JPH067354B2 - Pattern comparison device - Google Patents
Pattern comparison deviceInfo
- Publication number
- JPH067354B2 JPH067354B2 JP59224411A JP22441184A JPH067354B2 JP H067354 B2 JPH067354 B2 JP H067354B2 JP 59224411 A JP59224411 A JP 59224411A JP 22441184 A JP22441184 A JP 22441184A JP H067354 B2 JPH067354 B2 JP H067354B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pattern
- frame
- calculation
- matching
- input
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Character Discrimination (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、特徴ベクトルの系列で表された複数種類の標
準パターンと入力パターンとの比較を行い、入力パター
ンの識別を行うパターン比較装置に関し、特に連続して
発声した単語音声の認識などに適用可能なパターン比較
装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pattern comparison apparatus that compares a plurality of types of standard patterns represented by a series of feature vectors with an input pattern and identifies the input pattern, The present invention relates to a pattern comparison device that can be applied to, for example, recognition of continuously spoken word sounds.
従来例の構成とその問題点 人間にとって最も自然な情報発生手段である音声が、人
間−機械系の入力手段として使用できれば、その効果は
非常に大きい。その場合、音声認識装置としては、より
自然な発声で認識できる条件として、連続して発声した
音声の認識ができることが望ましい。Configuration of the conventional example and its problems If the voice, which is the most natural information generating means for human beings, can be used as the inputting means of the human-machine system, the effect is very large. In that case, it is desirable that the voice recognition device be capable of recognizing continuously uttered voices as a condition for recognizing a more natural voice.
連続して発声した単語音声の認識に有効なパターン比較
装置として、動的計画法(以下DPという)を2段回用
いたいわゆる2段DP法を用いたパターン比較装置が既
に実用化されている。As a pattern comparison device effective for recognizing continuously spoken word voices, a pattern comparison device using a so-called two-stage DP method in which a dynamic programming method (hereinafter referred to as DP) is used twice has already been put into practical use. .
しかし、この2段DP法は重復した計算が多く計算量が
膨大で、従ってこの方法を用いた実時間処理が可能なパ
ターン比較装置は、極めて高速の処理が要求され、装置
も複雑となり、高価なものとならざるを得ない。However, this two-stage DP method has many duplicated calculations and enormous amount of calculation. Therefore, the pattern comparison apparatus capable of real-time processing using this method requires extremely high-speed processing, and the apparatus becomes complicated and expensive. There is no choice but to become something like that.
以上の欠点を除去するために、大幅に計算量の少いパタ
ーン比較装置として、O(n)DP法,CWDP法等を用
いたパターン比較装置が提案されている。しかし、これ
らの方法をハードウェア的に実現するためには、高速に
アクセス可能な大容量のメモリを必要とする欠点があ
る。In order to eliminate the above drawbacks, a pattern comparison apparatus using the O (n) DP method, the CWDP method or the like has been proposed as a pattern comparison apparatus which requires a significantly small amount of calculation. However, in order to implement these methods by hardware, there is a drawback that a large-capacity memory that can be accessed at high speed is required.
本発明は、これらの欠点を除去したパターンマッチング
装置を提供するものである。O(n)DP法を例にこれを
説明する。本発明を説明するに先立って次にO(n)DP
法について先ず説明する。The present invention provides a pattern matching device that eliminates these drawbacks. This will be described by taking the O (n) DP method as an example. Prior to describing the present invention, the O (n) DP will be described next.
The method will be described first.
本発明のパターン比較装置は、種々の入力パターンの認
識に用いることができるが、以下、連続して発声される
連続単語発声を例に説明する。The pattern comparison apparatus of the present invention can be used for recognizing various input patterns, but the continuous word utterances that are uttered continuously will be described below as an example.
人間により発声される音声は人によりまた時により変化
し、基準となる標準パターンに対し時間的に非線形に伸
縮したものとなっている。この非線形に伸縮している入
力パターンと標準パターンとを比較して入力音声の認識
を行うためには、入力パターンと標準パターンの各特徴
ベクトルの対応付けを非線形に行い、入力パターンがど
の標準パターンと最も類似しているかを計算する必要が
ある。しかしこの入力音声は非線形に伸縮するとはいっ
ても異常に長く伸びたり、短くなったりすることはな
い。A voice uttered by a human changes temporally and temporally, and is expanded / contracted nonlinearly with respect to a standard pattern serving as a reference. In order to recognize the input voice by comparing the non-linearly stretched input pattern with the standard pattern, the feature vectors of the input pattern and the standard pattern are associated in a non-linear manner, and the standard pattern We need to calculate which is most similar to. However, although this input voice expands and contracts non-linearly, it does not grow or shrink abnormally long.
このような入力パターンの物理的な特徴に注目し、入力
パターンと標準パターンを比較する際には無制限にすべ
ての可能性について比較するのではなく、入力パターン
の物理的な性質により定まる妥当と考えられる範囲につ
いて比較を行うようにする。Paying attention to such physical characteristics of the input pattern, when comparing the input pattern and the standard pattern, it is considered that the validity is determined by the physical properties of the input pattern, rather than unlimited comparison of all possibilities. Be sure to make a comparison for the range.
入力発声信号はパターン比較装置において、周波数分
析,LPC分析,PARCOR分析,相関分析等によ
り、いくつかの数値の組(特徴ベクトル)の系列に変換
され、この入力パターンの特徴ベクトルと比較の対象と
なる標準パターンの特徴ベクトルとが各ベクトル毎に比
較される。この各ベクトル毎の比較値、すなわちベクト
ル間の距離を合計した累積距離というものをパターンの
類似の尺度に用いる。この累積距離を計算する場合、各
ベクトル毎の比較をすべての組合わせについて行うのは
計算量が膨大となり、パターン比較装置として実用化す
ることができない。The input voicing signal is converted into a series of several numerical value groups (feature vectors) by frequency analysis, LPC analysis, PARCOR analysis, correlation analysis, etc. in the pattern comparison device, and is compared with the feature vector of this input pattern. The feature vector of the standard pattern is compared for each vector. The comparison value for each vector, that is, the cumulative distance obtained by summing the distances between the vectors is used as a measure of pattern similarity. When this cumulative distance is calculated, it is not possible to put it into practical use as a pattern comparison device, because the amount of calculation is enormous when comparing each vector for all combinations.
入力パターンを一方の軸に、標準パターンを他方の軸と
する平面(以下、i−j平面という)を考えると、入力
パターンおよび標準パターンの各ベクトルの組み合わせ
というのは、i−j平面上の各格子点(以下、単に点と
いう)により示すことができる。従って前記あらゆる組
み合わせについて各ベクトル間の距離を計算するとは、
各点におけるベクトル間の距離を計算することであり、
累積距離を計算するとは、入力パターンの特徴ベクトル
と、それに対応する標準パターンの特徴ベクトルのベク
トル間距離を順次計算し合計していくことである。この
累積距離を計算する過程で選択された、入力パターンと
標準パターンの特徴ベクトルの対応、すなわち点列を径
路という。Considering a plane having an input pattern on one axis and a standard pattern on the other axis (hereinafter referred to as i-j plane), the combination of each vector of the input pattern and the standard pattern is on the i-j plane. It can be indicated by each grid point (hereinafter, simply referred to as a point). Therefore, to calculate the distance between each vector for all the above combinations,
Is to calculate the distance between the vectors at each point,
To calculate the cumulative distance is to sequentially calculate and sum the inter-vector distances of the feature vector of the input pattern and the feature vector of the corresponding standard pattern. The correspondence between the feature vectors of the input pattern and the standard pattern selected in the process of calculating the cumulative distance, that is, the point sequence is called a path.
