(57)【要約】【課題】音響環境の異なる複数の空間においても、夫々の音響環境毎に音響モデルの再学習や利用者が標準パターンを選択するための操作を行うことなく、高い音声認識性能を得ることが可能な音声認識装置を提供することにある。【解決手段】標準パターン記憶部６は、残響時間が夫々異なる音響環境に対応した複数の標準パターン６ａ〜６ｅを予め記憶している。そしてパターン照合部４は、前記標準パターン記憶部６に記憶されている複数の標準パターン６ａ〜６ｅと音声特徴量抽出部３から出力される入力音声の音声特徴量とを順次比較し、最も類似度の高い認識結果を最終的な認識結果５として出力する。【選択図】図１
2004117724.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
音声を入力する音声入力部と、音声入力部からの出力信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部と、Ａ／Ｄ変換部からの出力信号を周波数変換して音声の特徴量を抽出する音声特徴量抽出部と、残響時間が異なる音響環境での標準音声から夫々作成された複数の標準パターンを記憶している標準パターン記憶部と、音声特徴量抽出部から出力される入力音声の音声特徴量と標準パターン記憶部に記憶されている標準パターンとの類似度を計算して認識結果を出力するパターン照合部とを備え、
前記パターン照合部は、前記標準パターン記憶部に記憶されている複数の標準パターンと前記音声特徴量抽出部から出力される入力音声の音声特徴量とを順次比較し、最も類似度の高い認識結果を最終的な認識結果として出力することを特徴とする音声認識装置。
【請求項２】
音声を入力する音声入力部と、音声入力部からの出力信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部と、Ａ／Ｄ変換部からの出力信号を周波数変換して音声の特徴量を抽出する音声特徴量抽出部と、残響時間が異なる音響環境での標準音声から夫々作成された複数の標準パターンを記憶している標準パターン記憶部と、音声特徴量抽出部から出力される入力音声の音声特徴量と標準パターン記憶部に記憶されている標準パターンとの類似度を計算して認識結果を出力するパターン照合部とを備えるとともに、従前の音声認識動作時に最も類似度の高かった標準パターンを記憶する選択パターン記憶部を備え、
前記パターン照合部は、前記選択パターン記憶部に記憶されている標準パターンと前記音声特徴量抽出部から出力される入力音声の音声特徴量との類似度の計算結果より認識結果を出力することを特徴とする音声認識装置。
【請求項３】
音声を入力する音声入力部と、音声入力部からの出力信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部と、Ａ／Ｄ変換部からの出力信号を周波数変換して音声の特徴量を抽出する音声特徴量抽出部と、残響時間が異なる音響環境での標準音声から夫々作成された複数の標準パターンを記憶している標準パターン記憶部と、音声特徴量抽出部から出力される入力音声の音声特徴量と標準パターン記憶部に記憶されている標準パターンとの類似度を計算して認識結果を出力するパターン照合部とを備えるとともに、前記音声入力部に入力する音声に基づいて、直接波と反射波との相関をとることにより、直接波と反射波の音声入力部への到達時間差を計算し、この到達時間差の大小に応じて標準パターン記憶部から最適な標準パターンを選択する到来時間計算部を備え、
前記パターン照合部は、到来時間計算部の計算結果に基づいて選択される標準パターンと前記音声特徴量抽出部から出力される入力音声の音声特徴量との類似度の計算結果より認識結果を出力することを特徴とする音声認識装置。
【請求項４】
音声を入力する音声入力部と、音声入力部からの出力信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部と、Ａ／Ｄ変換部からの出力信号を周波数変換して音声の特徴量を抽出する音声特徴量抽出部と、残響時間が異なる音響環境での標準音声から夫々作成された複数の標準パターンを記憶している標準パターン記憶部と、音声特徴量抽出部から出力される入力音声の音声特徴量と標準パターン記憶部に記憶されている標準パターンとの類似度を計算して認識結果を出力するパターン照合部とを備えるとともに、前記各標準パターンに対応した環境の特定のみに用いる各環境パターンを記憶している環境パターン記憶部を備え、
前記パターン照合部は、前記音声特徴量抽出部から出力される入力音声の音声特徴量と環境パターン記憶部に記憶されている各環境パターンとの類似度を計算して最も類似度の高い環境パターンを選択して当該環境パターンに対応する標準パターンと前記音声特徴量抽出部から出力される入力音声の音声特徴量との類似度の計算結果より認識結果を出力することを特徴とする音声認識装置。
【請求項５】
