(57)【要約】【課題】  音声認証精度の向上を図る。【解決手段】  予め、人の発話音声の空気伝導音を集音する第１マイクと、人の発話音声の体内伝導音を集音する第２マイクとにより集音した人の発話音声の特徴パラメーターを抽出して記憶しておき、第１マイクと第２マイクにより集音した人の発話音声から特徴パラメーターを抽出し、記憶されている特徴パラメーターとマイクごとに比較照合し、この比較照合結果に基づいて利用者として適格か否かを認証する。【選択図】  図４
2007017840.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
人の発話音声の空気伝導音を集音する第１マイクと、
人の発話音声の体内伝導音を集音する第２マイクと、
前記第１マイクと前記第２マイクにより集音した人の発話音声から特徴パラメーターを抽出する特徴抽出手段と、
予め、前記第１マイクと前記第２マイクにより人の発話音声を集音し、前記特徴抽出手段により特徴パラメーターを抽出して記憶する特徴記憶手段と、
前記第１マイクと前記第２マイクにより集音した人の発話音声から前記特徴抽出手段により特徴パラメーターを抽出し、前記特徴記憶手段に記憶されている特徴パラメーターと前記マイクごとに比較照合する比較照合手段とを備え、
前記比較照合手段による比較照合結果に基づいて利用者として適格か否かを認証することを特徴とする音声認証装置。
【請求項２】
請求項１に記載の音声認証装置において、
前記比較照合手段により前記第１マイクと前記第２マイクの両方において一致の照合結果が得られた場合に、利用者として適格であると認証することを特徴とする音声認証装置。
【請求項３】
請求項１に記載の音声認証装置において、
前記比較照合手段により前記第１マイクと前記第２マイクのいずれか一方において一致の照合結果が得られた場合に、利用者として適格であると認証することを特徴とする音声認証装置。
【請求項４】
人の発話音声の空気伝導音を集音する第１マイクと、
人の発話音声の体内伝導音を集音する第２マイクと、
前記第１マイクと前記第２マイクにより集音した人の発話音声から特徴パラメーターを抽出する特徴抽出手段と、
前記第１マイクの特徴パラメーターの一部と前記第２マイクの特徴パラメーターの一部を統合して特徴パラメーターを生成する統合手段と、
予め、前記第１マイクと前記第２マイクにより人の発話音声を集音し、前記特徴抽出手段により両マイクの特徴パラメーターを抽出するとともに、前記統合手段により両マイクの特徴パラメーターを統合して記憶する特徴記憶手段と、
前記第１マイクと前記第２マイクにより集音した人の発話音声から前記特徴抽出手段により両マイクの特徴パラメーターを抽出するとともに、前記統合手段により両マイクの特徴パラメーターを統合し、前記特徴記憶手段に記憶されている統合結果の特徴パラメーターと比較照合する比較照合手段とを備え、
前記比較照合手段により一致の照合結果が得られた場合に利用者として適格であると認証することを特徴とする音声認証装置。
【請求項５】
請求項４に記載の音声認証装置において、
前記統合手段は、前記第１マイクの特徴パラメーターの高音域部分と前記第２マイクの低音域部分とを統合することを特徴とする音声認証装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、利用者が発する音声と予め記憶してある音声とを照合して適正な利用者か否かの認証を行う音声認証装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
予め決められれた利用者の名前などの言葉を発話してもらい、利用者の発話音声を分析して特徴パラメーターとして記憶しておき、認証時に利用者が発話した音声を分析して特徴パラメーターを抽出し、記憶してある特徴パラメーターと照合して一致または不一致を判定するようにした音声認証装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この出願の発明に関連する先行技術文献としては次のものがある。
【特許文献１】特開２００４−１７０５２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した従来の音声認証装置では、空気伝導音を集音して認証を行うので、利用者の音声に環境雑音が混入し易く、認証精度の向上が図れないという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
予め、人の発話音声の空気伝導音を集音する第１マイクと、人の発話音声の体内伝導音を集音する第２マイクとにより集音した人の発話音声から特徴パラメーターを抽出して記憶しておき、第１マイクと第２マイクにより集音した人の発話音声から特徴パラメーターを抽出し、記憶されている特徴パラメーターとマイクごとに比較照合し、この比較照合結果に基づいて利用者として適格か否かを認証する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、音声認証精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本願発明の音声認証装置を車両に適用した一実施の形態を説明する。なお、本願発明の音声認証装置は車両用に限定されるものではない。