前記した入力パターンの物理的な性質を考慮して比較の
範囲を限定するということは、径路の選択に拘束条件を
設けるということである。Limiting the range of comparison in consideration of the physical properties of the input pattern described above means that a constraint condition is set for selecting a path.
ここで、以後の説明において用いる用語および記号につ
いて説明する。Here, terms and symbols used in the following description will be described.
A:入力パターン(A=a1,a2,…,ai,…,aI)、 aiは第1フレームの特徴ベクトル、 Iは入力パターンのフレーム数 Rn:第n標準パターン(Rn=▲bn 1▼,▲bn 2▼,…,
▲bn j▼,…,▲bn J▼n) ▲bn j▼は第n標準パターンの第jフレームの特徴ベク
トル Jnは第n標準パターンのフレーム数、 Nを標準パターンの総数とするとき 1nN dn(i,j):第n標準パターンの第jフレームの特徴ベク
トル▲bn j▼と入力パターンの第iフレームの特徴ベク
トルaiとのベクトル間距離 D(i):第1〜第iフレームまでの入力パターンと、各標
準パターンの最適な組み合わせの結合パターンとのパタ
ーン間の距離(以下、終端累積距離という) N(j):第1〜第iフレームまでの入力パターンに対する
各標準パターンの最適な組み合わせの結合パターンを求
めたときの当該結合パターンを構成する最終尾標準パタ
ーンを示す番号(以下、最終尾標準パターン名) B(i):N(i)の始点フレームの1つ手前のフレームを示す
番号(以下、バックポインタという) Dn(i,j):入力パターンの第i′〜第iフレームまでの
部分パターンとRnの第1〜第jフレームまでの部分パ
ターンのパターン間の距離(以下、部分累積距離▲Dn j
▼′(i,j)という)と、D(i′−1)との和のi′につい
ての最小値(以下、中間累積距離という) Bn(i,j):部分累積距離▲Dn i▼′(i,j)とD(i′-1)との
和を最小にするi′を すなわち とするとき、当該 フレームの1つ手前のフレームを示す番号(以下、中間
バックポインタという) ただし、 〔〕は〔〕内の値をxについて最小化したときの×の値
を示す。A: input pattern (A = a 1 , a 2 , ..., a i , ..., a I ), a i is the feature vector of the first frame, I is the number of frames of the input pattern R n : nth standard pattern (R n = ▲ b n 1 ▼, ▲ b n 2 ▼, ...,
▲ b n j ▼, ..., ▲ b n J ▼ n) ▲ b n j ▼ is the feature vector of the j-th frame of the n-th standard pattern J n is the number of frames of the n-th standard pattern, and N is the total number of standard patterns 1nN d n (i, j): inter-vector distance D (i) between the feature vector ▲ b n j ▼ of the j-th frame of the n-th standard pattern and the feature vector a i of the i-th frame of the input pattern The distance between the patterns of the input patterns from the 1st to i-th frames and the combined pattern of the optimum combination of the respective standard patterns (hereinafter referred to as the terminal cumulative distance) N (j): the input patterns of the 1st to i-th frames Number indicating the final tail standard pattern that constitutes the binding pattern when the optimal combination pattern of each standard pattern is obtained (hereinafter, final tail standard pattern name) B (i): N (i) starting point frame Shows the frame one before No. (hereinafter, a back pointer that) D n (i, j): distance between the pattern of the partial patterns to the first to the j-th frame of the partial pattern and R n up to the i'~ the i-th frame of the input pattern ( Below, the partial cumulative distance ▲ D n j
▼ '(i, j)) and D (i'-1), the minimum value for i' (hereinafter referred to as intermediate cumulative distance) B n (i, j): partial cumulative distance ▲ D n i ▼ ′ (i, j) and D (i′-1) are minimized i ′ Ie And when A number indicating the frame immediately preceding the frame (hereinafter referred to as the intermediate back pointer) [] Indicates a value of x when the value in [] is minimized with respect to x.
Dn(i):j=Jnのときの中間累積距離であり、Dn(i)=Dn
(i,Jn)である。D n (i): Intermediate cumulative distance when j = J n , and D n (i) = D n
(i, J n ).
Bn(i):j=Jnのときの中間バックポインタであり、B
n(i)=Bn(i,Jn)である。B n (i): an intermediate back pointer when j = J n , B
n (i) = Bn (i, Jn ).
O(n)DP法は、入力パターンが第iOフレームで終了す
ると仮定した場合、最終尾パターンをRnとしたときの中
間累積距離Dn(iO)を求めるのに、i′を始端フレーム,
iOを終端フレームとする入力パターンの部分パターン
A(i′-1,iO)と標準パターンRnとのDPマッチングを
始端点自由,終端点固定として行うものであって、始端
点i′における中間累積距離の初期値Dn(i′,1)と中間
バックポインタの初期値Bn(i′,O)を Dn(i′,1)=D(i′-1)+dn(i,1) Bn(i′,O)=Bn(i′-1) とすることによって、第i′〜1フレームまでのDPマ
ッチングの続きとして部分パターンA(i′-1,iO)と標準
パターンRnのDPマッチングを行うものである。この
ようにすることによって、例えば、第1図に示すような
マッチング径路に対する拘束条件のもとでは、取り得る
マッチング径路は第2図のPの領域内に制限され、Dn(i
O)を求めるために必要とされるdn(i,j),Dn(i,j)の計算
は領域P内の各点についてそれぞれ1回行うのみでよ
い。第2図において横軸は入力パターン、縦軸は最後尾
標準パターンRnである。領域Pは傾き1/2の直線P1と
傾き2の直線2とで囲まれた領域となっている。Dn(i,
j)を求めるには、第1図から明らかなようにDn(i-2,j-
1),Dn(i-1,j-1),Dn(i-1,j-2),dn(i-1,j),dn(i,j)のみわ
かっていればよいから、第iフレーム上の中間累積距離
Dn(iO,j)(ただしj=1,2,…,Jn)を求めるには、第i−
1フレーム、第i−2フレーム上の中間累積距離Dn(i-
1,j),Dn(i-2,j)および第i−1フレーム、第iフレーム
上のベクトル間距離dn(i-1,j),dn(i,j)(ただしj=1,
2,…,Jn)を記憶しておくのみでよい。In the O (n) DP method, if it is assumed that the input pattern ends at the i O-th frame, i ′ is the starting point for obtaining the intermediate cumulative distance D n (i O ) when the final tail pattern is R n. flame,
Partial pattern of input pattern with i O as the end frame
The DP matching between A (i′-1, i O ) and the standard pattern R n is performed with the starting point free and the terminal point fixed, and the initial value D n (i ′) of the intermediate cumulative distance at the starting point i ′ , 1) and the initial value B n (i ′, O) of the intermediate back pointer are D n (i ′, 1) = D (i′−1) + d n (i, 1) B n (i ′, O) ) = B n (i′−1), the DP matching of the partial pattern A (i′-1, i O ) and the standard pattern R n is performed as a continuation of the DP matching of the i′th to 1st frames. It is a thing. By doing so, for example, under the constraint condition for the matching path as shown in FIG. 1, the possible matching paths are limited to the area P in FIG. 2, and D n (i
The calculation of d n (i, j) and D n (i, j) required for obtaining O ) only needs to be performed once for each point in the region P. In FIG. 2, the horizontal axis is the input pattern and the vertical axis is the last standard pattern R n . The region P is a region surrounded by a straight line P 1 having a slope of 1/2 and a straight line 2 having a slope of 2. D n (i,
To obtain j), D n (i-2, j-
1), D n (i-1, j-1), D n (i-1, j-2), d n (i-1, j), d n (i, j) From, the intermediate cumulative distance on the i-th frame
To obtain D n (i O , j) (where j = 1,2, ..., J n ), the i-th
Intermediate cumulative distance D n (i-
1, j), D n (i-2, j) and inter-vector distances d n (i-1, j) and d n (i, j) on the (i-1) th frame and the i-th frame (where j = 1,
2, ..., J n ).
