(57)【要約】【課題】騒音のレベルが高く、高ノイズ条件下にあり、音声を認識することが困難な状況であっても、発話区間を検出して、音声認識における発話区間を特定する。【解決手段】音声入力手段としてのマイクロフォン２、音声認識手段としての音声認識部３、騒音低減手段としてのノイズフィルタ部４、発話区間検出手段としての発話区間検出部５を有する音声認識装置を構成する。マイクロフォン２が取得するノイズを含む音声信号は、ノイズフィルタ部４と音声認識部３とに供給される。ノイズフィルタ部４が音声信号からノイズを低減、除去し、発話区間検出部５に供給する。発話区間検出部５が発話検出信号を生成して音声認識部３に供給する。発話検出信号の供給の間に限り、ノイズを含む音声信号に対して音声認識処理を行う。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
音声を取得して上記音声に基づく電気信号に変換可能に構成された音声入力手段と、
上記音声入力手段から供給された上記電気信号から、雑音に基づく電気信号を低減または除去する雑音除去手段と、
上記雑音が低減または除去された電気信号の入力に基づいて、発話区間を規定する発話区間信号を出力する発話区間検出手段と、
上記音声に基づく電気信号を認識して、上記音声の認識結果信号を出力する音声認識手段とを有し、
上記発話区間検出手段において生成された上記発話区間信号が上記音声認識手段に供給されるとともに、上記音声に基づく電気信号が、上記音声認識手段に供給されて、上記音声の認識を実行するように構成されている
ことを特徴とする音声認識装置。
【請求項２】
上記発話区間検出手段が、
上記雑音除去手段から供給された上記音声信号が所定値以上の値で入力されている間、上記発話区間検出信号を連続して出力し、
上記音声に基づく信号が上記所定値未満となる状態が一定時間経過した後に、上記発話区間検出信号の出力を停止するように構成されている
ことを特徴とする請求項１記載の音声認識装置。
【請求項３】
上記音声に基づく電気信号が上記音声認識手段に供給されるとともに、上記音声認識手段による上記音声の認識が、上記発話区間検出信号が入力されている間にのみ実行されるように構成されている
ことを特徴とする請求項１または２記載の音声認識装置。
【請求項４】
音声を取得して上記音声に基づく電気信号に変換可能に構成された音声入力部と、上記音声入力部から供給される電気信号から、雑音に基づく電気信号を低減または除去する雑音除去部と、上記音声に基づく電気信号により発話区間を検出して発話区間信号を出力する発話区間検出部と、上記音声に基づく電気信号を認識して、上記音声の認識結果信号を出力する音声認識部とを有する音声認識装置によって上記音声を取得して認識する音声認識方法であって、
上記音声入力部が、電気信号を生成して上記雑音除去部に供給し、
上記雑音除去部が、上記電気信号から、雑音に基づく電気信号を低減または除去した後、上記発話区間検出部が、上記電気信号から取得区間を検出して発話区間信号を出力して上記音声認識部に供給するとともに、
上記音声入力部が、取得された上記音声から上記電気信号を生成して上記音声認識部に供給し、上記取得区間において上記音声認識部が上記音声認識結果を出力する
ことを特徴とする音声認識方法。
【請求項５】
上記発話区間検出部が、上記雑音除去部から供給された上記音声信号が所定値以上の値で入力されている間、上記発話区間検出信号を連続して出力し、上記音声に基づく信号が上記所定値未満となる状態が一定時間経過した後に、上記発話区間検出信号の出力を停止する
ことを特徴とする請求項４記載の音声認識方法。
【請求項６】
上記音声に基づく電気信号を上記音声認識部に供給し、上記音声認識手段による上記音声の認識を、上記発話区間検出信号が入力されている間のみ実行する
ことを特徴とする請求項４記載の音声認識方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、音声認識装置および音声認識方法に関し、特に、携帯電話や、音声認識方式を採用したナビゲーションシステムなどに適用して好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ユーザの現在位置とともにユーザの現在位置を含む地図をディスプレイ上に表示させて、ユーザを、所望とする目的地まで誘導するナビゲーションシステムが急速に普及してきている。
