JP7565041B2 - Speech section extraction method, speech section extraction program, and speech section extraction device - Google Patents
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特許法第30条第2項適用 1.刊行物に発表 発行者名:2019年度電気関係学会東北支部連合大会実行委員会 刊行物名:2019年度電気関係学会東北支部連合大会 講演論文集、2F07 発行年月日:令和1年8月22日 2.集会において発表 集会名:2019年度電気関係学会東北支部連合大会 開催日:令和1年8月23日 3.ウェブサイトにおいて発表 掲載アドレス:https://sites.google.com/view/miru2020/extended-abstracts 上記掲載アドレスにてダウンロードされた第23回画像の認識・理解シンポジウム MIRU2020 Extended Abstracts 予稿集 掲載年月日:令和2年7月28日 4.集会において発表 集会名:第23回画像の認識・理解シンポジウム MIRU2020 開催日:令和2年8月4日Article 30, paragraph 2 of the Patent Act applies 1. Announcement in a publication Publisher: Executive Committee of the 2019 Tohoku-section Joint Convention of the Institutes of Electrical and Related Engineers Publication name: Proceedings of the 2019 Tohoku-section Joint Convention of the Institutes of Electrical and Related Engineers, 2F07 Publication date: August 22, 2019 2. Presentation at a meeting Name of the meeting: 2019 Tohoku-section Joint Convention of the Institutes of Electrical and Related Engineers Date held: August 23, 2019 3. Announcement on a website Posting address: https://sites.google.com/ com/view/miru2020/extended-abstracts The 23rd Image Recognition and Understanding Symposium MIRU2020 Extended Abstracts Abstracts Proceedings downloaded from the above address Date of publication: July 28, 2020 4. Presentation at the meeting Meeting name: 23rd Image Recognition and Understanding Symposium MIRU2020 Date held: August 4, 2020
本発明は、発話区間抽出方法、発話区間抽出プログラム、及び、発話区間抽出装置に関する。 The present invention relates to a speech section extraction method, a speech section extraction program, and a speech section extraction device.
近年、働き方改革の実現に向けて業務の効率化や労働環境の見直しが行われている。その中の1つとして職場おける労働の改善策として業務の効率化や会議の効率化が挙げられる。
会議における議事録は、議論された内容や取り決めを記録し、決定事項および経緯の共有を目的に行われ、作成される議事録は、その後の会議の質の向上や他の業務の効率化に寄与する。そして、音声認識の技術を応用して構築された議事録自動作成システムによれば、議事録作成におけるヒューマンエラーの低減や議事録作成に要する人員や時間を削減することが可能である。さらにこのような議事録自動作成システムにおいて発言ごとに発話者を自動判別する技術や音声認識精度を向上させる技術は、議事録作成の工数削減に貢献し、会議および業務の効率化に寄与する。
In recent years, there has been a trend to improve work efficiency and the working environment in order to realize work style reform. One of the measures to improve work in the workplace is to improve the efficiency of work and meetings.
Meeting minutes are taken to record the contents and agreements discussed and to share decisions and their history, and the minutes created contribute to improving the quality of subsequent meetings and the efficiency of other work. An automatic minutes-creation system built using speech recognition technology can reduce human error in creating minutes and reduce the number of people and time required to create minutes. Furthermore, technology that automatically identifies the speaker for each statement and technology that improves speech recognition accuracy in such an automatic minutes-creation system contributes to reducing the manpower required to create minutes, and contributes to the efficiency of meetings and work.
特許文献1は、会議における画像情報および音声情報を取得し、配信先に適切な情報量の議事録を配信することができる議事録配信システムを開示している。会議会場の映像や音声を取得し、録音開示時刻や、撮影開始時刻などを記録するデータベースを備えており、自動生成された議事録を会議関係者へメールで送信可能である。しかしながら、音声に基づいて発話区間を推定する機能が搭載されているが、発話者の判別を目的とした機能ではなく、発話開始と終了の時刻を決定するための機能である。また、顔画像における口唇の動きを用いた発話区間の抽出に関して検討されておらず、かつ発話者の判別に関する機能は搭載されていない。 Patent Document 1 discloses a minutes distribution system that can acquire image and audio information from a meeting and distribute minutes with an appropriate amount of information to the distribution destination. The system acquires video and audio from the meeting venue and has a database that records the recording start time and the filming start time, and can send automatically generated minutes by email to those involved in the meeting. However, although the system is equipped with a function to estimate speech sections based on audio, this function is not intended to identify the speaker, but rather is a function to determine the start and end times of speech. Furthermore, no consideration has been given to extracting speech sections using lip movement in a facial image, and the system is not equipped with a function for identifying the speaker.
また、口唇の動きを用いて発話区間を抽出した場合、対象者が発声していない期間が検出された音声期間に含まれてしまい、音声期間の検出を適切に行うことができない場合がある。特許文献2は、口唇の動きおよび音声情報を用いた、発声期間と発声直前呼吸期間の検出を開示している。しかしながら、対象者とロボット間における1対1の対話を想定した手法であるため、複数人が参加する会議などの環境に対して検討されておらず、音声認識精度を向上させることを目的としている。 In addition, when lip movement is used to extract speech periods, periods when the subject is not speaking may be included in the detected voice period, making it difficult to properly detect the voice period. Patent Document 2 discloses detection of a vocalization period and a breathing period immediately before speaking using lip movement and voice information. However, as this method assumes one-to-one dialogue between a subject and a robot, it has not been considered for environments such as meetings in which multiple people participate, and its purpose is to improve the accuracy of voice recognition.
特許文献3は、処理性能の低いハードウェア上で用いられる場合にも、音声認識結果を得るまでの遅延時間を短縮し、かつ認識処理性能の低下を抑制する音声認識結果および音声認識方法を開示している。口唇の形状をカメラで取得し、発話に伴う口唇形状の変化があらかじめ設定された発話時の口唇形状パターンと一致するか否かにより発話しているか否かの判定を行う。しかしながら、音声認識を行う際に、ボタンを押すことで音声および画像情報の取得が行われるため、会議においてこのような音声取得方法を用いることは困難であると考えられる。また、タブレット端末等の使用者と機材間の距離が近い場合における手法であると考えるため、複数の人物が存在し、かつ人物とカメラ間の距離が離れている会議においての使用は困難であると考えられる。 Patent Document 3 discloses a voice recognition result and a voice recognition method that shortens the delay time until a voice recognition result is obtained and suppresses degradation of recognition processing performance, even when used on hardware with low processing performance. The shape of the lips is acquired by a camera, and whether or not the person is speaking is determined based on whether or not the change in the lip shape accompanying the speech matches a preset lip shape pattern for speech. However, since voice and image information is acquired by pressing a button when performing voice recognition, it is considered difficult to use such a voice acquisition method in a conference. In addition, since this method is considered to be a method for when the distance between the user of a tablet terminal or the like and the equipment is short, it is considered difficult to use in a conference where there are multiple people and the people are far away from the camera.
特許文献4は、単純な構成で各参加者の発話状態を正確に認識する手法を開示している。具体的には、はじめに、魚眼レンズを用いた広角撮影装置を用いて、会議の各参加者の顔を含む歪曲円形画像を撮影する。次に、撮影した画像の唇近傍領域を設定し、唇近傍領域内の輝度もしくは色を示す特徴量を用いて、発話状態を推定する。最後に、各人物画像とともに発話時間をディスプレイ装置上に提示する。しかしながら、音声情報との併用は行われていないため、音声が生じていない状態において会議参加者の口唇が動いた場合、発話が行われたと認識してしまう可能性がある。 Patent Document 4 discloses a method for accurately recognizing the speech state of each participant with a simple configuration. Specifically, first, a distorted circular image including the face of each participant in the meeting is captured using a wide-angle imaging device with a fisheye lens. Next, the lip vicinity area of the captured image is set, and the speech state is estimated using a feature value indicating the brightness or color within the lip vicinity area. Finally, the speech time is displayed on a display device along with each person's image. However, since this is not used in conjunction with audio information, if a participant's lips move when no audio is being produced, it may be recognized that speech has occurred.
特許文献5は、音声における雑音を低減し、音声認識精度を向上させることを目的とした手法を開示している。具体的には、MFCCに基づいて算出された特徴量および口唇の動きを用いて、非音声区間における誤認識を抑制可能な音声認識装置を提供している。しかしながら、音声認識の精度を向上させることを目的としている手法であるため、会議における環境下のように、複数名の発話者が同時にカメラ内に存在している場合を考慮していない。 Patent Document 5 discloses a method for reducing noise in speech and improving speech recognition accuracy. Specifically, it provides a speech recognition device that can suppress erroneous recognition in non-speech segments by using features calculated based on MFCC and lip movement. However, because this method aims to improve speech recognition accuracy, it does not take into account cases where multiple speakers are present in the camera at the same time, such as in a conference environment.
本発明は、かかる点に鑑み、簡易な設備であるとともに、複数の対象者から発話者の発話区間を精度よく抽出することができる発話区間抽出方法を提供することを課題とする。またそのためのプログラム、及び装置を提供する。 In view of the above, the present invention aims to provide a speech section extraction method that requires simple equipment and can accurately extract the speech section of a speaker from multiple subjects. It also provides a program and device for this purpose.
第1の本発明は、映像及び音声データから発話区間を抽出する方法であって、取得した映像から対象者の口内領域の縦幅を時系列に複数得る工程と、取得した音声データに基づいて音声特徴量を時系列に複数得る工程と、発話区間を抽出する工程と、を有し、発話区間を抽出する工程は、口内領域の縦幅から口内領域の縦幅の判定差分を時系列に複数得て、口内領域の縦幅の判定差分から発話区間を抽出する工程と、音声特徴量から音声特徴量の判定差分を時系列に複数得て、音声特徴量の判定差分から発話区間を抽出する工程と、を備え、口内領域の縦幅から抽出した発話区間であり、かつ、音声特徴量から抽出した発話区間を含む区間を発話区間と判別する、発話区間抽出方法である。 The first invention is a method for extracting speech sections from video and audio data, comprising the steps of: obtaining a plurality of time-series vertical widths of the intra-mouth area of a subject from the obtained video; obtaining a plurality of time-series audio features based on the obtained audio data; and extracting speech sections. The step of extracting speech sections comprises the steps of obtaining a plurality of time-series judgment differences of the vertical width of the intra-mouth area from the vertical width of the intra-mouth area and extracting speech sections from the judgment differences of the vertical width of the intra-mouth area; and obtaining a plurality of time-series judgment differences of the audio features from the audio features and extracting speech sections from the judgment differences of the audio features. This speech section extraction method distinguishes a section that is an utterance section extracted from the vertical width of the intra-mouth area and includes an utterance section extracted from the audio features as a speech section.
