成する際の音素収録では、ユーザに単純にテキストデータを読み上げさせるのではなく、実環境と同じくキャラクタを表示した機器を準備して収録を行うことが望ましい。
【００３９】
同様に、対話処理部２２は、ユーザの音声入力に対して音声出力を返す対話処理において、ユーザに対して出力する音声をロボット的な応答（少なくとも人間による会話とは異なる特徴をもつ応答）とすることで、ユーザの発声を機械的な波形（コマンド音素辞書に登録された波形）に近づけるよう誘発し、同乗者との会話で発生する波形との差異を明確化させる。
【００４０】
したがって、この場合、会話音素辞書１５は流暢な発声から生成された音素が登録され、コマンド音素辞書１４にはシステムの要求時における明確な発声から生成された音素が登録されることとなる。
【００４１】
つづいて、音素照合に基づく発話対象の判定について具体例を挙げてさらに説明する。ここでは、「野沢温泉」という単語が車内で発声された状況において、この「野沢温泉」という単語がナビゲーションシステムの目的地指定など、車載装置１に対してコマンドとして発声されたのか、「野沢温泉に行きたいと思っているんだけど、いつごろがいい？」などの同乗者との会話の中で出てきた言葉であるのかを判別する場合を例に説明を行なう。
【００４２】
図４に示すように、音素照合部１２ｂは、最初の入力音素（単音素に対応する波形データ）に最も適合する音素をコマンド音素辞書１４と会話音素辞書１５を参照して探索する。
【００４３】
同図に示した例では、コマンド音素辞書１４の「ｎ」が最もよく適合し、つぎに会話音素辞書１５の「ｎ」に適合する。この例では、最も適合度の高いコマンド音素辞書１４の「ｎ」を採用し、次の入力音素の照合を行なう。
【００４４】
２番目の入力音素に対しては、コマンド音素辞書１４と会話音素辞書１５の中から会話音素辞書１５の「ｏ」が採用される。同様にして、３番目の音素に対してはコマンド音素辞書１４の「ｚ」、４番目の音素に対してはコマンド音素辞書１４の「ａ」、５番目の音素に対しては会話音素辞書１５の「ｗ」、６番目の音素に対してはコマンド音素辞書１４の「ａ」が採用される。
【００４５】
このように入力された音声データの全ての音素に対して最も適合する音素を照合し、採用された音素が占める比率を求める。図４の例では、１８音素のうち、コマンド音素辞書１４から採用された音素が１２、会話音素辞書１５から採用された音素が６であり、コマンド音素辞書１４から採用された比率が高いので、入力音声はコマンドであると判定する。
【００４６】
なお、比率が同じである場合や、比率の差が小さい場合には、ユーザに対して聞きなおしたり、事前の発声の対象に基づいて判断すればよい。
【００４７】
また、図５に示すように、各音素の照合の確からしさによって重み付けして判断することもできる。同図に示した例では、入力音素に対する照合結果についてその確からしさを入力音素に対する辞書内音素の距離として示しており、距離の値が小さいほど辞書内音素に対する一致度が高いことを示している。
【００４８】
図５では、１番目の入力音素に対し、コマンド音素辞書１４の「ｎ」の距離の値が１０、会話音素辞書１５の「ｎ」の距離の値が４０であり、二つの辞書内音素に対する距離の差が大きいため、コマンド音素であると判断している。
【００４９】
つぎに、２番目の入力音素に対し、コマンド音素辞書１４の「ｏ」の距離の値が４０、会話音素辞書１５の「ｏ」の距離の値が４５であり、二つの辞書内音素に対する距離の差が小さいため、コマンド音素であるか会話音素であるかの判断を保留し、次の音素（３番目の音素）の距離で判断することとしている。
【００５０】
そして、３番目の入力音素に対し、コマンド音素辞書１４の「ｚ」の距離の値が２０、会話音素辞書１５の「ｚ」の距離の値が５５であり、二つの辞書内音素に対する距離の差が大きいため、コマンド音素であると判断している。
【００５１】
この例では、判断が保留された２番目の音素について、前後の音素（１番目と３番目の音素）がコマンド音素と判断されたので、２番目の音素についてもコマンド音素であると判断を修正する。
【００５２】
さらに図６に示すように、入力音素に対する辞書内音素の距離の類型距離によって判断することも出来る。同図に示した処理では、まず１番目の入力音素を選択し、コマンド音素か会話音素かの判断を行なう。その結果、２つの辞書内音素に対する距離の差｜ｄ（ｘ）｜が閾値Ｌ１以下であれば、コマンド音素か会話音素かの判断が困難である（ステップＳ１０１，Ｙｅｓ）とする。
【００５３】
そして、前の音素ｐ（ｘ−１）が判定待ちでなければ（ステップＳ１０２，Ｎｏ）、音素ｐ（ｘ）を前の音素ｐ（ｘ−１）と同じ分類に判定し、ｘ＝０にリセットする（ステップＳ１０３）。
【００５４】
一方、前の音素ｐ（ｘ−１）が判定待ちであれば（ステップＳ１０２，Ｙｅｓ）、判断困難時の距離の差の累計Ｓｄを算出する。そして、累計距離差Ｓｄの絶対値が閾値Ｌ２よりも大きければ（ステップＳ１０５，Ｙｅｓ）、コマンド音素または会話音素のいずれか近い方に決定する（ステップＳ１０６）。これは、累計距離差Ｓｄが大きくなるというこうとは、同じ分類への音素へのヒット（適合率）が多くなったと考えられるためである。
【００５５】
一方、累計距離差Ｓｄの絶対値が閾値Ｌ２以下であれば（ステップＳ１０５，Ｎｏ）、次の音素の処理結果まで判断を保留する（ステップＳ１０７）。
【００５６】
