(57)【要約】【課題】  話者の発話内容を効率的に音声認識装置によって認識する技術の分野において、騒音環境下における話者の発話内容を、環境に応じた音響モデルを用意することなく、従来の音声認識アルゴリズムによって効率的に認識することを可能とする技術を提供すること。【解決手段】  音声認識システムであって、ユーザの耳孔内に装着され耳孔内を伝播する空気の振動を音声信号として入力する音声入力手段と、この音声信号を入力として音声認識を行う音声認識手段とを含む。【選択図】  図１
2008096602.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザの耳孔内に装着され、耳孔内を伝播する空気の振動を音声信号として入力する音声入力手段と、
前記音声信号を入力として音声認識を行う音声認識手段とを含む音声認識システム。
【請求項２】
ユーザの耳孔内に装着され、耳孔内を伝播する空気の振動を音声信号として入力する音声入力手段と、
前記音声入力手段から入力された音声信号のノイズを低減させるノイズ低減手段と、
前記ノイズ低減手段によってノイズが低減された音声信号を入力として音声認識を行う音声認識手段とを含む音声認識システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、話者の発話内容を効率的に音声認識装置によって認識することを可能とする技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
話者が騒音環境下にいる場合、音声認識装置に入力される音声信号には騒音がノイズとして混入してしまう。このため、騒音環境下では、話者の発話内容を音声認識する際の認識率が低下していた。このような問題に対し、騒音環境下に応じた音響モデルを用意することによって認識率の向上を図る技術が提案されていた。その他にも、カメラによって話者の唇を撮影しその動きを解析することによって認識率を向上させる技術（非特許文献１参照）や、音声入力装置として骨伝導マイクや咽頭マイクを用いることによってノイズの低減を図る技術なども提案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平４−１８００９５号公報
【非特許文献１】E. D. Petajan.Automatic lipreading to enhance speech recognition. In Proc. CVPR’85, pages40-47, 1985.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の技術にはそれぞれ問題があった。騒音環境下に応じた音響モデルを用意しようとした場合、騒音の種類に応じて異なる音響モデルを用意する必要があるため、汎用性に欠けるという問題があった。即ち、各騒音環境に応じた音響モデルのチューニングにコストや日数を要してしまうという問題があった。
【０００４】
また、唇を撮影することによって認識率の向上を図る技術では、話者の唇を撮影可能な状態でカメラを設置する必要がある。このため、この技術は使用可能な状況が制限されてしまい、例えば話者が自由に動き回ることが必要となる状況には適用できなかった。
【０００５】
また、骨伝導マイクや咽頭マイクを用いた技術では、従来から用いられている音声認識のアルゴリズムを容易に適用できないため、専用のアルゴリズムを構築する必要が生じていた。なぜならば、骨伝導マイクや咽頭マイクを用いる場合に入力される信号は、空気中を伝播してきた音声信号ではなく、話者の身体（特に骨）を伝播してきた信号であるため、専用の音響モデルなどを用意する必要があったためである。さらに、骨伝導マイクや咽頭マイクによる入力信号は、空気中を伝播する音声信号に比べて個々人によるばらつきが大きく、話者間でのロバスト性が低下するという問題もあった。
【０００６】
そこで本発明は、騒音環境下における話者の発話内容を、環境に応じた音響モデルを用意することなく、従来の音声認識アルゴリズムによって効率的に認識することを可能とする技術の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願第１の発明は、音声認識システムであって、音声入力手段及び音声認識手段を含む。音声入力手段は、ユーザの耳孔内に装着され、耳孔内を伝播する空気の振動を音声信号として入力する。音声入力手段は、例えば内耳マイクを用いて構成できる。そして、音声認識手段は、音声入力手段による音声信号を入力として音声認識を行う。本願第２の発明は、第１の発明においてさらに、ノイズ低減手段を具備する。ノイズ低減手段は、音声入力手段から入力された音声信号のノイズを低減させる。本願第２の発明では、音声認識手段は、ノイズ低減手段によってノイズが低減された音声信号を入力として音声認識を行う。
【０００８】
本発明によれば、音声入力手段は、ユーザの耳孔内に装着される。そして、音声認識手段が音声認識を行うために他の入力手段（撮像装置など）を必要としない。このため、本発明による音声認識システムは使用可能な状況が制限されることはなく、例えばユーザが自由に動き回ることが必要となる状況にも適用できる。
【０００９】