第1の本発明における音声特徴量の判定差分から発話区間を抽出する工程において、音声特徴量の判定差分は0.00以上が好ましい。 In the process of extracting speech sections from the determination difference of the audio features in the first aspect of the present invention, it is preferable that the determination difference of the audio features is 0.00 or more.
第1の本発明における口内領域の縦幅の判定差分から発話区間を抽出する工程において、口内領域の縦幅の判定差分は閾値Aよりも大きく、閾値Aは、映像の空間分解能Rsを用いた以下の式(1)で表されることが好ましい。 In the process of extracting speech sections from the determined difference in the vertical width of the intra-mouth area in the first aspect of the present invention, it is preferable that the determined difference in the vertical width of the intra-mouth area is greater than a threshold A, and that the threshold A is expressed by the following formula (1) using the spatial resolution Rs of the image.
第1の本発明において、音声特徴量の判定差分を時系列に複数得るための、複数の音声特徴量に対してノイズ低減処理をする工程を備えることが好ましい。 In the first aspect of the present invention, it is preferable to include a step of performing noise reduction processing on a plurality of speech features to obtain a plurality of determination differences of the speech features in a time series.
第1の本発明において、口内領域の縦幅の判定差分を時系列に複数得るための、複数の口内領域の縦幅に対してノイズ低減処理をする工程を備えることが好ましい。 In the first aspect of the present invention, it is preferable to include a step of performing noise reduction processing on multiple vertical widths of the intraoral region to obtain multiple judgment differences of the vertical width of the intraoral region in a time series.
第1の本発明における口内領域の縦幅の判定差分から発話区間を抽出する工程において無発話区間に分類されたフレームから発話区間のフレームを再抽出する工程を備えることが好ましい。 It is preferable to include a step of re-extracting frames of speech sections from frames classified as non-speech sections in the step of extracting speech sections from the determined difference in the vertical width of the intra-mouth area in the first invention.
第2の本発明は、映像及び音声データから発話区間を抽出するプログラムであって、取得した映像から対象者の口内領域の縦幅を時系列に複数得るステップと、取得した音声データに基づいて音声特徴量を時系列に複数得るステップと、発話区間を抽出するステップと、を有し、発話区間を抽出するステップは、口内領域の縦幅から口内領域の縦幅の判定差分を時系列に複数得て、口内領域の縦幅の判定差分から発話区間を抽出するステップと、音声特徴量から音声特徴量の判定差分を時系列に複数得て、音声特徴量の判定差分から発話区間を抽出するステップと、を備え、口内領域の縦幅から抽出した発話区間であり、かつ、音声特徴量から抽出した発話区間を含む区間を発話区間と判別する、発話区間抽出プログラムである。 The second invention is a program for extracting speech sections from video and audio data, comprising the steps of: obtaining a plurality of vertical widths of the intra-mouth area of a subject in a time series from the obtained video; obtaining a plurality of audio features in a time series based on the obtained audio data; and extracting speech sections, wherein the step of extracting speech sections comprises the steps of obtaining a plurality of judged differences in the vertical width of the intra-mouth area in a time series from the vertical width of the intra-mouth area and extracting speech sections from the judged differences in the vertical width of the intra-mouth area; and obtaining a plurality of judged differences in the audio features in a time series from the audio features and extracting speech sections from the judged differences in the audio features, and the speech section extraction program distinguishes sections that are extracted from the vertical width of the intra-mouth area and include speech sections extracted from the audio features as speech sections.
第2の本発明の発話区間抽出プログラムにおいて、音声特徴量の判定差分から発話区間を抽出するステップにおいて、音声特徴量の判定差分は0.00以上が好ましい。 In the second speech section extraction program of the present invention, in the step of extracting a speech section from the judgment difference of the speech features, it is preferable that the judgment difference of the speech features is 0.00 or more.
第2の本発明の発話区間抽出プログラムの口内領域の縦幅の判定差分から発話区間を抽出するステップにおいて、口内領域の縦幅の判定差分は閾値Aよりも大きく、閾値Aは、映像の空間分解能Rsを用いた式(1)で表されることが好ましい。 In the step of extracting a speech section from the determined difference in the vertical width of the intra-mouth region of the second speech section extraction program of the present invention, it is preferable that the determined difference in the vertical width of the intra-mouth region is greater than a threshold value A, and that the threshold value A is expressed by formula (1) using the spatial resolution Rs of the image.
第2の本発明の発話区間抽出プログラムにおいて、音声特徴量の判定差分を時系列に複数得るための、複数の音声特徴量に対してノイズ低減処理をするステップを備えることが好ましい。 The speech segment extraction program of the second aspect of the present invention preferably includes a step of performing noise reduction processing on multiple speech features to obtain multiple decision differences of the speech features in a time series.
第2の本発明の発話区間抽出プログラムにおいて、口内領域の縦幅の判定差分を時系列に複数得るための、複数の口内領域の縦幅に対してノイズ低減処理をするステップを備えることが好ましい。 In the second speech segment extraction program of the present invention, it is preferable to include a step of performing noise reduction processing on multiple vertical widths of the intra-mouth area to obtain multiple determination differences in the vertical width of the intra-mouth area in a time series.
第2の本発明の発話区間抽出プログラムの口内領域の縦幅の判定差分から発話区間を抽出するステップにおいて誤って無発話区間に分類された発話区間のフレームを再抽出するステップを備えることが好ましい。 It is preferable that the second speech segment extraction program of the present invention further includes a step of re-extracting frames of speech segments that have been erroneously classified as non-speech segments in the step of extracting speech segments from the difference in the vertical width of the intra-mouth area.
第3の本発明は、映像及び音声データから発話区間を抽出する装置であって、映像を取得するカメラと、音声データを取得するマイクと、上記発話区間抽出プログラムが記憶された記憶手段、及び、発話区間抽出プログラムに基づいて演算を行う演算手段と、を有し、演算手段は、カメラで取得した映像、及び、マイクで取得した音声データを取得し、取得した映像及び音声データを用いて発話区間抽出プログラムによる演算が行われる、発話区間抽出装置である。 A third aspect of the present invention is an apparatus for extracting speech sections from video and audio data, the apparatus comprising: a camera for acquiring video; a microphone for acquiring audio data; a storage means for storing the speech section extraction program; and a calculation means for performing calculations based on the speech section extraction program, the calculation means acquiring video captured by the camera and audio data captured by the microphone, and performing calculations according to the speech section extraction program using the acquired video and audio data, in a speech section extraction device.
本発明によれば、簡易な設備であるとともに、複数の対象者から発話者の発話区間を精度よく抽出することができる。 The present invention allows for simple equipment and the accurate extraction of a speaker's speech section from multiple subjects.
{発話者出力方法}
図1は、1つの形態にかかるシステムにおける発話者出力方法S1の流れを示す図である。図1に示されるように、発話者出力方法S1は、映像・音声データ取得工程S10、発話区間抽出工程S20、発話人数判別工程S30、発話者判別工程S40、発話者出力工程S50を含んでいる。本開示の発話区間抽出工程S20により、複数の対象者から発話者の発話区間を精度よく抽出することができる。
{Speaker output method}
Fig. 1 is a diagram showing the flow of a speaker output method S1 in a system according to one embodiment. As shown in Fig. 1, the speaker output method S1 includes a video/audio data acquisition step S10, a speech section extraction step S20, a speaker count determination step S30, a speaker determination step S40, and a speaker output step S50. The speech section extraction step S20 of the present disclosure makes it possible to extract the speech sections of speakers from multiple targets with high accuracy.
[映像・音声データ取得工程S10]
映像・音声データ取得工程S10では、発話区間抽出対象者の映像及び音声のデータを取得する。映像の取得はいわゆるカメラ、音声データの取得はマイクにより行うことができるが、本形態によれば、複数の発話区間抽出対象者の映像を同時に撮影できるカメラ(例えば全方位カメラ、広角カメラ)及び、発話区間抽出対象者の音声を取得できるマイクを用いて、後述する工程のデータ処理を行うことにより、どの人物において発話区間が生じているかを抽出することができる。また、絞り込んだ人物の画像情報を発話者判別などの処理工程に使用することも可能である。映像および音声データの取得に際して、複数台のビデオカメラやマイクを用いてもよいが、発話区間抽出対象者全員の情報を取得することができれば、1つのビデオカメラ、1つのマイクの使用でもよく、設備を最小限に抑えることができる。
また、カメラとマイクとは別機器であっても一体であってもよい。従って、カメラに備わっているマイクを利用することもできる。
[Video/audio data acquisition step S10]
In the video/audio data acquisition step S10, video and audio data of the speech section extraction target person are acquired. Video can be acquired by a so-called camera, and audio data can be acquired by a microphone. According to this embodiment, a camera (for example, an omnidirectional camera or a wide-angle camera) capable of simultaneously capturing the video of multiple speech section extraction target people and a microphone capable of capturing the audio of the speech section extraction target people are used to perform data processing in the steps described below, thereby making it possible to extract which person has a speech section. In addition, it is also possible to use image information of the narrowed-down person in a processing step such as speaker discrimination. When acquiring video and audio data, multiple video cameras and microphones may be used, but as long as information on all of the speech section extraction target people can be acquired, one video camera and one microphone may be used, and the equipment can be minimized.
In addition, the camera and the microphone may be separate devices or may be integrated together, so that the microphone provided in the camera can be used.
映像・音声データ取得工程S10により、例えば図2(a)に模式的に示したように発話区間抽出対象者の顔部分の映像を取得することができる。また図2(b)に模式的に示したように、横軸を時間とした波形として音声データを取得することができる。 By the video/audio data acquisition process S10, it is possible to acquire an image of the face of the person from whom the speech section is to be extracted, as shown, for example, in FIG. 2(a). Also, it is possible to acquire audio data as a waveform with the horizontal axis representing time, as shown, for example, in FIG. 2(b).
