(57)【要約】  【課題】  発声途中で、精度の良い認識結果候補を得ることができる音声認識システムを提供することにある。  【解決手段】  音声検出部２は、音声信号をフレーム長Ｔ毎にΔＴずつずらして切り出す。音響分析部３は、切り出し音声信号から音声信号の特徴を表す音響パラメータを抽出する。第１、第２照合部４、７は、それぞれ発声開始から発声途中までの音響パラメータと認識語彙標準パタン５、バックグランドパタン８とを照合し、認識語彙を構成する音素列の尤度を計算する。認識結果候補決定手段１０は、正規化スコア１１と認識結果候補決定部１２とからなり、第１、第２照合部４、７から得られた音素列のうち尤度の高い音素列を選択し、各音素列の尤度を基に発声開始から発声途中までの入力音声の音素列である可能性の高い音素列のみを認識結果候補と決定する。  【選択図】  図１
2005284018.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発声途中で音声認識結果候補を逐次出力できる音声認識システムにおいて、
音声信号をフレーム長Ｔ毎にΔＴずつずらして切り出す音声検出部と、
該音声検出部から得られた切り出し音声信号から音声信号の特徴を表す音響パラメータを抽出する音響分析部と、
発声開始から発声途中までの音響パラメータから、音素列の尤度を計算する照合部と、
該照合部から得られる音素列の照合結果を基に、発声途中で認識結果候補を決定する認識結果候補決定手段とを具備したことを特徴とする音声認識システム。
【請求項２】
請求項１に記載の音声認識システムにおいて、
前記照合部は、前記音響分析部から抽出された第１フレームから現時刻までの音響パラメータを、それぞれ音素の特徴を表すモデルを連結して得た認識語彙標準パタンと照合し認識結果音素列候補とその尤度を出力する第１照合部と、日本語全般をモデル化するようなバックグランドパタンと照合し尤度を出力する第２照合部を具備したことを特徴とする音声認識システム。
【請求項３】
請求項１または２に記載の音声認識システムにおいて、
前記認識結果候補決定手段は、
前記照合部から得られた音素列の尤度を正規化した値である正規化スコアを演算し、該正規化スコアが予め定めた閾値より高い音素列とその尤度を出力する正規化スコア計算部と、
前記閾値より高い音素列の尤度を基に発声開始から発声途中までの入力音声に含まれる音素列の事後確率を求め、該事後確率が予め定められた基準値以上の音素列を認識結果候補と決定する認識結果候補決定部とからなることを特徴とする音声認識システム。
【請求項４】
請求項３に記載の音声認識システムにおいて、
前記認識結果候補決定部は、前記閾値より高い音素列の尤度ｍｉ(１≦ｉ≦Ｎ)を指数化し、ｉ番目の尤度ｍｉの事後確率ｐｉを下記の(1)式から求め、前記発声開始から発声途中までの入力音声に含まれる音素列ｘの事後確率ｐｘを、該音素列ｘがｉ番目の候補に含まれるときδｘ，ｉ＝１、含まれないときδｘ，ｉ＝０として、下記の(2)式で計算することを特徴とする音声認識システム。
【数１】
2005284018.tif 000005
【数２】
2005284018.tif 000006
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は音声認識システムに関し、特に発声途中で音声認識結果候補を逐次出力できる音声認識システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の音声認識システムの一例（従来法１）を図３を参照して説明する。音声入力部１は、ユーザの音声である音声信号を入力し音声検出部２へ送る。次に、音声検出部２は、音声入力部１より得られる音声信号を、音声区間の始端から順次図４に示すようにフレーム長Ｔ毎にΔＴずつずらして切り出し、それぞれを音響分析部３へ送る。また、音声区間の終端を検出した時刻に、認識結果候補決定部６へ終端検出信号を送る。音響分析部３は、フレーム毎に切り出された音声信号から音声信号の特徴を表す音響パラメータを抽出し、照合部４へ送る。照合部４は、音素の特徴を表すモデルを連結して得た認識語彙標準パタン５と、第１フレームから現時刻までの音響パラメータとを照合し、認識語彙を構成する音素列の尤度を計算する。なお、各時刻の尤度は１時刻前までの照合結果を基にViterbiアルゴリズムを用い計算することが可能である。このことは、例えば、中川聖一著「確率モデルによる音声認識」に記されている。認識結果候補決定部６は、前記音声検出部２からの終端検出信号を受け取った時刻において尤度の高い音素列仮説を認識結果候補として出力する。
【０００３】
次に、従来システムの他の例（従来法２）を、図５を参照して説明する。図中の図３と同一または同等物には、同じ符号が付されている。この従来例は、音声入力部１、音声検出部２、音響分析部３、照合部４の機能は図３と同じである。図３の従来例と異なるのは、照合部４から各時刻で尤度の高い音素列を認識結果候補として出力するようにしている点である。
【０００４】
