(57)【要約】【課題】ヘッドセットマイクロホンを装着しないハンズフリー通話が可能な携帯電話であり、かつその携帯電話がカーナビの音声入力インターフェースとなるようにすること。【解決手段】携帯電話１に複数のマイクロホン２を搭載する。スピーカ３から入力される回り込み音を抑圧するため、入力に対してエコーキャンセラ処理４を施す。音声操作もしくは通話を始める前に、ユーザが特定の単語を入力することで発話音声検出５を行う。その単語が認識された場合、その入力で得た音声信号の平均利得値およびその発話以降数秒間に得た雑音信号の利得値を計算する。両利得値を基に利得補正処理６を行い、さらに雑音抑圧７を施すことにより、明瞭な音声信号を得る。通話の場合は音声信号を送信し、カーナビなどの操作を行う場合は、音声認識特徴量変換８を行った信号を送信する。【選択図】図１
2007194833.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車内で使用し得るハンズフリー機能をもつ携帯電話であって、
前記携帯電話に複数のマイクロホンを設置し、
前記複数マイクロホンから入力される各信号をもとにして、スピーカからの回り込み音を抑圧するエコーキャンセラ処理、発話音声と発話音声以外の音声・雑音とに対する利得補正処理と雑音抑圧処理を行い、発話音声を通話信号として送信する
ことを特徴とする携帯電話。
【請求項２】
請求項１において、
前記携帯電話をハンズフリー用マイクロホンとして機能させ、
車内に搭載されたカーナビゲーションシステムまたはＡＶシステム、もしくはＷＥＢサーバに対して音声操作を行えるインターフェースとして用いる
ことを特徴とする携帯電話。
【請求項３】
請求項２において、
前記雑音抑圧処理された発話音声信号に対して音声認識特徴量の変換処理を行って情報量を少なくし、音声操作信号として前記音声操作されるシステムまたはサーバに送信する
ことを特徴とする携帯電話。
【請求項４】
車内で使用し得るハンズフリー機能をもち、通話を可能とするととともにカーナビゲーションシステムまたはＡＶシステムに対して音声操作を可能とする携帯電話であって、
前記携帯電話に複数のマイクロホンを設置し、
前記通話または前記音声操作の初期状態において、特定の単語群の初期発話音声に対して予め指定された単一マイクロホンから出力を得て利得調整処理を行うとともに前記初期発話音声の方位推定を行い、
前記利得調整処理の完了後に、前記通話または前記音声操作のための発話音声に対する前記複数マイクロホンから出力される各信号、または前記方位推定信号をもとにして、エコーキャンセラ処理、利得補正処理、および雑音抑圧処理を行い、発話音声を通話信号として送信し、
前記雑音抑圧処理された発話音声信号に対して音声認識特徴量の変換処理を行って情報量を少なくし、音声操作信号として前記音声操作されるシステムに送信する
ことを特徴とする携帯電話。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハンズフリー通話を可能とし、さらにカーナビへの音声入力インターフェース機能をもつ携帯電話に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、車内での携帯電話の手持ちによる使用は、車両事故の発生が増加してしまうため禁止されている。しかし、車内での携帯電話の使用が強く望まれており、それに対してハンズフリーによる通話手段が種々提案されている。ここで、従来から提案されている車内でのハンズフリー通話の手段であるヘッドセットマイクロホンなどは、身体に装着するなどといった拘束が生じる。
【０００３】
また、カーナビゲーションシステム（以下、カーナビと略称する）等のインターフェースとして、音声操作機能が搭載されているが、認識性能が著しく低いために、実用性に課題がありあまり普及していないというのが実情である。
【０００４】
ここで、携帯電話をマイクロホンとしてカーナビなどの音声操作システムのインターフェースに用いることが、例えば特許文献１に示されており、ユーザが携帯電話に発話し、得られた音声信号が有線もしくは無線によって音声操作システムに送信されるようになっている。より詳しくは、遠隔操作モードを選択して移動電話機でキー操作を行うと、そのキー操作信号がカーナビゲーション装置に送信され、カーナビゲーション装置は、そのキー操作信号に応じた動作を行う。また、音声認識モードを選択し、使用者が音声を発すると、その音声は移動電話機のマイクロホンに入力されて、移動電話機から音声信号が送信され、カーナビゲーション装置は、その音声信号を音声認識部により認識し、その認識結果に応じた動作を行う。