[発話区間抽出工程S20]
発話区間抽出工程S20では、映像・音声データ取得工程S10で取得した映像および音声データを用いて発話区間を抽出する。図3に、発話区間抽出工程S20の流れを示した。
図3に示されるように、発話区間抽出工程S20は、映像データを処理する工程である、顔領域の検出処理工程S21、口内領域の縦幅抽出処理工程S22、第一平滑化処理工程S23、第一発話区間抽出処理工程S24、および、第一発話区間再抽出処理工程S25と、音声データを処理する工程である、音声特徴量の取得工程S26、第二平滑化処理工程S27、および、第二発話区間抽出処理工程S28と、発話区間判別処理工程S29とを有している。以下、各工程について説明する。
[Speech section extraction step S20]
In the speech section extraction step S20, a speech section is extracted using the video and audio data acquired in the video and audio data acquisition step S10. A flow of the speech section extraction step S20 is shown in FIG.
3, the speech section extraction process S20 includes a face area detection process S21, an intraoral area vertical width extraction process S22, a first smoothing process S23, a first speech section extraction process S24, and a first speech section re-extraction process S25, which are video data processing processes, and a voice feature acquisition process S26, a second smoothing process S27, a second speech section extraction process S28, and a speech section discrimination process S29, which are voice data processing processes. Each process will be described below.
<顔領域の検出処理工程S21>
顔領域の検出処理工程S21では、映像・音声データ取得工程S10で取得した映像データに対して、発話区間抽出対象者の顔部分に特徴点を配置する。図4に例を示した。図4の例では、図2(a)に示した映像の顔部分に「●」で示した特徴点Aが配置されている(見易さのため、符号Aは一部の特徴点のみに付し、他は省略した。)。本形態では顔の下半分の輪郭(頬から顎)、眉毛、目、鼻(鼻梁、下端部)、及び口唇(上下の唇)に対してそれぞれの輪郭に沿うように複数の特徴点Aが配置されている。
特徴点の配置方法については特に限定されることはないが、隣接する画素の輝度差を利用し、所定の閾値以上の輝度差を有する位置を各部の輪郭と判断することができる。その他、市販や公開されているソフトウエアを用いてもよく、これには例えばDlibが挙げられる。
<Face area detection processing step S21>
In the face region detection process S21, feature points are arranged on the face of the person to be extracted from the speech section for the video data acquired in the video/audio data acquisition process S10. An example is shown in Fig. 4. In the example of Fig. 4, feature points A indicated by "●" are arranged on the face of the video shown in Fig. 2(a) (for ease of viewing, the symbol A is attached to only some of the feature points, and the others are omitted). In this embodiment, multiple feature points A are arranged along the contours of the lower half of the face (from cheeks to chin), eyebrows, eyes, nose (bridge of the nose, lower end), and lips (upper and lower lips).
Although there is no particular limitation on the method of arranging the feature points, it is possible to use the brightness difference between adjacent pixels and determine the positions having a brightness difference equal to or greater than a predetermined threshold as the contours of each part. In addition, commercially available or publicly available software may be used, such as Dlib.
本形態では特徴点として後述するように口内領域の縦幅を時系列に把握するため、特徴点Aは少なくともこれらの把握に必要な位置及び数で配置されていればよい。従って本形態では、少なくとも口唇部に特徴点Aが配置されている。
ただし、その他の理由によりこれ以外に特徴点Aが配置されてもよい。例えば、顔の輪郭に沿った特徴点Aを用いて判別対象者の顔の位置や大きさを得たり、顔以外の情報を削除する処理を行ったりしてもよい。
In this embodiment, since the vertical width of the intraoral region is grasped in time series as the feature point, as will be described later, it is sufficient that the feature point A is arranged at least in the position and number necessary for grasping this. Therefore, in this embodiment, the feature point A is arranged at least on the lips.
However, feature points A may be arranged other than those for other reasons. For example, feature points A along the contour of the face may be used to obtain the position and size of the face of the person to be identified, or a process may be performed to delete information other than the face.
なお、このような特徴点Aの配置は映像における画像ごとに行われる。すなわち、映像を構成するための時系列的に連続する複数の画像のそれぞれについて特徴点Aが配置される。図4はある1つの画像について説明した例である。
時系列的に連続する複数の画像(フレーム)を処理する際に、例えば、1フレーム目の画像に対して顔検出処理を施し、その顔検出結果をもとに、顔周辺の領域をトリミングし、2フレーム以降は前フレームにおける顔周辺領域を対象に顔検出を実施して、処理の効率化を図ってもよい。
The feature point A is arranged for each image in the video. That is, the feature point A is arranged for each of a plurality of images that are successive in time series to compose the video. Fig. 4 shows an example of one image.
When processing multiple images (frames) that are consecutive in time series, for example, face detection processing may be performed on the image of the first frame, and the area around the face may be trimmed based on the face detection results, and from the second frame onwards, face detection may be performed on the area around the face in the previous frame, thereby improving the efficiency of processing.
<口内領域の縦幅抽出処理工程S22>
口内領域の縦幅抽出処理工程S22では、顔領域の検出処理工程S21で配置された特徴点Aから、口内領域の縦幅を抽出し計算する。図5に、図4のうち口唇部分に注目して拡大した図を表した。
ここで「口内領域の縦幅」とは、口唇部分のうち口内領域上端の特徴点A1と口内領域下端の特徴点A2との縦方向の距離Bを表す。口内領域の縦幅は、発話区間抽出対象者の口述によって時系列的に変化することが把握できればよく、時系列で連続する複数の画像のそれぞれについて抽出される。図5に示した例では、距離Bが最大になりやすい口内領域正中線に最も近い特徴点を選択した。これにより、口内領域の縦幅の時系列的な変化が明確になりやすくなる。
<Vertical width extraction process S22 of intraoral region>
In the mouth area vertical width extraction process S22, the vertical width of the mouth area is extracted and calculated from the feature point A arranged in the face area detection process S21. Fig. 5 shows an enlarged view of the lip portion in Fig. 4.
Here, the "vertical width of the intra-mouth area" refers to the vertical distance B between feature point A1 at the upper end of the intra-mouth area and feature point A2 at the lower end of the intra-mouth area of the lips. The vertical width of the intra-mouth area is extracted for each of a number of images that are consecutive in time series, as long as it can be understood that it changes over time depending on the dictation of the person from whom the speech section is to be extracted. In the example shown in Fig. 5, the feature point closest to the midline of the intra-mouth area, where distance B is likely to be maximum, was selected. This makes it easier to clarify the change over time in the vertical width of the intra-mouth area.
本工程で抽出する距離Bは、座標、長さ、画素数等、どのような単位で表現してもよい。本形態の口内領域の縦幅の距離Bは、図6(a)に示したように、画素数により表現している。 The distance B extracted in this process may be expressed in any unit, such as coordinates, length, or number of pixels. In this embodiment, the distance B of the vertical width of the intraoral region is expressed in number of pixels, as shown in FIG. 6(a).
人は、無発話時において、口を閉じている傾向がある。よって、無発話時に口内領域の縦幅は、0画素に近い値、かつ、ほぼ一定の値を保つ傾向がある。さらに、無発話時に口を閉じている傾向は、人物によらずあらゆる発話区間抽出対象者において認められる。また、口を閉じている状態において、口内領域の縦幅は、カメラおよび発話区間抽出対象者間の距離の変動や発話区間抽出対象者の顔の角度に起因して変化しにくい数値である。
本発明は、口内領域の縦幅の時系列変化に着目することで、会議のような環境下においても、顔の動き、人物ごとの口唇の動きの差異、および、カメラと発話区間抽出対象者との距離変化による影響を低減し、発話区間を抽出可能にする。
People tend to keep their mouths closed when they are not speaking. Therefore, the vertical width of the intra-mouth area when they are not speaking tends to be close to 0 pixels and to maintain a nearly constant value. Furthermore, the tendency to keep the mouth closed when they are not speaking is observed in all subjects for speech section extraction, regardless of the person. Furthermore, when the mouth is closed, the vertical width of the intra-mouth area is a value that is unlikely to change due to fluctuations in the distance between the camera and the subject for speech section extraction or the angle of the face of the subject for speech section extraction.
By focusing on the time-series changes in the vertical width of the intraoral area, the present invention reduces the effects of facial movement, differences in lip movement between different people, and changes in the distance between the camera and the person being extracted from, making it possible to extract speech sections, even in environments such as meetings.
<第一平滑化処理工程S23>
第一平滑化処理工程S23では、口内領域の縦幅抽出処理工程S22で得られた口内領域の縦幅の時系列変化に対して平滑化処理をする。図6(a)は第一平滑化処理工程S23前、図6(b)は第一平滑化処理工程S23後の口内領域の縦幅の時系列変化を示す一例である。第一平滑化処理工程S23により、照明等の微細な変化に伴い口内領域縦幅の時系列変化にて生じたノイズによる影響等を低減することができる。
本形態では、本工程において平滑化処理を用いているが、本工程では、口内領域縦幅の時系列変化にて生じたノイズによる影響等を低減することができる公知のノイズ低減処理工程を制限なく用いることができる。
<First smoothing treatment step S23>
In the first smoothing process step S23, a smoothing process is performed on the time series change in the vertical width of the intramouth area obtained in the intramouth area vertical width extraction process step S22. Fig. 6(a) is an example showing the time series change in the vertical width of the intramouth area before the first smoothing process step S23, and Fig. 6(b) is an example showing the time series change in the vertical width of the intramouth area after the first smoothing process step S23. The first smoothing process step S23 can reduce the effects of noise caused by minute changes in the lighting and other factors in the time series change in the vertical width of the intramouth area.
In this embodiment, a smoothing process is used in this process, but any known noise reduction process that can reduce the effects of noise caused by time-series changes in the vertical width of the intraoral area can be used in this process without any restrictions.
第一平滑化処理工程S23における平滑化処理手順については特に限定されることはないが、例えば、任意のnフレーム目から連続したPフレーム(nフレーム目~n+Pフレーム目)における口内領域の縦幅の平均値を算出し、その平均値をnフレーム目の口内領域の縦幅に設定する方法が挙げられる。ここで、Pは1以上の整数であればよく、本例では、上記Pを10フレームとしたが、後述のとおり、高い発話区間抽出精度を得るために、Pは5以上15以下であることが好ましい。 The smoothing procedure in the first smoothing process step S23 is not particularly limited, but an example is a method of calculating the average value of the vertical width of the intra-mouth area in P consecutive frames (frame n to frame n+P) starting from an arbitrary nth frame, and setting this average value as the vertical width of the intra-mouth area in the nth frame. Here, P may be an integer of 1 or more, and in this example, P is set to 10 frames, but as described below, in order to obtain high accuracy in extracting speech segments, it is preferable that P be 5 or more and 15 or less.