【０００８】
図１は一実施の形態の構成を示す図である。非接触型マイクロホン（以下、単にマイクという）１は例えば運転席周辺のインストルメントパネルに設置され、運転者の発話音声の空気伝導音を集音する。この非接触型マイク１には、例えばコンデンサーマイクを用いることができる。非接触型マイク１は空気伝導音を集音するので、運転者の発話音声に環境雑音が混入する。
【０００９】
接触型マイク２は一般に骨伝導マイクや肉伝導マイクと呼ばれ、利用者の例えば頭部などに接触させて利用者の発話音声の体内伝導音を集音する。接触型マイク２は利用者が固定器具を用いて体に装着するか、あるいはヘッドレストなどの体に接触する部位に埋め込んで使用する。
【００１０】
なお、マイクで収音できる周波数帯域は非接触型と接触型とで異なる。空気伝導音には高域の情報が含まれやすいため、非接触型マイク１には高域情報を強調して集音できるマイクを用いる。一方、体内伝導音には低域の情報が含まれやすいため、低域情報に対して敏感な接触型マイク２を用いる。また、低域特性が優れたマイクによって集音された音声の高域情報は、フィルター処理を施してパラメーター化しないほうが認証精度の向上につながる場合もある。
【００１１】
マイクアンプ３は非接触型マイク１および接触型マイク２で集音した音声をそれぞれ別個に増幅し、ＡＤ変換装置４はマイクアンプ３で増幅した非接触型マイク１および接触型マイク２のアナログ音声をそれぞれ別個にデジタル音声に変換する。
【００１２】
演算装置５はマイクロコンピューターやメモリなどを備え、利用者の発話音声の特徴をパラメーター分析して記憶装置６に記憶されている利用者の特徴パラメーターと照合し、適正な利用者か否かの認証を行う。なお、パラメーター分析には音声のピッチ、ホルマント周波数、スペクトル、ケプストラム、話速、韻律、スペクトル回帰、パワー、イントネーション、発話内容などの情報を単独または複数個組み合わせて行う。
【００１３】
記憶装置６は、予め決められている名前などを事前に利用者に発話してもらい、その音声を収録して分析し、特徴パラメーターを抽出して利用者ごとに記憶する。音声認証では予めこの記憶装置６に記憶しておいた利用者の特徴パラメーターと、認証時に入力された利用者の発話音声の特徴パラメーターとを比較する。特徴パラメーターとは、音声信号に対して周波数分析、ケプストラム分析、ピッチ抽出などの処理を行い、音声信号に含まれる個性に関するパラメーターを抽出し、ベクトル化したものである。図２にピッチ情報と周波数分析から抽出したホルマント情報を用いて５次元のベクトル、すなわち特徴パラメーターを作成した一例を示す。
【００１４】
図３は一実施の形態の話者認証動作を示すフローチャートであり、図４は一実施の形態の話者認証原理を示す図である。これらの図により、一実施の形態の動作を説明する。ステップ１において初期化処理を行い、記憶装置６から予め収集された利用者の音声に関する特徴パラメーターを読み込み、メモリ空間に展開する。ステップ２では利用者の音声入力の有無を検出し、非接触型マイク１と接触型マイク２から音声が入力されたらステップ３へ進む。
【００１５】
ステップ３では非接触型マイク１と接触型マイク２から入力した音声から上述した手法により特徴パラメーターを抽出する。続くステップ４においてマイクごとに抽出した特徴パラメーターを予め記憶されている特徴パラメーターと比較する。すなわち、非接触型マイク１の入力音声から抽出した特徴パラメーターを、非接触型マイク１で収録して予め作成した特徴パラメーターと比較するとともに、接触型マイク２の入力音声から抽出した特徴パラメーターを、接触型マイク２で収録して予め作成した特徴パラメーターと比較する。
【００１６】
この特徴パラメーターの比較手法としては、例えば２つの特徴パラメーターのユークリッド距離を比較する手法がある。図５は二次元のベクトル（特徴パラメーター）を用いて３人の話者認証を行った場合の例を示す。入力信号がＣ１からＣ３のいずれかの範囲に入っていれば話者認証が成功、つまり利用者として適格とされる。なお、Ｃ１の範囲を変更することによって、話者認証の精度を制御することができる。認証精度を上げて厳密にしたければＣ１の範囲を小さくすればよい。
【００１７】
認証結果はマイクごとに出力する。一致の照合結果が得られた場合は利用者として適格“１”とし、不一致の照合結果が得られた場合は利用者として不的確“０”とする。ステップ５においてマイクごとの認証結果の論理積をとり、最終的な認証結果を出力する。つまり、非接触型マイク１による認証結果が適格“１”で、かつ接触型マイク１による認証結果が適格“１”の場合のみ、利用者として適格であるとする。なお、マイクごとの認証結果の論理和をとって最終的な認証結果とすれば、認証の範囲を広げることができる。
【００１８】
このように、一実施の形態によれば、予め、人の発話音声の空気伝導音を集音する非接触型マイクと、人の発話音声の体内伝導音を集音する接触型マイクとにより集音した人の発話音声から特徴パラメーターを抽出して記憶しておき、非接触型マイクと接触型マイクにより集音した人の発話音声から特徴パラメーターを抽出し、記憶されている特徴パラメーターとマイクごとに比較照合し、この比較照合結果に基づいて利用者として適格か否かを認証するようにしたので、認証に用いる情報量が多くなり、しかも環境雑音の混入が少ない体内伝導音から得られた情報を用いることによって、音声認証精度を向上させることができる。
