(57)【要約】【課題】  安価で簡易な形態でノイズ除去が可能である音声認識装置を提供する。【解決手段】  ノイズ除去部１１０は、マイクロフォン１０２から入力された音声に含まれるノイズを除去する。記憶部１２０は、ノイズ除去部１１０のノイズ除去特性を決定する除去特性パラメータを格納する。除去特性パラメータ決定部１３０は、記憶部１２０に格納された前記除去特性パラメータの中から、音声認識を開始する時点での周辺状態と発話者の声質とに基づいて除去特性パラメータを選択する。除去特性パラメータ決定部１３０は、音声認識部１０４にて音声認識結果が得られなければ音声認識開始時に決定された除去特性パラメータを更新する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロフォンから入力された音声に含まれるノイズを除去するノイズ除去部と、前記ノイズ除去部のノイズ除去特性を決定する除去特性パラメータを格納する記憶部と、前記記憶部に格納された前記除去特性パラメータの中から、音声認識を開始する時点での周辺状態と発話者の声質とに基づいて前記除去特性パラメータを選択する除去特性パラメータ決定部と、を備え、前記ノイズ除去部によってノイズが除去された音声信号を音声認識部に入力する音声認識装置であって、前記除去特性パラメータ決定部は、前記音声認識部にて音声認識結果が得られなければ音声認識開始時に決定された前記除去特性パラメータを更新することを特徴とする音声認識装置。
【請求項２】
前記周辺状態は車速データを含むことを特徴とする請求項１に記載の音声認識装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロフォンから入力した音声信号に含まれるノイズを除去し、音声を認識する音声認識装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、カーナビゲーション装置や空調装置などの車載用機器を音声にて操作するための音声認識装置が種々提案されている。斯かる音声認識装置は、発話者の音声を取り込むためのマイクロフォンを備え、このマイクロフォンで取り込んだ音声信号から発話者の発話語句を認識するものである。
車両内においては、車両のエンジン音、空調装置の稼動音、走行によって発生する風音やロードノイズなど様々なノイズが多く存在するため、マイクロフォンを介して得られた発話者の音声信号にはノイズが重畳されてしまい、ノイズが重畳された音声に対して音声認識を行っても、十分な精度の認識が行えない場合が多い。従って、車両内のような騒音環境下において音声認識の精度を高めるためには、マイクロフォンで取り込んだ音声信号から車両内のノイズを除去する必要がある。
そこで、複数のマイクロフォンを異なる位置に配置して、夫々のマイクロフォンで収集した音声信号に基づき発話者の音声と雑音とを分離する方法や、発話音声の直前のノイズを分析して、発話中の音声に重畳されたノイズを差し引くことでノイズを除去する方法が知られている。また、車両内のノイズは低周波成分が集中することが知られており、この性質に基づいて高域通過フィルタ、または帯域通過フィルタを用いたノイズ除去装置が提案されている（特許文献１〜４参照）。
【特許文献１】特許第３７８６０３８号公報
【特許文献２】特許第３１７６４７４号公報
【特許文献３】特開２００１−２９６８８７号公報
【特許文献４】特開２００２−２２１９８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１，２に開示された音声認識装置は、ノイズ除去性能は高いが、複数のマイクロフォンが必要であり、処理が複雑であるが故に製造コストが高くなってしまう。特許文献３に開示された音声認識装置では、車両内の騒音の周波数特性が車種や走行状態によって変化することに着目して、発話音声直前の背景雑音を分析してノイズ除去のためのフィルタ特性を決定しており、車種や走行状態に関わらずノイズ除去のフィルタ特性を固定にした場合に比して、認識性能は向上するが、例えば発話者が低い声の男性の場合、発話者の音声信号がノイズに埋もれてしまい、ノイズが十分に除去されずに認識率が向上しない虞がある。換言すると、ノイズ除去のフィルタ特性を決定する際に発話者の声質を考慮していないため、ノイズが十分に除去できない場合がある。
【０００４】