【特許文献１】特開２００３−１５２８８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１を含めた従来技術においては、携帯電話はハンズフリーの機能を備えてはいるが、携帯電話には、通話元の音声だけでなく、通話先の音声（返答）、車内の音楽や音声、または背景雑音などが混入してしまい、通話元の音声とその他の音声や雑音などとの区別がつかないので、通話元音声と間違えて誤認識を生じ得るという課題が発生する。
【０００６】
本発明の目的は、ハンズフリー通話を可能とし、さらにカーナビ等への音声入力インターフェース機能を備えた携帯電話であって、通話元の音源を識別し識別精度を向上させる携帯電話を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するために、本発明は次のような構成を採用する。  
車内で使用し得るハンズフリー機能をもつ携帯電話であって、
前記携帯電話に複数のマイクロホンを設置し、前記複数マイクロホンから入力される各信号をもとにして、スピーカからの回り込み音を抑圧するエコーキャンセラ処理、発話音声と発話音声以外の音声・雑音とに対する利得補正処理と雑音抑圧処理を行い、発話音声を通話信号として送信する構成とする。
【０００８】
また、前記携帯電話において、前記携帯電話をハンズフリー用マイクロホンとして機能させ、車内に搭載されたカーナビゲーションシステムまたはＡＶシステム、もしくはＷＥＢサーバに対して音声操作を行えるインターフェースとして用いる構成とする。さらに、前記携帯電話において、前記雑音抑圧処理された発話音声信号に対して音声認識特徴量の変換処理を行って情報量を少なくし、音声操作信号として前記音声操作されるシステムまたはサーバに送信する構成とする。
【０００９】
また、車内で使用し得るハンズフリー機能をもち、通話を可能とするとともにカーナビゲーションシステムまたはＡＶシステムに対して音声操作を可能とする携帯電話であって、前記携帯電話に複数のマイクロホンを設置し、前記通話または前記音声操作の初期状態において、特定の単語群の初期発話音声に対して予め指定された単一マイクロホンから出力を得て利得調整処理を行うとともに前記初期発話音声の方位推定を行い、前記利得調整処理の完了後に、前記通話または前記音声操作のための発話音声に対する前記複数マイクロホンから出力される各信号、または前記方位推定信号をもとにして、エコーキャンセラ処理、利得補正処理、および雑音抑圧処理を行い、発話音声を通話信号として送信し、前記雑音抑圧処理された発話音声信号に対して音声認識特徴量の変換処理を行って情報量を少なくし、音声操作信号として前記音声操作されるシステムに送信する構成とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によると、車内に設置された携帯電話は、ハンズフリー通話を可能とし、カーナビなどへの音声操作を可能とすることができる。その際、携帯電話に複数のマイクロホンを搭載し、信号処理を施すことによってユーザの発話音声の認識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】
【００１１】
本発明の実施形態に係る携帯電話について、図１〜図４を参照しながら以下説明する。図１は本発明の実施形態に係る携帯電話の構成を示すブロック図である。図２は本実施形態に係る携帯電話のマイクロフォンの設置例を示す図である。図３は本実施形態に関する携帯電話、カーナビ並びに発話者（例えば運転者）の車内での配置関係を示す図である。図４は本実施形態に係る携帯電話における発話音声検出処理から雑音抑圧処理までの一連の処理を実施する構成例を示す図である。
【００１２】
図面において、１は携帯電話、２は携帯電話に搭載するマイクロホン、３は携帯電話のスピーカ、４はエコーキャンセラ処理、５は発話音声検出処理、６は利得補正処理、７は雑音抑圧処理、８は音声認識特徴量変換処理、９はカーナビ、１０は設置された携帯電話、１１は初期状態、１２は特定単語認識状態、１３は雑音区間検出処理、１４は利得調整処理、１５は認識環境切り替え処理、１６は音声方位推定処理、１７は更新状態、１８は利得補正処理、１９は雑音抑圧処理、をそれぞれ表す。