このとき、Dn(iO)は Dn(iO)=Dn(iO,Jn) として求めることができる。At this time, D n (i O ) can be obtained as D n (i O ) = D n (i O , J n ).
以上のように、入力パターンのフレームiが1フレーム
進む毎に、そのフレーム上の中間累積距離Dn(i,j)(た
だしj=1,2,…,Jn;n=1,2,…,N)を1フレーム前と2
フレーム前の中間累積距離Dn(i-1,j),Dn(i-2,j)と1フ
レーム前および当該フレームのベクトル間距離 dn(i-1,j),dn(i,j)(ただしj=1,2,…,Jn;n=1,2,
…,N)から求め、 として第iフレームまでの終端累積距離を求めることが
できる。このようにして求められたDn(i,j)(ただしj
=1,2,…,Jn,n=1,2,…,N)は必要がなくなるまで、すな
わち次のフレームないしその次のフレームにおけるD
n(i,j)の計算終了まで記憶される。As described above, every time the frame i of the input pattern advances by one frame, the intermediate cumulative distance D n (i, j) on that frame (where j = 1,2, ..., J n ; n = 1,2, …, N) 1 frame before and 2
Intermediate cumulative distance D n (i-1, j), D n (i-2, j) before the frame and vector-to-vector distance d n (i-1, j), d n (i , j) (where j = 1,2, ..., J n ; n = 1,2,
,, N), As a result, the terminal cumulative distance to the i-th frame can be obtained. D n (i, j) (where j
= 1,2, ..., J n , n = 1,2, ..., N) is no longer needed, that is, D in the next frame or the next frame.
It is stored until the calculation of n (i, j) is completed.
また、D(1)に対するバックポインタ(D(i)に対する始
端点から1を差し引いた値)B(i)は次のようにして求
める。The back pointer for D (1) (the value obtained by subtracting 1 from the starting point for D (i)) B (i) is obtained as follows.
Dn(i,j)に対する中間バックポインタをBn(i,j)とすると
き、 1)Dn(i,j)=Dn(i-2,j-1)+dn(i-1,j)+dn(i,j) のときは Bn(i,j)=Bn(i-2,j-1) 2)Dn(i,j)=Dn(i-1,j-1)+dn(i,j)のときはBn(i,j)=B
n(i-1,j-1) 3)Dn(i,j)=Dn(i-1,j-2)+dn(i,j)のときはBn(i,j)=B
n(i-1,j-2) とおくことにより とすれば となる。従って、Bn(i,j)についても、1フレーム前と
2フレーム前のものを覚えておく。When the intermediate back pointer for D n (i, j) is B n (i, j), 1) D n (i, j) = D n (i-2, j-1) + d n (i- When 1, j) + d n (i, j), B n (i, j) = B n (i-2, j-1) 2) D n (i, j) = D n (i-1 , j-1) + d n (i, j), B n (i, j) = B
When n (i-1, j-1) 3) D n (i, j) = D n (i-1, j-2) + d n (i, j), B n (i, j) = B
By setting n (i-1, j-2) given that Becomes Therefore, remember B n (i, j) one frame before and two frames before.
なお、第3図のような径路の場合は、Dn(i,j),Bn(i,j)
は1フレーム前の値を覚えておくだけでよい。In the case of the path shown in Fig. 3, D n (i, j) and B n (i, j)
Need only remember the value of the previous frame.
以上説明した原理を用いたパターン比較装置の従来例に
ついて説明する。第4図は以上の原理に基づくパターン
比較装置を連続単語認識に適用した場合の従来例を示す
ブロック図である。図において、Inは音声信号の入力
端子、1はフィルタバンク等で構成された特徴抽出部で
あって、入力音声信号を特徴ベクトルaiの系統Aに変
換する。2は単語標準パターン記憶部であって、認識語
彙たるN個の単語がそれぞれ標準パターンRn=▲b
n 1▼,…,▲bn j▼,…,▲bn Jn▼,(1nN)
として特徴ベクトルの形で予め登録されている。3はベ
クトル間距離計算部であって、入力パターンの第iフレ
ームにおける特徴ベクトルaiとn番目の単語標準パタ
ーンRnの特徴ベクトルbjとの距離dn(i,j)を、j=
1,2,…,Jnについて求め、必要がなくなるまで記憶す
る。本例においては中間累積距離を計算しているフレー
ムの1つの前のフレームおよび当該フレームのベクトル
間距離を当該フレームの中間累積距離を計算するまで記
憶する。dn(i,j)は、例えばaiとbjの市街距離とし
て定義できる。すなわち、ベクトルの次元を1とし、 ai=(ai1,ai2,…,ai1),▲bn j▼=(▲bn j1▼,▲bn
j2▼,…,▲bn j1▼)とするとき となる。A conventional example of the pattern comparison device using the above-described principle will be described. FIG. 4 is a block diagram showing a conventional example when the pattern comparison apparatus based on the above principle is applied to continuous word recognition. In the figure, In is a voice signal input terminal, and 1 is a feature extraction unit composed of a filter bank or the like, which converts the input voice signal into a system A of a feature vector a i . Reference numeral 2 denotes a word standard pattern storage unit, in which N words as a recognition vocabulary are each a standard pattern R n = ▲ b
n 1 ▼,…, ▲ b n j ▼,…, ▲ b n J n ▼, (1nN)
Is registered in advance in the form of a feature vector. Reference numeral 3 denotes an inter-vector distance calculation unit that calculates a distance d n (i, j) between the feature vector a i in the i-th frame of the input pattern and the feature vector b j of the nth word standard pattern R n as j =
Calculate 1, 2, ..., J n and store until no longer needed. In the present example, the vector distance one frame before the frame for which the intermediate cumulative distance is being calculated and the vector-to-vector distance of the frame are stored until the intermediate cumulative distance of the frame is calculated. For example, d n (i, j) can be defined as the city distance between a i and b j . That is, the dimension of the vector is set to 1, and a i = (a i1 , a i2 , ..., a i1 ), ▲ b n j ▼ = (▲ b n j1 ▼, ▲ b n
j2 ▼,…, ▲ b n j1 ▼) Becomes
4は累積距離計算部であって、第iフレームについて中
間累積距離Dn(i,j),終端累積距離D(i),中間バックポ
インタBn(i,j),バックポインタB(i)をj=1,2,…,Jn;
n=1,2,…,Nについて求め、最後尾の単語を示すN(i)
を求める。第1図に示したマッチング径路の拘束条件が
採用されると、Dn(i,j),D(i)は次の式から求まる。Reference numeral 4 denotes a cumulative distance calculating unit, which is an intermediate cumulative distance D n (i, j), a terminal cumulative distance D (i), an intermediate back pointer B n (i, j), and a back pointer B (i) for the i-th frame. J = 1,2, ..., J n ;
N (i) indicating the last word obtained for n = 1, 2, ..., N
Ask for. When the constraint condition of the matching path shown in FIG. 1 is adopted, D n (i, j), D (i) is obtained from the following equation.
