(57)【要約】  【課題】話者が落水したときにも良好な音声認識が可能な落水対応音声認識装置ならびにこれを用いた船舶用音声指示装置、船舶システムおよび救命胴衣を提供する。  【解決手段】音声認識処理部７４は、発話区間検出部９１、音響解析部９２および照合部９３を備えている。発話区間検出部９１は、音声信号から発話区間を抽出する発話区間検出処理を行う。この発話区間検出処理に適用されるパラメータは、話者の状態（平常状態、落水初期状態または水中定常状態）に応じて切り換えられる。音響解析部９２は、発話区間の音声信号の音響的特徴を表す特徴ベクトルを生成する。この特徴ベクトルは、照合部９３において、音響モデルおよび認識辞書と照合される。音響モデルおよび認識辞書は、話者の状態に応じて切り換えられる。【選択図】        図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
音声認識対象の話者が落水状態かどうかを検出するための落水センサと、
前記話者の音声を受音して音声信号に変換するマイクロフォンと、
このマイクロフォンが出力する音声信号を処理することによって話者の音声を認識する音声認識処理を実行するとともに、前記音声認識処理に適用されるパラメータを可変設定可能な音声認識処理手段と、
前記落水センサが話者の落水状態を検出している落水時と、前記落水センサが話者の落水状態を検出していない平常時とで、前記音声認識処理手段による音声認識処理に適用されるパラメータを切り換えるパラメータ切り換え手段とを含むことを特徴とする落水対応音声認識装置。
【請求項２】
前記落水センサが話者の落水状態を検出している間に、落水した話者の状態を第１落水状態と、この第１落水状態よりも話者の対応能力の高い第２落水状態とに判別する落水状態判別手段をさらに含み、
前記パラメータ切り換え手段は、前記落水状態判別手段が、落水した話者の状態を前記第１落水状態と判別しているときと、前記第２落水状態と判別しているときとで、前記音声認識処理手段による音声認識処理に適用されるパラメータを切り換えるものであることを特徴とする請求項１記載の落水対応音声認識装置。
【請求項３】
前記音声認識処理手段は、前記マイクロフォンが生成する音声信号から、話者の発話区間を検出する発話区間検出処理手段を含み、
前記パラメータ切り換え手段は、前記発話区間検出処理手段が実行する発話区間検出処理に適用されるパラメータを切り換える発話検出パラメータ切り換え手段を含むことを特徴とする請求項１または２記載の落水対応音声認識装置。
【請求項４】
前記音声認識処理手段は、入力された音声信号と照合可能な複数種類の音響モデルを有しており、
前記パラメータ切り換え手段は、前記複数種類の音響モデルを切り換える音響モデル切り換え手段を含むことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の落水対応音声認識装置。
【請求項５】
前記音声認識処理手段は、入力された音声信号と照合可能な複数種類の認識辞書を有し、
前記パラメータ切り換え手段は、前記複数種類の認識辞書を切り換える認識辞書切り換え手段を含むことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の落水対応音声認識装置。
【請求項６】
前記複数種類の認識辞書は、前記平常時における音声認識処理に適用すべき平常時用辞書と、この平常時用辞書よりも認識語彙数が少なく、前記落水時における音声認識処理に適用すべき落水時用辞書とを含むことを特徴とする請求項５記載の落水対応音声認識装置。
【請求項７】
前記落水時用辞書は、落水した話者が第１落水状態であるときの音声認識処理に適用すべき第１落水時用辞書と、この第１落水時用辞書よりも認識語彙数が多く、落水した話者が前記第１落水状態よりも対応能力の高い第２落水状態であるときの音声認識処理に適用すべき第２落水時用辞書とを含むことを特徴とする請求項６記載の落水対応音声認識装置。
【請求項８】
前記第１落水時用辞書は、認識語彙を肯定応答および否定応答に制限した認識辞書であることを特徴とする請求項７記載の落水対応音声認識装置。
【請求項９】
前記落水時用辞書は、認識語彙を、肯定応答および否定応答ならびに船舶を操作するための船舶操作コマンドに制限した認識辞書であることを特徴とする請求項６ないし８のいずれかに記載の落水対応音声認識装置。
【請求項１０】
船舶に対して音声による指示を与えるための船舶用音声指示装置であって、
音声による指示を発する話者が落水状態かどうかを検出するための落水センサと、
前記話者の音声を受音して音声信号に変換するマイクロフォンと、
このマイクロフォンが出力する音声信号を処理することによって話者の音声を認識する音声認識処理を実行するとともに、前記音声認識処理に適用されるパラメータを可変設定可能な音声認識処理手段と、
前記落水センサが話者の落水状態を検出している落水時と、前記落水センサが話者の落水状態を検出していない平常時とで、前記音声認識処理手段による音声認識処理に適用されるパラメータを切り換えるパラメータ切り換え手段と、
前記音声認識処理手段による音声認識結果に基づいて、前記話者による前記船舶の操作のための指示を特定し、その指示に対応した船舶操作データを生成する船舶操作データ生成手段とを含むことを特徴とする船舶用音声指示装置。
【請求項１１】
前記船舶操作データ生成手段が生成する船舶操作データを船舶へと無線伝送するための無線通信手段と、
前記マイクロフォン、音声認識処理手段、パラメータ切り換え手段、船舶操作データ生成手段および無線通信手段が取り付けられ、前記話者が装着可能な装着具とをさらに含むことを特徴とする請求項１０記載の船舶用音声指示装置。
【請求項１２】
前記マイクロフォンが生成する音声信号を船舶へと無線送信する第１通信手段と、
前記船舶に設けられ、前記第１通信手段から送られてくる音声信号を無線受信して前記音声認識処理手段に与える第２通信手段と、
前記マイクロフォンおよび第１通信手段が取り付けられ、前記話者が装着可能な装着具とをさらに含むことを特徴とする請求項１０記載の船舶用音声指示装置。
【請求項１３】
前記船舶操作データ生成手段は、
前記音声による指示を発する話者との対話のための知識および船舶の操作のための知識を蓄積した知識データベースと、
この知識データベースに蓄積された知識および前記音声認識処理手段による音声認識結果に基づいて、前記話者による前記船舶の操作のための指示を特定し、その指示に対応した船舶操作データを生成するとともに、前記話者との対話のための音声メッセージデータを生成する対話管理手段とを含み、
前記船舶用音声指示装置は、さらに、
前記対話管理手段が生成する音声メッセージデータに対応する音声信号を生成する音声合成手段と、
この音声合成手段によって合成された音声信号を前記話者が聴取可能な位置で音響化するスピーカとを含むことを特徴とする請求項１０記載の船舶用音声指示装置。
【請求項１４】
前記船舶操作データ生成手段が生成する船舶操作データを船舶へと無線伝送するための無線通信手段と、
前記マイクロフォン、音声認識処理手段、パラメータ切り換え手段、船舶操作データ生成手段、音声合成手段、スピーカおよび無線通信手段が取り付けられ、前記話者が装着可能な装着具とをさらに含むことを特徴とする請求項１３記載の船舶用音声指示装置。
【請求項１５】
前記マイクロフォンが生成する音声信号を船舶へと無線送信し、かつ、前記スピーカが音響化すべき音声信号を前記船舶から無線受信する第１通信手段と、
前記船舶に設けられ、前記第１通信手段から送られてくる音声信号を無線受信して前記音声認識処理手段に与え、前記音声合成手段が生成する音声信号を前記第１通信手段へと無線送信する第２通信手段と、
前記マイクロフォン、スピーカおよび第１通信手段が取り付けられ、前記話者が装着可能な装着具とをさらに含むことを特徴とする請求項１３記載の船舶用音声指示装置。
【請求項１６】
前記知識データベースは、複数種類の知識データベース部を有しており、
前記落水センサが話者の落水状態を検出している落水時と、前記落水センサが話者の落水状態を検出していない平常時とで、前記複数種類の知識データベース部を切り換える知識データベース切り換え手段をさらに含むことを特徴とする請求項１３ないし１５のいずれかに記載の船舶用音声指示装置。
【請求項１７】
前記対話管理手段は、前記落水センサが話者の落水状態を検出したことに応答して、落水した話者が平静を取り戻すことを補助するための所定の落水者支援メッセージを表す音声メッセージデータを生成するものであることを特徴とする請求項１３ないし１６のいずれかに記載の船舶用音声指示装置。
【請求項１８】
前記落水センサが話者の落水状態を検出している間に、落水した話者の状態を第１落水状態と、この第１落水状態よりも話者の対応能力の高い第２落水状態とに判別する落水状態判別手段をさらに含み、
前記対話管理手段は、前記落水状態判別手段が落水した話者の状態を前記第１落水状態と判別しているときには、落水した話者が平静を取り戻すことを補助するための所定の落水者支援メッセージを表す音声メッセージデータを生成し、前記落水状態判別手段が落水した話者の状態を前記第２落水状態と判別しているときには、音声による船舶の操作指示を補助するための所定の船舶操作補助メッセージを表す音声メッセージデータを生成するものであることを特徴とする請求項１３ないし１６のいずれかに記載の船舶用音声指示装置。
【請求項１９】
前記落水状態判別手段は、前記話者が落水した直後の落水初期には話者の状態を前記第１落水状態であると判別し、その後、前記対話管理手段が所定の質問文の音声メッセージデータを生成したことに応答して前記音声認識処理手段が予め定める音声応答を認識することを条件として、落水した話者の状態を前記第２落水状態と判別するものであることを特徴とする請求項１８記載の船舶用音声指示装置。
【請求項２０】
前記音声認識処理手段は、前記平常時に入力された音声信号と照合すべき平常時用辞書と、この平常時用辞書よりも認識語彙数が少なく、認識語彙が肯定応答および否定応答ならびに船舶操作コマンドに制限され、前記落水時に入力された音声信号と照合すべき落水時用辞書とを含み、
前記パラメータ切り換え手段は、入力された音声信号と照合される認識辞書として、前記落水センサが落水状態を検出している落水時には前記落水時用辞書を選択し、前記落水センサが落水状態を検出していない平常時には前記平常時用辞書を選択する認識辞書切り換え手段を含むことを特徴とする請求項１３ないし１９のいずれかに記載の船舶用音声指示装置。
【請求項２１】
前記落水時用辞書は、認識語彙が肯定応答および否定応答に制限され、落水した話者が第１落水状態であるときの音声認識処理に適用すべき第１落水時用辞書と、認識語彙が肯定応答および否定応答ならびに船舶を操作するための船舶操作コマンドに制限され、落水した話者が前記第１落水状態よりも対応能力の高い第２落水状態であるときの音声認識処理に適用すべき第２落水時用辞書とを含み、
前記認識辞書切り換え手段は、入力された音声信号と照合される認識用辞書として、前記第１落水状態時には前記第１落水時用辞書を選択し、前記第２落水状態時には前記水中定常時用辞書を選択するものであることを特徴とする請求項２０記載の船舶用音声指示装置。
【請求項２２】
前記対話管理手段は、前記落水センサが話者の落水を検出しているときに、船舶を操作するために使用可能な船舶操作コマンドを落水した話者に教示するための音声メッセージデータを生成する手段を含むことを特徴とする請求項１３ないし２１のいずれかに記載の船舶用音声指示装置。
【請求項２３】
前記対話管理手段は、船舶の現在の動作状態を話者に教示するための音声メッセージデータを生成する手段を含むことを特徴とする請求項１３ないし２２のいずれかに記載の船舶用音声指示装置。
【請求項２４】
請求項１０ないし２３のいずれかに記載の船舶用音声指示装置と、
この船舶用音声指示装置からの船舶操作データを受けて、船舶に備えられた機器を当該船舶操作データに応じて作動させる機器制御手段とを含むことを特徴とする船舶システム。
【請求項２５】
装着者の身体に装着可能な救命胴衣本体と、
この救命胴衣本体に取り付けられ、当該救命胴衣の装着者が落水状態かどうかを検出するための落水センサと、
前記救命胴衣本体に取り付けられ、前記装着者が発する音声を受音して音声信号に変換するマイクロフォンと、
前記救命胴衣本体に取り付けられ、前記マイクロフォンが出力する音声信号を処理することによって前記装着者の音声を認識する音声認識処理を実行するとともに、前記音声認識処理に適用されるパラメータを可変設定可能な音声認識処理手段、前記落水センサが前記装着者の落水状態を検出している落水時と、前記落水センサが装着者の落水状態を検出していない平常時とで、前記音声認識処理手段による音声認識処理に適用されるパラメータを切り換えるパラメータ切り換え手段、および前記音声認識処理手段による音声認識結果に基づいて、前記話者による前記船舶の操作のための指示を特定し、その指示に対応した船舶操作データを生成する船舶操作データ生成手段を有する演算処理ユニットと、
前記救命胴衣本体に取り付けられ、前記船舶操作データ生成手段が生成する船舶操作データを船舶へと無線伝送するための無線通信手段とを含むことを特徴とする救命胴衣。
【請求項２６】
前記船舶操作データ生成手段は、前記装着者との対話のための知識および船舶の操作のための知識を蓄積した知識データベースと、この知識データベースに蓄積された知識および前記音声認識処理手段による音声認識結果に基づいて、前記装着者による前記船舶の操作のための指示を特定し、その指示に対応した船舶操作データを生成するとともに、前記話者との対話のための音声メッセージデータを生成する対話管理手段とを含み、
前記演算処理ユニットは、さらに、前記対話管理手段が生成する音声メッセージデータに対応する音声信号を生成する音声合成手段を含み、
前記救命胴衣は、さらに、前記救命胴衣本体に取り付けられ、前記音声合成手段が生成する音声信号が入力され、前記装着者が聴取可能な位置で前記音声信号を音響化するスピーカを含むことを特徴とする請求項２５記載の救命胴衣。
【請求項２７】
音声認識対象の話者が落水状態であるか否かを検出するステップと、
マイクロフォンによって話者の音声を受音し、この音声を音声信号に変換するステップと、
この音声信号を処理することによって話者の音声を音声認識処理するステップと、
落水状態が検出されているときには、前記音声認識処理に適用されるパラメータを落水時用パラメータに設定し、落水状態が検出されていないときには、前記音声認識処理に適用されるパラメータを前記落水時用パラメータとは異なる平常時用パラメータに設定するステップとを含むことを特徴とする落水対応音声認識方法。
【請求項２８】
音声認識対象の話者が落水状態であるか否かを検出するステップと、