音声を入力する音声入力部と、音声入力部からの出力信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部と、Ａ／Ｄ変換部からの出力信号を周波数変換して音声の特徴量を抽出する音声特徴量抽出部と、残響時間が異なる音響環境での標準音声から夫々作成された複数の標準パターンを記憶している標準パターン記憶部と、音声特徴量抽出部から出力される入力音声の音声特徴量と標準パターン記憶部に記憶されている標準パターンとの類似度を計算して認識結果を出力するパターン照合部と、予め記憶されている指定音を前記各標準パターンに対応する各環境で発生した場合の指定音パターンを記憶している指定音パターン記憶部とを備えるとともに、話者の近傍に配置され、予め用意した指定音を再生して前記音声入力部に入力させるスピーカを具備し、
前記パターン照合部は、前記スピーカで再生された前記指定音の前記音声特徴量抽出部から出力される音声特徴量と前記指定音パターン記憶部に記憶されている各指定音パターンとの間の類似度を計算して最も類似度の高かった指定音パターンと同じ環境の標準パターンを選択し、該標準パターンと前記音声特徴量抽出部から出力される入力音声の音声特徴量との類似度の計算結果より認識結果を出力することを特徴とする音声認識装置。
【請求項６】
前記標準パターンに対応する音響環境として、装置利用が想定される部屋の環境を用いたことを特徴とする請求項１乃至５の何れか記載の音声認識装置。
【請求項７】
前記標準パターンの作成に用いる音声データは、残響時間の異なる複数の音響環境での伝達関数を、残響のない環境で収録された音声に畳み込んだ音声データから成ることを特徴とする請求項１乃至６の何れか記載の音声認識装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、利用者の入力した音声を認識する音声認識装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
音声認識技術は、優れたヒューマンインターフェースを具現する上で重要な役割を担っている。音声認識技術を適用した音声認識装置としては図８に示すような構成の装置が従来提供されている。この音声認識装置は、音声を入力するマイクロフォンからなる音声入力部１と、音声入力部１からの出力信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部２と、Ａ／Ｄ変換部２からの出力信号を周波数変換して音声の特徴量を抽出する音声特徴量抽出部３と、標準音声から作成された音声認識用の標準パターンを記憶している標準パターン記憶部６と、音声特徴量抽出部３から出力される入力音声の音声特徴量と標準パターン記憶部６に記憶されている標準パターンとの類似度を計算して認識結果５を出力するパターン照合部４とから構成されており、標準パターン記憶部６に記憶させる標準パターンは、予め標準音声の特徴パターンを収集し、これを隠れマルコフモデルなどのモデル化手法を用いて作成したものが用いられている。
【０００３】
ところで、この従来例の音声認識装置では、装置の使用環境と標準パターンを作成したときの環境が異なる場合に、利用者の音声と標準パターンとの間に相違が生じることにより、認識率が低下するという問題があった。この問題に対する解決方法として、音声認識装置の使用環境が変化する毎に、標準パターンを学習し直す方法があるが、標準パターンの学習に多大な時間がかかるため実用的ではないという問題がある。
【０００４】
そこで、標準パターンを作成する際に、そのときの装置の使用環境を示す標準パターン作成環境情報を入力部から入力して標準パターンと対応付けて登録し、音声認識時に、標準パターン作成環境情報を表示部で表示して、利用者が表示されている情報から使用環境にあった標準パターンを選択する音声認識装置も提供されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平８−７６７８４号公報（第１頁左欄第５−１７行）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように特許文献１に記載された装置では使用環境を考慮しているが、利用者が使用環境に合った標準パターンを音声認識モードのときに選択するための操作などが必要で面倒であるという問題があった。
【０００７】
本発明は、上述の問題点に鑑みて為されたもので、その目的とするところは、音響環境の異なる複数の空間においても、夫々の音響環境毎に音響モデルの再学習や利用者が標準パターンを選択するための操作を行うことなく、高い音声認識性能を得ることが可能な音声認識装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の音声認識装置の発明では、音声を入力する音声入力部と、音声入力部からの出力信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部と、Ａ／Ｄ変換部からの出力信号を周波数変換して音声の特徴量を抽出する音声特徴量抽出部と、残響時間が異なる音響環境での標準音声から夫々作成された複数の標準パターンを記憶している標準パターン記憶部と、音声特徴量抽出部から出力される入力音声の音声特徴量と標準パターン記憶部に記憶されている標準パターンとの類似度を計算して認識結果を出力するパターン照合部とを備え、