Bn(i,j),B(i)は次の式から求める。Bn(i,j)は Bn(i,O)=Bn(i-1)を初期条件として 1)Dn(i,j)=Dn(i-2,j-1)+dn(i,j)+dn (i-1,j) のときは Bn(i,j)=Bn(i-2,j-1) ……(2) 2)Dn(i,j)=Dn(i-1,j-1)+dn(i,j)のときは Bn(i,j)=Bn(i-1,j-1) ……(3) 3)Dn(i,j)=Dn(i-1,j-2)+dn(i,j)のときは Bn(i,j)=Bn(i-1,j-2) ……(4) として求まり、B(i)は式(1)を満足する単語番号を 以上のようにして求められた終端累積距離 尾単語記憶部7に記憶される。 B n (i, j), B (i) is calculated from the following equation. B n (i, j) is 1) D n (i, j) = D n (i-2, j-1) + d with B n (i, O) = B n (i-1) as initial condition When n (i, j) + d n (i-1, j), B n (i, j) = B n (i-2, j-1) …… (2) 2) D n (i, j When j) = D n (i-1, j-1) + d n (i, j), B n (i, j) = B n (i-1, j-1) …… (3) 3 ) D n (i, j) = D n (i-1, j-2) + d n (i, j), B n (i, j) = B n (i-1, j-2) ...... (4) is obtained, and B (i) is a word number that satisfies equation (1). Cumulative end distance calculated as above It is stored in the tail word storage unit 7.
なおDn(i,j),Bn(i,j)(ただしj=1,2,…,Jn;n=1,2,
…,N)は必要がなくなるまで、累積距離計算部14に一
時的に記憶される。本実施例においては中間累積距離を
計算しているフレームの1つ前および2つの前のフレー
ムの中間累積距離を当該フレームの中間累積距離を計算
するまで記憶する。Note that D n (i, j), B n (i, j) (where j = 1,2, ..., J n ; n = 1,2,
, N) is temporarily stored in the cumulative distance calculation unit 14 until it is no longer needed. In this embodiment, the intermediate cumulative distances of the frames one and two frames before the frame for which the intermediate cumulative distance is calculated are stored until the intermediate cumulative distance of the frame is calculated.
また終端累積距離記憶部5に記憶される終端累積距離D
(i)は、式(1)の初期条件を求めるために必要なものであ
り、D(i)についてはDn(i+1,1)を求めるまで記憶されて
おればよい。In addition, the terminal cumulative distance D stored in the terminal cumulative distance storage unit 5
(i) is necessary for obtaining the initial condition of the equation (1), and D (i) may be stored until D n (i + 1,1) is obtained.
8は音声区間検出部であって、入力信号の大きさ等から
音声区間を判定するものである。音声区間検出部8が、
音声入力が開始されたことを検出するとフレーム数計数
部9はフレーム毎に計数をはじめる。前記の処理は第i
フレームについての処理であったが、このフレーム数計
数部9の計数値がすなわちこのiを設定している。従っ
て、前記と同様の処理が、フレームが1進む毎に行われ
ることになる。フレーム数計数部9は音声区間が検出さ
れると計数を始め、音声区間が終了するとリセットされ
る。最後尾単語記憶部7,バックポインタ記憶部6に
は、従って、N(i),B(i)がi=1,2,…,1につい
て記憶されることになる。Reference numeral 8 is a voice section detection unit that determines the voice section from the magnitude of the input signal or the like. The voice section detection unit 8
When it is detected that voice input is started, the frame number counting section 9 starts counting for each frame. The above process is the i-th
Although the processing was performed for frames, the count value of the frame number counting section 9 sets the i. Therefore, the same processing as described above is performed each time the frame advances. The frame number counting unit 9 starts counting when a voice section is detected, and is reset when the voice section ends. Therefore, N (i) and B (i) are stored in the last word storage unit 7 and the back pointer storage unit 6 for i = 1, 2, ...
セグメンテーション部10はバックポインタ記憶部6に
対し、所定のバックポインタを読出すべき命令を発する
ものである。すなわち、セグメンテーション部10がi
なる値をバックポインタ記憶部6に発すると、バックポ
インタ記憶部6からはバックポインタB(i)が読出され
る。セグメンテーション部10はバックポインタ記憶部
6からB(i)なる値を受け取ると、その同じ値をバック
ポインタ記憶部6に発する。従って、音声区間検出部8
が音声入力の終了を検知すると、フレーム数計数部9の
最終値Iがセグメンテーション部10に供給され、セグ
メンテーション部10は先ずIなる値をバックポインタ
記憶部6に発する。以後、前記説明の動作に従って、バ
ックポインタ記憶部6から、B(I),B(B(I)),B(B(B
(I))),…,Oなる出力が順次得られることになる。こ
れらの値は最後から2番目の単語の終りのフレーム、同
3番目の終りのフレーム、同4番目の終りのフレーム、
……というものであり、N(i)はiフレームで終る単語
であったから、この値をそのまま最後尾単語記憶部7に
与えると、最後の単語から逆の順序で認識結果が得られ
る。なお認識結果が逆の順序で得られないようにするた
めには、この順序の変換をバックポインタ記憶部6の出
力に対して行うか最後尾単語記憶部7の出力に対して行
えばよい。The segmentation unit 10 issues a command for reading a predetermined back pointer to the back pointer storage unit 6. That is, the segmentation unit 10
When the following value is issued to the back pointer storage unit 6, the back pointer B (i) is read from the back pointer storage unit 6. When the segmentation unit 10 receives the value B (i) from the back pointer storage unit 6, the segmentation unit 10 issues the same value to the back pointer storage unit 6. Therefore, the voice section detection unit 8
When detects the end of voice input, the final value I of the frame number counting unit 9 is supplied to the segmentation unit 10, and the segmentation unit 10 first issues a value I to the back pointer storage unit 6. Thereafter, in accordance with the operation described above, the back pointer storage unit 6 stores B (I), B (B (I)), B (B (B (B
(I))), ..., O will be sequentially obtained. These values are the end frame of the penultimate word, the end frame of the third, the end frame of the fourth,
.., and N (i) is a word that ends in the i frame, so if this value is given to the last word storage unit 7 as it is, the recognition result is obtained from the last word in the reverse order. In order to prevent the recognition result from being obtained in the reverse order, this order conversion may be performed on the output of the back pointer storage unit 6 or the output of the last word storage unit 7.
本従来例装置における最後フレームIまでの総計算回数
は、i−j空間の各点におけるベクトル間距離d(i,j),
中間累積距離Dn(i,j)の計算を各点毎にただ1回行うの
みなので標準パターンの平均フレーム数をJとするとい
ずれもNIJとなる。従来の2段DP法を用いた装置に
おける総計算回数 になる。いまフレーム長が10msecで単語長が平均0.5s
ecであったとすれば標準パターンの平均フレーム数J
は、J=50であるから、計算回数は1/37.5になる。ま
た幅Rの窓(計算制限領域)を設けた場合の計算回数N
IJRと比べても1/Rとなり、Rは大体20位であるか
ら計算回数は1/20となる。The total number of calculations to the last frame I in the conventional device is the vector distance d (i, j),
Since the calculation of the intermediate cumulative distance D n (i, j) is performed only once for each point, if the average number of frames of the standard pattern is J, then NIJ is obtained. Total number of calculations in a conventional 2-stage DP method become. Now the frame length is 10msec and the word length is 0.5s on average.
If it is ec, the average number of frames of the standard pattern is J
Since J = 50, the number of calculations is 1 / 37.5. In addition, the number of calculations N when a window of R (calculation restricted area) is provided
Compared to IJR, it is 1 / R, and R is roughly 20th place, so the number of calculations is 1/20.
以上のようにO(n)DP法においては、連続して発声さ
れた音声を2段DP法よりもはるかに少い計算回数で認
識することができ、認識速度の速い連続音声認識装置を
実現することができ、入力フレーム毎に処理が可能であ
るから、実時間で動作する認識装置が可能となる。As described above, in the O (n) DP method, continuously uttered speech can be recognized with a far smaller number of calculations than in the two-stage DP method, and a continuous speech recognition device with a high recognition speed is realized. Since the processing can be performed for each input frame, a recognition device that operates in real time can be provided.