また、ステップＳ１０１において、２つの辞書内音素に対する距離の差｜ｄ（ｘ）｜が閾値Ｌ１より大きければ（ステップＳ１０１，Ｎｏ）、さらに前の音素ｐ（ｘ−１）が判定町であるか否かを確認し（ステップＳ１０８）、判定待ちの前の音素についても本音素と同じ分類と判定する（ステップＳ１０９）。
【００５７】
そして、本音素についてはコマンド音素または会話音素のいずれか近い方に決定し（ステップＳ１１０）、ｘ＝０にリセットする。
【００５８】
ステップＳ１０３、ステップＳ１０６、ステップＳ１０７、ステップＳ１１０によって、本音素の判定もしくは保留を行なった後、ステップＳ１１１において次の入力音素があるか否かを判定し、次の入力音素がある場合（ステップＳ１１１，Ｙｅｓ）には次の入力音素を判定対象としてステップＳ１０１から処理を繰り返す。
【００５９】
そして、全ての入力音素について判定を終了した後（ステップＳ１１１，Ｎｏ）、判定結果の比率、すなわちコマンド音素辞書１４内の音素であるコマンド音素と会話音素辞書１５内の音素である会話音素のいずれに近いと分類された割合が多いかによって入力音声全体が車載装置１に対して発話されたコマンド入力であるのか否かを判定し（ステップＳ１１２）、処理を終了する。なお、比率が同じ、もしくは近い場合には、それぞれの距離に基づいて判定すればよい。
【００６０】
上述してきたように、本実施例にかかる音声入力処理ユニット２では、音声データかから単音素に対応する波形を抽出し、音素辞書と比較して音素を特定する際に、記憶手段に記憶されたユーザが音声入力を行なう場合の音声に生ずる音素のデータであるコマンド音素辞書１４とユーザが同乗者と会話する際の音声に生ずる音素のデータである会話音素辞書１５とをそれぞれ参照し、２つの辞書内音素に対する適合度合いを比較することで、音声データが車載装置１に対して発声された音声入力であるのか否かを高精度に判定することが出来る。
【００６１】
このように、音声入力処理ユニット２による発話対象の判定は、音声データにおける無音時間を使用しないため、同乗者との会話が音声入力に重なった場合や、オーディオユニットなどから他の音声出力がある場合であっても、車載装置１に対する音声入力を識別することが可能であり、認識精度の向上を実現できる。
【００６２】
そのため、音声入力開始を車載装置１に伝えるためのユーザ操作およびスイッチ自体が不要となり、車内の全音声からコマンド入力を自働的に選別することが出来るので、操作性を向上し、また安全運転に寄与することが可能である。
【００６３】
また、同乗者にとっても運転者が車載装置１に対して音声操作を実行中であっても会話を継続することができ、同じく運転者も同乗者が会話中であっても車載装置１の音声操作を実行することが出来る。
【００６４】
さらに、表示するキャラクタの制御や対話音声の制御を併用することで、ユーザの音声入力がコマンド音素辞書に適合するように誘発することができ、さらなる認識精度向上を実現することが可能である。
【００６５】
なお、本実施例に示した構成および動作はあくまで一例であり、本発明を限定するものではない。本発明は、請求項に記載した技術的思想の範囲内において適宜変形して実施することか出来るものである。
【００６６】
たとえば、本実施例では、車載装置１に対する音声操作と同乗者との会話とを峻別するため、コマンド音素辞書１４と会話音素辞書１５とを備えた場合を例に説明を行なったが、例えば車内に発生するノイズに対応するノイズ音素辞書や、音楽再生時に発生する音楽音素辞書など、判別すべき対象に応じて任意の音素辞書を作成することができる。
【００６７】
さらに、３以上の音素辞書との照合によって音声入力を判別したり、状況に応じて照合する音素辞書を切り替える構成によって本発明を実施することも出来る。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
以上のように、本発明にかかる音声入力処理装置および音声入力処理方法は、音声入力技術に有用であり、特に発話対象の自動判別に適している。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の実施例である車載装置の概要構成を説明する説明図である。
【図２】図１に示したコマンド音素辞書と会話音素辞書について説明する説明図である。
【図３】コマンド入力時と会話時における音素の差について説明する説明図である。
【図４】音素辞書の照合と発話対象の判定について説明する説明図である。
【図５】重み付けを用いた発話対象の判定について説明する説明図である。
【図６】累計距離の算出による発話対象の判定について説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【００７０】
１    車載装置
２    音声入力処理ユニット
１０    音声認識エンジン
１１    雑音処理部
１２    音響処理部
１２ａ  分析処理部
１２ｂ  音素照合部
１２ｃ  コマンド判定部
１３    単語照合部
１４    コマンド音素辞書
１５    会話音素辞書
１６    単語辞書
２０    音声入力部
２１    キャラクタ表示部
２２    対話処理部
３０    入出力処理部
３１    マイク
３２    スイッチ
３３    タッチパネルディスプレイ
３４    スピーカ
４１    オーディオユニット
４２    ナビゲーションユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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