【０００３】
さらに、現在、ユーザの音声によって種々の操作を実行可能な音声操作機能付きのナビゲーションシステムも登場している。この音声操作を実行するためには、音声を認識する手段が必要であるため、音声操作機能付きのナビゲーションシステムにおいては、音声操作を実行するための音声認識装置が備えられている。
【０００４】
しかしながら、このようなナビゲーションシステムにおいて、この音声認識装置を稼動させるには、発話者であるユーザがスイッチを押したりすることによって、マイクロフォンのオン／オフを行ったり、実際に音声認識を行う音声認識部による発話区間の指定を行ったりする必要がある。
【０００５】
ところが、ナビゲーションシステムは、走行中の自動車内で操作されることが多く、運転者がマイクロフォンのオン／オフを実行したり、発話区間の指定を細かく行ったりすることが、極めて困難であった。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−１７５０９６号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
すなわち、低ノイズ条件下においては、マイクロフォンのオン／オフを実行することなく音声認識を実行したとしても、音声認識を所定の認識率で実行することが可能であるが、騒音が高い条件下、いわゆる高ノイズ条件下においては、そのままでは、音声認識装置における認識性能が著しく低下してしまう。
【０００８】
そこで、音声認識装置の音声認識率を向上させるために、マイクロフォンから出力される音声信号を加工した後に、音声認識を実行する方法が考えられる。
【０００９】
ところが、音声認識装置においては、従来から、音声認識のベースとなる音響モデルを採用しているため、加工した音声信号に対して音声認識を実行するためには、新たに音響モデルを作成する必要が生じる。ところが、従来用いられている音響モデルを用いずに、新たな音響モデルを作成すると、開発コストの大幅な増加を招くことになる。
【００１０】
ところが、上述した音声認識部において、ユーザの発話している間以外において音声認識が実行されてしまうと、誤認識の可能性が飛躍的に増加する。
【００１１】
したがって、この発明の目的は、騒音のレベルが高く、高ノイズ条件下にあり、音声を認識することが困難な状況においても、発話区間を検出して、音声認識における発話区間を特定することができる音声認識装置および音声認識方法を提供することにある。
【００１２】
また、この発明の他の目的は、音声信号を別途加工することなく、従来の音声認識処理における音響モデルを採用することができ、これにより、コストの増加を招く新たな音響モデルを作成することなく、音声認識処理をより正確に実行することが可能な音声認識装置および音声認識方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明は、
音声信号に含まれる雑音を除去または低減し、この騒音が除去または低減された音声信号に基づいて、発話区間を検出する
ことを特徴とする。
【００１４】
そして、このようにして検出された発話区間のみにおいて、音声認識装置により、音声信号を用いた音声認識処理を行うように構成する。
【００１５】
具体的に、この発明の第１の発明は、
音声を取得して音声に基づく電気信号に変換可能に構成された音声入力手段と、
音声入力手段から供給された電気信号から、雑音に基づく電気信号を低減または除去する雑音除去手段と、
雑音が低減または除去された電気信号の入力に基づいて、発話区間を規定する発話区間信号を出力する発話区間検出手段と、
音声に基づく電気信号を認識して、音声の認識結果信号を出力する音声認識手段とを有し、
発話区間検出手段において生成された発話区間信号が音声認識手段に供給されるとともに、音声に基づく電気信号が、音声認識手段に供給されて、音声の認識を実行するように構成されている
ことを特徴とする音声認識装置である。
【００１６】
この第１の発明において、明確な音声が取得された時点で直ちに音声区間を開始し、通常、連続して発せられる音声であっても含まれる無音状態をも含めて発話検出区間として規定可能に構成するために、この第１の発明による音声認識装置は、典型的には、発話区間検出手段が、雑音除去手段から供給された音声信号が所定値以上の値で入力されている間、連続して発話区間検出信号を出力し、音声に基づく信号が所定値未満である状態が一定時間経過した後に、発話区間検出信号の出力を停止するように構成されている。