前記パターン照合部は、前記標準パターン記憶部に記憶されている複数の標準パターンと前記音声特徴量抽出部から出力される入力音声の音声特徴量とを順次比較し、最も類似度の高い認識結果を最終的な認識結果として出力することを特徴とする。
【０００９】
上記請求項１の発明に係る音声認識装置によれば、残響時間の異なる複数の音響環境に対応した標準パターンの中から入力音声に対して最も類似度の高い標準パターンを認識動作時に自動的に選択可能であるので、入力音声を最も高い音声認識性能で認識することが可能な標準パターンを利用して音声認識を行え、その結果高い音声認識性能を得ることができる。
【００１０】
また高い音声認識性能を得るためには、装置が利用される音響環境と類似した環境に対応した標準パターンを有している必要があるが、音声認識性能に強く悪影響を与える音響特性の一要素は残響時間であるので、残響時間の異なる複数の音響環境に対応した標準パターンを用意することにより、ごく少数の標準パターンでもって様々な利用環境に対応することが可能となる。
【００１１】
このように、残響時間が夫々異なる音響環境に対応する複数の標準パターンから、入力音声との類似度が高い標準パターンを選択することにより、少数の標準パターンでも入力音声と標準パターンの不一致による音声認識性能の低下を回避することが可能となる。
【００１２】
請求項２の音声認識装置の発明では、音声を入力する音声入力部と、音声入力部からの出力信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部と、Ａ／Ｄ変換部からの出力信号を周波数変換して音声の特徴量を抽出する音声特徴量抽出部と、残響時間が異なる音響環境での標準音声から夫々作成された複数の標準パターンを記憶している標準パターン記憶部と、音声特徴量抽出部から出力される入力音声の音声特徴量と標準パターン記憶部に記憶されている標準パターンとの類似度を計算して認識結果を出力するパターン照合部とを備えるとともに、従前の音声認識動作時に最も類似度の高かった標準パターンを記憶する選択パターン記憶部を備え、
前記パターン照合部は、前記選択パターン記憶部に記憶されている標準パターンと前記音声特徴量抽出部から出力される入力音声の音声特徴量との類似度の計算結果より認識結果を出力することを特徴とする。
【００１３】
上記請求項２の音声認識装置の発明によれば、音声が入力される度に全ての標準パターンと入力音声の類似度を計算する必要がなくなる。
【００１４】
請求項３の発明の音声認識装置の発明では、音声を入力する音声入力部と、音声入力部からの出力信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部と、Ａ／Ｄ変換部からの出力信号を周波数変換して音声の特徴量を抽出する音声特徴量抽出部と、残響時間が異なる音響環境での標準音声から夫々作成された複数の標準パターンを記憶している標準パターン記憶部と、音声特徴量抽出部から出力される入力音声の音声特徴量と標準パターン記憶部に記憶されている標準パターンとの類似度を計算して認識結果を出力するパターン照合部とを備えるとともに、前記音声入力部に入力する音声に基づいて、直接波と反射波との相関をとることにより、直接波と反射波の音声入力部への到達時間差を計算し、この到達時間差の大小に応じて標準パターン記憶部から最適な標準パターンを選択する到来時間計算部を備え、
前記パターン照合部は、到来時間計算部の計算結果に基づいて選択される標準パターンと前記音声特徴量抽出部から出力される入力音声の音声特徴量との類似度の計算結果より認識結果を出力することを特徴とする。
【００１５】
上記請求項３の音声認識装置の発明によれば、直接波と反射波の音声入力部への到達時間差に応じて、入力音声を認識するのに適した標準パターンを選択することが可能となるので、全ての標準パターンと入力音声との間の類似度を計算する必要がなくなる。
【００１６】
請求項４の音声認識装置の発明では、音声を入力する音声入力部と、音声入力部からの出力信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部と、Ａ／Ｄ変換部からの出力信号を周波数変換して音声の特徴量を抽出する音声特徴量抽出部と、残響時間が異なる音響環境での標準音声から夫々作成された複数の標準パターンを記憶している標準パターン記憶部と、音声特徴量抽出部から出力される入力音声の音声特徴量と標準パターン記憶部に記憶されている標準パターンとの類似度を計算して認識結果を出力するパターン照合部とを備えるとともに、前記各標準パターンに対応した環境の特定のみに用いる各環境パターンを記憶している環境パターン記憶部を備え、
前記パターン照合部は、前記音声特徴量抽出部から出力される入力音声の音声特徴量と環境パターン記憶部に記憶されている各環境パターンとの類似度を計算して最も類似度の高い環境パターンを選択して当該環境パターンに対応する標準パターンと前記音声特徴量抽出部から出力される入力音声の音声特徴量との類似度の計算結果より認識結果を出力することを特徴とする。
【００１７】
上記請求項４の音声認識装置の発明によれば、音声の認識に用いない環境の特定のみに用いる環境パターンの類似度を計算することによって、音声認識に用いる標準パターンを決定するので、音声認識に当たり入力音声の音声特徴量と標準パターンとの類似度の計算を行う場合に比べて計算量を少なくすることが可能である。