マイクロフォンによって話者の音声を受音し、この音声を音声信号に変換するステップと、
この音声信号を処理することによって話者の音声を音声認識処理するステップと、
落水状態が検出されているときには、前記音声認識処理に適用されるパラメータを落水時用パラメータに設定し、落水状態が検出されていないときには、前記音声認識処理に適用されるパラメータを前記落水時用パラメータとは異なる平常時用パラメータに設定するステップと、
前記音声認識処理によって、船舶を操作するための操作コマンドが認識されたときに、この操作コマンドに対応する船舶操作データを生成して船舶に受け渡すステップとを含むことを特徴とする落水者支援方法。
【請求項２９】
音声認識対象の話者が落水状態であるか否かを検出するステップと、
マイクロフォンによって話者の音声を受音し、この音声を音声信号に変換するステップと、
この音声信号を処理することによって話者の音声を音声認識処理するステップと、
落水状態が検出されているときには、前記音声認識処理に適用されるパラメータを落水時用パラメータに設定し、落水状態が検出されていないときには、前記音声認識処理に適用されるパラメータを前記落水時用パラメータとは異なる平常時用パラメータに設定するステップと、
落水状態が検出されたことに応答して、前記落水状態の話者が聴取可能な位置に配置されたスピーカから、当該落水状態の話者を支援するための音声メッセージを音響化するステップとを含むことを特徴とする落水者支援方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、落水した話者の音声を認識することができる落水対応音声認識装置、ならびにこれを用いた船舶用音声指示装置、船舶システムおよび救命胴衣に関する。この発明は、さらに、落水対応音声認識方法およびこれを用いた落水者支援方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
音声認識装置は、車載ナビゲーションシステムの操作（下記特許文献１参照）や、船舶の操作（下記特許文献２参照）などに利用されている。
このような音声認識装置は、話者の発した声を受音するマイクロフォンと、このマイクロフォンが出力するアナログ音声信号をディジタル音声信号に変換するアナログ／ディジタル変換回路と、このアナログ／ディジタル変換回路が生成するディジタル音声信号を処理する音声処理回路とを備えている。
【０００３】
音声処理回路は、一般に、コンピュータが実行するソフトウェア処理によって実現され、機能的には、発話区間検出部と、音響解析部と、照合部とを含む。発話区間検出部は、ディジタル音声信号から話者が発話した区間の信号を抽出する。音響解析部は、抽出された発話区間の信号から、音声認識処理のための特徴ベクトルを生成する。照合部は、生成された特徴ベクトルと、予め準備されている認識辞書および音響モデルとを照合し、認識結果を表す音声認識データを生成する。
【特許文献１】特開２００３−１０８１９１号公報
【特許文献２】特許第２６６８４５０号公報
【非特許文献１】多々良潔ら著「複数の装着型マイクロホンを用いた受音系の構築に関する検討」日本音響学会講演論文集、２００３年３月、pp.177-178
【非特許文献２】高井信勝著『「信号処理」「画像処理」のためのMATLAB入門』工学社、２０００年
【非特許文献３】M. Omologo, P. Svaizerら著「Acousticevent localization using a crosspower-spectrum phase based technique」 Proc. ICASSP94, １９９４年、pp.274-276
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来からの音声認識装置は、話者が船舶上や海岸にいる場合など、話者が落水する危険のある状況での使用については、全く考慮されていない。すなわち、落水した話者は、心理的に動揺しているうえ、周囲の水からの圧力をほぼ全身に受けるから、平常時と同様に発話することができない。また、落水した話者の口は水面近傍に位置しているから、話者の口からマイクロフォンへの音声の伝達状況も平常時とは異なる。したがって、平常時の使用を前提とした従来からの音声認識装置は、落水時における認識確率が悪い。
【０００５】
そのため、たとえば、音声認識によって船舶操作を行うことができるシステムを構築しても、このようなシステムは話者が船上にいる平常時にのみ使用可能であるにすぎない。すなわち、話者が落水してしまえば、もはや音声による船舶の操作は実質的に不可能となる。したがって、落水した話者が自ら船舶を操作したりすることはできない。
そこで、この発明の目的は、話者が落水したときにも良好に対応して音声認識が可能な落水対応音声認識装置ならびにこれを用いた船舶用音声指示装置、船舶システムおよび救命胴衣を提供することである。
【０００６】
また、この発明の他の目的は、話者が落水したときにも良好に対応して音声認識が可能な落水対応音声認識方法およびこれを用いた落水者支援方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、音声認識対象の話者が落水状態かどうかを検出するための落水センサと、前記話者の音声を受音して音声信号に変換するマイクロフォンと、このマイクロフォンが出力する音声信号を処理することによって話者の音声を認識する音声認識処理を実行するとともに、前記音声認識処理に適用されるパラメータを可変設定可能な音声認識処理手段と、前記落水センサが話者の落水状態を検出している落水時と、前記落水センサが話者の落水状態を検出していない平常時とで、前記音声認識処理手段による音声認識処理に適用されるパラメータを切り換えるパラメータ切り換え手段とを含むことを特徴とする落水対応音声認識装置である。
【０００８】
この構成によれば、マイクロフォンによって受音された話者の音声を認識する音声認識処理手段は、その音声認識処理に適用されるパラメータが可変設定可能とされている。一方、落水センサによって音声認識対象の話者が落水状態かどうかが検出される。この落水センサが話者の落水状態を検出しているか否かに応じて、パラメータ切り換え手段が、前記音声認識処理に適用されるパラメータを切り換える。
【０００９】
したがって、落水時と平常時とで、異なるパラメータが音声認識処理に適用されるので、話者が落水しているときであっても、認識確率の高い音声認識処理が可能となる。このようにして、音声認識対象の話者（船舶等の乗員や釣り人など、落水の危険のある者）が落水状態にある落水時と、前記話者が落水状態以外の平常状態にある平常時とに使用可能な落水対応音声認識装置が提供される。
【００１０】
音声認識結果の用途は任意であるが、たとえば、音声認識結果を船舶の操作指示のために用いてもよい。船舶の操作は、舵取り操作やエンジン操作に代表される操船のための操作（操船操作）の他、船舶に備えられた各種の付属機器の操作（付属機器操作）を含む。
前記落水センサは、話者が船舶等から落水して落水者となったこと（落水発生）を検出するものである。この落水センサは、たとえば、落水した話者に作用する水圧を検出する水圧センサであってもよい。より具体的には、話者が救命胴衣（ライフジャケット）を着用している場合に、その救命胴衣の下方部（落水時に水中に位置する部分）に水圧センサの受圧部を配置することにより、話者の落水を検出できる。また、救命胴衣が、落水時に手動または自動で膨張する膨張型のものである場合には、その膨張よって作動する圧力センサまたは圧力スイッチによって前記落水センサを構成することもできる。
【００１１】
前記マイクロフォンは、話者の発話位置（口元）とほぼ一定の位置関係（一定の距離および方向）を保持できるように配置されることが好ましい。たとえば、マイクロフォンを救命胴衣に固定することが好ましい。この場合には、発話位置に近く、かつ、落水時に水没しないように、救命胴衣の前側肩部付近にマイクロフォンを配置することが好ましい。さらに、マイクロフォンは、２チャンネル構成とする方が、より確率の高い音声認識が可能となる。また、落水時に受音性能が損なわれないように、マイクロフォンは、防水殻内に収容されることが好ましい。また、水面上での風切り音が音声認識に悪影響を与えないように、マイクロフォンには風防を付設することが好ましい。
【００１２】
請求項２記載の発明は、前記落水センサが話者の落水状態を検出している間に、落水した話者の状態を第１落水状態と、この第１落水状態よりも話者の対応能力の高い第２落水状態とに判別する落水状態判別手段をさらに含み、前記パラメータ切り換え手段は、前記落水状態判別手段が、落水した話者の状態を前記第１落水状態と判別しているときと、前記第２落水状態と判別しているときとで、前記音声認識処理手段による音声認識処理に適用されるパラメータを切り換えるものであることを特徴とする請求項１記載の落水対応音声認識装置である。
【００１３】
この構成により、落水した話者の対応能力に応じて、音声認識処理のパラメータが切り換えられるので、落水状態のときの音声認識処理を、話者の状態に応じてより適切に行える。これにより、落水時の音声認識率を向上できる。音声認識率とは、話者が発話した音声を発話内容どおりに正確に認識できる確率である。
前記第１落水状態は、たとえば、話者が落水した直後の落水初期状態（パニック状態）である。また、前記第２落水状態は、たとえば、落水した話者が落水した状況に慣れて、或る程度平静を取り戻し、前記落水初期状態よりも心理状態が安定した定常状態（水中定常状態）である。
【００１４】
前記落水状態判別手段は、前記落水センサが話者の落水状態を検出している落水時に、予め定める水中定常条件が成立することを条件に、落水した話者が前記第２落水状態（水中定常状態）となったと判断し、前記落水状態が検出されてから前記水中定常条件が成立するまでの間は落水した話者が前記第１落水状態（落水初期状態）であると判断するものであってもよい。
【００１５】
前記水中定常条件は、落水センサによる落水検知から一定時間が経過することを含んでいてもよい。この場合、話者の状態は、落水直後の前記一定時間は落水初期状態と判別され、その後は、水中定常状態と判別されることになる。
また、音声認識対象の話者に対して音声メッセージを与えて当該話者との対話を行う対話手段が設けられている場合には、前記水中定常条件は、所定の定義済み対話が成立することを含んでいてもよい。この場合には、話者の状態は、前記定義済み対話が成立する程度に話者が平静を取り戻すまでの期間には落水初期状態と判別され、前記定義済み対話が成立した後には、水中定常状態と判別される。
【００１６】
請求項３記載の発明は、前記音声認識処理手段は、前記マイクロフォンが生成する音声信号から、話者の発話区間を検出する発話区間検出処理手段を含み、前記パラメータ切り換え手段は、前記発話区間検出処理手段が実行する発話区間検出処理に適用されるパラメータを切り換える発話検出パラメータ切り換え手段を含むことを特徴とする請求項１または２記載の落水対応音声認識装置である。
【００１７】
この構成によれば、平常時と落水時とで、発話区間検出処理に適用されるパラメータが変更される。これにより、落水時においても、発話区間を適切に抽出できるようになるから、音声認識率を向上できる。
前記発話検出パラメータは、平常時の発話区間検出処理に適用される平常時用発話検出パラメータと、落水時の発話区間検出処理に適用される落水時用発話検出パラメータとを含んでいてもよい。また、話者の落水状態を、前記第１落水状態（たとえば落水初期状態）と、前記第２落水状態（たとえば前記水中定常状態）とで区別するときには、前記落水時用パラメータは、落水初期状態時の発話区間検出処理に適用される落水初期用発話検出パラメータと、水中定常時の発話区間検出処理に適用される水中定常時用発話検出パラメータとを含んでいてもよい。
【００１８】
前記発話検出パラメータは、音声認識対象の話者の発話位置（音源位置、口元）とマイクロフォンとの距離を考慮して定めた値であることが好ましい。また、前記平常時用発話検出パラメータと落水時用発話検出パラメータとは、平常時と落水時とにおける発話位置とマイクロフォンとの間の距離の変化を予め考慮して定められていることが好ましい。
請求項４記載の発明は、前記音声認識処理手段は、入力された音声信号と照合可能な複数種類の音響モデルを有しており、前記パラメータ切り換え手段は、前記複数種類の音響モデルを切り換える音響モデル切り換え手段を含むことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の落水対応音声認識装置である。
【００１９】
この構成により、平常時と落水時とで、音声信号と照合される音響モデルが切り換えられるので、落水時における音声認識率を向上できる。
前記複数種類の音響モデルは、平常時における音声照合処理に適用される平常時用音響モデルと、落水時における音声照合処理に適用される落水時用音響モデルとを含んでいることが好ましい。平常時用音響モデルは、平常時の話者の発声をモデル化したものであり、落水時用音響モデルは、落水時の話者の発声をモデル化したものである。落水時用音響モデルは、落水時の音量変化（声の大きさの変化）、周波数変化（声のトーンの変化）、音声信号の波形の変化（マイクゲインの飽和による波形の歪みなど）が加味された音響モデルである。
【００２０】
また、話者の落水状態を、前記第１落水状態（たとえば落水初期状態）と、前記第２落水状態（たとえば前記水中定常状態）とで区別するときには、前記落水時用音響モデルは、落水初期状態時の音声照合処理に適用される落水初期用音響モデルと、水中定常時の音声照合処理に適用される水中定常時用音響モデルとを含んでいてもよい。
前述の各音響モデルは、各状況での発声実験を基礎として、既知の方法によって作成できる。
【００２１】
請求項５記載の発明は、前記音声認識処理手段は、入力された音声信号と照合可能な複数種類の認識辞書を有し、前記パラメータ切り換え手段は、前記複数種類の認識辞書を切り換える認識辞書切り換え手段を含むことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の落水対応音声認識装置である。
この構成では、平常時と落水時とで認識辞書が切り換えられるので、たとえば、落水時に特有の語彙や、落水時（緊急時）において認識必要度の高い語彙の認識に、認識処理を特化することができる。これにより、落水時において、確率の高い認識処理を実現できる。
【００２２】
請求項６記載の発明は、前記複数種類の認識辞書は、前記平常時における音声認識処理に適用すべき平常時用辞書と、この平常時用辞書よりも認識語彙数が少なく、前記落水時における音声認識処理に適用すべき落水時用辞書とを含むことを特徴とする請求項５記載の落水対応音声認識装置である。