また、本発明によれば、音声入力手段は、耳孔内の空気を伝播する振動を音声信号として入力する。このため、第一に、環境ノイズの混入が抑止できる。従って、各騒音環境に応じた音響モデルのチューニングを行う必要がなく、このチューニングに要するコストや日数を削減できる。また、第二に、骨伝導マイクや咽頭マイクを用いた場合と異なり、従来から用いられている音声認識のアルゴリズムを適用できる。従って、骨伝導マイクや咽頭マイクを用いた場合に比べて、音声認識のアルゴリズムの開発に要するコストや日数を削減できる。第三に、空気中を伝播する音声信号は骨などを伝播する信号に比べて個々人によるばらつきが小さい。従って、話者間でのロバスト性の低下を抑止できる。なお、本発明は、上記システムによる音声認識方法として特定されても良い。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、騒音環境下における話者の発話内容を、従来の音声認識アルゴリズムによって効率的に認識することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
〔システム構成〕
図１は、本発明の実施形態に係る音声認識システム１００ａの構成例を示す図である。音声認識システム１００ａは、内耳マイク１０、コントローラ２０及び音声認識装置３０を含む。音声認識システム１００ａは、話者の発話内容を音声信号として内耳マイク１０から入力する。音声認識システム１００ａは、コントローラ２０によって内耳マイク１０から入力された音声信号のノイズを低減し、その後の音声信号を音声認識装置３０へ送信する。そして、音声認識システム１００ａは、音声認識装置３０によって音声信号を受信し、その音声信号を入力とした音声認識を行う。以下、音声認識システム１００ａに含まれる各装置について説明する。
【００１２】
〈内耳マイク〉
内耳マイク１０は、話者の耳孔内に装着される。内耳マイク１０は、話者が発声する際に鼓膜が振動することによって発せられ耳孔内の空気中を伝播する音声信号を、入力信号として捕らえる。内耳マイク１０には、例えば特開２００１−１５７２９２号公報に記載される技術を適用することができる。内耳マイク１０によって入力された音声信号は、コントローラ２０に入力される。
【００１３】
〈コントローラ〉
コントローラ２０は、内耳マイク１０によって入力された音声信号を入力信号として処理し、出力信号を音声認識装置３０へ送信する。コントローラ２０は、ノイズ低減部２１及び送信部２２を含む。
【００１４】
〈〈ノイズ低減部〉〉
ノイズ低減部２１は、入力された音声信号から、ノイズ（人の声以外の音。例えば環境騒音。）をカットすることにより、より音声認識に適した音声信号を出力する。ノイズ低減部２１は、例えばＤＳＰ（Digital Signal Processor）のような専用ハードウェアを用いて構成することにより、小型化を実現し、話者に負担無く装着させることが可能となる。
【００１５】
また、ノイズ低減部２１は、どのようなノイズキャンセラを用いて構成しても良い。例えば、ノイズ低減部２１は、人の声とノイズとの周波数成分の相違に基づいてノイズ成分を推定して低減し、人の声を残す信号処理を行う。
【００１６】
〈〈送信部〉〉
送信部２２は、ノイズ低減部２１から出力された音声信号を音声認識装置３０へ無線送信する。送信部２２は、どのような無線通信技術が適用されても良い。送信部２２に適用できる無線通信技術の例として、ＩｒＤＡ（Infrared Data Association）等の赤外線通信や、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）や、無線ＬＡＮ（Local Area Network）や、ＵＷＢ（Ultra Wide Band）や、ＷＵＳＢ（Wireless Universal Serial Bus）や、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）や、ＦＭトランスミッター等の技術がある。
【００１７】
〈音声認識装置〉
音声認識装置３０は、コントローラ２０から音声信号を受信し、受信された音声信号を入力信号として音声認識を行う。音声認識装置３０は、受信部３１及び音声認識部３２を含む。
【００１８】
〈〈受信部〉〉
受信部３１は、コントローラ２０から送出された音声信号を受信し、この音声信号を音声認識部３２に入力する。受信部３１は、送信部２２に適用される無線通信技術と同一の、又は互換性のある無線通信技術であれば、どのような無線通信技術が適用されても良い。送信部２２の説明で列挙した無線通信技術の具体例は、送信部２２に適用された技術と同一の、又は互換性があるものであれば、受信部３１に適用することができる。
【００１９】
〈〈音声認識部〉〉
音声認識部３２は、受信部３１によって受信された音声信号を入力信号として、音声認識を行う。音声認識部３２には、従来からあるどのような音声認識技術が適用されても良い。以下に、音声認識部３２に適用可能な技術の具体例を示す。
【００２０】
音声認識部３２は、不図示の記憶装置に音響モデル及び言語モデルを有する。音響モデルとは、人の発話による音声信号の特徴量と、その発話に対応する文言とを対応付けたものである。例えば、予め人間によって発音された特定の単語の音声信号の特徴量を取得し、その特徴量と、その特定の単語とを対応付けておくことによって音響モデルを作成できる。特徴量と文言との対応付けは、１対１であっても良いし、１対複数であっても良い。後者の場合は、各文言に重み付けなどを施すことも有効である。音声認識部３２には、音声認識システム１００ａが用いられる個々の騒音環境に応じた専用音響モデルではなく、汎用の音響モデルを適用することができる。
【００２１】
言語モデルとは、各文言の出現確率を表すデータである。この出現確率は、他の文言の存在にかかわらず、単に出現する確率として与えられても良い。また、出現確率は、ある文言が認識されたことを前提に、その文言に続いて次に出現する確率として与えられても良い。この言語モデルを用いることにより、音響モデルのみに基づいて音声認識する場合に比べて、認識効率を向上させることができる。