【００１７】
この第１の発明において、ユーザの発話と周囲の雑音（ノイズ）とを明確に区別して、ユーザの発する発話のみを取得し、この発話の区間において、音声認識を実行可能にするために、典型的に、音声に基づく電気信号が音声認識手段に供給されるとともに、発話区間検出信号が入力されている間にのみ、音声認識手段による音声の認識が実行されるように構成されている。また、新たな音響モデルを作成することなく、従来の音響モデルを用いるために、好適には、音声に基づく電気信号を、この信号に含まれる雑音を低減したり除去したりすることなく、音声認識部に供給可能に構成されている。
【００１８】
また、この発明の第２の発明は、
音声を取得して音声に基づく電気信号に変換可能に構成された音声入力部と、音声入力部から供給される電気信号から、雑音に基づく電気信号を低減または除去する雑音除去部と、音声に基づく電気信号により発話区間を検出して発話区間信号を出力する発話区間検出部と、音声に基づく電気信号を認識して、音声の認識結果信号を出力する音声認識部とを有する音声認識装置によって音声を取得して認識する音声認識方法であって、
音声入力部が、電気信号を生成して雑音除去部に供給し、
雑音除去部が、電気信号から、雑音に基づく電気信号を低減または除去した後、発話区間検出部が、電気信号から取得区間を検出して発話区間信号を出力して音声認識部に供給するとともに、
音声入力部が、取得された音声から電気信号を生成して音声認識部に供給し、取得区間において音声認識部が音声認識結果を出力する
ことを特徴とする音声認識方法である。
【００１９】
この第２の発明において、明確な音声が取得された時点で直ちに音声区間を開始し、通常、連続して発せられる音声であっても含まれる無音状態も含めて発話検出区間とするために、典型的に、発話区間検出部は、雑音除去部から供給された、雑音が除去または低減された電気信号が、所定範囲内、例えばユーザの発する明確な音声がしきい値以上の値で入力されている間、連続して発話区間検出信号を出力し、雑音除去部から供給される電気信号が所定値未満となる状態が一定時間経過した後に、発話区間検出信号の出力を停止するようにする。
【００２０】
この第２の発明において、ユーザの発話と周囲の雑音とを明確に区別して、ユーザの発話のみを取得することによって音声認識の精度を向上させるために、典型的には、一方で、音声に基づく電気信号を音声認識部に供給し、他方で、発話区間検出信号が入力されている間にのみ、音声認識部による音声の認識を実行するようにする。また、新たな音響モデルを作成することなく、従来の音響モデルを用いるために、好適には、音声に基づく電気信号を、この信号に含まれる雑音を低減したり除去したりすることなく、音声認識部に供給する。
【００２１】
上述のように構成されたこの発明による音声認識装置および音声認識方法によれば、取得した音声に基づく音声信号の一部を、雑音低減手段を通過させた後に、発話区間検出手段に供給するようにしていることにより、発話区間の検出において雑音が低減された音声信号を用いることができるので、発話区間の検出をより高精度に行うことができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態の全図においては、同一または対応する部分には同一の符号を付す。
【００２３】
まず、この発明の一実施形態による音声認識装置について説明する。図１に、この一実施形態による音声認識装置を示す。
【００２４】
図１に示すように、この一実施形態による音声認識装置１は、音声入力手段としてのマイクロフォン２と、音声認識手段としての音声認識部３と、騒音低減手段としてのノイズフィルタ部４と、発話区間検出手段としての発話区間検出部５とを有して構成されている。
【００２５】
マイクロフォン２は、発話者（ユーザ）の発する音声を取得して、この音声に基づいた信号（音声信号）に変換し、出力するためのものである。また、音声認識部３は、マイクロフォン２から供給される音声信号に基づいて、音声認識を実行して、認識結果を出力するものである。また、ノイズフィルタ部４は、マイクロフォン２から供給された音声信号に含まれるノイズを低減または除去するためのものである。
【００２６】