この構成によれば、落水時に適用される認識辞書の語彙数が少なく制限されているので、落水時における音声認識率を向上できる。これにより、たとえば、落水時に話者が発話すると予想される緊急性の高い語彙を確実に認識できる。
【００２３】
請求項７記載の発明は、前記落水時用辞書は、落水した話者が第１落水状態であるときの音声認識処理に適用すべき第１落水時用辞書と、この第１落水時用辞書よりも認識語彙数が多く、落水した話者が前記第１落水状態よりも対応能力の高い第２落水状態であるときの音声認識処理に適用すべき第２落水時用辞書とを含むことを特徴とする請求項６記載の落水対応音声認識装置である。
【００２４】
この構成によれば、落水した話者の対応能力に応じて、語彙数の異なる認識辞書が切り換えられて音声認識処理に適用されるから、落水時の音声認識率をさらに向上できる。
前記第１落水時用辞書は、前記落水初期状態時の音声認識処理に適用すべき辞書（落水初期用辞書、パニック時用辞書）であってもよい。また、前記第２落水時用辞書は、前記水中定常時の音声認識処理に適用すべき辞書（水中定常時用辞書）であってもよい。
【００２５】
請求項８記載の発明は、前記第１落水時用辞書は、認識語彙を肯定応答および否定応答に制限した認識辞書であることを特徴とする請求項７記載の落水対応音声認識装置である。
この構成によれば、落水した話者の肯定応答および否定応答を、確実に、かつ、すみやかに認識できる。したがって、この構成は、音声認識対象の話者に対して音声メッセージを与えて当該話者との対話を行う対話手段が設けられている場合に有利である。
【００２６】
前記肯定応答とは、「はい」や「します」などのように、質問文（単純質問文）に対して肯定する応答をするための語彙を指す。同様に、前記否定応答とは、「いいえ」や「しません」などのように、質問文（単純質問文）に対して、否定する応答をするための語彙を指す。単純質問文とは、「はい」（肯定応答）または「いいえ」（否定応答）により答えることのできる質問文である。
【００２７】
前記第１落水時用辞書は、肯定応答および否定応答のほかに、救助要請語彙（「助けて」など）を含んでもいてよい。救助要請語彙は、たとえば、落水した話者の心理状況（パニックの度合い）を判断するために使用することができる。したがって、前述のような対話手段が備えられている場合には、認識された救助要請語彙に応じて、話者が平静を取り戻すのを支援する音声メッセージを話者に与えることができる。
【００２８】
前記第２落水時用辞書は、船舶を操作するための船舶操作コマンドを含んでいてもよい。これにより、ある程度平静を取り戻した落水中の話者の音声指示によって、船舶を操作できる。したがって、たとえば、落水した話者自身の救助のための船舶を操作したり、他に落水した者がいれば、当該他の落水者の救助のための船舶を操作したりすることが可能となる。
【００２９】
請求項９記載の発明は、前記落水時用辞書は、認識語彙を、肯定応答および否定応答ならびに船舶を操作するための船舶操作コマンドに制限した認識辞書であることを特徴とする請求項６ないし８のいずれかに記載の落水対応音声認識装置である。
この構成によれば、落水した話者の肯定応答、否定応答および船舶操作コマンドを、確実に、かつ、すみやかに認識できる。したがって、この構成は、音声認識対象の話者に対して音声メッセージを与えて当該話者との対話を行う対話手段が設けられている場合に有利である。さらにまた、船舶の操作を行うための構成が設けられている場合に最も有用性が高くなる。さらに、請求項８の発明の場合と同じく、前記落水時用辞書の認識語彙には、救助要請語彙が含まれていてもよい。
【００３０】
請求項１０記載の発明は、船舶に対して音声による指示を与えるための船舶用音声指示装置であって、音声による指示を発する話者が落水状態かどうかを検出するための落水センサと、前記話者の音声を受音して音声信号に変換するマイクロフォンと、このマイクロフォンが出力する音声信号を処理することによって話者の音声を認識する音声認識処理を実行するとともに、前記音声認識処理に適用されるパラメータを可変設定可能な音声認識処理手段と、前記落水センサが話者の落水状態を検出している落水時と、前記落水センサが話者の落水状態を検出していない平常時とで、前記音声認識処理手段による音声認識処理に適用されるパラメータを切り換えるパラメータ切り換え手段と、前記音声認識処理手段による音声認識結果に基づいて、前記話者による前記船舶の操作のための指示を特定し、その指示に対応した船舶操作データを生成する船舶操作データ生成手段とを含むことを特徴とする船舶用音声指示装置である。
【００３１】
この構成によれば、話者が船舶の操作のための音声を発すると、この音声がマイクロフォンによって音声信号に変換され、さらに、この音声信号が音声認識処理によって認識される。音声認識処理による認識結果に基づき、船舶の操作のための指示が特定され、その指示に対応した船舶操作データが生成される。したがって、船舶操作データに基づいて船舶を操作するための構成を準備しておけば、音声による船舶の操作が可能となる。
【００３２】
さらに、この発明では、落水センサが話者の落水を検出していない平常時と、話者の落水を検出している落水時とで、音声認識処理に適用されるパラメータを切り換えるようにしているので、落水時においても高い音声認識率を維持できる。これにより、落水した話者自身が、音声によって、船舶の操作を行うことができる。
なお、音声認識処理に関して、前述の請求項１ないし９の発明の特徴を任意の組み合わせで適用することができる。
【００３３】
請求項１１記載の発明は、前記船舶操作データ生成手段が生成する船舶操作データを船舶へと無線伝送するための無線通信手段と、前記マイクロフォン、音声認識処理手段、パラメータ切り換え手段、船舶操作データ生成手段および無線通信手段が取り付けられ、前記話者が装着可能な装着具とをさらに含むことを特徴とする請求項１０記載の船舶用音声指示装置である。
【００３４】
この構成によれば、話者が装着可能な装着具側において船舶操作データが生成され、この船舶操作データが無線通信手段によって船舶側へと伝送される。これにより、落水した話者から船舶へと船舶操作データを与え、この船舶を操作することができる。
請求項１２記載の発明は、前記マイクロフォンが生成する音声信号を船舶へと無線送信する第１通信手段と、前記船舶に設けられ、前記第１通信手段から送られてくる音声信号を無線受信して前記音声認識処理手段に与える第２通信手段と、前記マイクロフォンおよび第１通信手段が取り付けられ、前記話者が装着可能な装着具とをさらに含むことを特徴とする請求項１０記載の船舶用音声指示装置である。
【００３５】
この構成によれば、話者が装着可能な装着具にはマイクロフォンが備えられ、このマイクロフォンが生成する音声信号が第１通信手段によって船舶側に伝送される。船舶側には、第１通信手段からの音声信号を無線受信する第２通信手段が備えられており、この第２通信手段が受信した音声信号が音声認識処理手段に与えられる。したがって、落水した話者が船舶の操作のための音声指示を発すると、この音声指示を表す音声信号が船舶へと伝えられ、船舶側で音声認識処理が行われることにより、船舶操作データが生成される。こうして、請求項１の発明の場合と同じく、船舶の操作を行うことができる。
【００３６】
前記装着具は、船舶の乗員に装着が義務づけられているか、または勧告されているものが好ましい。このような装着具の典型例は、救命浮き具である。救命浮き具には、救命胴衣や救命浮き環のような装着型のもののほか、フローティングクッションなどがある。これらのなかで、船舶の乗員が常時身につけていると考えられる救命胴衣が最も好ましい。
請求項１３記載の発明は、前記船舶操作データ生成手段は、前記音声による指示を発する話者との対話のための知識および船舶の操作のための知識を蓄積した知識データベースと、この知識データベースに蓄積された知識および前記音声認識処理手段による音声認識結果に基づいて、前記話者による前記船舶の操作のための指示を特定し、その指示に対応した船舶操作データを生成するとともに、前記話者との対話のための音声メッセージデータを生成する対話管理手段とを含み、前記船舶用音声指示装置は、さらに、前記対話管理手段が生成する音声メッセージデータに対応する音声信号を生成する音声合成手段と、この音声合成手段によって合成された音声信号を前記話者が聴取可能な位置で音響化するスピーカとを含むことを特徴とする請求項１０記載の船舶用音声指示装置である。
【００３７】
この構成では、音声合成手段によって合成された音声信号をスピーカで音響化することにより、話者に対して音声メッセージを与えることができる。すなわち、対話のための構成が設けられている。さらに、対話管理手段は、知識データベースに蓄積された知識と、音声認識処理手段による音声認識結果とに基づいて、話者との対話のための音声メッセージデータを前記音声合成手段に与える。こうして、対話管理手段は、話者との対話を進め、この対話を通じて、話者の船舶操作意図を把握して、対応する船舶操作データを生成する。
【００３８】
このように、この構成によれば、話者との対話を通じて船舶操作データが生成されるから、話者は、落水状態にある場合でも、船舶操作の音声指示を容易に行うことができる。より具体的には、対話管理手段から、単純質問文により船舶操作の意図を把握する質問メッセージを話者に与えることにより、話者は、はい／いいえなどの単純な応答のみで、船舶の操作を行うことができる。
【００３９】
前記知識データベースは、対話のシナリオパターンを予め蓄積しているとともに、対話の進行状況を随時蓄積していくものであってもよい。
請求項１４記載の発明は、前記船舶操作データ生成手段が生成する船舶操作データを船舶へと無線伝送するための無線通信手段と、前記マイクロフォン、音声認識処理手段、パラメータ切り換え手段、船舶操作データ生成手段、音声合成手段、スピーカおよび無線通信手段が取り付けられ、前記話者が装着可能な装着具とをさらに含むことを特徴とする請求項１３記載の船舶用音声指示装置である。
【００４０】
この構成によれば、話者が装着する装着具側で、話者との対話を通じて、船舶操作データが生成され、この船舶操作データが無線通信手段を介して船舶へと与えられる。これにより、話者は、落水状態であっても、船舶の操作のための指示を、対話を通じて容易に発することができる。
請求項１５記載の発明は、前記マイクロフォンが生成する音声信号を船舶へと無線送信し、かつ、前記スピーカが音響化すべき音声信号を前記船舶から無線受信する第１通信手段と、前記船舶に設けられ、前記第１通信手段から送られてくる音声信号を無線受信して前記音声認識処理手段に与え、前記音声合成手段が生成する音声信号を前記第１通信手段へと無線送信する第２通信手段と、前記マイクロフォン、スピーカおよび第１通信手段が取り付けられ、前記話者が装着可能な装着具とをさらに含むことを特徴とする請求項１３記載の船舶用音声指示装置である。
【００４１】
この構成によれば、話者からの音声信号と、音声合成手段からの音声信号とが、第１および第２通信手段を介して装着具と船舶との間で無線伝送される。そして、船舶側には、音声認識処理のための構成と、話者との対話を通じて船舶操作データを生成するための構成とが備えられている。これにより、話者は、落水時であっても、対話を通じて、船舶の操作のための指示を容易に発することができる。
【００４２】
前記装着具が救命胴衣の形態をとる場合には、この装着具に設けられるスピーカは、話者の聴取位置（耳元）の近くであって、かつ、水没しないように配置することが好ましい。具体的には、たとえば、救命胴衣の肩部以上の高さにスピーカを設けることが好ましい。ただし、スピーカを可能な範囲でマイクロフォンとの距離をあけて配置することにより、ハウリングを引き起こしにくくすることが好ましい。
【００４３】
請求項１６記載の発明は、前記知識データベースは、複数種類の知識データベース部を有しており、前記落水センサが話者の落水状態を検出している落水時と、前記落水センサが話者の落水状態を検出していない平常時とで、前記複数種類の知識データベース部を切り換える知識データベース切り換え手段をさらに含むことを特徴とする請求項１３ないし１５のいずれかに記載の船舶用音声指示装置である。
【００４４】
この構成によれば、平常時と落水時とで知識データベース部を切り換えることにより、とくに落水時には、たとえば、落水した話者を支援し、話者の意図する船舶の操作をすみやかに開始できるように、話者との対話を管理することができる。
前記複数種類の知識データベース部は、落水時における話者との対話に適用される落水時用知識データベース部と、平常時における話者との対話に適用される平常時用知識データベース部とを含むことが好ましい。落水時用知識データベース部は、対話や音声メッセージの種類を平常時用知識データベース部よりも少なく制限したものであることが好ましい。これにより、落水時には、たとえば、話者の救助に有用な対話管理を行うことができる。
【００４５】
請求項１７記載の発明は、前記対話管理手段は、前記落水センサが話者の落水状態を検出したことに応答して、落水した話者が平静を取り戻すことを補助するための所定の落水者支援メッセージを表す音声メッセージデータを生成するものであることを特徴とする請求項１３ないし１６のいずれかに記載の船舶用音声指示装置である。
この構成によれば、落水した話者が速やかに平静を取り戻すように支援できる。前記落水者支援メッセージは、落水の事実を告げるメッセージや、救命浮き具を装着している事実を告げるメッセージを含むことが好ましい。これにより、落水した話者は、落水の事実を速やかに受け入れ、および／または安全が確保されていることを確認して、次の行動に移るための心理的余裕を得ることができる。
【００４６】
請求項１８記載の発明は、前記落水センサが話者の落水状態を検出している間に、落水した話者の状態を第１落水状態と、この第１落水状態よりも話者の対応能力の高い第２落水状態とに判別する落水状態判別手段をさらに含み、前記対話管理手段は、前記落水状態判別手段が落水した話者の状態を前記第１落水状態と判別しているときには、落水した話者が平静を取り戻すことを補助するための所定の落水者支援メッセージを表す音声メッセージデータを生成し、前記落水状態判別手段が落水した話者の状態を前記第２落水状態と判別しているときには、音声による船舶の操作指示を補助するための所定の船舶操作補助メッセージを表す音声メッセージデータを生成するものであることを特徴とする請求項１３ないし１６のいずれかに記載の船舶用音声指示装置である。
【００４７】