【００１３】
図１において、本発明の実施形態においては、携帯電話１に複数のマイクロホン２…を搭載する。複数のマイクロホン２には、発話音声だけでなく、雑音やスピーカ３から出力される回り込み音も入力される。それらの音声や音の信号に対し、ハウリングが生じないようにエコーキャンセラ処理４を施し、その後、発話音声検出処理５を行う。ここで、通話相手の音声や車内で出力されている音楽やカーナビの応答音に対しては、車載のＡＶ機器やカーナビのシステムから携帯電話に伝送し、エコーキャンセラ４によって抑圧する（公知の技術でエコーキャンセラを行う）。また、複数のマイクロホンを用いることで、これらのマイクロホンからの位相差や振幅差（公知のマイクロホンアレー信号処理技術を行う）、または独立性（公知のＩＣＡ技術であり、各マイクロホンからの出力信号の独立成分分析の手法）に基づいて雑音を抑圧する。
【００１４】
図示するように、エコーキャンセラ４した後に発話音声が検出５された場合、利得補正処理６を行い、さらに雑音抑圧処理７を行う。携帯電話の用途が通話の場合はそのまま通話信号を送信するが、音声の操作であれば、音声認識特徴量変換処理８を施し、その音声操作信号を音声認識システム（例えば、カーナビまたはＡＶ機器に搭載されるシステム）へ送信する。上述したように、背景雑音に対しては、複数のマイクロホン２を搭載し、マイクロホン間に入力された各信号の位相差や振幅差、また独立性等から雑音を抑圧することができ、従来技術におけるヘッドセット購入及び装着などの煩わしさがない。また、マイクロホン特性や入力音量によって信号が大きく変わることを考慮し、利得補正処理６（公知のＡＧＣの技術を適用して）を行うことで、さらに快適な通話が可能となる。また、雑音抑圧処理などを追加することで、ＳＮ比及び認識精度が向上する。なお、複数のマイクロホンからの各出力信号ラインで上述した各種処理を行うこととする。
【００１５】
図２の点線枠は、図１に示すマイクロフォン２の搭載例を示す。マイクロホンアレイとは、配列されているマイクロホン間の入力位相差や振幅差を基に指向特性を形成する。したがって、図２に示すマイクロホンの配置によって、携帯電話から向かって水平に対する入力信号の指向特性を形成する。図２の左側には携帯電話を開けて使用する場合のマイクロホン配置例を示し、右側には携帯電話を閉じて車内に設置し使用する場合のマイクロホン配置例を示す。
【００１６】
図３に、車内で携帯電話１０を用いる場合の例を示す。携帯電話１０はユーザ（例えば、運転者）の正面付近に設置し、初期状態から正面方位に指向特性を形成させておけば、その方位の信号を集音することが可能である。入力された音声信号は、有線またはＢｌｕｅｔｏｏｔｈなどの無線を用いてカーナビ９に伝送される。
【００１７】
ユーザが通話を行う場合、携帯電話１０に伝送された相手の音声をカーナビ９に伝送し、カーナビ９に接続されているスピーカより出力する。このように、携帯電話をユーザ（運転者）の正面あたりに固定すれば、目的音声方位がある程度分かっているため、その方位の音声を集音し、利得補正や雑音抑圧の処理を施した信号を送信すれば良い。具体的には、複数マイクロホンの中央のマイクロホンが発話音声に対して最も指向特性が合致していれば、中央のマイクロホン以外のマイクロホンからの信号ラインの利得補正と雑音抑圧を、中央マイクロホン信号ラインとの比較で、適宜に調節すればよい。
【００１８】
図４は、図１に示される発話音声検出処理５から雑音抑圧処理７までの処理に関する構成例を示す。まず、図４の初期状態１１は、予め指定された単一マイクロホンの入力を用い、特定の単語群に対する音響モデル及び言語モデルを保持する状態である。少数のデータから成るモデルであれば、携帯電話のメモリ内に保管できるが、その単語群以外の音韻もデータベースとして保管する必要があるため、カーナビ９（携帯電話１と無線または有線で信号授受するシステム）で処理してもよい。また、特定の単語群は、車に付ける名前や掛け声などユーザが独自で作成することができるものである。
【００１９】