また、発話区間検出部５は、ノイズフィルタ部４によりノイズが除去または低減された音声信号が供給され、この音声信号に基づいて、ユーザの発話している区間、いわゆる発話区間を検出可能に構成されている。
【００２７】
次に、以上のように構成されたこの一実施形態による音声認識装置を用いた音声認識方法について説明する。なお、この一実施形態においては、この発明による音声認識装置をカーナビゲーションシステムに用いた場合を例に説明する。
【００２８】
すなわち、まず、高ノイズ条件下において、ユーザがナビゲーションシステムに操作指示を行う際に、発話を行う。そして、このユーザが発した音声と、周囲の雑音とが、マイクロフォン２により取得される。この音声情報は、この音声情報を取得したマイクロフォン２により、電気信号である音声信号に変換される。このマイクロフォン２によって取得された音声に基づく電気信号の一例を図２に示す。
【００２９】
図２に示すように、このときに、マイクロフォン２により取得された、高ノイズ条件下での音声信号は、多くのノイズを含んでいるため、発話状態にある時以外の場合にも振幅が大きい。そのため、音声の発話が、どの時点から始まり、どの時点で終了しているのかという、いわゆる発話区間が不明確な状態にある。
【００３０】
そこで、マイクロフォン２から出力された音声に基づく電気信号は、図２に示す状態で、まずノイズフィルタ部４に供給される。他方、マイクロフォン２から出力された音声に基づく電気信号は、音声認識部３に直接供給される。
【００３１】
そして、一方の、マイクロフォン２から出力されたノイズを含む音声信号は、ノイズフィルタ部４において、そのノイズが除去または低減される。これにより、音声情報からノイズが除去され、ユーザの発話に基づく電気信号が特に強調された電気信号が得られる。このようにして、音声情報からノイズが除去された電気信号を図３に示す。
【００３２】
図３に示すように、ノイズフィルタ部４によりノイズが除去または低減された、音声信号は、発話部（有音声部）が無発話部（無音声部）に比して強調される。すなわち、無音声部の振幅は極めて小さくなり、発声部の振幅のみが残る状態となる。そのため、音声の発話が、どの時点から始まりどの時点で終了しているかという、発話区間が明確な状態となる。そして、このようにして得られたノイズを含まない音声信号が、図１に示す発話区間検出部５に供給される。
【００３３】
ノイズを含まない音声信号が、発話区間検出部５に入力されると、発話区間検出部５において、発話の区間が特定される。ここで、発話区間検出部５における発話区間の検出について図４を参照しつつ説明する。なお、図４に示す「処理前の音声データ」は、図２に示される、マイクロフォン２から出力された音声信号の波形であり、「処理後の音声データ」は、図３に示される、ノイズフィルタ部４によりノイズが除去された状態の音声信号の波形である。
【００３４】
そして、処理後の音声データに基づいて発話検出信号を生成する際には、まず、無発話の状態が継続している間は、発話検出信号が出力されず、オフ状態が維持される。その後、発話の状態に移行する時点（図４中、点線Ａ）においてオン状態となる。このとき、発話区間検出部５において、発話検出信号が生成され出力される。
【００３５】
その後、発話が終了する（図４中、点線Ｂ）と、この時点から一定時間、具体的には例えば１秒間程度、発話検出信号の出力が続き、この一定時間を経過した後に発話検出信号がオフ状態となる。このときに、発話検出信号の生成、出力が停止する。
【００３６】
このようにして発話区間が特定されるとともに、発話区間検出部５から発話検出信号が音声認識部３に供給され、音声認識部３による音声認識処理と同期がとられる。すなわち、発話区間の時に発話区間信号を供給して同時に音声認識処理が実行され、発話が終了してから一定時間後に、音声認識部３による音声認識処理が停止する。
【００３７】
具体的には、マイクロフォン２からノイズを含む音声信号が直接供給されている音声認識部３においては、発話区間検出部５から発話区間信号が供給されている間に限り、音声認識処理を実行され、発話区間信号が供給されていない間は、音声認識処理が実行されない。換言すると、発話区間検出部５から出力される発話区間信号がスイッチとなり、音声認識部３による音声認識処理のオン／オフが切り替えられる。
【００３８】