【００１８】
請求項５の音声認識装置の発明では、音声を入力する音声入力部と、音声入力部からの出力信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部と、Ａ／Ｄ変換部からの出力信号を周波数変換して音声の特徴量を抽出する音声特徴量抽出部と、残響時間が異なる音響環境での標準音声から夫々作成された複数の標準パターンを記憶している標準パターン記憶部と、音声特徴量抽出部から出力される入力音声の音声特徴量と標準パターン記憶部に記憶されている標準パターンとの類似度を計算して認識結果を出力するパターン照合部と、予め記憶されている指定音を前記各標準パターンに対応する各環境で発生した場合の指定音パターンを記憶している指定音パターン記憶部とを備えるとともに、話者の近傍に配置され、予め用意した指定音を再生して前記音声入力部に入力させるスピーカを具備し、
前記パターン照合部は、前記スピーカで再生された前記指定音の前記音声特徴量抽出部から出力される音声特徴量と前記指定音パターン記憶部に記憶されている各指定音パターンとの間の類似度を計算して最も類似度の高かった指定音パターンと同じ環境の標準パターンを選択し、該標準パターンと前記音声特徴量抽出部から出力される入力音声の音声特徴量との類似度の計算結果より認識結果を出力することを特徴とする。
【００１９】
上記請求項５の音声認識装置の発明によれば、予め用意した指定音の再生音の音声特徴量と、標準パターンを作成した環境でこの指定音を再生した場合の指定パターンとの比較を行うことにより、音声認識に用いる標準パターンを決定するので、入力音声と標準パターンとの類似度を高い精度で計算することが可能となる。
【００２０】
請求項６の音声認識装置の発明では、請求項１乃至５の何れかの発明において、前記標準パターンに対応する音響環境として、装置利用が想定される部屋の環境を用いたことを特徴とする。
【００２１】
上記請求項６の音声認識装置の発明によれば、標準パターンと入力音声の音声特徴量との類似度を、残響時間以外の要素についても高くすることが可能となり、その結果より高い音声認識性能を得ることが可能となる。
【００２２】
請求項７の音声認識装置の発明では、請求項１乃至６の何れかの発明において、前記標準パターンの作成に用いる音声データは、残響時間の異なる複数の音響環境での伝達関数を、残響のない環境で収録された音声に畳み込んだ音声データから成ることを特徴とする。
【００２３】
上記請求項７の音声認識装置の発明によれば、標準パターンの作成に必要となる多量の音声データを、残響時間の異なる複数の音響環境毎に収録する必要がなくなるので、標準パターンの作成が容易になる。また、夫々の標準パターンの作成に同じ音声を使用することが可能であるので、発声のばらつきがなくなり、音響環境の特性だけが異なる標準パターン群を作成することが可能であり、その結果として標準パターンを高い精度で選択可能となり、高い音声認識性能を得ることが可能となる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下本発明を実施形態により説明する。
【００２５】
（実施形態１）
本実施形態は、図１に示すように音声を入力するためのマイクロフォンからなる音声入力部１と、音声入力部１からの入力音声を例えば量子化ビット数１６、標本化周波数１６ｋＨｚでＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部２と、Ａ／Ｄ変換部２によってＡ／Ｄ変換された音声データを例えば分析フレーム長２５ミリ秒、分析間隔１０ミリ秒で周波数変換し、音声特徴量として例えばメル周波数ケプストラム係数などの音声特徴を抽出する音声特徴量抽出部３と、残響時間の異なる複数の音響環境として、例えば残響時間３４０ミリ秒の可変残響室の環境と、残響時間５５０ミリ秒の小さな和室の環境と、残響時間８１０ミリ秒の大きな和室の環境、残響時間９００ミリ秒の会議室の環境と、残響時間１６８０ミリ秒の可変残響室の環境とを用い、各環境において夫々測定された伝達関数を、無残響室で収録された標準音声に畳み込んだ音声データを用いて作成された、例えば１状態当たりのガウス分布数が１６で音素モデル当たり３状態からなる隠れマルコフモデルによる４３個の音素モデルをからなる複数の標準パターン６ａ〜６ｅを予め記憶する標準パターン記憶部６と、音声特徴量抽出部３で抽出された入力音声の音声特徴量と、標準パターン記憶部６で記憶されている各標準パターン６ａ〜６ｅとの間の類似度を、例えば尤度をフォワードアルゴリズムによって計算して最も類似度の高い標準パターンを選択し、当該標準パターンを構成する４３個の音素モデルからなる認識結果５を出力するパターン照合部４とから成る。
【００２６】
次に本実施形態の動作を説明する。先ず利用者が音声入力部１を構成するマイクロフォンを用いて、例えば「こんにちは」という音声を入力したとする。この入力音声信号は、Ａ／Ｄ変換部２によってＡ／Ｄ変換されたのち、音声特徴量抽出部３によって音声特出量が抽出される。