しかし、前記ベクトル間距離dn(i,j),中間累積距離D
n(i,j)をフレームi毎にn=1,2,…,N;j=1,
2,…,Jnについて求めるためには、標準パターン記
憶用メモリとして、かなり高速なアクセスが要求される
ことになる。例えば、フレーム周期を5ms,標準パタ
ーン数N=300,標準パターンの平均フレーム数J=
30とすれば、入力パターンのフレーム当りの計算すべ
き平均の格子点数はNJ=9000であり、特徴ベクト
ルの次元数を15とすれば、入力パターンのフレーム当
りの標準パターン記憶用メモリに対するアクセス回数は
9000×15=135000回となる。これを5msec内に行うた
めには、アクセルタイム37ns以下が要求される。ま
た、標準パターンの記憶に必要とされるメモリ量は、特
徴ベクトルの1要素を1バイトで表現するものとすれ
ば、135KBとなり、37nsec以下でアクセスでき
る高速メモリが、135KBも必要ということになり、
装置として大変高価なものになる。However, the inter-vector distance d n (i, j) and the intermediate cumulative distance D
n (i, j) is n = 1, 2, ..., N; j = 1, for each frame i
In order to obtain 2, 2, ..., J n , a fairly high-speed access is required as a standard pattern storage memory. For example, the frame period is 5 ms, the number of standard patterns N = 300, the average number of frames of standard patterns J =
If the number is 30, the average number of grid points to be calculated per frame of the input pattern is NJ = 9000, and if the dimension number of the feature vector is 15, the number of accesses to the standard pattern storage memory per frame of the input pattern Is
9000 x 15 = 135,000 times. In order to do this within 5 msec, an accelerator time of 37 ns or less is required. Also, the amount of memory required to store the standard pattern is 135 KB if one element of the feature vector is represented by 1 byte, and a high-speed memory that can be accessed in 37 nsec or less requires 135 KB. ,
It becomes a very expensive device.
発明の目的 本発明は、前記方法による実時間向きの連続的パターン
の比較装置において、高速アクセスが要求されるメモリ
の数を大幅に減少させることを目的とする。OBJECT OF THE INVENTION It is an object of the present invention to significantly reduce the number of memories that require high speed access in a continuous pattern comparison device for real time by the above method.
発明の構成 本発明は、入力信号を特徴ベクトルa1,a2,…,ai,…,aI
の系列に変換する特徴抽出手段と、特徴ベクトルの系列
▲bn 1▼,▲bn 2▼,…,▲bn j▼,…,▲bn J▼nか
ら成る標準パターンRn(ただしn=1,2,…,N)
を記憶する標準パターン記憶手段と、入力フレームiを
横軸に、標準パターンフレームjを縦軸とする格子グラ
フにおいて、標準パターンRnとマッチングするときは
傾きkで、入力パターンのフレームに対して フレーム隔った直線で挟まれる格子点に対して、標準パ
ターンの各フレームjの特徴ベクトル▲bn j▼に対して
j=1,2,…,Jnの順にi軸方向にマッチング径路
の最大傾斜がkの傾斜制限をもつDPマッチングを行
い、1つの領域の計算が完了すると次の相隣る前記と同
様な領域の計算を同様に行うというように、入力パター
ンの全範囲にわたって前記マッチング計算を行うDPマ
ッチング手段とを含むパターン比較装置である。According to the present invention, an input signal is converted into a feature vector a 1 , a 2 , ..., A i , ..., A I
, A standard pattern R n (however, a standard pattern R n composed of a series of feature vectors ▲ b n 1 ▼, ▲ b n 2 ▼, ..., ▲ b n j ▼, ..., ▲ b n J ▼ n. n = 1, 2, ..., N)
In a standard pattern storage means for storing the input pattern i and a standard graph frame j on the vertical axis in a lattice graph, with a gradient k when matching the standard pattern R n, with respect to the frame of the input pattern. For grid points sandwiched by straight lines separated by frames, j = 1, 2, ..., J n for the feature vector ▲ b n j ▼ of each frame j of the standard pattern in the order of the matching path in the i-axis direction. The above-mentioned matching is performed over the entire range of the input pattern such that DP matching having a slope limit of maximum slope k is performed, and when calculation of one region is completed, calculation of the next adjacent region similar to the above is similarly performed. It is a pattern comparison device including a DP matching means for performing calculation.
実施例の説明 第5図は本発明の原理を示す図である。径路の制限条件
を、第1図または第3図のように選べば、24,25を
傾き2の直線、20,21をj=Jnと直線24,25
との交点、22,23をj=1と直線24,25との交
点とし、WをJn/2とすれば、20〜21に含まれる格子
点の終端累積距離は22〜23に含まれる各格子点まで
の終端累積距離と、直線24上の中間累積距離が求まっ
ておれば、計算できる。また、途中の計算も矢印26に示
すように横方向に順次下から上へ計算を進めていくこと
ができる。このようにして、フレーム周期をTとすると
き、時間WTの間に斜線部Aの計算を以上のように行
い、次のWTの間に斜線部Bの計算を以上のように行う
というように、以上に述べた計算を時間WT毎に順次進
めてゆくことができる。Description of Embodiments FIG. 5 is a diagram showing the principle of the present invention. If the path limiting conditions are selected as shown in FIG. 1 or FIG. 3, 24 and 25 are straight lines with a slope of 2, and 20 and 21 are j = J n and straight lines 24 and 25.
, And the intersection points 22 and 23 between j = 1 and the straight lines 24 and 25, and W is J n / 2, the terminal cumulative distances of the lattice points included in 20 to 21 are included in 22 to 23. If the terminal cumulative distance to each grid point and the intermediate cumulative distance on the straight line 24 are obtained, it can be calculated. Further, in the middle of the calculation, it is possible to sequentially proceed from the bottom to the top in the horizontal direction as shown by the arrow 26. Thus, when the frame period is T, the calculation of the shaded area A is performed as described above during the time WT, and the calculation of the shaded area B is performed as described above during the next WT. The calculation described above can be sequentially advanced at each time WT.
このようにすると、標準パターンの第jフレームは、W
フレームの入力パターンと照合する間一定で良いから、
標準パターン用メモリに対して要求されるアクセスタイ
ムを遅くすることができる。すなわち、各斜線部の格子
点の数はWJであって、この各格子点に対する計算をT
Wの間に行う必要があるが(Tはフレームの周期とす
る)、このとき、標準パターンの1フレームに対して許
容される計算時間はTW/JNとなり、これは、標準パター
ンの1フレーム分のデータを読み出す時間に等しく、前
記の数値例を当てはめればW=J/2であるから であり、特徴ベクトルの次数を以前と同じく15次とす
れば、標準パターンの1つのベクトルの要素を読み出す
ために許されるアクセスタイムは8.3μsec/15=553nsec
となり、従来例で要求された値に比べると約15倍のア
クセスタイムで良いことになる。ただし、今度は入力パ
ターンを記憶するためのメモリに高速性が要求されるが
(標準パターンの第jフレームに対して、NW回の読み
出しを時間TW/Jの間に行わなければならない。前記の例
に対しては、 の間に15個の特徴ベクトルを読み出す必要がある。従っ
て、ベクトルの1つの要素を読み出すのに許されるアク
セスタイムは37nsecとなる)、その必要とされる容量
は、前記の例に対しては平均15・W=15×30=450バイト
で良いことになり、大幅なコストダウンにつながる。In this way, the j-th frame of the standard pattern is W
Since it can be constant while matching with the input pattern of the frame,
The access time required for the standard pattern memory can be delayed. That is, the number of grid points in each shaded area is WJ, and the calculation for each grid point is TJ.