<第一発話区間抽出処理工程S24>
第一発話区間抽出処理工程S24では、第一平滑化処理工程S23を施した口内領域の縦幅の時系列変化を対象として発話区間を抽出する。図7(a)は平滑化された口内領域の縦幅の例、図7(b)は図7(a)から口内領域の縦幅の判定差分dnを算出した結果を示す一例である。「口内領域の縦幅の判定差分」とは、時系列的に連続する複数のフレームの範囲において、口内領域の縦幅の最大値と最小値とを取得し、その最大値と最小値との差を算出した結果であり、発話区間内のフレームであるか否かの抽出の指標になる。
<First speech section extraction processing step S24>
In the first speech section extraction processing step S24, a speech section is extracted based on the time series change in the vertical width of the intra-mouth area after the first smoothing processing step S23. Fig. 7(a) shows an example of the smoothed vertical width of the intra-mouth area, and Fig. 7(b) shows an example of the result of calculating the judgment difference dn of the vertical width of the intra-mouth area from Fig. 7(a). The "judgment difference of the vertical width of the intra-mouth area" is the result of obtaining the maximum and minimum values of the vertical width of the intra-mouth area within a range of multiple chronologically consecutive frames and calculating the difference between the maximum and minimum values, and serves as an index for extracting whether or not a frame is within the speech section.
より具体的には、任意のnフレーム目およびその前後Qフレーム(n-Qフレーム目~n+Qフレーム目の合計2×Q+1フレーム分)から口内領域の縦幅の最大値および最小値を取得し、その最大値と最小値との差である口内領域の縦幅の判定差分dnを算出し、nフレーム目の値として設定する。口内領域の縦幅の判定差分の算出は、時系列的に連続する複数フレームに対して行う。ここで、Qは1以上の整数であればよく、本例では、上記Qを15フレームとしたが、後述のとおり、高い発話区間抽出精度を得るために、Qは10以上30以下であることが好ましい。 More specifically, the maximum and minimum values of the vertical width of the intra-mouth area are obtained from an arbitrary nth frame and the Q frames before and after it (a total of 2 x Q + 1 frames from n-Qth frame to n+Qth frame), and the judgment difference dn of the vertical width of the intra-mouth area, which is the difference between the maximum and minimum values, is calculated and set as the value of the nth frame. The judgment difference of the vertical width of the intra-mouth area is calculated for multiple frames that are consecutive in time series. Here, Q may be an integer of 1 or more, and in this example, the above Q is set to 15 frames, but as will be described later, in order to obtain high accuracy in extracting speech segments, it is preferable that Q be between 10 and 30.
例えば、任意のnフレーム目およびその前後Qフレームにおいて、無発話区間のフレームが連続していれば、口内領域の縦幅の最大値および最小値はともに0画素に近い値になることから、口内領域の縦幅の判定差分dnは0に近い値となる。また、任意のnフレーム目およびその前後Qフレームにおいて、発話区間のフレームが存在すれば、無発話区間と比較して発話区間では口内領域の縦幅が大きくなることから、口内領域の縦幅の判定差分dnは無発話区間より大きい値になる。
口内領域の縦幅の判定差分dnがある所定の閾値Aより大きければ発話区間のフレームに分類される。映像データの画素数、映像内での判別対象者の口唇の全画像における割合、広角カメラの歪み等によって変化するが、例えば、3840×2160画素で、1画素の空間分解能が1mm程度(口唇の縦幅が約20mm、同じ領域が画像上では約20画素で表示されていることから算出)の映像データを得た図7の場合において、閾値Aを1.5とすることにより、発話区間の抽出ができる。
閾値Aは、前記映像の空間分解能Rsを用いた式(1)を満たす値であることが好ましい。口内領域の縦幅の判定差分dnが閾値Aより大きければ、高抽出精度で、発話区間のフレームに分類される。
For example, if there are consecutive frames of silent intervals in any nth frame and Q frames before and after it, the maximum and minimum values of the vertical width of the intramouth area will both be close to 0 pixels, and the determined difference dn of the vertical width of the intramouth area will be close to 0. Also, if there are frames of speech intervals in any nth frame and Q frames before and after it, the vertical width of the intramouth area will be larger in the speech interval compared to the silent interval, and the determined difference dn of the vertical width of the intramouth area will be larger than the silent interval.
If the judged difference dn of the vertical width of the intra-oral region is larger than a certain threshold A, the frame is classified as a speech section. Although it varies depending on the number of pixels of the video data, the ratio of the lips of the person to be identified in the entire image in the video, the distortion of the wide-angle camera, etc., for example, in the case of Fig. 7 where video data of 3840 x 2160 pixels and a spatial resolution of one pixel of about 1 mm (calculated from the fact that the vertical width of the lips is about 20 mm and the same region is displayed in about 20 pixels on the image) is obtained, the speech section can be extracted by setting the threshold A to 1.5.
The threshold value A is preferably a value that satisfies the formula (1) using the spatial resolution Rs of the image. If the determination difference dn of the vertical width of the intraoral region is larger than the threshold value A, the frame is classified as a speech section with high extraction accuracy.
<第一発話区間再抽出処理工程S25>
第一発話区間再抽出処理工程S25では、第一発話区間抽出処理工程S24において誤って無発話区間に分類された発話区間のフレームを再抽出する。図8は口内領域の縦幅の判定差分dnの算出した結果を示す一例であるが、図8において「〇」で囲まれたフレームは、発話区間のフレームでありながら、誤って無発話区間に分類されたフレームを表す。
<First speech section re-extraction processing step S25>
In the first speech section re-extraction processing step S25, frames of speech sections erroneously classified as non-speech sections in the first speech section extraction processing step S24 are re-extracted. Fig. 8 shows an example of a result of calculating the determined difference dn of the vertical width of the intra-mouth area, and frames surrounded by "o" in Fig. 8 represent frames of speech sections that have been erroneously classified as non-speech sections.
本形態では、発話区間のフレームが誤って無発話区間に分類されることを防ぐため、無発話区間であると判定された任意のnフレーム目以降のRフレーム以内(nフレーム目~n+Rフレーム目)に発話区間であると判定されたフレームが存在する場合には、nフレームを発話区間内のフレームとしてもよい。ここで、Rは1以上の整数であればよく、本例では、上記Rを30フレームとしたが、後述のとおり、高い発話区間抽出精度を得るために、Rは5以上50以下であることが好ましい。
誤って無発話区間に分類された発話区間のフレームがない場合には、第一発話区間再抽出処理工程S25は、行われなくてもよい。
In this embodiment, in order to prevent frames in a speech section from being erroneously classified as a silent section, if there is a frame determined to be a speech section within R frames (frame n to frame n+R) after any nth frame determined to be a silent section, the nth frame may be treated as a frame in the speech section. Here, R may be an integer of 1 or more, and in this example, R is set to 30 frames, but as described later, in order to obtain high speech section extraction accuracy, R is preferably 5 to 50.
If there is no frame of an utterance period that has been erroneously classified as a non-utterance period, the first utterance period re-extraction processing step S25 does not need to be performed.
<音声の特徴量の取得工程S26>
音声の特徴量の取得工程S26では、映像・音声データ取得工程S10で得た音声データ(例えば図2(b))から音声特徴量を計算して得る。これにより複雑な多くの情報を含む音声データから発話区間抽出に必要な音声データを抽出し、精度を保ちつつデータの取り扱いをし易くすることができる。
<Acquisition step S26 of voice features>
In the voice feature acquisition step S26, voice features are calculated and obtained from the voice data (e.g., FIG. 2(b)) obtained in the video/audio data acquisition step S10. This makes it possible to extract the voice data necessary for speech section extraction from the voice data containing a lot of complex information, and makes it easier to handle the data while maintaining accuracy.
音声特徴量は、音声データから発話区間抽出に必要な音声データを抽出し、精度を保ちつつデータの取り扱いをし易くすることができれば特に限定されることはないが、その中でもメル周波数ケプストラム係数(Mel-Frequency Cepstrum Coefficient、MFCC)を用いることが好ましい。そのうち0次元目を用いることがさらに好ましい。これは、音声認識の特徴量に有用な低周波成分の特徴を有していること、及び、低次元(0次元目)成分は声道の音響特性や口腔の形状に起因して変化することによる。 The speech features are not particularly limited as long as they can extract the speech data necessary for extracting speech segments from speech data and make the data easy to handle while maintaining accuracy, but it is preferable to use Mel-Frequency Cepstrum Coefficients (MFCCs). Of these, it is even more preferable to use the zeroth dimension. This is because they have low-frequency component characteristics that are useful for speech recognition features, and the low-dimensional (zeroth dimension) components change due to the acoustic properties of the vocal tract and the shape of the oral cavity.
より具体的な例として次のように音声特徴量を得る。図9、図10に説明のための図を示した。
初めに図9(a)に示した映像・音声データ取得工程S10で得た音声データから所定の時間長さDの部分(部分E1)を図9(b)のように抽出する。Dの大きさは特に限定されることはないが本例は20msである。
次にこの部分E1の音声データについてMFCCを求め図10のようなMFCCデータを得る。MFCCの求め方は公知の通りであるが、例えば、「河原達也 編著、音声認識システム 改定2版、オーム社、2016」に記載の内容を挙げることができる。
例えば次のように算出する。はじめに音声データ(音声波形)をフーリエ変換し、周波数成分を取得し、この周波数成分を用いてパワースペクトル(各周波数成分における音の大きさ)を算出する。次に、このパワースペクトルに対してメルフィルタバンクを掛ける。人間の聴覚は高周波になるにつれて分解能が低くなる特徴を有しているため、メルフィルタバンクを掛けることで、人間の聴覚特性に応じた特徴量を抽出することが可能となる。そして、ここからケプストラム特徴量を算出し、声紋波の高調波成分(人物の違いによって変化する特徴)と声道による包絡成分(発話内容の違いによって変化する特徴)を分離する。ケプストラム特徴量における低次元成分(0次元目~14次元目)が、主に音声認識に利用されるが、上記したように本形態では0次元目を用いることが好ましい。
このようにして抽出されたケプストラム特徴量をMFCCと呼び、音声特徴量とする。
As a more specific example, speech features are obtained as follows: Figs. 9 and 10 are diagrams for explanation.