【００２７】
この抽出された音声特徴量と伝達関数が畳み込まれた音声データから形成された６ａ〜６ｅの５つの標準パターンとの類似度を順次パターン照合部４において計算し、最も類似度の高い標準パターン、例えば６ａの標準パターン６ａが最も類似度の高い場合、当該標準パターン６ａに含まれる４３の音素モデルから「こんにちは」という音声に対する尤度の大きい（類似度の高い）音素モデルの列が認識結果５として出力されるのである。
【００２８】
而して、本実施形態では、残響時間が異なる音響環境での標準音声から作成された標準パターン６ａ〜６ｅの中から入力音声に対して最も類似度の高い標準パターンが認識動作時に自動的に選択されるので、入力音声を最も高い音声認識性能で認識可能な標準パターンを利用することが可能となる。
【００２９】
また、高い音声認識性能を得るためには、装置が利用される音響環境と類似した環境に対応した標準パターンを有している必要があり、特に音声認識性能に強く悪影響を与える音響特性の一要素が残響時間であるが、本実施形態では、残響時間の異なる複数の音響環境に対応した標準パターン６ａ〜６ｅ群を用意することにより、ごく少数の標準パターンにより様々な利用環境に対応することが可能となる。
【００３０】
そして残響時間が夫々異なる音響環境に対応した複数の標準パターン６ａ〜６ｅと入力音声の音声特徴量との類似度を計算して最も類似度の高い標準パターンによって音声認識を行うことにより、少数の標準パターンでも入力音声と標準パターンの不一致による音声認識性能の低下を回避することが可能となる。
【００３１】
また、音声認識装置が利用される空間は、異なる空間であってもその種類が同じであるならば残響時間は比較的類似しているので、残響時間の異なる複数の音響環境として音声認識装置が利用されることが予想されるような代象的な部屋を利用して標準パターン６ａ〜６ｅを上述のように作成することにより、標準パターン６ａ〜６ｅと入力音声の音声特徴量との類似度を、残響時間以外の環境要素についても高くすることが可能となり、その結果より高い音声認識性能を得られることになる。
【００３２】
また、標準パターン６ａ〜６ｅの作成に必要となる多量の音声データを、残響時間の異なる複数の音響環境毎に収録する必要がなくなるので、標準パターン６ａ〜６ｅの作成が容易になる。更にまた、夫々の標準パターン６ａ〜６ｅの作成に同じ標準音声を使用することが可能であるので、標準パターンの作成音声によるばらつきがなくなり、そのため音響環境の特性だけが異なる標準パターン群を作成することができ、その結果として高い音声認識性能を得ることが可能となる。
【００３３】
（実施形態２）
上記実施形態１の場合には、入力された音声から抽出された音声特徴量と標準パターン記憶部６に記憶してある標準パターン６ａ〜６ｅとの類似度を順次パターン照合部４で計算することで、類似度の最も高い標準パターンを選択する構成であったが、本実施形態は図２にに示すように、標準パターン記憶部６に記憶されている標準パターン６ａ〜６ｅの作成に用いた音声から作成された、例えば１個の環境モデルを１状態あたりのガウス分布数が６４で、環境モデルあたり１状態からなる隠れマルコフモデルによる環境パターン７ａ〜７ｅを記憶した環境パターン記憶部７を備え、パターン照合部４が、入力音声から抽出された音声特徴量と環境パターン記憶部７に記憶されている環境パターン７ａ〜７ｅとの類似度として例えば尤度をフォワードアルゴリズムによって計算して、最も類似度の高い環境パターンを選択するとともにその選択された環境パターンと同一の環境での音声から作成された音声認識用の標準パターンを決定し、この決定された標準パターンと入力音声の音声特徴量とを用いて尤度の大きい（類似度の高い）音素モデル列からなる認識結果５を出力する点に特徴がある。尚図２中図１と同じ構成には同じ符号を付し説明を省略する。
【００３４】
次に本実施形態の動作を説明する。残響時間が例えば４００ミリ秒の環境において、利用者が音声入力部１を構成するマイクロフォンを用いて、例えば「こんにちは」という音声を入力したとする。この入力音声信号は、Ａ／Ｄ変換部２によってＡ／Ｄ変換された後、音声特徴量抽出部３によって音声特徴量が抽出される。この音声特徴量と７ａ〜７ｅの５つの環境パターンとの類似度がパターン照合部４で計算することで最も大きな類似度の環境パターンが選択される。
【００３５】
図３はこの環境パターンの選択処理のフローチャートを示しており、先ず音声特徴量をステップＳ１で入力したパターン照合部４は、音声特徴量とステップＳ２、Ｓ３によって環境パターン記憶部７に記憶されている各環境パターン７ａ〜７ｅとの類似度を順次計算し、その計算が終了するの計算された類似度が最大だった環境パターンを選択するのである。従って上述のように例えば残響時間４００ミリ秒の環境下で音声入力が為された場合、類似度の高い環境パターンとして環境パターン７ａ（例えば残響時間３４０ミリ秒）が選択される。
【００３６】
次に、パターン照合部４は、選択された環境パターン７ａのパターン名から対応する標準パターン６ａを決定し、この標準パターン６ａと入力音声の音声特徴量とを用いて標準パターン６ａに含まれる４３個の音素モデルから入力音声の「こんいちは」に対する尤度の大きい（類似度の高い）音素モデル列を認識結果５として出力する。