この構成によれば、落水した話者の対応能力に応じて、その状態が第１落水状態（たとえば、前記落水初期状態）または第２落水状態（たとえば、前記水中定常状態）に判別される。そして、対応能力の低い第１落水状態のときには、話者に対して、落水者支援メッセージが与えられ、第２落水状態のときには、船舶操作補助メッセージが与えられる。これにより、第１落水状態の話者に対しては、平静を取り戻すように支援できる。一方、平静を取り戻して第２落水状態となった話者に対しては、船舶の操作を補助するメッセージによって、たとえば、話者自身の救助のために船舶を操作することを補助できる。
【００４８】
船舶操作補助メッセージは、船舶の航行制御（操船）のための機器の操作を補助する操船補助メッセージであってもよく、船舶の航行に直接関係のない付属機器の操作を補助する付属機器操作補助メッセージであってもよい。
請求項１９記載の発明は、前記落水状態判別手段は、前記話者が落水した直後の落水初期には話者の状態を前記第１落水状態であると判別し、その後、前記対話管理手段が所定の質問文の音声メッセージデータを生成したことに応答して前記音声認識処理手段が予め定める音声応答を認識することを条件として、落水した話者の状態を前記第２落水状態と判別するものであることを特徴とする請求項１８記載の船舶用音声指示装置である。
【００４９】
この構成では、一定の対話の成立により、落水した話者の落水状態を判別するようにしている。すなわち、所定の質問文に対して、話者が通常の応答をすることができるようであれば、話者が或る程度の平静を取り戻したと判断できる。このことを利用して、話者の落水状態が判別される。
前記質問文は、船舶操作の開始の要否を問い合わせるものであってもよい。また、前記質問文は、所定の船舶操作（たとえば停船）の要否を問い合わせる内容であってもよい。
【００５０】
請求項２０記載の発明は、前記音声認識処理手段は、前記平常時に入力された音声信号と照合すべき平常時用辞書と、この平常時用辞書よりも認識語彙数が少なく、認識語彙が肯定応答および否定応答ならびに船舶操作コマンドに制限され、前記落水時に入力された音声信号と照合すべき落水時用辞書とを含み、前記パラメータ切り換え手段は、入力された音声信号と照合される認識辞書として、前記落水センサが落水状態を検出している落水時には前記落水時用辞書を選択し、前記落水センサが落水状態を検出していない平常時には前記平常時用辞書を選択する認識辞書切り換え手段を含むことを特徴とする請求項１３ないし１９のいずれかに記載の船舶用音声指示装置である。
【００５１】
この構成によれば、話者の落水が検出されると、認識辞書が落水時用辞書に切り換えられる。この落水時用辞書は、平常時の音声認識処理に適用される平常時用辞書よりも語彙数が少ないので、話者の発した語彙を、確実に、かつ、すみやかに認識できる。また、落水用辞書は、認識語彙が、肯定応答および否定応答ならびに船舶操作コマンドに制限されているから、対話管理手段によって単純質問文を話者に投げかけることによって、対話をスムーズに進行させることができ、さらに話者が発する船舶操作コマンドを確実にかつすみやかに認識できる。
【００５２】
請求項２１記載の発明は、前記落水時用辞書は、認識語彙が肯定応答および否定応答に制限され、落水した話者が第１落水状態であるときの音声認識処理に適用すべき第１落水時用辞書と、認識語彙が肯定応答および否定応答ならびに船舶を操作するための船舶操作コマンドに制限され、落水した話者が前記第１落水状態よりも対応能力の高い第２落水状態であるときの音声認識処理に適用すべき第２落水時用辞書とを含み、前記認識辞書切り換え手段は、入力された音声信号と照合される認識用辞書として、前記第１落水状態時には前記第１落水時用辞書を選択し、前記第２落水状態時には前記水中定常時用辞書を選択するものであることを特徴とする請求項２０記載の船舶用音声指示装置である。
【００５３】
この構成によれば、話者の落水状態が、話者の対応能力に応じて第１落水状態と第２落水状態とに区別され、各状態に応じて認識用辞書が切り換えられる。すなわち、話者の対応能力が低い第１落水状態時には、肯定応答および否定応答に認識語彙が制限された第１落水時用辞書が用いられる。これにより、対話管理手段は、単純質問文の音声メッセージを落水した話者に与え、これに応答する肯定応答または否定応答を確実にかつすみやかに認識して、落水初期状態の話者との対話をスムーズに進行させることができる。一方、話者の対応能力が比較的高い第２落水状態時には、認識辞書が、肯定／否定応答に加えて船舶操作コマンドをも認識語彙に加えた第２落水時用辞書に切り換えられる。これにより、話者は、船舶を操作するコマンドを発して、船舶を意図どおりに操作することができる。
【００５４】
請求項２２記載の発明は、前記対話管理手段は、前記落水センサが話者の落水を検出しているときに、船舶を操作するために使用可能な船舶操作コマンドを落水した話者に教示するための音声メッセージデータを生成する手段を含むことを特徴とする請求項１３ないし２１のいずれかに記載の船舶用音声指示装置である。
この構成によれば、話者が落水すると、この話者に対して、使用可能な船舶操作コマンドが音声メッセージによって教示される。これにより、話者にとっては、認識不可能な船舶操作コマンドを発するような無駄な指示発話を抑制でき、当該船舶用音声指示装置にとっては、対応可能な船舶操作指示を話者に促すことで、すみやかな船舶操作を実現できる。
【００５５】
請求項２３記載の発明は、前記対話管理手段は、船舶の現在の動作状態を話者に教示するための音声メッセージデータを生成する手段を含むことを特徴とする請求項１３ないし２２のいずれかに記載の船舶用音声指示装置である。
この構成によれば、話者は、対話管理手段が生成する音声メッセージによって、船舶の作動状態をモニタすることができる。これにより、落水した話者は、船舶の作動状態を確認しながら、音声指示を行うことができる。
【００５６】
たとえば、前記対話管理手段は、船舶操作データを生成した後に、船舶の動作状態を表す音声メッセージを生成するものであってもよい。また、前記対話管理手段は、船舶側からの動作状態信号を受信して、それに対応したメッセージを生成するものであってもよい。
請求項２４記載の発明は、請求項１０ないし２３のいずれかに記載の船舶用音声指示装置と、この船舶用音声指示装置からの船舶操作データを受けて、船舶に備えられた機器を当該船舶操作データに応じて作動させる機器制御手段とを含むことを特徴とする船舶システムである。
【００５７】
この構成により、話者が音声によって船舶操作指示を発すると、船舶用音声指示装置から船舶操作データが生成され、この船舶操作データが機器制御手段に引き渡される。これにより、船舶に備えられた機器が作動させられる。こうして、音声による操作が可能な船舶システムを実現できる。そして、音声による指示は、話者が落水状態のときでも良好に行うことができるので、たとえば、落水した話者自身が船舶を操作して、自身を救助したり、周辺の他の落水者を救助したりすることが可能となる。
【００５８】
前記機器制御手段は、船舶の舵取り機構、エンジン制御装置およびモータ制御装置のような操船機器（船舶の航行に不可欠な機器。主として、推進力を得るための機器および操舵のための機器を指す。）を制御するものであってもよい。また、機器制御手段は、信号紅炎装置、ゴムボート作動装置および船舶電話装置のような付属機器（船舶の航行に直接的な関係のない機器を指す。）を制御するものであってもよい。信号紅炎装置は、信号紅炎に点火するための装置である。また、ゴムボート作動装置は、たとえば、エアポンプを作動させてゴムボートを作動させたり、ゴムボートを水面上に降下させたりするための装置である。
【００５９】
請求項２５記載の発明は、装着者の身体に装着可能な救命胴衣本体と、この救命胴衣本体に取り付けられ、当該救命胴衣の装着者が落水状態かどうかを検出するための落水センサと、前記救命胴衣本体に取り付けられ、前記装着者が発する音声を受音して音声信号に変換するマイクロフォンと、前記救命胴衣本体に取り付けられ、前記マイクロフォンが出力する音声信号を処理することによって前記装着者の音声を認識する音声認識処理を実行するとともに、前記音声認識処理に適用されるパラメータを可変設定可能な音声認識処理手段、前記落水センサが前記装着者の落水状態を検出している落水時と、前記落水センサが装着者の落水状態を検出していない平常時とで、前記音声認識処理手段による音声認識処理に適用されるパラメータを切り換えるパラメータ切り換え手段、および前記音声認識処理手段による音声認識結果に基づいて、前記話者による前記船舶の操作のための指示を特定し、その指示に対応した船舶操作データを生成する船舶操作データ生成手段を有する演算処理ユニットと、前記救命胴衣本体に取り付けられ、前記船舶操作データ生成手段が生成する船舶操作データを船舶へと無線伝送するための無線通信手段とを含むことを特徴とする救命胴衣である。
【００６０】
この構成では、船舶の乗員などのように落水の危険のある者に装着が勧告されているかまたは義務付けられている救命胴衣に対して、音声による船舶操作指示のための装置が取り付けられている。しかも、落水時に対応した音声認識処理のための構成が備えられているから、落水時であっても、装着者である話者は、船舶の操作のための音声指示を行うことができる。
【００６１】
請求項２６記載の発明は、前記船舶操作データ生成手段は、前記装着者との対話のための知識および船舶の操作のための知識を蓄積した知識データベースと、この知識データベースに蓄積された知識および前記音声認識処理手段による音声認識結果に基づいて、前記装着者による前記船舶の操作のための指示を特定し、その指示に対応した船舶操作データを生成するとともに、前記話者との対話のための音声メッセージデータを生成する対話管理手段とを含み、前記演算処理ユニットは、さらに、前記対話管理手段が生成する音声メッセージデータに対応する音声信号を生成する音声合成手段を含み、前記救命胴衣は、さらに、前記救命胴衣本体に取り付けられ、前記音声合成手段が生成する音声信号が入力され、前記装着者が聴取可能な位置で前記音声信号を音響化するスピーカを含むことを特徴とする請求項２５記載の救命胴衣である。
【００６２】
この構成では、救命胴衣に、対話を通じて船舶の操作指示を行う構成が取り付けられている。これにより、落水した話者は、対話を通じて、容易に船舶を操作することができる。
請求項２７記載の発明は、音声認識対象の話者が落水状態であるか否かを検出するステップと、マイクロフォンによって話者の音声を受音し、この音声を音声信号に変換するステップと、この音声信号を処理することによって話者の音声を音声認識処理するステップと、落水状態が検出されているときには、前記音声認識処理に適用されるパラメータを落水時用パラメータに設定し、落水状態が検出されていないときには、前記音声認識処理に適用されるパラメータを前記落水時用パラメータとは異なる平常時用パラメータに設定するステップとを含むことを特徴とする落水対応音声認識方法である。
【００６３】
この方法によれば、マイクロフォンによって受音された話者の音声を認識するための音声認識処理に適用されるパラメータが、話者が落水状態か否かに応じて異なる値に設定される。これにより、落水時および落水時以外の平常時にそれぞれ適切なパラメータを用いることで、落水時および平常時のいずれにおいても確率の高い音声認識処理が可能となる。
【００６４】
請求項２８記載の発明は、音声認識対象の話者が落水状態であるか否かを検出するステップと、マイクロフォンによって話者の音声を受音し、この音声を音声信号に変換するステップと、この音声信号を処理することによって話者の音声を音声認識処理するステップと、落水状態が検出されているときには、前記音声認識処理に適用されるパラメータを落水時用パラメータに設定し、落水状態が検出されていないときには、前記音声認識処理に適用されるパラメータを前記落水時用パラメータとは異なる平常時用パラメータに設定するステップと、前記音声認識処理によって、船舶を操作するための操作コマンドが認識されたときに、この操作コマンドに対応する船舶操作データを生成して船舶に受け渡すステップとを含むことを特徴とする落水者支援方法である。
【００６５】
この方法によれば、落水時であっても、落水時用パラメータを用いた音声認識処理によって確率の高い音声認識処理を行える。したがって、落水した話者が船舶操作のための操作コマンドを発話することで、この操作コマンドが高確率で音声認識され、対応する船舶操作データが船舶に引き渡される。こうして、落水した話者自身が船舶を操作することができる。
【００６６】
請求項２９記載の発明は、音声認識対象の話者が落水状態であるか否かを検出するステップと、マイクロフォンによって話者の音声を受音し、この音声を音声信号に変換するステップと、この音声信号を処理することによって話者の音声を音声認識処理するステップと、落水状態が検出されているときには、前記音声認識処理に適用されるパラメータを落水時用パラメータに設定し、落水状態が検出されていないときには、前記音声認識処理に適用されるパラメータを前記落水時用パラメータとは異なる平常時用パラメータに設定するステップと、落水状態が検出されたことに応答して、前記落水状態の話者が聴取可能な位置に配置されたスピーカから、当該落水状態の話者を支援するための音声メッセージを音響化するステップとを含むことを特徴とする落水者支援方法である。
【００６７】
この方法によれば、落水時には落水時用パラメータを用いた音声認識処理が行われるので、落水した話者の音声を高い確率で認識できる。それとともに、スピーカから、落水した話者に対して、当該話者を支援するための音声メッセージを音響化することで、落水した話者を心理的に安定な状態へと導くことができる。
また、話者の音声を認識し、これに対応する音声メッセージを音響化するようにして、話者との間で対話を行うことができる。この対話を通じて、話者を支援したり、音声による船舶の操作を補助したりすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６８】
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係る船舶システムの概念的な構成を示す図解図である。この船舶システムは、船舶１に備えられた機器の操作を音声指示によって行うことができるものである。操作可能な機器は、この実施形態では、推進装置の一例としての船外機２、舵取りのための操舵装置３、信号紅炎装置４、船舶電話装置５およびゴムボート作動装置６を含む。これらの船舶１に備えられた機器の操作を、以下では、「船舶操作」という。したがって、船舶操作には、推進装置（船外機２）および舵取り装置（操舵装置３）のような船舶１の航行に不可欠な機器の操作である「操船操作」と、信号紅炎装置４、船舶電話装置５およびゴムボート作動装置６のように船舶１の航行には直接的な関係のない「付属機器操作」とが含まれる。