前記従来システム係る技術を記載した文献として、例えば下記の特許文献１，２等がある。
【特許文献１】特開２００３−２５５９７２号公報
【特許文献２】特開２００３−３４５３８６号公報
【非特許文献１】１９８８年７月１日、コロナ社発光、中川聖一著「確率モデルによる音声認識」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記従来法１，２には、次のような課題があった。すなわち、従来法１では、発声が終了するまで認識結果候補を得ることができず、認識結果に基づき情報を提示するまでに時間を要する。
【０００６】
従来法２では、照合途中の各時刻に尤度の高い音素列を認識結果候補とするため、照合開始から間もない音素も認識結果候補に含まれる恐れがあり、そのような音素を含む類似した音素列が認識結果候補として多く出力される恐れがある。
【０００７】
例えば、第１フレームからある時刻までの音響パラメータを照合した結果、得られる尤度の高い音素列の例を図６に示す。実際に発声した音素列が「o/NN/s/e/i」である場合でも、図６のように発声した音素列の一部分である「o/NN/s/e」、あるいは辞書登録単語上発声した音素列に続く音素が加わっている「o/NN/s/e/i/n」、「o/NN/s/e/i/g」、「o/NN/s/e/i/s」といった発声した音素列に類似した音素列が尤度の高い音素列として挙がる場合が多く見られる。
【０００８】
本発明は、前記した従来技術の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、発声途中で、精度の良い認識結果候補を得ることができる音声認識システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記した目的を達成するために、本発明は、発声途中で音声認識結果候補を逐次出力できる音声認識システムにおいて、音声信号をフレーム長Ｔ毎にΔＴずつずらして切り出す音声検出部と、該音声検出部から得られた切り出し音声信号から音声信号の特徴を表す音響パラメータを抽出する音響分析部と、発声開始から発声途中までの音響パラメータから、音素列の尤度を計算する照合部と、該照合部から得られる音素列の照合結果を基に、発声途中で認識結果候補を決定する認識結果候補決定手段とを具備した点に第１の特徴がある。
【００１０】
また、前記認識結果候補決定手段を、前記照合部から得られた音素列の尤度を正規化した値である正規化スコアを演算し、該正規化スコアが予め定めた閾値より高い音素列とその尤度を出力する正規化スコア計算部と、前記閾値より高い音素列の尤度を基に前記発声開始から発声途中までの入力音声に含まれる音素列の事後確率を求め、前記発声開始から発声途中までの入力音声に含まれる音素列の事後確率を、前記閾値より高い音素列の尤度の確率を基に求め、該事後確率が予め定められた基準値以上の音素列を認識結果候補と決定する認識結果候補決定部とから構成した点に第２の特徴がある。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１〜３の発明によれば、発声途中に、精度の良い認識結果候補を得ることが可能であり、情報の提示までの時間を短縮することができる。
【００１２】
また、請求項２，３の発明によれば、正規化スコアと事後確率を用い詳細に認識結果候補の選定を行うことができるので、不要な認識結果候補の出力を低減することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、図面を参照して、本発明を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態の構成を示すブロック図である。図１において、図３と同一または同等物には、同じ符号が付されている。
【００１４】
図において、音声入力部１は、ユーザからの音声信号を入力し音声検出部２へ送る。音声検出部２は、音声入力部１より得られる音声信号を、順次図４に示すようにフレーム長Ｔ（時間）毎にΔＴ（時間）ずつずらして切り出し、それぞれを音響分析部３へ送る。音響分析部３は、フレーム毎に切り出された音声信号から音声信号の特徴を表す音響パラメータを抽出し、第１照合部４および第２照合部５へ送る。
【００１５】
第１照合部４は、音素の特徴を表すモデルを連結して得た認識語彙標準パタン５と第１フレームから現時刻までの音響パラメータを照合し、認識結果音素列候補とその尤度ｍKを認識結果候補決定手段１０に送る。第２照合部７は、日本語全般をモデル化するようなバックグランドパタン８と第１フレームから現時刻までの音響パラメータを照合し、尤度ｍBを認識結果候補決定手段１０に送る。
【００１６】
該認識結果候補決定手段１０は、第１照合部４から得られた音素列のうち尤度の高い音素列を選択し、各音素列の尤度を基に発声開始から発声途中までの入力音声の音素列である可能性の高い音素列のみを認識結果候補と決定する働きをするものであり、一具体例として、正規化スコア計算部１１と認識結果候補決定部１２とから構成することができる。