【００３７】
（実施形態３）
上記実施形態２では、音声入力の都度、環境パターン記憶部７に記憶されている全環境パターン７ａ〜７ｅと音声特徴量との類似度をパターン照合部４が計算しているが、初期スタート後等の最初の認識動作時においてのみ実施形態２と同様に音声特徴量と、環境パターン７ａ〜７ｅとの類似度をパターン照合部４が計算し、最も大きな類似度の環境パターンを選択し、この環境パターン名から標準パターンを決定する処理を行うが、このときの標準パターンの決定に用いた環境パターン名を図４に示す選択パターン記憶部８に記憶し、以後の音声認識時には選択パターン記憶部８に記憶している環境パターン名に対応する標準パターンと、音声特徴量とを用いて当該標準パターンに含まれる４３個の音素モデルから入力音声に対する尤度の大きい（類似度の高い）音素モデル列を認識結果５として出力する点で実施形態２と相違する。尚本実施形態では選択パターン記憶部８に記憶されている環境パターン名を、音声認識装置に付設している押し釦スイッチ（図示せず）を操作することでリセットすることがようになっている。勿論音声認識装置に振動検知センサ等の装置の移動を検知するセンサを設け、装置が移動した場合に自動的にリセットさせるようにしても良い。
【００３８】
図５は、本実施形態におけるパターン照合部４の動作のフローチャートを示しており、音声入力部１を構成するマイクロフォンを通じて入力された音声の音声特徴量が音声特徴量抽出部３を通じてパターン照合部４に入力される（ステップＳ１０）と、パターン照合部４は選択パターン記憶部８をチェックして既に環境パターン名が記憶されているか否かを判定し（ステップＳ１１）、記憶されていない場合には最初の音声認識動作と判断し、音声特徴量と環境パターン７ａ〜７ｅとの類似度を順次計算し（ステップＳ１２、Ｓ１３）、全ての環境パターン７ａ〜７ｅに対する類似度の計算が終了すると、類似度が最も高い環境パターンを選択し（ステップＳ１４）、この選択した環境パターン名を選択パターン記憶部８に記憶させる（ステップＳ１５）。そしてこの環境パターン名によって、標準パターンを決定し、上述したように音声特徴量抽出部３から出力される音声入力の音声特徴量と決定された標準パターンとを用いて当該標準パターンに含まれる４３個の音素モデルから入力音声に対する尤度の大きい（類似度の高い）音素モデル列を認識結果５として出力する。
【００３９】
一方ステップＳ１１で既に選択パターン記憶部８で既に環境パターン名が記憶されている場合には、記憶されている環境パターン名に基づいて標準パターンを決定するのである。
【００４０】
（実施形態４）
本実施形態は、空間の残響時間がその空間の容量に比例する性質があり、また空間で発声された音声の音声入力部に入力する音波には、その音源から音声入力部へ直接到達する直接波と、音源から一旦壁などに反射してから音声入力部へ到達する反射波とがあって、両者の到達時間の差が空間の容量に比例する、つまり残響時間が長ければ到達時間差が大きくなる傾向がある点に注目して為されたものである。
【００４１】
つまり本実施形態では、図６に示すようにＡ／Ｄ変換部２によってＡ／Ｄ変換された音声信号から、利用者あるいは指定音９を再生するスピーカ１０から、音声入力部１へ到来する直接波と、一度以上壁などによって反射してから到来する反射波の時間差を、例えば音声信号の先頭区間と時間差△Ｔ秒後の区間との間の相関係数の高さから推測し、この時間差△Ｔとしていくつかの値を用いて上記推測を試し、最も相関係数の大きくなる時間差△Ｔを到来時間として選択し、この到来時間に近似する残響時間の音響環境に対応して作成されている標準パターンを選択する到来時間計算部１１を設けている点に特徴がある。尚時間差△Ｔが大きければ、高いほど残響時間の長い環境に対応した標準パターンが選択される。
【００４２】
そしてパターン照合部４は選択した標準パターンと、音声特徴量抽出部３からの音声特徴量とを用いて当該標準パターンに含まれる４３個の音素モデルから入力音声に対する尤度の大きい（類似度の高い）音素モデル列を認識結果５として出力する。
【００４３】
（実施形態５）
本実施形態では、図７に示すように標準パターン６ａ〜６ｅに対応する環境下で、予め用意した基準音たる指定音の特徴量を夫々指定パターン１２ａ〜１２ｅとして記録している指定音パターン記憶部１２を設け、先ず音声認識に当たって、話者の近傍に配置したスピーカ１０から上記指定音９を再生させ、この再生した指定音の音声特徴量を、音声入力部１を構成するマイクロフォンとＡ／Ｄ変換部２とを介して音声特徴量抽出部３で抽出し、パターン照合部４はこの指定音９の音声特徴量と、指定音パターン記憶部１２で記憶させている指定パターン１２ａ〜１２ｅとの類似度を計算し、最も類似度の高かった指定音パターンに対応する標準パターンを音声認識用の標準パターンとして選択し、その後の話者の入力音声の音声認識には選択された標準パターンを用いて行う。
【００４４】