【００６９】
船舶操作のための音声指示を与えるための音声指示装置１０は、船舶１の乗員である話者８が着用する救命胴衣（ライフジャケット）の形態を有している。この音声指示装置１０は、船舶１との間で、電波を利用した無線通信を行う。これにより、救命胴衣型音声指示装置１０を着用した話者８は、船舶１上にいるときはもちろんのこと、船舶１から落水して水面９付近にいる場合であっても、音声指示による船舶操作を行うことができる。
【００７０】
船舶１の船体１１には、船外機２がその後尾に取り付けられている。また、船体１１内には、操舵部１３、シフト・スロットル操作部１４、キー入力部１５および無線通信部１６が設けられている。さらに、船体１１内には、前述の信号紅炎装置４、船舶電話装置５およびゴムボート作動装置６が配置されている。操舵装置３は、操舵部１３、この操舵部１３に結合されたステアリングハンドル１８および船外機２に結合されたステアリングケーブル１９などによって構成されている。
【００７１】
図２は、船舶１の内部の主として電気的構成を示すブロック図である。船舶１には、船内ＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）１２が設けられている。この船内ＬＡＮ１２に、操舵部１３、シフト・スロットル操作部１４、キー入力部１５、無線通信部１６、処理・出力部１７、信号紅炎装置４、船舶電話装置５およびゴムボート作動装置６が接続されている。船内ＬＡＮ１２には、周知のハードウェア規格およびプロトコルを適用できる。
【００７２】
船外機２には、エンジン２１、エンジン制御ユニット２２、スタータモータ２３が備えられている。エンジン制御ユニット２２は、船内ＬＡＮ１２に接続されている。また、エンジン制御ユニット２２には、エンジン２１のシフト状態およびスロットル開度状態を変更するためのアクチュエータ２４が備えられている。
スタータモータ２３には、バッテリ２６からの電力が、スタータリレー２７を介して供給されるようになっている。スタータリレー２７は、キー入力部１５によって作動されるようになっている。このスタータリレー２７が閉成されることにより、スタータモータ２３に電力が供給され、エンジン２１が始動する。キー入力部１５は、乗員の手動操作に応答してスタータリレー２７を閉成させるほか、船内ＬＡＮ１２から与えられる所定の制御信号に応答してスタータリレー２７を閉成させる。
【００７３】
操舵部１３は、ステアリングハンドル１８のハンドル角を検出するハンドル角検出部３１と、検出されたハンドル角に対応する機械的変位を発生するステアリングアクチュエータ３２とを有している。このステアリングアクチュエータ３２が発生する機械的変位は、ステアリングケーブル１９を介して船外機２に伝達される。これにより、舵が作動する。
シフト・スロットル操作部１４は、シフト操作情報を船内ＬＡＮ１２を介してエンジン制御ユニット２２に送信するシフト情報送信部３３と、スロットル操作情報を船内ＬＡＮ１２を介してエンジン制御ユニット２２に送信するスロットル情報送信部３４とを備えている。シフト・スロットル操作部１４におけるシフト操作およびスロットル操作は、たとえば、操作レバー１４ａ（図１参照）の倒れ角を変化させる操作である。操作レバー１４ａを前方に一定量倒すと、シフトが中立から正転（前進）とされ、さらに操作レバー１４ａを前方に倒すに従ってスロットル開度を大きくするスロットル操作を行える。また、操作レバー１４ａを後方に一定量倒すと、シフトが中立から逆転（後退）とされ、さらに操作レバー１４ａを後方に倒すに従ってスロットル開度を大きくするスロットル操作を行える。
【００７４】
エンジン制御ユニット２２は、シフト・スロットル操作部１４からのシフト操作およびスロットル操作の情報に従って、アクチュエータ２４を作動させるための信号を出力する。アクチュエータ２４は、この信号に応答して、エンジン２１のスロットル弁（図示せず）の開度を調整したり、シフト機構（図示せず）を作動させたりするための機械的変位を発生する。エンジン２１では、スロットル弁の開度、シフト状態、回転速度などが各種のセンサ類（図示せず）によって検出され、これらのセンサ類の検出信号がエンジン制御ユニット２２に供給される。これにより、エンジン制御ユニット２２は、エンジン２１の制御状態を検知できる。
【００７５】
無線通信部１６は、アンテナ３５（図１参照）を介して音声指示装置１０との間で交信を行う。無線通信部１６は、音声指示装置１０から、船舶操作データを受信すると、この受信した船舶操作データを、船内ＬＡＮ１２を介して、処理・出力部１７に受け渡す。処理・出力部１７は、受け渡された船舶操作データに基づいて、船舶操作のための制御信号を船内ＬＡＮ１２を介して該当する機器に送信する。すなわち、処理・出力部１７は、船舶１に備えられた機器を船舶操作データに応じて作動させる機器制御手段として機能する。
【００７６】
図３は、救命胴衣型音声指示装置１０の外観構成を説明するための図であり、図３(a)は図解的な正面図、図３(b)は図解的な背面図である。この音声指示装置１０は、話者８の身体（この実施形態では上半身）に装着可能なベスト形状の救命胴衣本体４０（装着具）を備えている。この救命胴衣本体４０には、第１および第２マイクロフォン４１，４２、スピーカ４３、通信装置４４、落水センサ４５、表示装置４６および演算処理ユニット４７が取り付けられている。
【００７７】
救命胴衣本体４０は、装着状態において話者８の首筋に巻かれる襟部５１と、この襟部５１の左右両側の肩部５２，５３から話者８の上半身前部に垂れ下がる左右の前身頃部５４，５５と、襟部５１の中央から話者８の背面中央に沿って垂れ下がる背面支持部５６と、この背面支持部５６の下端と前身頃部５４，５５の下方部とをそれぞれ結合する背面結合ベルト５７，５８と、左右の前身頃部５４，５５の間を話者８の前面側で結合する上下一対の前面結合ベルト５９，６０とを有している。
【００７８】
第１および第２マイクロフォン４１，４２は、肩部５２，５３にそれぞれ固定されており、話者８の発話位置である口元６２からの声を左右の所定位置で受音する。第１および第２マイクロフォン４１，４２は、話者８の口元６２に対してほぼ左右対称の位置関係となるように配置されていて、左右２チャンネルで話者８の声を受音する。第１および第２マイクロフォン４１，４２が肩部５２，５３に設けられていることにより、話者８が落水したときでも、第１および第２マイクロフォン４１，４２が水面９下に没しにくい。したがって、落水時においても、話者８が発話した音声を受音しやすい構成となっている。
【００７９】
スピーカ４３は、襟部５１の中央に設けられている。すなわち、このスピーカ４３は、話者８の聴取位置である左右の耳元６３，６４に十分に近接しており、このスピーカ４３から音響化された音は話者８によって確実に聴取される。また、スピーカ４３は、マイクロフォン４１，４２から一定の距離を確保して配置されているので、ハウリングが生じにくくなっている。また、スピーカ４３が襟部５１に設けられていることにより、話者８が落水した場合でも、スピーカ４３が水面９下に没しにくい。そのため、落水時においても、スピーカ４３からの音を、話者８が聴取しやすくなっている。
【００８０】
通信装置４４は、アンテナ４４Ａを介して、船舶１側の無線通信部１６との間で電波を送受信する無線通信手段である。この通信装置４４は、襟部５１に取り付けられている。そのため、話者８が落水したときでも、少なくとも、そのアンテナ４４Ａを水面９上に位置させやすくなるから、船舶１側との良好な通信状態を確保しやすい。
落水センサ４５は、話者８が落水したときに、このことを検出するためのものである。この落水センサ４５には、たとえば、水圧センサが適用される。この場合、落水時に確実に水没する位置に落水センサ４５を設けることが好ましい。そこで、この実施形態では、一方の前身頃部５４の下方部に落水センサ４５が設けられている。
【００８１】
落水センサ４５としては、種々の形態のものを適用できる。たとえば、救命胴衣本体４０が、落水に応答して膨張する自動膨張型のものである場合には、救命胴衣本体４０の膨張により作動する圧力スイッチを落水センサ４５として用いることができる。この場合、圧力スイッチは、救命胴衣本体４０の膨張により作動可能な位置に配置すればよいことになる。また、自動膨張型の救命胴衣には、落水を検出するセンサ（たとえば水圧センサ）が備えられているので、このセンサを落水センサ４５として兼用することもできる。
【００８２】
また、付属の操作紐を引いて膨張させる手動膨張型の救命胴衣本体４０が適用される場合には、操作紐の操作に連動するスイッチを落水センサ４５として適用することができる。
表示装置４６は、液晶表示装置などの二次元可変表示装置によって構成したり、ＬＥＤ（発光ダイオード）などのランプ式のものとしたりすることができる。この表示装置４６は、とくに落水時において、話者８に情報を与えるための補助装置として用いられる。たとえば、後述するように、スピーカ４３を介して落水した話者８に対して種々の情報が与えられるのであるが、音声により提供された情報は、瞬時に散逸してしまう。そこで、表示装置４６により、最小限の情報提供を行うことで、音声による情報を補うことができる。
【００８３】
演算処理ユニット４７は、マイクロコンピュータおよびメモリを含む電子システムである。この演算処理ユニット４７は、マイクロフォン４１，４２、スピーカ４３、通信装置４４、落水センサ４５および表示装置４６に接続されている。演算処理ユニット４７は、マイクロフォン４１，４２によって受音された話者８の音声を認識する音声認識処理、スピーカ４３から音響化すべき音声メッセージに対応した音声信号を生成する音声合成処理、通信装置４４から船舶１に向けて送信すべき船舶操作データを生成する船舶操作データ生成処理、および表示装置４６に必要な情報を表示させる表示制御処理を主たる機能とするものである。演算処理ユニット４７は、これらの機能を、マイクロコンピュータにプログラムを実行させることによって実現するようになっている。
【００８４】
図４は、前記音声指示装置の電気的構成を説明するためのブロック図であり、演算処理ユニット４７の機能的な構成が示されている。演算処理ユニット４７は、第１および第２マイクロフォン４１，４２が出力するアナログ音声信号をディジタル音声信号に変換するＡ／Ｄ（アナログ／ディジタル）変換部７１，７２と、このＡ／Ｄ変換部７１，７２が出力する音声信号に対して雑音除去処理を行う雑音除去処理部７３と、雑音除去処理後の音声信号に対して音声認識処理を行う音声認識処理部７４とを備えている。さらに、演算処理ユニット４７は、落水センサ４５の出力信号を受けて、音声認識対象の話者である話者８が落水しているか否かを判別し、さらに、落水状態であればどの程度の対応能力を有しているかを判別する落水状態判別処理部７５を備えている。
【００８５】
また、演算処理ユニット４７は、話者８との対話のための対話管理部７６と、対話のための知識と船舶操作のための知識とを蓄積した知識データベース７７と、通信装置４４を介する通信のためのデータ処理を実行する通信処理部７８と、表示装置４６の表示制御のための表示処理部７９と、スピーカ４３で音響化すべき音声信号を生成する音声合成処理部８０とを備えている。
【００８６】
雑音除去処理部７３は、音声信号中に含まれる雑音部分を除去し、雑音部分を低減した音声信号を出力する。たとえば、スペクトルサブトラクション法や高域強調フィルタなどの雑音除去法を、雑音除去処理部７３での処理に適用できる。
対話管理部７６は、知識データベース７７を参照して話者８との対話を進行させる。すなわち、対話管理部７６は、知識データベース７７を参照することにより、対話の進行状況に応じた適切な音声メッセージデータを音声合成処理部８０に与える。音声合成処理部８０は、与えられた音声メッセージデータを、対応する音声信号に変換してスピーカ４３を駆動する。こうして、スピーカ４３からメッセージが音響化される一方、話者８がこれに応答する音声を発話すると、この音声が音声認識処理部７４によって認識され、その認識結果が対話管理部７６に与えられる。このように、対話管理部７６、知識データベース７７および音声合成処理部８０は、話者８との対話のための対話手段を構成している。
【００８７】
このような対話の過程で、対話管理部７６は、話者８による船舶操作指示を特定する。さらに、対話管理部７６は、その特定された船舶操作指示を表す船舶操作データを生成して、通信処理部７８に与える。このように、知識データベース７７および対話管理部７６により、船舶操作データ生成手段が構成されている。
対話管理部７６は、さらに、船舶操作データを生成した後、表示処理部７９に対して、実行中の船舶操作内容を表示するための表示指令を与える。これにより、表示装置４６には、現在実行中の船舶操作内容が表示されるので、話者８は、船舶１の作動状態をモニタすることができる。
【００８８】
落水状態判別処理部７５は、話者８の状態を判別して話者状態データを生成する。すなわち、落水状態判別処理部７５は、落水センサ４５の出力信号に基づいて、音声指示装置１０を装着している話者８が落水していない平常状態にあるか、落水状態にあるかを判別する。落水状態判別処理部７５は、話者８が落水状態であると判別されたときには、さらに、話者８が落水直後の落水初期状態（第１落水状態）であるか、それとも、落水初期状態を脱して水中での状態に慣れ、心理的な平静を或る程度取り戻した水中定常状態（第２落水状態）であるかを判別する。すなわち、落水初期状態では、落水した話者８は、一種のパニック状態に陥っており、状況に対する対応能力が著しく低下している。これに対して、水中定常状態に至ると、心理的に安定することにより、状況対応能力が増す。落水状態判別処理部７５は、このような落水中の話者８の対応能力の変化をも判別する。
【００８９】
知識データベース７７は、平常状態の話者８との対話に適用すべき平常時用知識データベース部７７Ａと、落水初期状態の話者８との対話に適用すべき落水初期用知識データベース部７７Ｂと、水中定常状態の話者８との対話に適用すべき水中定常時用知識データベース部７７Ｃと、これらのうちのいずれかを選択する知識データベース切り換え部７７Ｓとを有している。知識データベース切り換え部７７Ｓは、落水状態判別処理部７５による判別結果を表す話者状態データに応じて、いずれかの知識データベース部７７Ａ，７７Ｂ，７７Ｃのいずれかを、対話管理部７６が参照すべき知識データベースとして選択する。この選択された知識データベース部が話者８との対話のために適用される。
【００９０】