Although it has to be done during W (T is the frame period), the allowable calculation time for one frame of the standard pattern is TW / JN, which is equivalent to one frame of the standard pattern. It is equal to the time to read the data of, and if the above numerical example is applied, then W = J / 2 Therefore, if the order of the feature vector is the 15th order as before, the access time allowed to read the element of one vector of the standard pattern is 8.3 μsec / 15 = 553 nsec.
Therefore, the access time is about 15 times longer than the value required in the conventional example. However, this time, although high speed is required for the memory for storing the input pattern (reading NW times for the j-th frame of the standard pattern must be performed during the time TW / J. For the example, It is necessary to read 15 feature vectors during. Therefore, the access time allowed to read one element of the vector is 37 nsec), and the required capacity is 15 * W = 15 * 30 = 450 bytes on average for the above example. Will lead to a significant cost reduction.
以上が本発明の原理であるが、Wを固定とする単純な考
え方では、 とする必要があり、標準パターンの中の最も短いパター
ンでWの値が決定されてしまい、あまり効果的でない場
合がある。この欠点を補うためには、Jnが変る毎にそ
れに応じてWを可変とすることが考えられる(Wn=(Jn/
2〕+1)。本発明によるこのさらに進んだ原理による比較
装置の原理を次に述べる。The above is the principle of the present invention, but in the simple idea that W is fixed, In some cases, the value of W is determined by the shortest pattern among the standard patterns, which is not very effective. In order to compensate for this drawback, it is conceivable to change W according to the change of J n (W n = (J n /
2] +1). The principle of a comparison device according to this further principle according to the invention will now be described.
第6図は本発明の原理を説明する詳細図である。いま、
入力パターンが第iフレームのときの処理を説明する。
前記斜線A,B等のそれぞれをブロックと呼ぶことにす
る。このとき、 が求まっていなければ、同図における○で示す格子点に
ついて前記の計算を行い、 を求める。FIG. 6 is a detailed diagram for explaining the principle of the present invention. Now
The processing when the input pattern is the i-th frame will be described.
Each of the diagonal lines A and B will be called a block. At this time, If is not found, perform the above calculation for the grid points indicated by ○ in the figure, Ask for.
●はこのブロックの1つ前のブロックのj=1,2,
…,Jnにおける格子点でこれらの点における中間累積
距離は、本ブロックにおける中間累積距離の初期値とな
るものである。この場合、マッチング径路の拘束条件
は、第3図に示すものである。第1図に示す径路の拘束
条件を用いるときは、さらににおける中間累積距離を
記憶しておく必要がある。● is j = 1, 2, of the block immediately before this block
.., J n , the intermediate cumulative distance at these points is the initial value of the intermediate cumulative distance in this block. In this case, the constraint condition of the matching path is as shown in FIG. When the constraint condition of the path shown in FIG. 1 is used, it is necessary to further store the intermediate cumulative distance.
が求まっているときは、このnに対応する標準パターン
に対する計算はスキップすることになる。 Is calculated, the calculation for the standard pattern corresponding to n is skipped.
以上のようにすれば、各標準パターンRnに対し、n毎
にWn=〔Jn/2〕+1として計算したことになる。According to the above, for each standard pattern R n , W n = [J n / 2] +1 is calculated for each n .
が求まっているか否かを決定するには、最初に をO、あるいは∞に初期化しておけば、求まっていると
きは、0あるいは∞有限の値になっているはずであるこ
とから判断が可能である。 To determine whether or not If is initialized to O or ∞, it can be determined from the fact that it should be 0 or ∞ finite value when it is obtained.
第7図は、以上の原理に基づく本発明の実施例を示すブ
ロック図である。101は第4図で1と同じ動作を示す
特徴抽出部、102は第4図2と同様な単語標準パター
ン記憶部、103は第4図3と同様なベクトル間距離計
算部であるが、本実施例では計算の方向がi軸方向であ
って、第n標準パターンRnの第jフレームのベクトル
bjに対し、 の範囲の入力パターンに対しdn(m,j)を求める。104
は累積距離計算部であって、前記dn(m,j)と同様の範囲
で中間累積距離,終端累積距離を求める。112は前記
ベクトル間距離の計算と、累積距離の計算の実行範囲を
各n,jについて決定するものであって、 が求まっていないとき、前記mの範囲でdn(m,j),Dn(m,
j)の計算をそれぞれベクトル間距離計算部103,累積
距離計算部104に指示する。105〜107は第4図
5〜7と同様な動作をする。111は認識結果の出力端
子であって、第4図11で得られたのものと全く等し
い。FIG. 7 is a block diagram showing an embodiment of the present invention based on the above principle. Reference numeral 101 is a feature extraction unit that shows the same operation as 1 in FIG. 4, 102 is a word standard pattern storage unit similar to FIG. 4, and 103 is an inter-vector distance calculation unit similar to FIG. In the embodiment, the calculation direction is the i-axis direction, and for the vector b j of the j-th frame of the n- th standard pattern R n , Find d n (m, j) for the input pattern in the range. 104
Is a cumulative distance calculation unit, which calculates an intermediate cumulative distance and a terminal cumulative distance in the same range as the d n (m, j). 112 is for determining the execution range of the calculation of the inter-vector distance and the calculation of the cumulative distance for each of n and j, Is not found, d n (m, j), D n (m,
The calculation of j) is instructed to the inter-vector distance calculation unit 103 and the cumulative distance calculation unit 104, respectively. 105 to 107 operate in the same manner as in FIGS. Reference numeral 111 is an output terminal for the recognition result, which is exactly the same as that obtained in FIG.
第8図は、第7図における実施例をより明確に説明する
ために、ソフトウェア的にその動作を説明するものであ
り、ソフトウェアにより本発明を実現する場合も本例に
従えば良い。FIG. 8 explains the operation by software in order to more clearly explain the embodiment in FIG. 7, and the present invention may be implemented by software according to this example.
本実施例においては、径路の拘束条件としては第1図の
ものを用いている。In this embodiment, the constraint condition of the path is as shown in FIG.
201はマッチング処理の開始に先立って、中間累積距
離,終端累積距離等に∞を代入する等の初期化を行うス
テップである。202は音声区間終了後の処理のために
flagを“0”にセットしておくステップである。203
は音声区間の開始を検出するステップであって、第7図
108が行う動作に対応する。音声区間が検出されるま
で、ステップ201,202が実行される。音声区間が
検出されるとステップ204〜ステップ229が入力の
1フレーム毎に実行される。ステップ205〜ステップ
224は、フレームiにおいて各標準パターンに対して
実行される。206はフレームiにおいて、標準パター
ンnに対して、マッチング計算を行うべきかどうかを判
定するステップである。次の3つの条件が満たされたと
きマッチング計算を実行すべきであると判定する。Reference numeral 201 denotes a step for performing initialization such as substituting ∞ for the intermediate cumulative distance, the terminal cumulative distance, etc. before starting the matching process. 202 is for processing after the end of the voice section
This is a step of setting flag to "0". 203
Is a step of detecting the start of a voice section and corresponds to the operation performed by FIG. Steps 201 and 202 are executed until the voice section is detected. When the voice section is detected, steps 204 to 229 are executed for each input frame. Steps 205 to 224 are executed for each standard pattern in frame i. 206 is a step of determining whether or not to perform matching calculation for the standard pattern n in the frame i. It is determined that the matching calculation should be executed when the following three conditions are satisfied.