【００１９】
また、一実施の形態によれば、非接触型マイクと接触型マイクの両方において一致の照合結果が得られた場合に、利用者として適格であると認証するようにしたので、認証に用いる情報量が多くなり、しかも環境雑音の混入が少ない体内伝導音から得られた情報を用いることによって、音声認証精度を向上させることができる。
【００２０】
さらに、一実施の形態によれば、非接触型マイクと接触型マイクのいずれか一方において一致の照合結果が得られた場合に、利用者として適格であると認証するようにしたので、両マイクで一致の照合結果が得られた場合よりも音声認証精度は低くなるが、環境雑音の混入が少ない体内伝導音から得られた情報を用いることによって、従来の音声認証装置よりも音声認証精度を向上させることができる。
【００２１】
《発明の一実施の形態の変形例》
上述した一実施の形態では、マイクごとに認証時の発話音声の特徴パラメーターを予め記憶されている特徴パラメーターと比較照合する例を示したが、２つのマイクの特徴パラメーターを統合して比較照合してもよい。
【００２２】
図６に変形例の話者認証方法を示す。予め決められている利用者の名前などを事前に発話してもらい、非接触型マイク１と接触型マイク２を用いて音声を収録する。非接触型マイク１で収録した音声と接触型マイク２で収録した音声をそれぞれ別個に上述した手法により分析し、特徴パラメーターを抽出する。そして、非接触型マイク１の特徴パラメーターの一部と接触型マイク２の特徴パラメーターの一部を持ち寄って一つの特徴パラメーターに統合し、利用者の特徴パラメーターとして記憶装置６に記憶しておく。
【００２３】
認証時には予め決められている利用者の名前などを発話してもらい、その発話音声を非接触型マイク１と接触型マイク２で収録する。非接触型マイク１で収録した音声と接触型マイク２で収録した音声をそれぞれ別個に上述した手法により分析し、特徴パラメーターを抽出する。そして、非接触型マイク１の特徴パラメーターの一部と接触型マイク２の特徴パラメーターの一部とを持ち寄って一つの特徴パラメーターに統合し、記憶装置６に記憶されている特徴パラメーターと比較照合する。一致の照合結果が得られた場合は利用者として適格とし、不一致の照合結果が得られた場合は利用者として不的確とする。
【００２４】
このように、一実施の形態の変形例によれば、予め、人の発話音声の空気伝導音を集音する非接触型マイクと、人の発話音声の体内伝導音を集音する接触型マイクとにより集音した人の発話音声から特徴パラメーターを抽出するとともに、非接触型マイクの特徴パラメーターの一部と接触型マイクの特徴パラメーターの一部を統合して特徴パラメーターを生成して記憶しておき、非接触型マイクと接触型マイクにより集音した人の発話音声から特徴パラメーターを抽出するとともに、両マイクの特徴パラメーターを統合し、記憶されている統合結果の特徴パラメーターと比較照合し、一致の照合結果が得られた場合に利用者として適格であると認証するようにしたので、認証に用いる情報量が多くなり、しかも環境雑音の混入が少ない体内伝導音から得られた情報を用いることによって、音声認証精度を向上させることができる。
【００２５】
また、一実施の形態の変形例によれば、非接触型マイクの特徴パラメーターの高音域部分と接触型マイクの低音域部分とを統合するようにしたので、両マイクの優れた音響特性を有効に活用してＳ／Ｎ比の高い音声を集音でき、音声認証精度をさらに向上させることができる。
【００２６】
特許請求の範囲の構成要素と一実施の形態の構成要素との対応関係は次の通りである。すなわち、非接触型マイク１が第１マイクを、接触型マイク２が第２マイクを、演算装置５が特徴抽出手段、比較照合手段および統合手段を、記憶装置５が特徴記憶手段をそれぞれ構成する。なお、以上の説明はあくまで一例であり、発明を解釈する際、上記の実施の形態の記載事項と特許請求の範囲の記載事項との対応関係になんら限定も拘束もされない。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】一実施の形態の構成を示す図である。
【図２】発話音声の特徴パラメーターの一例を示す図である。
【図３】一実施の形態の音声認証動作を示すフローチャートである。
【図４】一実施の形態の音声認証原理を示す図である。
【図５】話者認証原理を説明するための図である。
【図６】非接触型マイクの特徴パラメーターと接触型マイクの特徴パラメーターを統合して認証する方法を説明する図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  非接触型マイク
２  接触型マイク
３  マイクアンプ
４  ＡＤ変換装置
５  演算装置
６  記憶装置
【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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