図５は、音声認識処理部７４の機能的な構成を説明するためのブロック図である。音声認識処理部７４は、雑音除去処理のされた２チャンネル分音声信号に対して所定の前処理を行う前処理部９０と、この前処理を経た２チャンネル分の音声信号から、話者８の発話区間の音声信号を抽出する発話区間検出部９１と、この発話区間検出部９１によって抽出された音声信号を解析して、音響特徴を表す特徴ベクトルを生成する音響解析部９２と、この音響解析部９２によって生成された特徴ベクトルを予め準備してある音響モデルおよび認識辞書と照合し、認識結果としての音声認識データを生成する照合部９３とを備えている。
【００９１】
発話区間検出部９１は、発話区間検出処理のパラメータ（発話検出パラメータ）を変更可能なものである。この発話検出パラメータを落水状態判別処理部７５による判別結果を表す話者状態データに応じて切り換えるために、発話検出パラメータ切り換え部９４が設けられている。この発話検出パラメータ切り換え部９４は、落水状態判別処理部７５が、話者８が平常状態であると判別している平常時には平常時用発話検出パラメータ９５Ａを発話区間検出部９１に設定する。また、発話検出パラメータ切り換え部９４は、落水状態判別処理部７５が、話者８が落水初期状態であると判別しているときには、落水初期用発話検出パラメータ９５Ｂを発話区間検出部９１に設定する。そして、発話検出パラメータ切り換え部９４は、落水状態判別処理部７５が、話者８が水中定常状態であると判別しているときには、水中定常時用発話検出パラメータ９５Ｃを発話区間検出部９１に設定する。
【００９２】
一方、照合部９３において照合される音響モデルを切り換えるために、音響モデル切り換え部９８が設けられている。この音響モデル切り換え部９８は、落水状態判別処理部７５による判別結果を表す話者状態データに応じて、音響モデルを切り換える。すなわち、音響モデル切り換え部９８は、平常時には平常時用音響モデル９９Ａを照合対象の音響モデルとし、落水初期状態のときには落水初期用音響モデル９９Ｂを照合対象の音響モデルとし、水中定常状態のときには水中定常時用音響モデル９９Ｃを照合対象の音響モデルとする。
【００９３】
さらに、照合部９３において照合される認識辞書を切り換えるために、辞書切り換え部９６が設けられている。この辞書切り換え部９６は、落水状態判別処理部７５による判別結果を表す話者状態データに応じて、認識辞書を切り換える。すなわち、辞書切り換え部９６は、平常時には平常時用認識辞書９７Ａを認識辞書に設定し、落水初期状態のときには落水初期用認識辞書９７Ｂを認識辞書に設定し、水中定常状態のときには水中定常時用認識辞書９７Ｃを認識辞書に設定する。
【００９４】
図６は、落水状態判別処理部７５による処理の内容を説明するためのフローチャートである。落水状態判別処理部７５は、落水センサ４５が話者８の落水を検出している落水状態かどうかを判断する（ステップＳ１）。落水状態でなければ（ステップＳ１のＮＯ）、平常状態と判断して（ステップＳ２）リターンする。落水状態のときは、さらに、所定の水中定常条件が満たされたかどうかを判断する（ステップＳ３）。水中定常条件が満たされていなければ（ステップＳ３のＮＯ）、落水初期状態と判別して（ステップＳ４）リターンする。一方、水中定常条件が満たされると（ステップＳ３のＹＥＳ）、水中定常状態と判別して（ステップＳ５）、落水状態判別処理を終了する。
【００９５】
水中定常条件は、たとえば、落水センサ４５が話者８の落水を検出して所定時間（たとえば、５分）が経過することを含んでいてもよい。また、水中定常条件は、対話管理部７６と話者８との間で、所定の定義済み対話が成立することを含んでいてもよい。この場合の定義済み対話は、たとえば、対話管理部７６から、「停船しますか」などのような単純質問文に対して、落水した話者８が「はい」（肯定応答）または「いいえ」（否定応答）と応答する対話であってもよい。
【００９６】
平常状態と落水状態とでは、音声認識処理に関わる状況が大きく異なる。すなわち、平常状態のときには、発話位置である口元６２が水面９から比較的離れているのに対して、落水状態のときには口元６２および第１および第２マイクロフォン４１，４２の位置がいずれも水面９の近くになる。そのため、発話位置から第１および第２マイクロフォン４１，４２までの声の伝わり方が変化するうえ、水音の大きさも全く異なる。また、落水して救命胴衣本体４０からの浮力を受けている状態では、話者８の口元６２と第１および第２マイクロフォン４１，４２との位置関係（とくに距離）が、平常時とは異なり、また、落水した話者８は、救命胴衣本体４０によって支えられている状態であるから、平常時と同様な発音が不可能な状態となる。さらに、落水状態では、話者８は周囲から水圧を受けるので、このことも平常状態と同様な発音を妨げる。このように、物理的な要因により、平常時と落水時とでは、音声認識の条件が異なる。
【００９７】
また、落水初期には、話者８は一種のパニック状態に陥り、発話に直接影響する器官が平常時とは異なる動作を引き起こす。呼吸困難がその代表例である。このような状況では、平常時と同様な音声認識処理を行っても、高い認識確率は望むべくもない。このように、話者８の心理的な要因によっても、平常時と落水時との間で、音声認識の条件が異なることになる。
【００９８】
これらのことから、この実施形態では、話者８の状態に応じて、発話検出パラメータ、音響モデルおよび認識辞書を切り換えて、音声認識率を向上できるようにしている。
また、話者８の状態に応じて、話者８との対話のための知識データベースを切り換えることで、落水時には、話者８のすみやかな救助を支援できるようにしている。
図７は、前処理部９０および発話区間検出部９１の構成例を説明するためのブロック図である。前処理部９０は、雑音除去処理部７３によって処理された２チャンネルのディジタル音声信号をそれぞれフレーム化する第１および第２フレーム化部８３，８４と、これらによってフレーム化された音声信号の周波数分析処理を行う第１および第２周波数分析部８５，８６とを備えている。
【００９９】
雑音除去処理部７３が生成する２チャンネルの音声信号は、Ａ／Ｄ変換部７１，７２（図４参照）によって、第１および第２のマイクロフォン４１，４２からの音声信号ｘ(t)，ｙ(t)を所定時間間隔でそれぞれサンプリングし、これに雑音除去処理を施して得られた信号である。第１および第２フレーム化部８３，８４は、所定のサンプル数の音声信号ｘ(t)，ｙ(t)を１フレームとして、音声信号ｘ(t)，ｙ(t)を次々にフレーム化していく。ｔは時間を表す。
【０１００】
第１および第２周波数分析部８５，８６は、フレーム単位で、音声信号ｘ(t)，ｙ(t)を高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Fast Fourier Transform）により周波数分析して、周波数関数Ｘ(ω)，Ｙ(ω)を生成する。ωは角周波数を表す。
発話区間検出部９１は、この実施形態では、前記非特許文献１に開示された技術を用いている。すなわち、第１および第２マイクロフォン４１，４２で受音された音声信号ｘ(t)，ｙ(t)のクロススペクトルに基づいて発話区間が検出される。
【０１０１】
第２マイクロフォン４２で受音した音声信号ｙ(t)が、第１マイクロフォン４１で受音した音声信号ｘ(t)の時間移動波形であると仮定する。すると、２つの音声信号ｘ(t)，ｙ(t)間の遅延時間ｔ０を用いて、音声信号ｙ(t)は、下記第(1)式で表すことができる。
ｙ(t)＝ｘ(t−ｔ0)                ・・・・・・(1)
この場合、周波数関数Ｘ(ω)，Ｙ(ω)の関係は、下記第(2)式で表される。
【０１０２】
Ｙ(ω)＝ｅ−ｊωｔ０Ｘ(ω)        ・・・・・・(2)
したがって、音声信号ｘ(t)，ｙ(t)のクロススペクトルＧ(ω)は、下記第(3)式で表される。
Ｇ(ω)＝Ｘ(ω)Ｙ＊(ω)
＝Ｘ(ω)ｅｊωｔ０Ｘ(ω)＝｜Ｘ(ω)｜２ｅｊωｔ０      ・・・・(3)
発話区間の或るフレームについて、クロススペクトルＧ(ω)の位相の周波数に対する変化を二次元平面にプロットすると、たとえば、図８(a)に示すとおりとなる。すなわち、周波数に対して、位相がほぼ一定の傾きを示す。この傾きは、上述の遅延時間ｔ０、すなわち、音源（発話位置）から第１マイクロフォン４１までの距離と、音源から第２マイクロフォン４２までの距離との差に対応する。
【０１０３】
一方、非発話区間の或るフレームについて、クロススペクトルＧ(ω)の位相の周波数に対する変化を二次元平面にプロットすると、たとえば、図８(b)に示すとおりとなる。すなわち、非発話区間では、クロススペクトルＧ(ω)の位相成分は、周波数に対して一定のトレンドを持たない。これは、非発話区間において第１および第２マイクロフォン４１，４２が受音するノイズは、その位相がランダムだからである。
【０１０４】
そこで、クロススペクトルＧ(ω)の位相成分の周波数に対する傾きが一定の傾向を持つかどうかを調べることにより、発話区間のフレームと非発話区間のフレームとを判別できる。
このような処理を実行するために、発話区間検出部９１は、クロススペクトル計算部１００と、位相成分抽出部１０１と、位相アンラップ（unwrap）処理部１０２と、主計算部１０３とを備えている。
【０１０５】
クロススペクトル計算部１００は、第１および第２周波数分析部８５，８６から与えられる周波数関数Ｘ(ω)，Ｙ(ω)に対して前記第(3)式による演算を施してクロススペクトルＧ(ω)を求める。位相成分抽出部１０１は、クロススペクトル計算部１００が求めたクロススペクトルＧ(ω)の位相を検出（抽出）する。この検出結果は、位相アンラップ処理部１０２に与えられる。位相アンラップ処理部１０２は、検出された位相に基づき、クロススペクトルＧ(ω)に対して、位相の不連続部を平滑化するためのアンラップ処理を行う。
【０１０６】
主計算部１０３は、位相アンラップ処理部１０２からアンラップ処理されたクロススペクトルＧ(ω)が与えられる周波数帯域分割部１０５と、この周波数帯域分割部１０５が生成するＮ個の周波数セグメントが与えられる第１〜第Ｎ傾き計算部１０６−１〜１０６−Ｎ（以下、総称するときには「第１〜第Ｎ傾き計算部１０６」という。）と、この第１〜第Ｎ傾き計算部１０６がそれぞれ求める傾きの頻度に関するヒストグラムを生成するヒストグラム計算部１０７とを備えている。そして、発話区間検出部９１には、さらに、ヒストグラム計算部１０７が生成するヒストグラムに基づいて各フレームが発話区間に属するか非発話区間に属するかを判定する発話区間判定部１０８と、音声信号入力オン／オフ制御部１０９とが備えられている。
【０１０７】
周波数帯域分割部１０５は、クロススペクトルＧ(ω)の位相成分を小さな周波数セグメント（Ｎ個のセグメント）に分割（帯域分割）する。第１〜第Ｎ傾き計算部１０６は、周波数帯域分割部１０５によって分割されたＮ個の周波数セグメントに関して、たとえば最小自乗法を用いて、それぞれ、位相成分の周波数に対する傾きを計算する。最小自乗法によってセグメント毎に傾きを求めるには、たとえば、前記非特許文献２に記載されているような公知の技術を適用できる。
【０１０８】
図９(a)は、発話区間のフレームに関してヒストグラム計算部１０７が求めたヒストグラムの例であり、図９(b)は非発話区間のフレームに関してヒストグラム計算部１０７が求めたヒストグラムの例である。これらは、セグメント毎に得られた傾きについてのヒストグラムである。すなわち、図９(a)および図９(b)には、位相の傾きの分布が示されており、全セグメント数に対する、各傾きのセグメントの数の割合（すなわち正規化された頻度）が百分率で表されている。
【０１０９】
図９(a)および図９(b)の比較から明らかなように、発話区間フレームでは、ヒストグラム中に明確なピーク値が現れる。すなわち、位相の傾きがごく狭い範囲に局在している。これに対して、非発話区間フレームでは、ヒストグラムが平滑な形状となり、明確なピークがなく、位相の傾きが広い範囲に分布している。
発話区間判定部１０８は、たとえば、ヒストグラム計算部１０７によって求められたヒストグラムにおける各位相の傾きの頻度に基づいて、各フレームが発話区間フレームか非発話区間フレームかを判定する。すなわち、たとえば、位相傾きのピークの理論値ｐを中心とした所定範囲ｐ±α内の位相傾きの出現頻度が所定のしきい値β（％）以上の場合には、そのフレームは発話区間に属すると判定され、その出現頻度が当該しきい値未満の場合には、そのフレームは非発話区間に属すると判定される。理論値ｐは、音源（発話位置）から第１および第２マイクロフォン４１，４２までの距離が等しい場合には、「０」となる。
【０１１０】
前記α，βは、発話区間検出処理に適用される発話検出パラメータの例であり、これらのパラメータは可変設定可能とされていて、発話検出パラメータ切り換え部９４（図５参照）によって複数種類の値に切り換えられるようになっている。
音声信号入力オン／オフ制御部１０９は、発話区間判定部１０８の判定結果を受けて、オン状態とオフ状態とで切り換わる。オン状態とは、第１フレーム化部８３でフレーム化された音声信号を音響解析部９２（図５参照）へ通過させる状態である。オフ状態とは、第１フレーム化部８３でフレーム化された音声信号の音響解析部９２への通過を阻止する状態である。音声信号入力オン／オフ制御部１０９は、発話区間判定部１０８によって音声信号フレームが発話区間に属すると判定されるとオン状態となり、発話区間判定部１０８によって音声信号フレームが非発話区間に属すると判定されるとオフ状態となる。したがって、音響解析部９２には、発話区間の音声信号フレームのみが供給されることになる。
【０１１１】
次に、音声認識の原理について説明する。
音響解析部９２は、発話区間のフレームの音声信号を解析して、音響的特徴を表す特徴ベクトルｘを生成する。この特徴ベクトルｘが、照合部９３によって、音響モデルおよび認識辞書と照合される。
音響モデルは、音声の音響的特徴をモデル化したものであり、発話された音声の部分的または全体的な特徴量系列との類似性の評価を行うための参照情報である。たとえば、認識対象となる単語（または音素）ｗから特徴ｘが観測される確率ｐ(x|w)が、音響モデルから得られる。
【０１１２】
認識辞書（言語モデル）は、音響モデルの接続に関する制約を与えるための情報である。このような情報の典型は、或る単語に引き続いて別の単語が出現する確率である。たとえば、単語（または音素）ｗが出現する確率ｐ(w)が、認識辞書から得られる。
照合部９３は、特徴ベクトルｘに対して、尤もらしい単語（または音素）ｗ′を、下記第(4)式によって求め、これを認識結果として出力する。
【０１１３】
ｗ′＝ａｒｇ ｍａｘｗｐ(x|w)ｐ(w)          ・・・・・・(4)
音声認識率を向上するには、実際に音声認識を使用する騒音環境中で音響モデルを作成することが好ましい。