First, a portion of a predetermined time length D (portion E1 ) is extracted from the audio data obtained in the video/audio data acquisition step S10 shown in Fig. 9(a) as shown in Fig. 9(b). The size of D is not particularly limited, but is 20 ms in this example.
Next, the MFCC is calculated for the speech data of this portion E1 to obtain the MFCC data as shown in Fig. 10. The method of calculating the MFCC is well known, and for example, the method described in "Speech Recognition System, Revised 2nd Edition, edited by Tatsuya Kawahara, Ohmsha, 2016" can be mentioned.
For example, the calculation is performed as follows. First, the voice data (voice waveform) is Fourier transformed to obtain frequency components, and the power spectrum (the volume of sound at each frequency component) is calculated using these frequency components. Next, this power spectrum is multiplied by a Mel filter bank. Since human hearing has a characteristic that the resolution decreases as the frequency increases, by multiplying by the Mel filter bank, it is possible to extract features according to the human hearing characteristics. Then, from this, a cepstral feature is calculated, and the harmonic components of the ripple wave (features that change depending on the person) and the envelope components due to the vocal tract (features that change depending on the speech content) are separated. The low-dimensional components (0th to 14th dimensions) of the cepstral feature are mainly used for voice recognition, but as described above, it is preferable to use the 0th dimension in this embodiment.
The cepstral features extracted in this manner are called MFCCs and are used as speech features.
そのあと、図9(a)に示したように部分E1に対して時間dだけ遅らせた部分E2(時間長さD)についても同様に音声特徴量を得る。これを順次繰り返すことで時系列的に複数の音声特徴量を得る。なお、この遅らせる時間dの大きさは特に限定されず、D>d、D=d、D<dのいずれあってもよいが、精度を高める観点からD>dであることが好ましい。本例では上記Dが20msであるのに対してdを10msとしている。
また、発話が無い部分を除外し、発話がある部分のみを対象とすることもできる。
Then, as shown in Fig. 9(a), a speech feature is obtained similarly for part E2 (length of time D) delayed by time d from part E1 . By repeating this process, a plurality of speech features are obtained in a time series. The length of the delay time d is not particularly limited, and may be D>d, D=d, or D<d, but it is preferable that D>d from the viewpoint of improving accuracy. In this example, D is 20 ms, while d is 10 ms.
It is also possible to exclude parts where there is no speech and target only parts where there is speech.
以上により、MFCCの0次元目の数値である音声特徴量の時系列変化を取得することができる。 By doing the above, we can obtain the time series changes in the speech features, which are the numerical values in the 0th dimension of the MFCC.
<第二平滑化処理工程S27>
第二平滑化処理工程S27では、音声の特徴量の取得工程S26で得られた音声特徴量の時系列変化に対して平滑化処理をする。第二平滑化処理工程S27により、取得した音声特徴量の時系列変化に含まれるノイズ等を低減することができる。図11(a)は第二平滑化処理工程S27前、図11(b)は第二平滑化処理工程S27後の音声特徴量の時系列変化を示す一例である。
本形態では、本工程において平滑化処理を用いているが、本工程では、取得した音声特徴量の時系列変化に含まれるノイズ等を低減することができる公知のノイズ低減処理工程を制限なく用いることができる。
<Second smoothing process S27>
In the second smoothing process step S27, a smoothing process is performed on the time series changes in the speech features obtained in the speech feature acquisition process S26. The second smoothing process step S27 makes it possible to reduce noise and the like contained in the time series changes in the acquired speech features. Fig. 11(a) is an example showing the time series changes in the speech features before the second smoothing process step S27, and Fig. 11(b) is an example showing the time series changes in the speech features after the second smoothing process step S27.
In this embodiment, a smoothing process is used in this step, but any known noise reduction process capable of reducing noise, etc. contained in the time-series changes in the acquired speech features can be used in this step without any restrictions.
第二平滑化処理工程S27における平滑化処理手順については特に限定されることはないが、例えば、任意のnフレーム目から連続したTフレーム(nフレーム目~n+Tフレーム目)における音声特徴量の平均値を算出し、その平均値をnフレーム目の音声特徴量に設定する方法が挙げられる。ここで、Tは1以上の整数であればよく、本例では、上記Tを100フレーム(約1.0秒間)としたが、後述のとおり、高い発話区間抽出精度を得るために、Tは10以上150以下であることが好ましい。 The smoothing procedure in the second smoothing process S27 is not particularly limited, but an example is a method of calculating the average value of the speech features for T consecutive frames (nth frame to n+Tth frame) starting from an arbitrary nth frame, and setting the average value as the speech feature for the nth frame. Here, T may be an integer of 1 or more, and in this example, the above T is set to 100 frames (approximately 1.0 second), but as described below, in order to obtain high speech section extraction accuracy, it is preferable that T is between 10 and 150.
<第二発話区間抽出処理工程S28>
第二発話区間抽出処理工程S28では、第二平滑化処理工程S27を施した音声特徴量の時系列変化を対象として発話区間を抽出する。図12(a)は第二平滑化処理工程S27後の音声特徴量の例、図12(b)は図12(a)から音声特徴量の仮判定差分dmを算出した結果、図12(c)は図12(a)および図12(b)から音声特徴量の判定差分Dmを算出した結果である。「音声特徴量の仮判定差分」とは、時系列的に連続する複数フレームの範囲において、音声特徴量の最大値と最小値とを取得し、その最大値と最小値との差を算出した結果であり、「音声特徴量の判定差分」とは、音声特徴量と音声特徴量の仮判定差分dmとの差分の時系列変化を算出した結果であり、発話区間内のフレームであるか否かの抽出の指標になる。
<Second speech section extraction processing step S28>
In the second speech section extraction processing step S28, a speech section is extracted based on the time series change of the speech feature that has been subjected to the second smoothing processing step S27. Fig. 12(a) shows an example of the speech feature after the second smoothing processing step S27, Fig. 12(b) shows the result of calculating the provisional decision difference dm of the speech feature from Fig. 12(a), and Fig. 12(c) shows the result of calculating the decision difference Dm of the speech feature from Fig. 12(a) and Fig. 12(b). The "provisional decision difference of the speech feature" is the result of obtaining the maximum and minimum values of the speech feature in a range of multiple frames that are consecutive in time series and calculating the difference between the maximum and minimum values, and the "decision difference of the speech feature" is the result of calculating the time series change of the difference between the speech feature and the provisional decision difference dm of the speech feature, and serves as an index for extracting whether or not a frame is within an utterance section.
具体的には、例えば、任意のnフレーム目およびその前後Sフレーム(n-Sフレーム目~n+Sフレーム目の合計2×S+1フレーム分)から音声特徴量の最大値および最小値を取得し、その最大値と最小値との差である音声特徴量の仮判定差分dmを算出し、nフレーム目に設定する。音声特徴量の仮判定差分dmの算出は、時系列的に連続する複数フレームに対して行う。ここで、Sは1以上の整数であればよく、本例では、上記Sを50フレームとしたが、後述のとおり、高い発話区間抽出精度を得るために、Sは10以上150以下であることが好ましい。さらに、S≦T+30であることが好ましい。
図12において矢印で示された「実際の発話区間」のフレームからわかるように、無発話区間のフレームと比較して、発話区間のフレームでは、音声特徴量が高い値になり、かつ、安定した値を維持する傾向が認められる。さらに、音声特徴量の仮判定差分dmが低い値になる傾向がある。
さらに、音声特徴量と音声特徴量の仮判定差分dmとの差分の時系列変化である音声特徴量の判定差分Dmを算出すると、発話区間において音声特徴量の判定差分Dmの値が正の値になる傾向が認められることから、音声特徴量の判定差分Dmの値が0.00以上である領域を発話区間として抽出する。
Specifically, for example, the maximum and minimum values of the speech feature are obtained from an arbitrary nth frame and the S frames before and after it (a total of 2×S+1 frames from the n-Sth frame to the n+Sth frame), and a provisional decision difference dm of the speech feature, which is the difference between the maximum and minimum values, is calculated and set as the nth frame. The provisional decision difference dm of the speech feature is calculated for a plurality of frames that are consecutive in time series. Here, S may be an integer of 1 or more, and in this example, the above S is set to 50 frames, but as described later, in order to obtain high speech section extraction accuracy, S is preferably 10 to 150. Furthermore, it is preferable that S≦T+30.
As can be seen from the frames of the "actual speech section" indicated by the arrow in Fig. 12, compared with the frames of the non-speech section, the frames of the speech section tend to have higher speech feature values and to maintain stable values. Furthermore, the provisional decision difference dm of the speech feature values tends to have a lower value.
Furthermore, when the decision difference Dm of the speech feature, which is the time series change of the difference between the speech feature and the provisional decision difference dm of the speech feature, is calculated, it is found that the value of the decision difference Dm of the speech feature tends to be positive in the speech section. Therefore, the area where the value of the decision difference Dm of the speech feature is 0.00 or more is extracted as the speech section.
<発話区間判別処理工程S29>
発話区間判別処理工程S29は、第一発話区間再抽出処理工程S25で得られた口内領域の縦幅による発話区間と第二発話区間抽出処理工程S28で得られた音声特徴量による発話区間とから発話区間を判別する。
発話区間判別の条件として、発話区間は、口内領域の縦幅を用いて抽出した発話区間であり、かつ、音声特徴量を用いて抽出した発話区間が含まれている区間であることが挙げられる。上記発話区間判別の条件を満たす一連のフレームを発話区間と判別する。
<Speech section discrimination process S29>
The speech section discrimination processing step S29 discriminates the speech section from the speech section based on the vertical width of the intra-oral area obtained in the first speech section re-extraction processing step S25 and the speech section based on the audio features obtained in the second speech section extraction processing step S28.
The conditions for the speech section discrimination include that the speech section is a section extracted using the vertical width of the intra-mouth region and includes a speech section extracted using audio features. A series of frames that satisfy the above conditions for the speech section discrimination is discriminated as a speech section.