特定単語認識状態１２によって初期発話がマッチングされた場合、雑音区間検出処理１３で数秒の間に雑音信号を得る。そして、初期発話の音声と雑音の信号から利得調整処理１４を行う。これによって、雑音信号の利得をある程度抑えることが可能となる。また、認識環境切り替え処理１５によって、特定の単語群に対する音響モデル及び言語モデルから複数の単語に対する音響モデル及び言語モデルへ切り替える。ここで、初期発話は、上述したように指定の単一マイクロホンで処理を行うが、複数のマイクロホンに入力されているため、その信号を用いて音声方位推定１６を行うことが可能である（発話音声の方位を推定することで、複数マイクロホンの各入力信号ラインの利得補正を適宜に行える）。
【００２０】
このように、予め特定の単語群に対する音響モデル及び言語モデルなどによる初期状態をセットしておき、その単語に対してのみ認識することで発話検出を行う。その際、認識された音声及びその後数秒間で得た雑音信号から利得調整を行う。
【００２１】
上述した処理が完了したら、携帯電話またはカーナビがユーザに対して認識環境が整った合図を送る。その後、ユーザは、通話または音声操作を目的として発話する（初期状態１１から更新状態１７に変更して発話する）。複数のマイクロホンに入力された信号に対して、利得補正処理１８、及び位相差や振幅差または独立性の情報を用いて雑音抑圧処理１９を施す。
【００２２】
通話の場合、図４に示す利得補正処理１８、雑音抑圧処理１９を施した信号を送信すればよい（図１を参照）。また、音声操作の場合、図１に示すように、雑音抑圧された信号を音声認識特徴量へ変換８した信号をカーナビへ伝送し得る。音声認識特徴量に変換した信号は音声信号よりも情報量が小さいため、携帯電話からカーナビへの送信処理が早くなる。また、特徴量変換を携帯電話内で行い、ＷＥＢのサーバへ送信するようにしてもよい。サーバは事前に音響モデル及び言語モデルを保持し、送信された信号とマッチングを行うことで音声認識が可能となる。
【００２３】
以上説明したように、本発明の実施形態の特徴は、マイクロホンアレーまたは対に配置されたマイクロホンを装着した携帯電話をユーザから離れた箇所に設置し、通話の際に発生する雑音混入を信号処理によって抑圧するものであり、また、カーナビゲーションシステムに対して、雑音抑圧が可能な携帯電話をマイクロホンとして用い、ハンズフリー音声操作を行う。その際、携帯電話が入力信号を音声認識特徴量へ変換する機能も含ませる構成とする。
【００２４】
そして、本実施形態の具体的構成例としては、携帯電話１に複数のマイクロホン２を搭載し、スピーカ３から入力される回り込み音を抑圧するため、入力に対してエコーキャンセラ処理４を施す。通話または音声操作を始める前に、ユーザが特定の単語を入力することで発話音声検出５を行う。その単語が認識された場合、その入力で得た音声信号の平均利得値およびその発話以降数秒間に得た雑音信号の利得値を計算する。音声と雑音の利得値を基に利得補正処理６を行い、さらに雑音抑圧７を施すことにより、明瞭な音声信号を得る。通話の場合は音声信号を送信し、カーナビなどの操作を行う場合は、音声認識特徴量変換８を行った信号を送信する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態に係る携帯電話の構成を示すブロック図である。
【図２】本実施形態に係る携帯電話のマイクロフォンの設置例を示す図である。
【図３】本実施形態に関する携帯電話、カーナビ並びに発話者（例えば運転者）の車内での配置関係を示す図である。
【図４】本実施形態に係る携帯電話における発話音声検出処理から雑音抑圧処理までの一連の処理を実施する構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００２６】
１  携帯電話
２  携帯電話に搭載するマイクロホン
３  携帯電話のスピーカ
４  エコーキャンセラ処理
５  発話音声検出処理
６  利得補正処理
７  雑音抑圧処理
８  音声認識特徴量変換処理
９  カーナビ
１０  設置された携帯電話
１１  初期状態
１２  特定単語認識状態
１３  雑音区間検出処理
１４  利得調整処理
１５  認識環境切り替え処理
１６  音声方位推定処理
１７  更新状態
１８  利得補正処理
１９  雑音抑圧処理
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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