そこで、この実施形態では、平常時用音響モデル９９Ａ、落水初期用音響モデル９９Ｂおよび水中定常時用音響モデル９９Ｃが、予め実験によって作成されている。具体的には、平常時用音響モデル９９Ａは、たとえば、試験者（好ましくは話者８）に、船舶１上で音声指示装置１０（またはその同等品）を装着させて発話させることにより実験的に音声を収集し、この収集した音声を分析することによって作成されている。また、落水初期用音響モデル９９Ｂは、同様にして、落水初期状態時（落水直後）の音声を実験的に収集し、この収集した音声を分析することによって作成されている。さらに、水中定常時用音響モデル９９Ｃも同様に、水中定常時の音声を実験的に収集し、この収集した音声を分析することによって作成されている。
【０１１４】
落水初期には、話者８はパニック状態となり、心理的余裕を失う。それとともに、呼吸困難に代表されるように、通常の発話が困難な状態となる。しかも、声が極端に大きくなったり、早口になるなど、平常時とは異なる発話状態となる。これに対して、落水初期のパニック状態を脱して水中定常状態となると、落水した話者８は落ち着きを取り戻し、発話状態が平常時に近づいてくる。
【０１１５】
一方、落水状態（落水初期状態および水中定常状態）の話者８は、ほぼ全身に水圧を受け、水面付近で救命胴衣本体４０から浮力を受けて漂う状況となり、船舶１上で両足で起立していたり、シートに着座していたりする平常状態とは、身体の状態も異なっている。さらに、落水状態では、発話位置と第１および第２マイクロフォン４１，４２との位置関係が平常時とは異なる。さらに、音源（口元）から第１および第２マイクロフォン４１，４２への声の伝わり方の状況も異なることになる。
【０１１６】
実験的に作成される前記落水初期用音響モデル９９Ｂおよび水中定常時用音響モデル９９Ｃには、これらの心理的および物理的要因による状況変化が加味されることになる。したがって、前述の音響モデル９９Ａ，９９Ｂ，９９Ｃを話者８の状態に応じて切り換えて用いることで、高い音声認識率が得られる。
認識辞書に関しては、認識語彙数が少ないほど音声認識率が高くなる。すなわち、認識語彙数が多ければ、認識できる語彙は増えるが、誤認識が増え、全体の認識率が悪くなる。そこで、この実施形態では、平常時用認識辞書９７Ａ、水中定常時用認識辞書９７Ｃ、落水初期用認識辞書９７Ｂの順に認識語彙数が少なくされている。
【０１１７】
より具体的には、たとえば、平常時用認識辞書９７Ａは、単純質問文に対する肯定応答（「はい」、「します」など）および否定応答（「いいえ」、「しません」など）ならびに船舶操作コマンドのほかに、各種情報（天気、波の状態など）の収集のための認識語彙を含んでいる。これに対して、水中定常時用認識辞書９７Ｃは、肯定応答および否定応答ならびに船舶操作コマンドの認識のみが可能となっており、認識語彙がこれらに制限されている。さらに、落水初期用認識辞書９７Ｂは肯定応答および否定応答の認識のみが可能となっており、認識語彙がこれらに制限されている。
【０１１８】
よって、話者８の状態に応じて認識辞書９７Ａ，９７Ｂ，９７Ｃを切り換えて用いることによって、落水初期には最も認識率が高く、水中定常時には次いで認識率が高く、平常時の認識率が最も低くなる。これにより、緊急性を要する落水時には、高確率で話者８の発話が認識されることになる。
船舶操作コマンドは、たとえば、操船操作のためのコマンド（操船コマンド）および付属機器の操作のためのコマンド（付属機器操作コマンド）を含む。
【０１１９】
操船コマンドの例は次のとおりである。
「ゆっくり前」・・・船舶を微速前進させる命令
「前」        ・・・船舶を低速前進させる命令
「うしろ」    ・・・船舶を後進させる命令
「とまれ」    ・・・船舶を停止（停船）させる命令
「小さく右」  ・・・第１操舵角度で右に舵をとらせる命令
「右」        ・・・第２操舵角度（＞第１操舵角度）で右に舵をとらせる命令
「大きく右」  ・・・第３操舵角度（＞第２操舵角度）で右に舵をとらせる命令
「小さく左」  ・・・第４操舵角度で左に舵をとらせる命令
「左」        ・・・第５操舵角度（＞第４操舵角度）で左に舵をとらせる命令
「大きく左」  ・・・第６操舵角度（＞第５操舵角度）で左に舵をとらせる命令
たとえば、第１および第４操舵角度は、最大操舵角度の４分の１であり、第２および第５操舵角度は最大操舵角度の２分の１であり、第３および第６操舵角度は最大操舵角度である。
【０１２０】
また、付属機器操作コマンドの例は次のとおりである。
「信号紅炎」  ・・・・信号紅炎を点火させる命令
「ゴムボート」・・・・・・ゴムボートを膨張させて水上に降下させる命令
「船舶電話」  ・・・・・・船舶電話による通話を開始させる命令
図１０は、落水した話者８と音声指示装置１０との間の対話の一例を示す図であり、操船操作が行われる場合の対話の例が示されている。図１０において、「Ｓ」は音声指示装置１０側からの音声メッセージ、すなわち、スピーカ４３から音響化される音声メッセージを表す。また、「Ｕ」は、話者８が発話する言葉を表している。
【０１２１】
落水状態判別処理部７５は、落水センサ４５が話者８の落水を検出していなければ、平常状態であることを表す話者状態データを出力する。一方、落水センサ４５が話者８の落水を検出すると、落水状態判別処理部７５は、落水初期状態であることを表す話者状態データを出力する。これにより、対話に使用される知識データベースは、平常時用知識データベース部７７Ａから落水初期用知識データベース部７７Ｂに切り換えられる。また、発話検出パラメータ切り換え部９４は、発話区間検出処理に適用されるパラメータを平常時用発話検出パラメータ９５Ａから落水初期用発話検出パラメータ９５Ｂに切り換える。さらに、辞書切り換え部９６は、認識辞書を、平常時用認識辞書９７Ａから落水初期用認識辞書９７Ｂに切り換える。同様に、音響モデル切り換え部９８は、照合処理に用いる音響モデルを、平常時用音響モデル９９Ａから落水初期用音響モデル９９Ｂに切り換える。
【０１２２】
知識データベースが落水初期用知識データベース部７７Ｂに切り換えられることにより、対話管理部７６は、落水した話者８に落水の事実を告げる音声メッセージデータを生成する。これにより、スピーカ４３からは、「落水しました。」との落水者支援音声メッセージ５０１が音響化される。さらに、これに引き続いて、対話管理部７６は、話者８に対して救命胴衣を着用している事実を告げる音声メッセージデータを生成する。これにより、スピーカ４３からは、「救命胴衣をつけています。落ち着いてください。」との落水者支援音声メッセージ５０２が音響化され、落水した話者８は、平静を取り戻すように促される。これらのメッセージ５０１，５０２は、落水の事実および安全が確保されている事実を話者８に速やかに認識させ、話者８が落水直後のパニック状態を脱することを支援する。
【０１２３】
次に、対話管理部７６は、音声指示による船舶操作を開始すべき旨の音声メッセージデータを生成する。これにより、スピーカ４３からは、「船舶操作に切り替えます。」とのメッセージ５０３が音響化される。こうして、音声による船舶操作へと、自動的に誘導される。これに続いて、対話管理部７６は、所定の船舶操作（この実施形態では「停船」）を実行するかどうかを話者８に尋ねる単純質問文の音声メッセージデータを生成する。これにより、スピーカ４３からは、「船舶を停船させますか？」という操船補助メッセージ５０４（船舶操作補助メッセージ）が音響化される。
【０１２４】
これに応答して、話者８は、「はい」（肯定応答）または「いいえ」（否定応答）で回答する。図１０の例では、「はい」との肯定応答５０５が発話されている。前述のとおり、落水初期用認識辞書９７Ｂは、肯定応答および否定応答に認識語彙を制限してあるので、肯定応答５０５はただちに認識される。
落水状態判別処理部７５は、メッセージ５０４に対して肯定応答５０５または否定応答が認識されることにより、水中定常条件としての所定の定義済み対話が成立したものとみなし、水中定常状態であることを表す話者状態データを出力する。これにより、知識データベースは、水中定常時用知識データベース部７７Ｃに切り換えられ、発話区間検出処理用のパラメータは、水中定常時用発話検出パラメータ９５Ｃに切り換えられ、認識辞書は水中定常時用認識辞書９７Ｃに切り換えられる。
【０１２５】
一方、対話管理部７６は、停船操作の実行を肯定する肯定応答５０５の認識結果が音声認識処理部７４から与えられると、これに応答して、船舶停止を指示するための船舶操作データを生成する。この船舶操作データは、通信処理部７８を介して、通信装置４４から、船舶１側の無線通信部１６へと送られる。船舶１では、受信した船舶操作データは、船内ＬＡＮ１２を介して処理・出力部１７に与えられる。処理・出力部１７は、エンジン制御ユニット２２に対して、停船のためのシフト操作およびスロットル操作を実行させるための制御信号を与える。これにより、船舶１が停止する。
【０１２６】
次に、対話管理部７６は、水中定常時用知識データベース部７７Ｃを参照して、船舶１を落水した話者８の位置まで誘導するかどうかを尋ねる音声メッセージデータを生成する。これにより、スピーカ４３から、「船舶をここまで誘導しますか？」という単純質問文の操船補助メッセージ５０６が音響化される。これに対して、図１０の例では、話者８は「はい」という肯定応答５０７を発話する。前述のように、認識語彙を肯定応答、否定応答および船舶操作コマンドに制限した水中定常時用認識辞書９７Ｃが適用されているので、肯定応答５０７はただちに認識される。
【０１２７】
この肯定応答５０７が認識されると、対話管理部７６は、音声指示による船舶操作を実行するかどうか尋ねる音声メッセージデータを生成する。これにより、スピーカ４３からは、「音声操船をしますか？」という単純質問文の操船補助メッセージ５０８が音響化される。これに対して、話者８からの「はい」という肯定応答５０９が認識されると、対話管理部７６は、さらに、使用可能な船舶操作コマンドを落水した話者８に教示するための音声メッセージデータを生成する。これにより、スピーカ４３からは、「操船指示は、『ゆっくりまえ』、『まえ』、『とまれ』、『うしろ』、『ちいさくみぎ』、『みぎ』、『おおきくみぎ（みぎいっぱい）』、『ちいさくひだり』、『ひだり』、『おおきくひだり（ひだりいっぱい）』の１０コマンドです。」という、船舶操作コマンド案内メッセージ５１０（操船補助メッセージ）が音響化される。この案内される船舶操作コマンドは、水中定常時用認識辞書９７Ｃの認識語彙中に含まれる船舶操作コマンド（操船コマンド）と一致している。
【０１２８】
図１０の例では、落水状態の話者８は、「ゆっくりまえ」という船舶操作コマンド５１１を発話している。この船舶操作コマンドが認識されると、対話管理部７６は、船舶１を微速前進させるための船舶操作データを生成する。この船舶操作データが船舶１側に伝達されることにより、処理・出力部１７から、エンジン制御ユニット２２および操舵部１３に対して、微速前進のための制御信号が与えられることになる。その結果、アクチュエータ２４，３２が作動して、船外機２の向きが制御され、かつ、エンジン２１のシフトおよびスロットル開度が制御される。こうして、船舶１は微速前進する。
【０１２９】
対話管理部７６は、船舶操作データを生成した後に、船舶１の作動状態を話者８に教示するための音声メッセージデータを生成する。この音声メッセージデータは、船舶操作データの生成後、ただちに生成してもよいし、船舶１側から船舶１の作動状態を表す作動状態データを受信し、その受信した作動状態データに基づいて生成するようにしてもよい。この場合には、船舶１の処理・出力部１７は、エンジン制御ユニット２２および操舵部１３からの情報を得て、無線通信部１６を介して、音声指示装置１０へと、船舶の作動状態を表す作動状態データを送信する。
【０１３０】
対話管理部７６が、船舶１の作動状態を話者８に教示するための音声メッセージデータを生成することにより、スピーカ４３からは、「ゆっくり前に進んでいます。」という船舶作動状態教示メッセージ５１２が音響化される。
以後、同様にして、落水状態の話者８が船舶操作コマンド５１３，５１５，５１７を発話すると、これが音声認識処理部７４によって認識されて対話管理部７６に引き渡され、対応する船舶操作データが生成される。その後、対話管理部７６は、船舶の作動状態を表す音声メッセージデータを生成し、これに対応するメッセージ５１４，５１６，５１８がスピーカ４３から音響化される。
【０１３１】
このようにして、落水した話者８は、船舶１の作動状態をモニタしながら、音声によって船舶１を操作し、船舶１を自身の位置まで誘導することができる。むろん、他に落水者がある場合などには、当該落水者の方へと船舶１を誘導することも可能である。
この例では、落水初期には、対話管理部７６は、音声指示装置１０側が対話をリードし、落水した話者８が単純質問文に対して肯定応答または否定応答で回答できる対話制御を実行する。これにより、認識辞書を簡素化して音声認識率を向上でき、かつ、音声操作に不慣れな不特定の落水者でも、容易に対話を進行させることができる。
【０１３２】
さらに、利用可能な船舶操作コマンドを落水した話者８に対して音声で案内するようにしているので、話者８が船舶操作コマンドを覚えていない場合でも、船舶操作が可能となる。
図１１は、落水した話者８と音声指示装置１０との間の対話の他の例を示す図であり、付属機器操作が行われる場合の対話の例が示されている。図１０の場合と同じく、「Ｓ」は音声指示装置１０側からの音声メッセージ、すなわち、スピーカ４３から音響化される音声メッセージを表す。また、「Ｕ」は、話者８が発話する言葉を表している。
【０１３３】
符号６０１〜６０６の対話は、図１０の符号５０１〜５０６の対話と同様であるので説明を省略する。
この図１１の例では、音声指示装置１側からの「船舶をここまで誘導しますか？」とのメッセージ６０６に対して、落水した話者８は「いいえ」と否定応答６０７を発話している。そこで、対話管理部７６は、船舶１を移動させるための操作（操船）ではなく、船舶１に装備された付属機器の操作を音声によって指示するかどうかを尋ねるための音声メッセージデータを生成する。これにより、スピーカ４３からは「音声操作をしますか？」との付属機器操作補助メッセージ６０８（船舶操作補助メッセージ）が音響化される。
【０１３４】
これに対して、落水した話者８が「はい」と肯定応答６０９を発話すると、対話管理部７６は、利用可能な操作コマンド（音声コマンド）を話者８に教示するとともに、いずれかの操作コマンドの選択を促す音声メッセージデータを生成する。これにより、スピーカ４３からは、「どの機器を操作しますか？ 操作可能な機器は、『信号紅炎』、『ゴムボート』、『船舶電話』です。」との操作コマンド案内メッセージ６１０（付属機器操作補助メッセージ）が音響化される。
【０１３５】