図13(a)は口内領域の縦幅を用いて抽出された発話区間例、図13(b)は音声特徴量を用いて抽出された発話区間例である。ただし、口内領域の縦幅のフレームと音声特徴量のフレームとは、時系列を一致させて用いる。例えば、図13では、3フレーム分の口内領域の縦幅の判定差分dnに対して、10フレーム分の音声特徴量の判定差分Dmが対応する。
口内領域の縦幅のみを用いて発話区間を推定した場合、音声が生じていないのにもかかわらず誤って発話区間とされることがあるが、発話区間判別処理工程S29により、誤りを防止できるため、実際に音声の生じている区間のみを発話区間に判別することが可能となる。
Fig. 13(a) shows an example of a speech section extracted using the vertical width of the intra-mouth region, and Fig. 13(b) shows an example of a speech section extracted using audio features. However, the frames of the vertical width of the intra-mouth region and the frames of the audio features are used in the same time series. For example, in Fig. 13, the determination difference dn of the vertical width of the intra-mouth region for three frames corresponds to the determination difference Dm of the audio features for ten frames.
If the speech section is estimated using only the vertical width of the intraoral area, it may be mistakenly determined to be a speech section even when no sound is being produced; however, the speech section discrimination processing step S29 can prevent errors, making it possible to discriminate only sections where sound is actually being produced as speech sections.
図1に示したように、本開示の発話区間抽出工程S20後に、発話人数判別工程S30、発話者判別工程S40、発話者出力工程S50を備えて、議事録自動作成システム等に有効な発話者出力方法としてもよい。 As shown in FIG. 1, after the speech section extraction process S20 of the present disclosure, a speaker number determination process S30, a speaker determination process S40, and a speaker output process S50 may be provided, making this a speaker output method that is effective for an automatic minutes creation system, etc.
[発話人数判別工程S30]
発話人数判別工程S30は、同時に発話している人数が判別できればよく、公知の方法を限定されず用いることができる。発話区間抽出工程S20で得られた発話区間抽出データにおいて、同時に発話区間が抽出された発話者が複数であった場合には、発話者判別工程S40に進み、同時に発話区間が抽出された発話者が1名であった場合には、発話者出力工程S50に進む。
[Number of speakers determination step S30]
In the number-of-speakers determination step S30, any known method can be used as long as it is possible to determine the number of people speaking at the same time. If there are multiple speakers whose speech sections are extracted simultaneously in the speech section extraction data obtained in the speech section extraction step S20, the process proceeds to a speaker determination step S40, and if there is only one speaker whose speech section is extracted simultaneously, the process proceeds to a speaker output step S50.
[発話者判別工程S40]
発話者判別工程S40は公知の方法を限定されず用いることができるが、例えば、「景山陽一、中村悦郎、白須礎成著、第62回自動制御連合講演会 講演論文集、1J4-0」および特願2020-000673号に記載の内容を挙げることができる。例えば、音声特徴量から口唇挙動特徴量が推定可能なニュートラルネットワーク(NN)の学習を行う。次に、判別対象者に口唇挙動特徴量および音声特徴量を取得し、学習済のNNに、音声特徴量を入力し、口唇挙動特徴量を推定する。最後に、口唇挙動特徴量の推定値および実際の口唇挙動特徴量の差を算出し、最も差が少ない判別対象者を発話者と判定する方法である。
発話者判別工程S40により、発話者が判別されたら、発話者出力工程S50に進む。
[Speaker identification step S40]
The speaker discrimination step S40 can use any known method without limitation, and examples thereof include the contents described in "Yoichi Kageyama, Etsuro Nakamura, and Muneshige Shirasu, 62nd Joint Conference on Automatic Control, Lecture Papers, 1J4-0" and Japanese Patent Application No. 2020-000673. For example, a neural network (NN) capable of estimating lip behavior features from voice features is trained. Next, lip behavior features and voice features are acquired for the person to be discriminated, and the voice features are input to the trained NN to estimate the lip behavior features. Finally, the difference between the estimated value of the lip behavior features and the actual lip behavior features is calculated, and the person to be discriminated with the smallest difference is determined to be the speaker.
Once the speaker is identified in the speaker identification step S40, the process proceeds to a speaker output step S50.
[発話者出力工程S50]
発話者出力工程S50は、発話者判別工程S40で判定された発話者において、発話区間抽出工程S20で抽出された発話区間の内容が出力できればよく、公知の方法を限定されず用いることができる。
[Speaker output step S50]
The speaker output process S50 may use any known method as long as it can output the content of the speech section extracted in the speech section extraction process S20 for the speaker determined in the speaker determination process S40.
{発話区間抽出プログラム、及び、発話区間抽出装置}
図14は、上記した発話区間抽出方法S20を含む発話者出力方法S1に沿って具体的に演算を行う1つの形態にかかる発話区間抽出装置50の構成を概念的に表した図である。発話区間抽出装置50は、入力機器57、演算装置51、及び表示手段58を有している。そして演算装置51は、演算手段52、RAM53、記憶手段54、受信手段55、及び出力手段56を備えている。
{Speech segment extraction program and speech segment extraction device}
14 is a conceptual diagram showing the configuration of a speech segment extraction device 50 according to one embodiment that specifically performs calculations in accordance with the speaker output method S1 including the above-mentioned speech segment extraction method S20. The speech segment extraction device 50 has an input device 57, a calculation device 51, and a display means 58. The calculation device 51 has a calculation means 52, a RAM 53, a storage means 54, a receiving means 55, and an output means 56.
演算手段52は、いわゆるCPU(中央演算子)により構成されており、上記した各構成部材に接続され、これらを制御することができる手段である。また、記憶媒体として機能する記憶手段54等に記憶された各種プログラムを実行し、これに基づいて上記した発話区間抽出方法S20の各処理のためのデータ作成の演算をおこなうのも演算手段52である。 The calculation means 52 is configured by a so-called CPU (central processor) and is connected to each of the above-mentioned components, and is capable of controlling them. The calculation means 52 also executes various programs stored in the storage means 54, which functions as a storage medium, and performs calculations to create data for each process of the above-mentioned speech section extraction method S20 based on these programs.
RAM53は、演算手段52の作業領域や一時的なデータの記憶手段として機能する構成部材である。RAM53は、SRAM、DRAM、フラッシュメモリ等で構成することができ、公知のRAMと同様である。 RAM 53 is a component that functions as a working area for the calculation means 52 and as a temporary data storage means. RAM 53 can be composed of SRAM, DRAM, flash memory, etc., and is similar to known RAM.
記憶手段54は、各種演算の根拠となるプログラムやデータが保存される記憶媒体として機能する部材である。また記憶手段54には、プログラムの実行により得られた中間、最終の各種結果を保存することができてもよい。より具体的には記憶手段54には、プログラムが記憶(保存)されている。またその他情報も併せて保存されていてもよい。 The storage means 54 is a member that functions as a storage medium in which programs and data that are the basis for various calculations are stored. The storage means 54 may also be capable of storing various intermediate and final results obtained by executing the programs. More specifically, the storage means 54 stores (stores) programs. Other information may also be stored therein.
ここで、保存されているプログラムには、上記した発話区間抽出方法S20を含む発話者出力方法S1の各工程を演算する根拠となるプログラムが含まれる。すなわち、発話区間抽出方法プログラムを含む発話者出力方法プログラムは、図1に示した発話者出力方法S1の各工程(図3に示した発話区間抽出方法S20の各工程も含む。)に対応するように、各工程を各ステップに置き換えたステップを含んでいる。発話区間抽出方法プログラムの具体的な演算内容は上記した発話区間抽出方法S20で説明した通りである。 The stored programs include programs that are the basis for computing each step of the speaker output method S1, including the speech section extraction method S20 described above. In other words, the speaker output method program, including the speech section extraction method program, includes steps in which each step is replaced with each step so as to correspond to each step of the speaker output method S1 shown in FIG. 1 (including each step of the speech section extraction method S20 shown in FIG. 3). The specific computation contents of the speech section extraction method program are as explained in the speech section extraction method S20 described above.
受信手段55は、外部からの情報を演算装置51に適切に取り入れるための機能を有する構成部材であり、入力機器57が接続される。いわゆる入力ポート、入力コネクタ等もこれに含まれる。 The receiving means 55 is a component that has the function of appropriately inputting information from the outside into the computing device 51, and is connected to an input device 57. This also includes so-called input ports, input connectors, etc.
出力手段56は、得られた結果のうち外部に出力すべき情報を適切に外部に出力する機能を有する構成部材であり、モニター等の表示手段58や各種装置がここに接続される。いわゆる出力ポート、出力コネクタ等もこれに含まれる。 The output means 56 is a component that has the function of appropriately outputting information that should be output from among the obtained results to the outside, and is connected to a display means 58 such as a monitor and various devices. This also includes so-called output ports, output connectors, etc.
入力機器57は、発話者の映像及び音声を取得する機器が挙げられる。典型的な機器としてはマイク、カメラ、又はマイク付きのビデオカメラである。ただし、これに限らず他の種類の発話者の映像及び音声を取得する機器であってもよい。ここから入力された情報が演算装置51に取り込まれ、この情報を利用して上記プログラムが実行される。 The input device 57 may be a device that captures the image and voice of the speaker. Typical devices are a microphone, a camera, or a video camera with a microphone. However, the device is not limited to these, and may be other types of devices that capture the image and voice of the speaker. Information input from here is taken into the calculation device 51, and the above program is executed using this information.
また、その他、ネットワークや通信により受信手段55を介して演算装置51に情報が提供されてもよい。同様にネットワークや通信により出力手段56を介して外部の機器に情報を送信することができてもよい。 In addition, information may be provided to the computing device 51 via the receiving means 55 via a network or communication. Similarly, information may be transmitted to an external device via the output means 56 via a network or communication.
このような発話区間抽出装置50によれば、上記した発話区間抽出方法S20を含む発話者出力方法S1を効率的に精度よく行なうことが可能となる。このような発話区間抽出装置50としては例えばコンピュータを用いることができる。 With this type of speech segment extraction device 50, it is possible to efficiently and accurately perform the speaker output method S1, including the above-mentioned speech segment extraction method S20. As such a speech segment extraction device 50, for example, a computer can be used.