特許文献４に開示された音声認識装置では、音声認識に先んじて、ノイズレベルが低い環境下で認識対象となる幾つかの語句を発話者に発声してもらった音声信号と、所定の走行状態での車両内ノイズとを予め用意しておき、その音声信号と車両内ノイズとを合成した信号に対して最も良くノイズが除去できるフィルタ特性を見つけ出すことで、最適なノイズ除去のフィルタ特性を決定する方法を提案している。この方法は、車種や走行状態だけでなく、発話者の声質も加味してフィルタ特性を決定できるため、文献３に開示された音声認識装置に比べて性能の高いノイズ除去装置が提供できる。しかし、事前に発話者に発声してもらい、走行時のノイズを録音する必要があるなど、ユーザに負担を強いる方法でもある。
本発明は、安価で簡易な形態でノイズ除去が可能である音声認識装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、請求項１に記載したように、マイクロフォン１０２から入力された音声に含まれるノイズを除去するノイズ除去部１１０と、前記ノイズ除去部１１０のノイズ除去特性を決定する除去特性パラメータを格納する記憶部１２０と、前記記憶部１２０に格納された前記除去特性パラメータの中から、音声認識を開始する時点での周辺状態と発話者の声質とに基づいて前記除去特性パラメータを選択する除去特性パラメータ決定部１３０と、を備え、前記ノイズ除去部１１０によってノイズが除去された音声信号を音声認識部１０４に入力する音声認識装置であって、前記除去特性パラメータ決定部１３０は、前記音声認識部１０４にて音声認識結果が得られなければ音声認識開始時に決定された前記除去特性パラメータを更新するものである。
【０００６】
また、本発明は、請求項２に記載したように、前記周辺状態は車速データを含むものである。
【発明の効果】
【０００７】
ノイズ除去部のノイズ除去特性を決定する除去特性パラメータは、音声認識開始時の周辺状態と発話者の声質に基づいて決定され、音声認識部に入力した音声信号が音声認識部に用意されたすべての語句に適合しなかった場合には、ノイズ除去性能を高めるように前記除去特性パラメータを更新するので、高性能なノイズ除去が可能になる。且つ、前記除去特性パラメータを決定するにあたって、事前に発話者に発声してもらったり、走行時のノイズを録音したりする必要がない。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。音声認識装置１００は、ノイズ除去装置１０１と、発話者の音声をアナログの音声信号に変換するマイクロフォン１０２と、アナログ音声信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器１０３と、デジタル音声信号を入力して音声認識を行う音声認識部１０４と、車両状態の一要素である車速を電気信号として出力する車速パルス生成機１０５と、発話者の声の高さを設定するための声質選択スイッチ１０６とを備えている。
【０００９】
ノイズ除去装置１０１は、ノイズ除去部１１０と、記憶部１２０と、除去特性パラメータ決定部１３０とで構成される。ノイズ除去部１１０は、マイクロフォン１０２で捉えた車両内周辺ノイズを含む音声信号からノイズが集中する周波数帯を取り除くバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１１１と、ＢＰＦ１１１でノイズを除去した音声信号の音圧を調整する増幅器１１２とで構成される。記憶部１２０は、除去特性パラメータを多数格納するものであり、例えばフラッシュＲＯＭのように書換え可能で不揮発性の記憶媒体からなる。除去特性パラメータ決定部１３０は、除去特性パラメータの決定、更新及びノイズ除去部の制御を行う中央演算装置（ＣＰＵ）１３１と、前記処理のプログラムが格納されたＲＯＭ１３２と、演算結果を保持するＲＡＭ１３３とで構成される。
【００１０】
次に、図２に基づいて、除去特性パラメータを更新する手順を説明する。まず、スイッチ押下などによって音声認識の開始を検知するところから処理が始まる。音声認識の開始を検知したら、ＣＰＵ１３１は音声認識開始以前までに車速パルス生成機１０５が送出する車速パルスをもとに音声認識開始時点での車速データを算出し、図３に示す表に基づいて、車速データから車両状態区分を決定する（Ｓ２０１）。また、ＣＰＵ１３１は、ユーザによって設定された声質選択スイッチ１０６の状態に基づいて、声質種別を決定する（Ｓ２０２）。発話者の声の高さは高／中／低の３段階で区分されており、声質選択スイッチ１０６が３段階のうちのいずれか１つを選択でき、ＣＰＵ１３１は性質選択スイッチ１０６の状態に応じて、音質種別を高／中／低のいずれかに決定する。
【００１１】
ＣＰＵ１３１は、ステップＳ２０１及びステップＳ２０２で決定された車両状態区分と声質種別とに対応する除去特性パラメータを記憶部１２０から読み込む（Ｓ２０３）。なお、除去特性パラメータは、ＢＰＦ１１１の低域側カットオフ周波数ｆｃｌ、高域側カットオフ周波数ｆｃｈ及び増幅器１１２の利得Ａの３つの要素からなり、図４に示すように、車両状態区分・声質種別と対応付けられて記憶部１２０に格納されている。