【００１７】
正規化スコア計算部１１では、第１照合部４で得られる尤度ｍK及び第２照合部５で得られる尤度ｍBより、下記に示す式により正規化スコアＳを計算する。そして、該スコアが予め定めた閾値より高い音素列仮説（以下、N-best音素列と呼ぶ）と各音素列の尤度を認識結果候補決定部１２へ送る。
【００１８】
Ｓ＝（ｍK−ｍB）／（ｔＰ−ｔＳ）
【００１９】
ここに、ｔＳは第１フレームの開始時刻、ｔＰは現時刻を示す。すなわち、ｔＰ−ｔＳは照合に用いた区間の長さである。なお、該正規化スコアＳについては、本出願人による特許出願である特願平２００３−０４８６０８号に詳細に説明されている。
【００２０】
次に、認識結果候補決定部１２は、N-best音素列と各音素の尤度を用いて、以下に示す方法で各音素列に対する事後確率を算出する。
【００２１】
(1)N-best音素列の尤度ｍｉ(１≦ｉ≦Ｎ)を指数化し、ｉ番目の尤度ｍｉの事後確率ｐｉを下式から求める。
【００２２】
【数１】
2005284018.tif 000003
【００２３】
(2)次に、ある音素列ｘがｉ番目の候補に含まれるときδｘ，ｉ＝１、含まれないときδｘ，ｉ＝０とすると、入力音声に音素列ｘが含まれている事後確率ｐｘは、次式で計算される。
【００２４】
【数２】
2005284018.tif 000004
【００２５】
その後、認識結果候補決定部１２は、音素列中の事後確率の最大値からのある範囲θに含まれる音素列を認識結果候補と決定する。
【００２６】
図２には、「音声」、「音声認識」、「音声合成」、「音声操作」といった単語を含む認識辞書を用いた認識を行い、時刻ｔまでの入力音声「おんせい」と認識語彙標準パタンを照合した際に得られる音素列の例を示した。ここでは正規化スコアの高い５つの音素列が挙がり、それぞれの音素列の尤度から事後確率ｐｉ（ｉ＝１，２，・・・，５）が算出されたとする。
【００２７】
本来時刻ｔまでの音声「おんせい」に対応する音素列は「o/NN/s/e/i」（ｐ１＝０．２２）であるが、その他にも、音素列「o/NN/s/e/i」の一部分をなす「o/NN/s/e」（ｐ５＝０．１８）、あるいは、認識辞書上で「o/NN/s/e/i」に続く「音声認識」、「音声合成」、「音声操作」という単語内の音素が加わった音素列「o/NN/s/e/i/n」（ｐ２＝０．２１）、「o/NN/s/e/i/g」（ｐ３＝０．２０）、「o/NN/s/e/i/s」（ｐ４＝０．１９）も正規化スコアの高い音素列として挙がっている。
【００２８】
このとき上記事後確率ｐｘの定義より、音素列「o/NN/s/e」の事後確率ｐo/NN/s/e＝１．０となる。また、同様に音素列「o/NN/s/e/i」の事後確率ｐo/NN/s/e/i＝０．８２と算出される。また、「o/NN/s/e/i/n」、「o/NN/s/e/i/g」、「o/NN/s/e/i/s」など類似した音素列が候補中に存在する場合、事後確率はそれぞれ、ｐo/NN/s/e/i/n＝０．２１、ｐo/NN/s/e/i/g＝０．２０、ｐo/NN/s/e/i/s＝０．１９と低い値をとると予想される。
【００２９】
ここで、前記候補選択の基準として、例えばθ＝０．５０を使用すると、事後確率の高い音素列「o/NN/s/e」及び「o/NN/s/e/i」が認識結果候補として出力され、「o/NN/s/e/i/n」、「o/NN/s/e/i/g」、「o/NN/s/e/i/s」などは認識結果候補から除外される。
【００３０】
このように、本実施形態によれば、発声途中で、精度の良い認識結果候補を出力できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施形態の構成を示すブロック図である。
【図２】発声した音素列が「o/NN/s/e/i」である場合の正規化スコアの高い音素列の例を示す説明図である。
【図３】従来の音声認識システムの一例の構成を示すブロック図である。
【図４】音声区間検出と特徴パラメータ抽出の説明図である。
【図５】従来の音声認識システムの他の例の構成を示すブロック図である。
【図６】図５の音声認識システムにより出力される認識結果候補の説明図である。
【符号の説明】
【００３２】
１・・・音声入力部、２・・・音声検出部、３・・・音響分析部、４・・・第１照合部、５・・・認識語彙標準パタン、７・・・第２照合部、８・・・バックグランドパタン、１０・・・認識結果候補決定手段、１１・・・正規化スコア計算部、１２・・・認識結果候補決定部。
【図１】
2005284018.tif 000007
【図２】
2005284018.tif 000008
【図３】
2005284018.tif 000009
【図４】
2005284018.tif 000010
【図５】
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【図６】
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