これは第7図112のマッチング計算実行範囲決定部の
動作に相当する。ステップ207〜ステップ210は第
iフレームにおいてマッチング計算の実行に先立って、
マッチング計算の漸化式の初期値を標準パターンnにつ
いて設定する。すなわち、 とおくとき Dn(m-1,O)=D(m-1),Bn(m-1,O)=m-1 を について実行する。ステップ211〜ステップ217は
j=1,…,Jn; について中間累積距離,中間バックポインタを標準パタ
ーンnについて計算する。213はその漸化式であっ
て、 である。 This corresponds to the operation of the matching calculation execution range determination unit in FIG. 112. In steps 207 to 210, prior to the execution of the matching calculation in the i-th frame,
The initial value of the recurrence formula of the matching calculation is set for the standard pattern n. That is, Where D n (m-1, O) = D (m-1), B n (m-1, O) = m-1 Run about. In steps 211 to 217, j = 1, ..., J n ; For the standard pattern n, the intermediate cumulative distance and the intermediate back pointer are calculated. 213 is its recurrence formula, Is.
この式は、式(1)におけるiがmに変った点を除けば全
く同じ形であり、計算の順序が式(1)ではi毎にjを1
〜Jnと変化させて求めていたのに対し、この式では、
各jに対し、 と変化させて求めている点が異なる。ステップ218〜
ステップ222は、ステップ213で計算された についての中間累積距離Dn(m,Jn)が、それ以前に計算さ
れた標準パターンRn′に対する中間累積距離りDn′
(m,Jn′)の最小値よりも小さいときにステップ220
で示される置き替を行うものである。以上のように、ス
テップ205〜ステップ224の動作が完了すると、i
以前の各フレームについて、計算されたRnに対する最
小値がD(i)に入っていることになる。以上の動作は主
として、第7図103〜107で行われるものである。
225は音声区間の終了を検出するステップである。音
声区間の終了が検出されるまで、以上のステップ205
〜ステップ225の動作が行われ、終端累積距離D
(i),終端バックポインタB(i),最後尾単語N(i)が順
次計算され、所定の場所に記憶されてゆく。ステップ2
26〜ステップ229は、以上の計算を行って音声区間
を終了したことが検出されても、前記ブロック毎に処理
していくものであるから、前記D(i),B(i),N(i)等
は一般には音声区間の終了フレームまで求まっていない
ので、これを完全に求めるために、さらに、前記の計算
を まで進める部分である。ただし、 であり、Iは音声区間の終るフレームである。ステップ
231は、以上のようにして求めた終端バックポインタ
B(i),最後尾単語N(i)から入力単語列を前記従来例と
同様にして求める部分である。ステップ232は結果を
出力する部分であり、文字としてプリントアウトされる
か、他の機器を動かすコマンドの出力となる。This formula has exactly the same form except that i in formula (1) is changed to m.
While it was calculated by changing to ~ J n , in this formula,
For each j, It is different in that it is changed and requested. Step 218-
Step 222 was calculated in Step 213 Intermediate cumulative distance D n for (m, J n) is, 'intermediate cumulative Kyoriri D n for' standard pattern R n which it was previously calculated
When it is smaller than the minimum value of (m, J n ′ ), step 220
The replacement shown in is performed. As described above, when the operations of steps 205 to 224 are completed, i
For each previous frame, the minimum value for the calculated R n will be in D (i). The above operation is mainly performed in FIGS.
225 is a step of detecting the end of the voice section. The above steps 205 are performed until the end of the voice section is detected.
~ The operation of step 225 is performed, and the terminal end cumulative distance D
(i), end back pointer B (i), and last word N (i) are sequentially calculated and stored in a predetermined place. Step two
In steps 26 to 229, even if it is detected that the voice section is finished by performing the above calculation, the processing is performed for each block, so that the D (i), B (i), N ( Since i) etc. are generally not obtained until the end frame of the voice section, in order to obtain this completely, the above calculation is further performed. It is the part to proceed to. However, And I is the frame at the end of the voice section. Step 231 is a part for obtaining an input word string from the end back pointer B (i) and the last word N (i) obtained as described above in the same manner as in the conventional example. Step 232 is a part for outputting the result, which is printed out as a character or becomes an output of a command for moving another device.
なお、本実施例においては、説明の便宜のために、点
(i,j)におけるベクトル間距離,中間累積距離,中
間バックポインタ等はそれぞれdn(i,j),Dn(i,j),Bn(i,
j)等と表記したが、これらの記憶領域はi,jの全範囲
にわたって準備する必要はなく、第j段の格子点におけ
るDn(i,j),Bn(i,j)の計算には、第8図213に示す漸
化式からも明らかなように、第1図,第3図の何れの径
路に対しても第j−1段j−2段の中間累積距離Dn(i,j
-1),Dn(i,j-2),中間バックポインタBn(i,j-1),Bn(i,j-
2)のみ記憶していれば良く、この計算が終了すると、Dn
(i,j-2),Bn(i,j-2)の記憶内容は捨ててしまい、Dn(i,j-
1),Bn(i,j-1)の内容とそれぞれDn(i,j-2),Bn(i,j-2)の
記憶領域に、Dn(i,j),Bn(i,j)の内容をDn(i,j-1),Bn(i,
j-1)の記憶領域に移動させ、Dn(i,j),Bn(i,j)の記憶領
域に次段の計算結果を記憶させて行けば良い。また、各
ブロックの幅は、たかだか であればよいから、前記漸化式の計算の為のバッファメ
モリとしては、入力パターン用としてWmaxフレームの
バッファメモリ1段分と、中間累積距離と中間バックポ
インタ用のバッファメモリとしてWmaxフレームのもの
が、それぞれ3段分と、ベクトル間距離記憶用として
は、第1図の径路の制限条件の場合はdn(i-1,j)のみ記
憶していれば良いから1フレーム分のみ準備しておけば
良いことになる。第3図の径路の制限条件の場合はベク
トル間距離は計算される都度使用されるから特に記憶す
る必要はない。In the present embodiment, for convenience of explanation, the inter-vector distance, the intermediate cumulative distance, the intermediate back pointer, etc. at the point (i, j) are respectively d n (i, j), D n (i, j). ), B n (i,
j) etc., these storage areas do not need to be prepared over the entire range of i, j, and the calculation of D n (i, j), B n (i, j) at the j- th grid point As is clear from the recurrence formula shown in FIG. 213 in FIG. 8, the intermediate cumulative distance D n (j−1) th j−2nd cumulative distance D n (for both the paths in FIGS. 1 and 3). i, j
-1), D n (i, j-2), intermediate back pointer B n (i, j-1), B n (i, j-
Only 2) needs to be memorized, and when this calculation is completed, D n
The stored contents of (i, j-2), B n (i, j-2) are discarded, and D n (i, j-
1), B n (i, respectively and the content of the j-1) D n (i , j-2), B n (i, in the storage area of j-2), D n ( i, j), B n The content of (i, j) is D n (i, j-1), B n (i,
It is sufficient to move to the storage area of (j-1) and store the calculation result of the next stage in the storage area of D n (i, j), B n (i, j). Also, the width of each block is at most Since it is sufficient, as the buffer memory for the calculation of the recurrence formula, and W max buffer memory 1 stage of the frame for the input pattern, W max frame as a buffer memory for intermediate cumulative distance and the intermediate back pointer In the case of the path limiting condition of FIG. 1, it is necessary to store only d n (i-1, j) for storing the distance between vectors, and only one frame It will be good if you prepare. In the case of the path limiting condition of FIG. 3, the vector-to-vector distance is used each time it is calculated, so it need not be stored.
また、本実施例においては、第1図または第3図に示す
ような径路の拘束条件を用いたため径路の最大の傾斜は
2となるので、ブロックの幅は〔Jn/2〕+1となったが、
経路の拘束条件としては、これ以外に種々考えられ、例
えば、第9図のような場合は、最大の傾斜が3となるか
らこの場合のブロックの幅は となる。一般に径路の最大の傾斜がkのときは、ブロッ
クの幅Wは 以下であれば良いことになる(k=2の場合は とはJnが整数の場合は等しい)。Further, in this embodiment, since the constraint condition of the path as shown in FIG. 1 or FIG. 3 is used, the maximum inclination of the path is 2. Therefore, the width of the block is [J n / 2] +1. But
Various other constraint conditions for the route are conceivable. For example, in the case of FIG. 9, the maximum inclination is 3, so the block width in this case is Becomes Generally, when the maximum slope of the path is k, the width W of the block is The following is good (when k = 2, Is the same when J n is an integer).