【００１２】
ステップＳ２０３で決定された除去特性パラメータに基づき、ＣＰＵ１３１はＢＰＦ１１１、増幅器１１２の動作特性を変更する。なお、例えばＢＰＦ１１１がバターワース型ＩＩＲフィルタで構築される場合、ＢＰＦ１１１を一意に決定するためにはタップ数や各タップにおける重み付け係数を決定する必要があるが、これらのパラメータに関し前記除去特性パラメータのみから算出できないものについては、事前に制約を設けておく。
【００１３】
ノイズ除去部１１０のノイズ除去特性が設定された後、マイクロフォン１０２とＡ／Ｄ変換器１０３とを通じて発話音声を取り込み、ノイズ除去部１１０を介して、取り込んだ発話音声を音声認識部１０４へ入力すると同時に、ＣＰＵ１３１は発話音声のデジタルデータをＲＡＭ１３３に格納する（Ｓ２０５）。
次に、ＣＰＵ１３１は音声認識部１０４から認識結果を受け取り、認識結果が得られれば（即ち、音声認識部１０４に登録されている語句中のいずれかの語句が得られれば）、ステップ２１５へ進む（Ｓ２０７）。
【００１４】
ステップＳ２０７において、音声認識部１０４に登録されている語句中のいずれの語句も音声認識部１０４が出力しない場合（即ち、認識結果が得られない場合）、まず始めにＢＰＦ１１１の低域側カットオフ周波数ｆｃｌを低域側カットオフ周波数の上限Ｆｃｌと比較する（Ｓ２０８）。低域側カットオフ周波数ｆｃｌが低域側カットオフ周波数の上限Ｆｃｌより小さい場合、低域側カットオフ周波数ｆｃｌを段階的に引き上げる（Ｓ２０９）。一方、低域側カットオフ周波数ｆｃｌが低域側カットオフ周波数の上限Ｆｃｌ以上である場合は、次に高域側カットオフ周波数ｆｃｈと高域側カットオフ周波数の下限Ｆｃｈとを比較し（Ｓ２１０）、高域側カットオフ周波数ｆｃｈが高域側カットオフ周波数の下限Ｆｃｈより大きい場合は高域側カットオフ周波数ｆｃｈを段階的に引き下げ（Ｓ２１１）、高域側カットオフ周波数ｆｃｈが高域側カットオフ周波数の下限Ｆｃｈ以下である場合はステップＳ２１５へ進む。
【００１５】
低域側カットオフ周波数ｆｃｌ、または高域側カットオフ周波数ｆｃｈのいずれか一方が変更されたならば、増幅器１１２の利得Ａをｆｃｌ、ｆｃｈに基づき変更する（Ｓ２１２）。その後、再度ノイズ除去部のノイズ除去特性を設定し直し（Ｓ２１３）、ＣＰＵ１３１はステップＳ２０５でＲＡＭ１３３に格納した音声信号を、ノイズ除去部１１０を介して音声認識部１０４に入力する（Ｓ２１４）。
ステップＳ２０６からステップＳ２１４までを、ｆｃｌ、ｆｃｈ、Ａが変更されなくなるまで繰り返し、ｆｃｌ、ｆｃｈ、Ａが変更されなくなったらステップＳ２０１及びステップＳ２０２で決定した車両状態区分、声質種別に対応する除去特性パラメータを記憶部１２０へ書き込む（Ｓ２１５）。
【００１６】
なお、本実施形態では車両状態を車速データで決定したが、本発明では車両状態が車速で一意に決定されるものではなく、例えばエンジン回転数やワイパーの駆動有無などの車両情報の組合せで決定するものであっても良い。
なお、本実施形態では発話者の声質種別をスイッチの状態で決定したが、本発明においては、例えば車両内ノイズが小さい場合の音声を分析して、発話音声の基本周波数などの音声特徴を捉え、その音声特徴をもとに声質を符号化して声質種別を決定するものであっても良い。
【００１７】
また、本実施形態ではノイズ除去装置１０１と音声認識部１０４が別の装置であったが、ノイズ除去も音声認識もソフトウェアとして構成して一つの装置で処理するものであっても良い。また、本実施形態ではノイズ除去装置１０１がＡ／Ｄ変換器１０３の後段に設置してあったが、ノイズ除去部１１０をアナログ回路で構成してＡ／Ｄ変換器１０３の前段に設置するものであっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態を示すブロック図。
【図２】同上実施形態を示すフロー図。
【図３】同上実施形態を示す車速データと車両状態区分の関係を表す図。
【図４】同上実施形態を示す除去特性パラメータを表す図。
【符号の説明】
【００１９】
１０２  マイクロフォン
１０４  音声認識部
１１０  ノイズ除去部
１２０  記憶部
１３０  除去特性パラメータ決定部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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