この場合選択した指定音パターンを、上述した環境パターン選択時と同様に選択パターン記憶部（図示せず）に記憶させ、以後の話者の音声認識時には、その都度記憶している当該指定音パターンに対応する標準パターンを音声認識用として用いるようにすれば、類似度の計算量を少なくすることができる。勿論音声認識装置の移動があったり、使用環境が変化する場合には記憶をリセットし、上記の指定音の再生によって、類似度の最も高い指定音パターンを選択する処理を行うようにすれ良い。
【００４５】
尚音声認識装置では、一般に「言語モデル」も使用されることが多いが、本発明の音声認識装置においても言語モデルを備えるようにしても良い。
【００４６】
つまり、例えば「おはよう」という言葉を認識する際に、「おはよお」などと認識する可能性がある。
【００４７】
しかし実際には「おはよお」という単語は日常生活にはないので、ここで、例えば「おはよう」や「オハイオ」などの登録されている単語の日常生活における出現頻度を言語モデルと呼ばれる確率モデルに記憶しておき、この確率値と類似度との積を最終的な類似度とするようにしても良い。
【００４８】
【発明の効果】
請求項１の音声認識装置の発明は、音声を入力する音声入力部と、音声入力部からの出力信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部と、Ａ／Ｄ変換部からの出力信号を周波数変換して音声の特徴量を抽出する音声特徴量抽出部と、残響時間が異なる音響環境での標準音声から夫々作成された複数の標準パターンを記憶している標準パターン記憶部と、音声特徴量抽出部から出力される入力音声の音声特徴量と標準パターン記憶部に記憶されている標準パターンとの類似度を計算して認識結果を出力するパターン照合部とを備え、該パターン照合部が、前記標準パターン記憶部に記憶されている複数の標準パターンと前記音声特徴量抽出部から出力される入力音声の音声特徴量とを順次比較し、最も類似度の高い認識結果を最終的な認識結果として出力するので、利用者が環境に応じた標準パターンを選択する操作を行うことなく、残響時間が夫々異なる音響環境に対応した複数の標準パターンの中から入力音声に対して最も類似度の高い標準パターンを認識動作時に自動的に選択することができるものであって、入力音声を最も高い音声認識性能で認識可能な標準パターンを利用することが可能なため高い音声認識性能が得られ、特に残響時間の異なる複数の音響環境に適した標準パターン群を用意することにより、ごく少数の標準パターンでもって様々な利用環境に対応することが可能となる上に、入力音声と標準パターンの不一致による音声認識性能の低下を回避することが可能となるという効果がある。
【００４９】
請求項２の音声認識装置の発明は、音声を入力する音声入力部と、音声入力部からの出力信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部と、Ａ／Ｄ変換部からの出力信号を周波数変換して音声の特徴量を抽出する音声特徴量抽出部と、残響時間が異なる音響環境での標準音声から夫々作成された複数の標準パターンを記憶している標準パターン記憶部と、音声特徴量抽出部から出力される入力音声の音声特徴量と標準パターン記憶部に記憶されている標準パターンとの類似度を計算して認識結果を出力するパターン照合部とを備えるとともに、従前の音声認識動作時に最も類似度の高かった標準パターンを記憶する選択パターン記憶部を備え、前記パターン照合部が、前記選択パターン記憶部に記憶されている標準パターンと前記音声特徴量抽出部から出力される入力音声の音声特徴量との類似度の計算結果より認識結果を出力するので、上述の請求項１の発明と同様に高い音声認識性能が得られる上に、音声が入力される度に全ての標準パターンと入力音声の類似度を計算する必要がなくなって、認識結果を高速に出力できるという効果がある。
【００５０】
請求項３の発明の音声認識装置の発明は、音声を入力する音声入力部と、音声入力部からの出力信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部と、Ａ／Ｄ変換部からの出力信号を周波数変換して音声の特徴量を抽出する音声特徴量抽出部と、残響時間が異なる音響環境での標準音声から夫々作成された複数の標準パターンを記憶している標準パターン記憶部と、音声特徴量抽出部から出力される入力音声の音声特徴量と標準パターン記憶部に記憶されている標準パターンとの類似度を計算して認識結果を出力するパターン照合部とを備えるとともに、前記音声入力部に入力する音声に基づいて、直接波と反射波との相関をとることにより、直接波と反射波の音声入力部への到達時間差を計算し、この到達時間差の大小に応じて標準パターン記憶部から最適な標準パターンを選択する到来時間計算部を備え、前記パターン照合部が、到来時間計算部の計算結果に基づいて選択される標準パターンと前記音声特徴量抽出部から出力される入力音声の音声特徴量との類似度の計算結果より認識結果を出力するので、上述の請求項１の発明と同様に高い音声認識性能が得られる上に、直接波と反射波の音声入力部への到達時間差に応じて、入力音声を認識するのに適した標準パターンを選択することが可能となって、全ての標準パターンと入力音声との間の類似度を計算する必要がなくなり、認識結果を高速に出力できるという効果がある。
【００５１】