これに応答して、図１０の例では、話者８は、「信号紅炎」との操作コマンド６１１を発話している。この操作コマンドが音声認識処理部７４によって認識されて、その認識結果が対話管理部７６に引き渡される。対話管理部７６は、話者８の操作意思を確認するための音声メッセージデータを生成する。これにより、スピーカ４３からは、「信号紅炎を点火します。宜しいですか？」という単純質問文の操作意思確認メッセージ６１２が生成される。
【０１３６】
これに対して、話者８が「はい」と肯定応答６１３を発話すると、対話管理部７６は、船舶１の信号紅炎を点火させるための船舶操作データを生成する。この船舶操作データが通信処理部７８および通信装置４４を介して船舶１の無線通信部１６へと送信される。さらに、その船舶操作データは、処理・出力部１７に受け渡される。処理・出力部１７は、船内ＬＡＮ１２を介して、信号紅炎装置４に対して点火指令信号を与える。これにより、信号紅炎が点火される。
【０１３７】
対話管理部７６は、前述の船舶操作データを送出した後に、船舶１の機器の作動状態を表す音声メッセージデータを生成する。これにより、スピーカ４３からは、「信号紅炎を点火しました。」との機器作動確認メッセージ６１４が音響化される。このメッセージ６１４は、船舶１側から信号紅炎点火完了を表す操作状態データを受けた後に生成するようにしてもよい。
【０１３８】
こうして、この例では、落水した話者８は、船舶１に備えられた付属機器の操作を音声によって行うことができ、その作動状態をスピーカ４３から生成される音声メッセージを通じてモニタすることができる。
なお、図１０および図１１のいずれの例においても、たとえば、対話管理部７６は、船舶１の機器の作動状態を表示装置４６に表示するための表示制御データを表示処理部７９に与えるようにしてもよい。これにより、話者８は、船舶１の機器の作動状態を確実に把握できる。
【０１３９】
図１２は、マイクロフォン４１，４２の取り付け構造の一例を示す図解的な断面図である。マイクロフォン４１，４２のベース部１１１は救命胴衣本体４０に埋設されており、その頭部の受音部１１２が救命胴衣本体４０から突出している。この受音部１１２の側方を取り囲むように保護筒１１３が救命胴衣本体４０の前面に固定されている。保護筒１１３の前面側は、防風／防水膜１１４でシールされている。防風／防水膜１１４は、受音部１１２への風当たりを防ぎ、かつ、水の進入を防止する防水性の膜である。
【０１４０】
こうして、受音部１１２は、保護筒１１３および防風／防水膜１１４で形成された防水・風防殻で取り囲まれた密閉空間１１５に収容されている。そのため、受音部１１２への風当たりを防ぎ、救命胴衣本体４０を伝わる振動が受音部１１２へと伝搬することを抑制できる。これにより、風および振動に起因するノイズを軽減して、音声信号のＳ／Ｎ比を向上できるから、音声認識率を向上できる。さらに、落水時においても、受音部１１２が浸水することがなく、その受音性能を保持することができる。したがって、この構造は、マイクロフォン４１，４２の損傷を防ぎ、音声指示装置１０の長寿命化に寄与する。
【０１４１】
密閉空間１１５には、振動伝搬率が低い物質（たとえばゲル状物質）からなる充填材を充填してもよい。これにより、救命胴衣本体４０からの振動の影響をさらに軽減することができる。
密閉空間１１５にゲル状物質等の充填材を充填する場合には、この充填材によってマイクロフォン４１，４２を保持することができる。そこで、図１３に示すように、マイクロフォン４１，４２の受音部１１２だけでなくベース部１１１まで含めた全体を密閉空間１１５に収容して、この密閉空間１１５に充填材１１６を充填する構成とすることができる。これにより、救命胴衣本体４０を介して引き起こされる振動の伝搬を、より一層低減することができる。したがって、音声信号のＳ／Ｎ比がより向上するから、音声認識率をさらに向上できる。
【０１４２】
救命胴衣本体４０がマイクロフォン４１，４２の全高に対して十分な厚みを有している場合には、保護筒１１３の一部または全体を救命胴衣本体４０の厚み範囲内に埋設することが好ましい。
図１４は、マイクロフォンおよびスピーカの配置に関する変形例を説明するための図解図である。この図１４において、前述の図３に示された各部に対応する部分には、図３の場合と同一の参照符号を付して示す。
【０１４３】
この図１４の構成例では、マイクロフォン４１，４２に代えてステレオ型マイクロフォン１２０が一方の肩部５２に取り付けられており、他方の肩部５３にスピーカ４３が取り付けられている。この構成では、スピーカ４３が装着者の聴取位置（耳元）に近いので、スピーカ４３からの音声を聞き取りやすくなる。
図１５は、この発明の第２の実施形態に係る船舶システムの構成を説明するための図解図である。この図１５において、前述の図２および図４に示された各部と同等の機能部分には、同一の参照符号を付して示す。
【０１４４】
この実施形態では、船舶１Ａ側に、音声認識処理および対話処理のための演算処理部１２５が設けられ、この演算処理部１２５が船内ＬＡＮ１２に接続されている。演算処理部１２５は、雑音除去処理部７３、音声認識処理部７４、落水状態判別処理部７５、対話管理部７６および知識データベース７７を備えているほか、船内ＬＡＮ１２との通信のための通信インタフェース部１２６を備えている。
【０１４５】
一方、救命胴衣型音声指示装置１０Ａ側の演算処理ユニット４７Ａは、Ａ／Ｄ変換部７１，７２、表示処理部７９、音声合成処理部８０、および通信処理部７８を備えている。通信処理部７８には、Ａ／Ｄ変換部７１，７２、落水センサ４５、表示処理部７９および音声合成処理部８０が接続されている。
通信処理部７８は、マイクロフォン４１，４２から入力されてＡ／Ｄ変換部７１，７２でディジタル信号に変換された音声信号を第１通信手段としての通信装置４４を介して船舶１Ａ側へと無線送信するための処理を実行する。また、通信処理部７８は、落水センサ４５の検出結果を表す落水状態検知データを、通信装置４４を介して船舶１Ａ側へと無線送信する。また、通信処理部７８は、船舶１Ａ側から、表示装置４６に表示すべき内容を表す表示データを通信装置４４を介して無線受信して、表示処理部７９に受け渡す。さらに、通信処理部７８は、船舶１Ａ側から、スピーカ４３から音響化すべきメッセージに対応した音声メッセージデータを通信装置４４を介して受信して、音声合成処理部８０に受け渡す。
【０１４６】
船舶１Ａの演算処理部１２５は、第２通信手段としての無線通信部１６および船内ＬＡＮ１２を介して音声指示装置１０Ａ側からの音声信号を受信して、これに対して音声認識処理を実行する。また、演算処理部１２５は、音声信号と同様にして音声指示装置１０Ａからの落水状態検知データを得て、落水状態判別処理部７５の働きにより、話者の状態（平常状態、初期落水状態または水中定常状態）を判別する。さらに、演算処理部１２５は、主として対話管理部７６の働きにより、音声指示装置１０Ａを装着している話者に与えるべき音声メッセージデータを生成し、船内ＬＡＮ１２および無線通信部１６を介してそのメッセージデータを音声指示装置１０Ａへと送信する。
【０１４７】
対話管理部７６が生成する船舶操作データは、通信インタフェース部１２６から、船内ＬＡＮ１２を介して処理・出力部１７に与えられる。
このような構成により、前述の第１の実施形態の構成と同様な効果を実現できる。
以上、この発明の２つの実施形態について説明したが、この発明はさらに他の形態で実施することもできる。たとえば、前述の実施形態では、発話区間検出部９１から音響解析部９２に与えられる音声信号は、第１マイクロフォン４１が受音した１チャンネルの音声信号とされ、この１チャンネルの音声信号に基づいて音響解析処理が行われるようになっている。しかし、音声認識率をさらに高めるためには、第１および第２マイクロフォン４１，４２の両チャンネルの音声信号を用いて音響解析処理を行うことが好ましい。
【０１４８】
より具体的に説明すると、前述の第(3)式のクロススペクトルＧ(ω)の指数項は、スペクトル領域における、チャネル間の時間遅れに対応する。したがって、周波数関数Ｙ(ω)に遅延項ｅｊωｔ０をかけたＹ(ω)ｅｊωｔ０は、周波数関数Ｘ(ω)と同相化されている。これにより、Ｘ(ω)＋Ｙ(ω)ｅｊωｔ０の逆フーリエ変換は、チャネル同期加算音声として扱うことができる。このようなチャネル同期加算音声を得るための技術は、たとえば、前記非特許文献３に開示がある。
【０１４９】
このようなチャネル同期加算音声を用いるには、たとえば、図７の構成において、第１および第２周波数分析部８５，８６が出力する周波数関数Ｘ(ω)およびＹ(ω)を音声信号入力オン／オフ制御部１０９を介して音響解析部９２に与えればよい。そして、音響解析部９２において前述のようにしてチャネル同期加算音声を求め、このチャネル同期加算音声に対して音響解析を行えばよい。
【０１５０】
また、前述の実施形態では、発話区間検出パラメータ、音響モデルおよび認識辞書が話者の状態に応じて切り換えられる構成について説明したが、これらのうちの１種または２種のみを話者の状態に応じて切り換えるようにしてもよい。さらに、話者の状態に応じて切り換えて適用することが好ましい音声認識処理のパラメータとしては、他にも、雑音除去処理のパラメータを挙げることができる。
【０１５１】
さらに、前述の実施形態では、話者が船舶の乗員である場合を例にとって説明したが、音声認識対象の話者は、一般に落水の危険のある者であり、海岸付近の監視者や、釣り人などであってもよい。
また、落水初期用認識辞書９７Ｂおよび水中定常時用認識辞書９７Ｃに、落水した話者８が救助を求めるときに発話する救助要請語彙（「助けて」など）を追加しておいてもよい。これにより、話者８の心理的動揺の度合いを判断することができるから、音声認識処理に適用されるパラメータを適切に選択できる。
【０１５２】
以上のほか、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１５３】
【図１】この発明の第１の実施形態に係る船舶システムの概念的な構成を示す図解図である。
【図２】船舶の内部の主として電気的構成を示すブロック図である。
【図３】救命胴衣型音声指示装置の外観構成を説明するための図であり、(a)は図解的な正面図、(b)は図解的な背面図である。
【図４】音声指示装置の電気的構成を説明するためのブロック図である。
【図５】音声認識処理部の機能的な構成を説明するためのブロック図である。
【図６】落水状態判別処理の内容を説明するためのフローチャートである。
【図７】前処理部および発話区間検出部の構成例を説明するためのブロック図である。
【図８】(a)は、発話区間のフレームについて、クロススペクトルの位相の周波数に対する変化の例を示し、(b)は、非発話区間のフレームについて、クロススペクトルの位相の周波数に対する変化の例を示す。
【図９】(a)は、発話区間のフレームに関して求めた位相の傾きについてのヒストグラムであり、(b)は非発話区間のフレームに関して求めた位相の傾きについてのヒストグラムである。
【図１０】落水した話者と音声指示装置との間の対話の一例を示す図である。
【図１１】落水した話者と音声指示装置との間の対話の他の例を示す図である。
【図１２】マイクロフォンの取り付け構造の一例を示す図解的な断面図である。
【図１３】マイクロフォンの取り付け構造の他の例を示す図解的な断面図である。
【図１４】マイクロフォンおよびスピーカの配置に関する変形例を説明するための図解図である。
【図１５】この発明の第２の実施形態に係る船舶システムの構成を説明するための図解図である。
【符号の説明】
【０１５４】
１，１Ａ  船舶
２      船外機
３      操舵装置
４      信号紅炎装置
５      船舶電話装置
６      ゴムボート作動装置
８      話者
９      水面
１０，１０Ａ    救命胴衣型音声指示装置
１１    船体
１２    ＬＡＮ
１３    操舵部
１４    シフト・スロットル操作部
１５    キー入力部
１６    無線通信部
１７    処理・出力部
１８    ステアリングハンドル
１９    ステアリングケーブル
２１    エンジン
２２    エンジン制御ユニット
２３    スタータモータ
２４    アクチュエータ
３１    ハンドル角検出部
３２    アクチュエータ
３３    シフト情報送信部
３４    スロットル情報送信部
３５    アンテナ
４０    救命胴衣本体
４１    第１マイクロフォン
４２    第２マイクロフォン
４３    スピーカ
４４    通信装置
４４Ａ  アンテナ
４５    落水センサ
４６    表示装置
４７，４７Ａ  演算処理ユニット
５１    襟部
５２    肩部
５３    肩部
５４    前身頃部
５５    前身頃部
６２    話者の口元
６３，６４    話者の耳元
７３    雑音除去処理部
７４    音声認識処理部
７５    落水状態判別処理部
７６    対話管理部
７７    知識データベース
７７Ａ  平常時用知識データベース部
７７Ｂ  落水初期用知識データベース部
７７Ｃ  水中定常時用知識データベース部
７７Ｓ  知識データベース切り換え部
７８    通信処理部
７９    表示処理部
８０    音声合成処理部
８３    第１フレーム化部
８４    第２フレーム化部
８５    第１周波数分析部
８６    第２周波数分析部
９０    前処理部
９１    発話区間検出部
９２    音響解析部
９３    照合部
９４    発話検出パラメータ切り換え部
９５Ａ  平常時用発話検出パラメータ
９５Ｂ  落水初期用発話検出パラメータ
９５Ｃ  水中定常時用発話検出パラメータ
９６    辞書切り換え部
９７Ａ  平常時用認識辞書
９７Ｂ  落水初期用認識辞書
９７Ｃ  水中定常時用認識辞書
９８    音響モデル切り換え部
９９Ａ  平常時用音響モデル
９９Ｂ  落水初期用音響モデル
９９Ｃ  水中定常時用音響モデル
１００  クロススペクトル計算部
１０１  位相成分抽出部
１０２  位相アンラップ処理部
１０３  主計算部
１０５  周波数帯域分割部
１０６−１〜１０６−Ｎ  第１〜第Ｎ傾き計算部
１０７  ヒストグラム計算部
１０８  発話区間判定部
１０９  音声信号入力オン／オフ制御部
１１１  マイクロフォンのベース部
１１２  マイクロフォンの受音部
１１３  保護筒
１１４  防風／防水膜
１１５  密閉空間
１１６  充填材
１２０  ステレオ型マイクロフォン
１２５  演算処理部
１２６  通信インタフェース部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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