なお、発話区間検出部５においては、発話区間を特定（規定）するための処理が実行される。そのため、ノイズフィルタ部４を通過した後の、ノイズを含まない音声信号に関しては、その歪みを考慮する必要はない。すなわち、ノイズフィルタ部４を通過した後の音声信号は、この音声信号を再生した時に、必ずしも音声として聞き取れる状態である必要はなく、発話区間を特定可能な信号であればよいため、音声として聞き取れない状態の音声信号であってもよい。
【００３９】
以上のようにして、この一実施形態による音声認識装置による音声認識処理が実行される。
【００４０】
以上説明したように、この一実施形態によれば、例えば、ユーザがナビゲーションシステムの操作命令のために発した発話を取得したマイクロフォン２から、ノイズを含む音声信号が、一方で音声認識部３に直接供給されるとともに、他方でノイズフィルタ部４に供給されてノイズが除去され、このノイズが除去された音声信号に基づいて発話区間検出部４において発話区間が特定され、この特定された発話区間に基づいて、マイクロフォン２から音声認識部３に直接供給された音声信号に対する音声認識処理がオン／オフされることにより、ユーザが外部から物理的にスイッチをオン／オフの切り替える操作が必要なくなるため、スイッチのオン／オフに要するハードウェアも不要となる。また、マイクロフォン２から出力されたノイズを含む音声信号を用いて、音声認識処理を実行していることにより、音声信号が別途加工されていないため、従来の音響モデルをそのまま採用することができ、新たに音響モデルを作成する必要がないため、開発コストの大幅な増加を招くことなく、より正確に音声認識処理を実行することができる。
【００４１】
以上、この発明の一実施形態について具体的に説明したが、この発明は、上述の一実施形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
【００４２】
例えば、上述の一実施形態において挙げた一定時間の数値はあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる数値を用いてもよい。
【００４３】
また、例えば上述の一実施形態においては、この発明をナビゲーションシステムに用いているが、この技術的思想は、必ずしも上述のナビゲーションシステムに限定されるものではなく、例えば携帯電話の通話時における発音開始時点の検出に応用したり、エアコンなどの空気調整装置のような、構造上雑音の排除が困難な装置の音声認識による遠隔操作に応用したりすることも可能である。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、音声に基づく電気信号が雑音除去手段に入力されてノイズが除去または低減され、発話区間検出部において生成された発話区間信号が、音声認識手段に供給されるとともに、音声に基づく信号が音声認識手段に供給されて、音声の認識が実行されるように構成されていることにより、騒音のレベルが高く、高ノイズ条件下にあり、音声を認識することが困難な状況においても、発話区間を検出して、音声認識における発話区間の特定を、高精度に行うことができる。
【００４５】
また、この発明によれば、音声認識処理を音声入力手段から出力された雑音を含む音声信号を用いて実行していることにより、音声信号を別途加工する必要がないので、新たな音響モデルを作成することなく、従来の音声認識処理における音響モデルを採用することができ、音声認識処理を、大幅なコストの増加を招くことなく、より正確に実行することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態による音声認識装置を示すブロック図である。
【図２】この発明の一実施形態による音声認識装置に入力される音声信号を示す波形図である。
【図３】この発明の一実施形態による音声認識装置に入力される音声信号に対して雑音の除去された音声信号を示す波形図である。
【図４】この発明の一実施形態による音声認識装置における音声信号と発話区間信号との関係を示す波形図である。
【符号の説明】
１  音声認識装置
２  マイクロフォン
３  音声認識部
４  ノイズフィルタ部
５  発話区間検出部
【図１】
2004271607.tif 000003
【図２】
2004271607.tif 000004
【図３】
2004271607.tif 000005
【図４】
2004271607.tif 000006