請求項４の音声認識装置の発明は、音声を入力する音声入力部と、音声入力部からの出力信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部と、Ａ／Ｄ変換部からの出力信号を周波数変換して音声の特徴量を抽出する音声特徴量抽出部と、残響時間が異なる音響環境での標準音声から夫々作成された複数の標準パターンを記憶している標準パターン記憶部と、音声特徴量抽出部から出力される入力音声の音声特徴量と標準パターン記憶部に記憶されている標準パターンとの類似度を計算して認識結果を出力するパターン照合部とを備えるとともに、前記各標準パターンに対応した環境の特定のみに用いる各環境パターンを記憶している環境パターン記憶部を備え、前記パターン照合部が、前記音声特徴量抽出部から出力される入力音声の音声特徴量と環境パターン記憶部に記憶されている各環境パターンとの類似度を計算して最も類似度の高い環境パターンを選択して当該環境パターンに対応する標準パターンと前記音声特徴量抽出部から出力される入力音声の音声特徴量との類似度の計算結果より認識結果を出力するので、上述の請求項１の発明と同様に高い音声認識性能が得られる上に、音声の認識に用いない環境の特定のみに用いる環境パターンの類似度を計算することによって、音声認識に用いる標準パターンを決定するので、音声認識に当たり入力音声の音声特徴量と標準パターンとの類似度の計算を行う場合に比べて計算量を少なくすることでき、その結果認識結果を高速に出力できるという効果がある。
【００５２】
請求項５の音声認識装置の発明は、音声を入力する音声入力部と、音声入力部からの出力信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部と、Ａ／Ｄ変換部からの出力信号を周波数変換して音声の特徴量を抽出する音声特徴量抽出部と、残響時間が異なる音響環境での標準音声から夫々作成された複数の標準パターンを記憶している標準パターン記憶部と、音声特徴量抽出部から出力される入力音声の音声特徴量と標準パターン記憶部に記憶されている標準パターンとの類似度を計算して認識結果を出力するパターン照合部と、予め記憶されている指定音を前記各標準パターンに対応する各環境で発生した場合の指定音パターンを記憶している指定音パターン記憶部とを備えるとともに、話者の近傍に配置され、予め用意した指定音を再生して前記音声入力部に入力させるスピーカを具備し、前記パターン照合部が、前記スピーカで再生された前記指定音の前記音声特徴量抽出部から出力される音声特徴量と前記指定音パターン記憶部に記憶されている各指定音パターンとの間の類似度を計算して最も類似度の高かった指定音パターンと同じ環境の標準パターンを選択し、該標準パターンと前記音声特徴量抽出部から出力される入力音声の音声特徴量との類似度の計算結果より認識結果を出力するので、入力音声と標準パターンとの類似度を高い精度で計算することが可能となり、より高い音声認識性能が得られるという効果がある。
【００５３】
請求項６の音声認識装置の発明は、請求項１乃至５の何れかの発明において、前記標準パターンに対応する音響環境として、装置利用が想定される部屋の環境を用いたので、標準パターンと入力音声の音声特徴量との類似度を、残響時間以外の要素についても高くすることが可能となり、その結果より高い音声認識性能を得られる。
【００５４】
請求項７の音声認識装置の発明は、請求項１乃至６の何れかの発明において、前記標準パターンの作成に用いる音声データが、残響時間の異なる複数の音響環境での伝達関数を、残響のない環境で収録された音声に畳み込んだ音声データから成るので、標準パターンの作成に必要となる多量の音声データを、残響時間の異なる複数の音響環境毎に収録する必要がなくなり、標準パターンの作成が容易になり、また、夫々の標準パターンの作成に同じ音声を使用することが可能となるあるので、発声のばらつきがなくなり、音響環境の特性だけが異なる標準パターン群を作成することが可能であり、その結果として標準パターンを高い精度で選択可能となり、高い音声認識性能を得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１の構成図である。
【図２】本発明の実施形態２の構成図である。
【図３】同上の動作説明用フローチャートである。
【図４】本発明の実施形態３の構成図である。
【図５】同上の動作説明用フローチャートである。
【図６】本発明の実施形態４の構成図である。
【図７】本発明の実施形態５の構成図である。
【図８】従来例の構成図である。
【符号の説明】
１　音声入力部
２　Ａ／Ｄ変換部
３　音声特徴量抽出部
４　パターン照合部
５　認識結果
６　標準パターン記憶部
６ａ〜６ｅ　標準パターン
【図１】
2004117724.tif 000003
【図２】
2004117724.tif 000004
【図３】
2004117724.tif 000005
【図４】
2004117724.tif 000006
【図５】
2004117724.tif 000007
【図６】
2004117724.tif 000008
【図７】
2004117724.tif 000009
【図８】
2004117724.tif 000010