発明者は、実際に発話区間を抽出する試験、各パラメータの範囲に関する検討、分解能と閾値の関係に関する検討を行った。以下に条件、試験および評価の方法を示す。 The inventors conducted tests to actually extract speech segments, examined the range of each parameter, and examined the relationship between resolution and threshold. The conditions, tests, and evaluation methods are shown below.
[条件]
・カメラ:全方位カメラ、THITA V、RICOH社製(30fps、3840×2160画素)
・マイク:TA-1、RICOH社製(単一指向性×4チャンネル)
・照明:蛍光灯、照度700lx~900lx
・被験者:6名(20代、男性3名、女性3名)
・被験者の配置:カメラから50cm離隔した位置、カメラに向かって正面を向いた姿勢
[conditions]
Camera: Omnidirectional camera, THITA V, manufactured by RICOH (30 fps, 3840 x 2160 pixels)
Microphone: TA-1, RICOH (unidirectional x 4 channels)
・Lighting: fluorescent lamp, illuminance 700lx to 900lx
・Subjects: 6 people (in their 20s, 3 men and 3 women)
Position of subject: 50 cm away from the camera, facing forward toward the camera
[試験および評価の方法]
(1)被験者6名(20代、男性3名、女性3名)がそれぞれ別に同じ文章を音読し、これを上記カメラ及びマイクで記録した。
(2)被験者が音読した文章はニュース記事から抜粋した11種類とした。従って、全部で66の映像及び音声データを得た。
[Testing and Evaluation Methods]
(1) Six subjects (in their 20s, three men and three women) each read the same sentence aloud, and this was recorded using the camera and microphone mentioned above.
(2) The subjects read aloud 11 types of texts excerpted from news articles. Therefore, a total of 66 video and audio data were obtained.
(3)得られた映像及び音声データに対して本発明の発話区間抽出工程により発話区間を抽出し、発話フレームおよび無発話フレームの抽出結果を得た。
(4)目視によって抽出した実際の発話区間を設定した。具体的には、目視にて、得られた映像及び音声データから、図15(a)のように、発話開始時に口を開き始めるフレームFS+1の直前の口を閉じたフレームを発話開始フレームFSとし、および図15(b)のように、発話終了時に口を閉じたフレームを発話終了フレームFEとする。さらに、発話開始フレームFSと発話終了フレームFEとの間のフレームを発話フレームと設定し、それ以外のフレームを無発話フレームと設定した。
(3) Speech segments were extracted from the obtained video and audio data by the speech segment extraction step of the present invention, and extraction results of speech frames and non-speech frames were obtained.
(4) Actual speech sections extracted by visual inspection were set. Specifically, from the video and audio data obtained by visual inspection, the frame in which the mouth is closed immediately before frame F S +1 in which the mouth begins to open at the start of speech was set as the speech start frame F S , as shown in Fig. 15(a), and the frame in which the mouth is closed at the end of speech was set as the speech end frame F E , as shown in Fig. 15(b). Furthermore, the frames between the speech start frame F S and the speech end frame F E were set as speech frames, and the other frames were set as non-speech frames.
(5)実際の発話区間と本発明の発話区間抽出工程による抽出結果との比較から、表1に示す抽出成功率判定のためのフレーム数(単位:フレーム数)を用いて評価を行った。各指標は、表1に示すように、発話フレームが正しく発話フレームとして判別されたフレーム数をTP、発話フレームが誤って無発話フレームとして分類されたフレーム数をFN、無発話フレームが誤って発話フレームとして分類されたフレーム数をFP、無発話フレームが正しく無発話フレームに判別されたフレーム数をTNとし、各指標に該当するフレーム数を算出した。 (5) An evaluation was performed by comparing the actual speech sections with the extraction results obtained by the speech section extraction process of the present invention, using the number of frames (unit: number of frames) for determining the extraction success rate shown in Table 1. As shown in Table 1, each index is defined as the number of frames in which speech frames were correctly determined as speech frames: TP, the number of frames in which speech frames were erroneously classified as non-speech frames: FN, the number of frames in which non-speech frames were erroneously classified as speech frames: FP, and the number of frames in which non-speech frames were correctly determined as non-speech frames: TN, and the number of frames corresponding to each index was calculated.
表1の各指標に該当するフレーム数を用いて、precision(精度)は式(2)により、recall(再現率)は式(3)により算出される。precisionおよびrecallは0.0~1.0の数値を取り、値が1.0に近いほど抽出成功率が高いことを示す。 Using the number of frames corresponding to each index in Table 1, precision is calculated using formula (2) and recall is calculated using formula (3). Precision and recall take values between 0.0 and 1.0, with values closer to 1.0 indicating a higher extraction success rate.
{発話区間抽出試験}
上記条件および試験および評価の方法に基づいて、発話区間抽出試験を行った結果を表2に示す。
{Speech segment extraction test}
The results of the speech segment extraction test conducted based on the above conditions and the test and evaluation methods are shown in Table 2.
表2からわかるように、precisionの平均値は全被験者で0.90以上の数値となり、かつ、平均で0.92の数値が得られた。また、recallの平均値は、全被験者において1.00の数値が得られた。
以上の結果より、本発明が人物間における口唇の動きの差異を低減し、かつ、シンプルな閾値判定法を用いて発話区間の抽出が可能であることが示唆される。
As can be seen from Table 2, the average precision value was 0.90 or more for all subjects, and the average recall value was 1.00 for all subjects.
The above results suggest that the present invention can reduce the difference in lip movement between people and can extract speech segments using a simple threshold judgment method.
図16は、被験者B、11種類の文章のうちの1つの文章における発話区間抽出結果である。図16(a)は口内領域の縦幅および音声特徴量を用いて抽出された発話区間を、図16(b)は音声特徴量を用いて抽出された発話区間を示している。図16(a)より、口内領域の縦幅および音声特徴量を併用することで無発話区間を適切に除外し発話区間の存在する領域のみを抽出できていることがわかる。
つまり、本開示の発話区間抽出方法によれば、1台の全方位カメラおよびマイクであっても、取得された発話映像に対して処理を行うことで発話者を判別できるため、人数に応じて機器数を増やす必要がなく利便性がよい。
また、映像データである口内領域の縦幅の時系列変化と音声データである音声特徴量とを照らし合わせて発話区間の抽出に使用しているため、発話区間に誤って抽出された無発話区間を除外することが可能である。
Fig. 16 shows the results of speech interval extraction for subject B in one of the 11 types of sentences. Fig. 16(a) shows the speech interval extracted using the vertical width of the intra-mouth region and audio features, and Fig. 16(b) shows the speech interval extracted using audio features. Fig. 16(a) shows that by using the vertical width of the intra-mouth region and audio features in combination, it is possible to appropriately exclude non-speech intervals and extract only the areas where speech intervals exist.
In other words, according to the speech section extraction method disclosed herein, even with a single omnidirectional camera and microphone, the speaker can be identified by processing the captured speech video, making it convenient and eliminating the need to increase the number of devices depending on the number of people.
In addition, the time series changes in the vertical width of the intraoral area, which is video data, are compared with the audio features, which are audio data, and used to extract speech sections, making it possible to exclude non-speech sections that have been mistakenly extracted as speech sections.
{各パラメータの範囲に関する検討}
上記条件および試験および評価の方法に基づいて、各パラメータの範囲に関する検討を行った。各パラメータの範囲は、(2)および(3)で算出されるprecisionおよびrecallからF-measureを算出し、評価指標として用いることで好ましい範囲を検討する。F-measureは式(4)で算出され、0.0~1.0の数値を取り、値が1.0に近いほど抽出成功率が高いことを示す。各パラメータにおいて、F-measureが0.9以上であれば、発話区間の抽出精度が良好であると考えられる。
{Consideration of the range of each parameter}
Based on the above conditions and the test and evaluation methods, the range of each parameter was examined. The range of each parameter is examined by calculating F-measure from precision and recall calculated in (2) and (3) and using it as an evaluation index. F-measure is calculated by formula (4) and takes a value between 0.0 and 1.0, with the closer the value is to 1.0, the higher the extraction success rate. For each parameter, if F-measure is 0.9 or more, it is considered that the speech section extraction accuracy is good.
なお、各パラメータとは、口内領域縦幅における平滑化処理のフレーム数P、dn算出のためのフレーム数Q、発話区間再抽出処理のためのフレーム数R、dm算出のためのフレーム数S、音声特徴量における平滑化処理のフレーム数Tの5種類のパラメータである。 The parameters are the number of frames P for smoothing the vertical width of the intraoral area, the number of frames Q for calculating dn, the number of frames R for re-extracting the speech section, the number of frames S for calculating dm, and the number of frames T for smoothing the audio features.
<口内領域縦幅を用いた発話区間抽出手法におけるパラメータの検討>
上記条件および試験および評価の方法に基づいて撮影した動画を使用して、パラメータP、Q、およびRの好ましい範囲に関して検討を加えた。具体的には、表3に示す範囲で各パラメータの値を変動させ、1000パターンのパラメータの組み合わせにおけるF-measureの平均値(Fave)をそれぞれ算出して比較した。なお、パラメータの検討パターン数が膨大になるため、音声特徴量に関するパラメータSおよびTは固定値を使用した。
<Parameter study on speech period extraction method using vertical width of intra-mouth area>
Using videos taken under the above conditions and based on the test and evaluation methods, the preferable ranges of the parameters P, Q, and R were examined. Specifically, the values of each parameter were varied within the ranges shown in Table 3, and the average values of F-measure (F ave ) for 1000 parameter combinations were calculated and compared. Since the number of parameter examination patterns would be enormous, fixed values were used for the parameters S and T related to the speech feature.
表4に、パラメータP、Q、およびRの範囲と範囲内におけるFaveの結果を示す。1000パターン中、265パターンにおいてFaveの値が0.90を上回る結果を得た。Faveの値が0.90を上回るパターンのうち、それぞれのパラメータが最大の範囲をとるように設定した結果、表4に示す範囲(150パターン)が好ましいことが明らかになった。 Table 4 shows the ranges of parameters P, Q, and R and the results of F ave within the ranges. Of the 1,000 patterns, 265 patterns had F ave values exceeding 0.90. Among the patterns with F ave values exceeding 0.90, the parameters were set to their maximum ranges, and it became clear that the ranges shown in Table 4 (150 patterns) were preferable.