【００２２】
次に、音声認識部３２の処理について説明する。まず、音声認識部３２は、入力された音声信号に対し音声分析を実施することにより、入力された音声信号から、音声認識に有効な特徴量を抽出する。次に、音声認識部３２は、言語モデルの拘束下において、音声分析によって得られた特徴量と、音響モデルとをマッチングし、入力された音声信号がいずれの文言を示す音声信号であるか判断する。
【００２３】
〔作用・効果〕
音声認識システム１００ａでは、話者の発話による音声信号は、内耳マイク１０によって入力される。この内耳マイク１０は、耳孔内に装着され、鼓膜から発せられた音声信号を入力するため、環境ノイズの混入を抑止することができる。即ち、内耳マイク１０によって入力された音声信号は、環境ノイズの影響を受けにくい。このため、音声認識システム１００ａでは、コントローラ２０のノイズ低減部２１において、各環境に応じた専用のノイズキャンセラを用意する必要がなく、汎用のノイズキャンセラを用いることができる。このため、専用のノイズキャンセラを用意する日数やコストを抑えることができる。
【００２４】
また、内耳マイク１０は、話者の身体部分（皮膚組織や骨など。）の振動を直接的に入力するのではなく、鼓膜の振動により耳孔内の空気中を伝播した振動を入力する。このため、内耳マイク１０からの入力用に専用の音声認識アルゴリズムを用意する必要は無い。すなわち、従来から用いられている音声認識アルゴリズムをそのまま音声認識装置３０に適用することができる。このため、専用のアルゴリズムを用意する日数やコストを抑えることができる。また、話者間でのロバスト性が低下することも抑止できる。
【００２５】
また、内耳マイク１０は、話者の耳孔内に装着でき、他にカメラなどの装備は必要ない。したがって、使用可能な状況が制限されることを抑止できる。さらに、骨伝導マイクや咽頭マイクの場合と異なり、装着条件が厳しくない。言い換えれば、骨伝導マイクや咽頭マイクは、装着部分がわずかにずれただけでも正確な入力ができなくなるが、内耳マイクを適用した音声認識システム１００ａでは、そのような厳格な装着条件を回避できる。
【００２６】
〈その他の実施の形態〉
図２は、本発明の音声認識システムのその他の実施の形態（１）としての音声認識システム１００ｂを示す図である。音声認識システム１００ｂでは、音声認識装置４０にノイズ低減部２１と音声認識部３２が含まれる。音声認識システム１００ａでは、コントローラ２０と音声認識装置３０とは別の装置として構成され、両者は無線通信によって接続されている。しかし、図２に示すように、ノイズ低減部２１と音声認識部３２とを一つの装置に含まれる形で音声認識システムを構成しても良い。
【００２７】
図３は、本発明の音声認識システムのその他の実施の形態（２）としての音声認識システム１００ｃを示す図である。音声認識システム１００ｃでは、ノイズ低減部２１を含まないコントローラ５０が用いられる。音声認識システム１００ａでは、コントローラ２０によって音声信号のノイズが低減されている。しかし、図３に示すように、コントローラにノイズ低減部２１を含まないように構成されても良い。内耳マイク１０による入力のみで、十分にノイズの混入が抑止されている場合には、音声認識システムをこのように構成することでコントローラの小型化を図ることもできる。
【００２８】
図４は、本発明の音声認識システムのその他の実施の形態（３）としての音声認識システム１００ｄを示す図である。音声認識システム１００ｄでは、コントローラ２０に含まれていた機能部が、内耳マイク６０に一体に構成される。即ち、内耳マイク６０は、ノイズ低減部６１、送信部６２及びマイク部６３を含むように構成される。このように構成されることにより、ユーザはノイズ低減部や送信部を含むような装置（例えばコントローラ２０）を、内耳マイクに加えて別途装着する必要が無く、使い勝手が向上する。また、内耳マイク６０は、ノイズ低減部６１を含まないように構成されても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の音声認識システムの実施の形態のシステム構成例を示す概略図である。
【図２】本発明の音声認識システムのその他の実施の形態（１）のシステム構成例を示す概略図である。
【図３】本発明の音声認識システムのその他の実施の形態（２）のシステム構成例を示す図である。
【図４】本発明の音声認識システムのその他の実施の形態（３）のシステム構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００３０】
１０        内耳マイク
２０        コントローラ
２１        ノイズ低減部
２２        送信部
３０        音声認識装置
３１        受信部
３２        音声認識部
４０        音声認識装置
５０        コントローラ
６０        内耳マイク
６１        ノイズ低減部
６２        送信部
６３        マイク部
１００ａ      音声認識システム
１００ｂ      音声認識システムのその他の実施の形態（１）
１００ｃ      音声認識システムのその他の実施の形態（２）
１００ｄ      音声認識システムのその他の実施の形態（３）
【図１】
2008096602.tif 000003
【図２】
2008096602.tif 000004
【図３】
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【図４】
2008096602.tif 000006