<音声特徴量を用いた発話区間抽出手法におけるパラメータの検討>
上記条件および試験および評価の方法に基づいて撮影した動画を使用して、パラメータSおよびTの好ましい範囲に関して検討を加えた。具体的には、表5に示す範囲で各パラメータの値を変動させ、225パターンのパラメータの組み合わせにおけるF-measureの平均値(Fave)をそれぞれ算出して比較した。なお、パラメータの検討パターン数が膨大になるため、口唇の特徴量に関するパラメータP、Q、およびRは固定値を使用した。
<Parameter study on speech segment extraction method using speech features>
Using videos taken under the above conditions and under the test and evaluation methods, the preferable ranges of parameters S and T were investigated. Specifically, the values of each parameter were varied within the ranges shown in Table 5, and the average values of F-measure (F ave ) for 225 parameter combinations were calculated and compared. Since the number of parameter investigation patterns would be enormous, fixed values were used for parameters P, Q, and R relating to the feature amounts of the lips.
図17(a)は、パラメータSおよびTの組み合わせにおけるFaveの算出結果を示し、図17(b)は、Faveの値が0.9以上か否かによって分類した結果を示す。図17(b)に示すように、Faveの値が0.9以上になるパラメータSおよびTの範囲は、1次関数と定数によって表すことが可能である。表6は、パラメータSおよびTの範囲と範囲内におけるFaveの結果を示す。パラメータSおよびTの数値は表6に示す範囲内の値に設定することで、Faveの値が0.9以上となり、高い精度で発話区間を抽出可能である。 Fig. 17(a) shows the calculation results of F ave for combinations of parameters S and T, and Fig. 17(b) shows the results classified according to whether the F ave value is 0.9 or more. As shown in Fig. 17(b), the range of parameters S and T for which the F ave value is 0.9 or more can be expressed by a linear function and a constant. Table 6 shows the ranges of parameters S and T and the results of F ave within the ranges. By setting the numerical values of parameters S and T to values within the ranges shown in Table 6, the F ave value is 0.9 or more, making it possible to extract speech sections with high accuracy.
{空間分解能と閾値の関係に関しての検討}
発話区間抽出処理工程において、口内領域の縦幅の判定差分dnがある所定の閾値Aより大きければ発話区間のフレームに分類される。閾値Aの値と画像の空間分解能Rsとの関係に関して検討を加えた。具体的には、得られた口内領域縦幅に対して重みWを付加し、疑似的に画像の空間分解能Rsを変化させた。上述した通り、本実施例の空間分解能は1.0mmであるため、重みWの値が1.0の場合の空間分解能Rsは1.0mmである。したがって、口内領域縦幅に付加した重みWと空間分解能Rsの関係は式(5)で表される。
{Study on the relationship between spatial resolution and threshold}
In the speech section extraction process, if the judged difference dn of the vertical width of the intra-mouth area is greater than a certain threshold A, the frame is classified as a speech section. The relationship between the value of the threshold A and the spatial resolution Rs of the image was examined. Specifically, a weight W was added to the obtained vertical width of the intra-mouth area to change the spatial resolution Rs of the image in a pseudo manner. As described above, the spatial resolution in this embodiment is 1.0 mm, so that the spatial resolution Rs is 1.0 mm when the value of the weight W is 1.0. Therefore, the relationship between the weight W added to the vertical width of the intra-mouth area and the spatial resolution Rs is expressed by Equation (5).
図18(a)は、重みWおよび閾値Aの組み合わせにおけるFaveの算出結果を示し、図18(b)は、Faveの値が0.9以上か否かによって各パターンを分類した結果を示す。図18(b)に示すように、Faveの値が0.9以上になる重みWおよび閾値Aの範囲は、2つの1次関数と定数によって表すことが可能である。表8は、重みWおよび閾値Aの範囲と範囲内におけるFaveの結果を示す。重みWおよび閾値Aの数値は表8に示す範囲内の値に設定することで、Faveの値が0.9以上となり、高い精度で発話区間を抽出可能である。 Fig. 18(a) shows the calculation results of F ave for combinations of weight W and threshold A, and Fig. 18(b) shows the results of classifying each pattern according to whether the F ave value is 0.9 or more. As shown in Fig. 18(b), the range of weight W and threshold A where the F ave value is 0.9 or more can be expressed by two linear functions and a constant. Table 8 shows the range of weight W and threshold A and the results of F ave within the range. By setting the numerical values of weight W and threshold A to values within the ranges shown in Table 8, the F ave value is 0.9 or more, making it possible to extract speech sections with high accuracy.
表8におけるパラメータの範囲において、重みWの値を空間分解能Rs(単位:mm)に置き換えて表すと、上述した式(1)が導かれる。閾値Aは、映像の空間分解能Rsを用いた式(1)を満たす値であることが好ましく、口内領域の縦幅の判定差分dnが閾値Aより大きければ、高抽出精度で、発話区間のフレームに分類される。 If the value of weight W is replaced with the spatial resolution Rs (unit: mm) within the parameter range in Table 8, the above-mentioned formula (1) is derived. It is preferable that threshold A is a value that satisfies formula (1) using the spatial resolution Rs of the image, and if the judgment difference dn of the vertical width of the intraoral area is larger than threshold A, the frame is classified as a speech section with high extraction accuracy.
50 発話区間抽出装置
51 演算装置
52 演算手段
53 RAM
54 記憶手段
55 受信手段
56 出力手段
57 入力機器
58 表示手段
50 Speech period extraction device 51 Calculation device 52 Calculation means 53 RAM
54 Storage means 55 Receiving means 56 Output means 57 Input device 58 Display means
Claims (13)
取得した前記映像から対象者の口内領域の縦幅を時系列に複数得る工程と、
取得した前記音声データに基づいて音声特徴量を時系列に複数得る工程と、
発話区間を抽出する工程と、を有し、
前記発話区間を抽出する工程は、
前記口内領域の縦幅から口内領域の縦幅の判定差分を時系列に複数得て、前記口内領域の縦幅の判定差分から発話区間を抽出する工程と、
前記音声特徴量から音声特徴量の判定差分を時系列に複数得て、前記音声特徴量の判定差分から発話区間を抽出する工程と、を備え、
前記口内領域の縦幅から抽出した発話区間であり、かつ、前記音声特徴量から抽出した発話区間を含む区間を発話区間と判別する、発話区間抽出方法。 A method for extracting speech segments from video and audio data, comprising the steps of:
Obtaining a plurality of time-series vertical widths of the subject's intraoral region from the acquired image;
obtaining a plurality of speech features in a time series based on the acquired speech data;
Extracting a speech section,
The step of extracting a speech section includes:
obtaining a plurality of determined differences in the vertical width of the intra-mouth region in a time series from the vertical width of the intra-mouth region, and extracting a speech section from the determined differences in the vertical width of the intra-mouth region;
obtaining a plurality of speech feature determination differences in a time series from the speech feature values, and extracting a speech section from the speech feature determination differences;
a speech section extracted from a vertical width of the intra-mouth region and including an utterance section extracted from the audio feature quantity, the speech section being determined as the speech section.
前記閾値Aは、前記映像の空間分解能Rsを用いた以下の式(1)で表される、
請求項1又は2に記載の発話区間抽出方法。 In the step of extracting a speech section from a determined difference in the vertical width of the intra-mouth area, the determined difference in the vertical width of the intra-mouth area is greater than a threshold A,
The threshold value A is expressed by the following formula (1) using the spatial resolution Rs of the image:
The speech period extraction method according to claim 1 or 2.
取得した前記映像から対象者の口内領域の縦幅を時系列に複数得るステップと、
取得した前記音声データに基づいて音声特徴量を時系列に複数得るステップと、
発話区間を抽出するステップと、を有し、
前記発話区間を抽出するステップは、
前記口内領域の縦幅から口内領域の縦幅の判定差分を時系列に複数得て、前記口内領域の縦幅の判定差分から発話区間を抽出するステップと、
前記音声特徴量から音声特徴量の判定差分を時系列に複数得て、前記音声特徴量の判定差分から発話区間を抽出するステップと、を備え、
前記口内領域の縦幅から抽出した発話区間であり、かつ、前記音声特徴量から抽出した発話区間を含む区間を発話区間と判別する、発話区間抽出プログラム。 A program for extracting speech segments from video and audio data, comprising:
Obtaining a plurality of time-series vertical widths of the subject's intraoral region from the acquired image;
obtaining a plurality of speech features in a time series based on the acquired speech data;
Extracting a speech section,
The step of extracting a speech section includes:
obtaining a plurality of determined differences in the vertical width of the intra-mouth region in a time series from the vertical width of the intra-mouth region, and extracting a speech section from the determined differences in the vertical width of the intra-mouth region;
obtaining a plurality of speech feature determination differences in a time series from the speech feature values, and extracting a speech section from the speech feature determination differences;
a speech section extraction program for determining, as a speech section, an utterance section that is extracted from a vertical width of the intra-mouth area and that includes an utterance section extracted from the audio feature amount.
前記閾値Aは、前記映像の空間分解能Rsを用いた以下の式(1)で表される、
請求項7又は8に記載の発話区間抽出プログラム。 In the step of extracting a speech section from a determined difference in the vertical width of the intra-mouth area, the determined difference in the vertical width of the intra-mouth area is greater than a threshold A,
The threshold value A is expressed by the following formula (1) using the spatial resolution Rs of the image:
9. The speech segment extraction program according to claim 7 or 8.
前記映像を取得するカメラと、
前記音声データを取得するマイクと、
請求項7乃至12のいずれかに記載の発話区間抽出プログラムが記憶された記憶手段、及び、前記発話区間抽出プログラムに基づいて演算を行う演算手段と、を有し、
前記演算手段は、前記カメラで取得した映像、及び、前記マイクで取得した音声データを取得し、取得した前記映像及び前記音声データを用いて前記発話区間抽出プログラムによる演算が行われる、発話区間抽出装置。 An apparatus for extracting speech segments from video and audio data, comprising:
A camera for acquiring the image;
A microphone for acquiring the voice data;
A speech segment extraction program according to any one of claims 7 to 12, comprising: a storage means for storing the speech segment extraction program; and a calculation means for performing calculations based on the speech segment extraction program,
The calculation means acquires video captured by the camera and audio data captured by the microphone, and performs calculations according to the speech segment extraction program using the acquired video and audio data.
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