さらに、本実施例においては、中間累積距離 が求まっているか否かの決定のために、これを∞等に初
期化している場合について説明したが、入力のフレーム
iについてiがWnで割り切れるか否かを判定して、割
り切れるならマッチング計算を行い、割り切れないなら
マッチング計算をスキップするようにしても勿論良い。Further, in this embodiment, the intermediate cumulative distance In the above, the case of initializing this to ∞ or the like to determine whether or not has been obtained has been described, but it is determined whether or not i is divisible by W n for the input frame i, and if it is divisible, the matching calculation is performed. The matching calculation may be skipped if it is not divisible.
発明の効果 以上のように、本発明によれば、CWDP法やO(n)D
P法のように、DPマッチングを高速に連続して行う方
法においては、高速,大容量のメモリが必要であったの
が、高速性を要求されるメモリ数を大幅に減らすことが
でき、安価な装置の実現が可能となったものである。EFFECTS OF THE INVENTION As described above, according to the present invention, the CWDP method and the O (n) D method are used.
In the method of continuously performing DP matching at high speed like the P method, a high-speed and large-capacity memory was required. However, the number of memories requiring high-speed performance can be significantly reduced, and the cost is low. It has become possible to realize various devices.
第1図はマッチング計算径路の拘束条件を示す図、第2
図はマッチング計算を行う領域を示す図、第3図はマッ
チング計算径路の別の拘束条件を示す図、第4図は音声
認識装置の従来例を示すブロック図、第5図は本発明の
原理の概略を説明する図、第6図は本発明の原理の詳細
を説明する図、第7図は本発明における一実施例の音声
認識装置のブロック図、第8図は同実施例装置の機能を
ソフトウェアで実現したときのフローチャート、第9図
はマッチング計算径路の拘束条件の他の列を示す図であ
る。 101……特徴抽出部、102……単語標準パターン記
憶部、103……ベクトル間距離計算部、104……累
積距離計算部、105……終端累積距離記憶部、106
……バックポインタ記憶部、107……最後尾単語記憶
部、108……音声区間検出部、109……フレーム数
計数部、108……音声区間検出部、109……フレー
ム数計数部、110……セグメンテーション部、112
……マッチング計算実行範囲決定部。FIG. 1 is a diagram showing the constraint condition of the matching calculation path, and FIG.
FIG. 3 is a diagram showing a region for performing matching calculation, FIG. 3 is a diagram showing another constraint condition of a matching calculation path, FIG. 4 is a block diagram showing a conventional example of a voice recognition device, and FIG. 5 is a principle of the present invention. FIG. 6 is a diagram for explaining the details of the principle of the present invention, FIG. 7 is a block diagram of a voice recognition device of an embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a function of the device of the same embodiment. FIG. 9 is a flowchart when the above is realized by software, and FIG. 9 is a view showing another column of the constraint condition of the matching calculation path. 101 ... Feature extraction unit, 102 ... Word standard pattern storage unit, 103 ... Vector distance calculation unit, 104 ... Cumulative distance calculation unit, 105 ... Terminal cumulative distance storage unit, 106
...... Back pointer storage unit, 107 ...... End word storage unit, 108 ...... Voice section detection unit, 109 ...... Frame number counting unit, 108 ...... Voice section detection unit, 109 ...... Frame number counting unit, 110 ... segmentation section, 112
...... Matching calculation execution range determination unit.
Claims (1)
Iの系列(入力パターン)に変換する特徴抽出手段と、
特徴ベクトルの系列 bn,bn,…,bn,…,bn nから成る標準パターン を記憶する標準パターン記憶手段と、前記入力パターン
のフレームiを横軸に、標準パターンのフレームjを縦
軸とする格子グラフにおいて、入力パターンを標準パタ
ーンRnとマッチングするときは、傾きkで、入力パタ
ーンのフレームに対して互いにW(n)フレーム隔たった
2本の直線とj=1、j=Jnの各直線で囲まれる領域
において、第j段の前記領域の格子点に対応する入力パ
ターンの特徴ベクトル系列と標準パターンのフレームj
の特徴ベクトル▲bn j▼とのDPマッチングをj=1,2,
…,Jnの順序で行い、前記領域の計算が完了すると(j
=Jn段における計算が完了すると)次の相隣る前記と同
様な領域の計算を同様な順序で行うというように、入力
パターンの全範囲にわたって前記マッチング計算を行う
DPマッチング手段とを含み、前記DPマッチングはマ
ッチング径路の最大傾斜がk以下の傾斜制限であり、前
記W(n)は、Rnのフレーム数Jnの関数であって、マ
ッチング計算されるべき標準パターンRnのn毎に設定
されることを特徴とするパターン比較装置。1. An input signal is represented by feature vectors a 1 , a 2 , ..., A i ,.
A feature extraction means for converting into a series of I (input pattern),
A standard pattern consisting of a series of feature vectors b n , b n , ..., b n , ..., b n n In a standard pattern storage means for storing the input pattern and a lattice graph having the frame i of the input pattern as the horizontal axis and the frame j of the standard pattern as the vertical axis, when the input pattern is matched with the standard pattern R n , the gradient k , In a region surrounded by two straight lines separated from each other by W (n) frames with respect to the frame of the input pattern and each straight line of j = 1 and j = J n , corresponding to the lattice point of the j-th stage of the region. Input pattern feature vector series and standard pattern frame j
DP matching with the feature vector ▲ b n j ▼ of j = 1, 2,
, J n , and when the calculation of the region is completed (j
= The calculation of J n stages is completed) and so do the following Aitonaru calculation of the similar region in a similar order, and a DP matching unit for performing the matching calculation over the entire range of the input pattern, the DP matching is the maximum slope k following lean limiting matching path, the W (n) is a function of frame number J n of R n, each n reference pattern R n to be matching calculation A pattern comparison device characterized by being set to.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59224411A JPH067354B2 (en) | 1984-10-25 | 1984-10-25 | Pattern comparison device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59224411A JPH067354B2 (en) | 1984-10-25 | 1984-10-25 | Pattern comparison device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61102697A JPS61102697A (en) | 1986-05-21 |
| JPH067354B2 true JPH067354B2 (en) | 1994-01-26 |
Family
ID=16813343
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59224411A Expired - Lifetime JPH067354B2 (en) | 1984-10-25 | 1984-10-25 | Pattern comparison device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH067354B2 (en) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60211498A (en) * | 1984-04-05 | 1985-10-23 | 日本電気株式会社 | Continuous voice recognition equipment |
-
1984
- 1984-10-25 JP JP59224411A patent/JPH067354B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61102697A (en) | 1986-05-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR19980702723A (en) | Speech recognition method and device | |
| JPH0422276B2 (en) | ||
| JPH073640B2 (en) | Apparatus and method for generating a voice pattern plate | |
| JP2980026B2 (en) | Voice recognition device | |
| JP2000293191A (en) | Patent application title: Speech Recognition Apparatus, Speech Recognition Method, and Method of Creating Tree Structure Dictionary Used in the Method | |
| JPS61219099A (en) | Voice recognition equipment | |
| JPH0247760B2 (en) | ||
| JP3171107B2 (en) | Voice recognition device | |
| JPH067354B2 (en) | Pattern comparison device | |
| JP2001312293A (en) | Voice recognition method and apparatus, and computer-readable storage medium | |
| JP2980382B2 (en) | Speaker adaptive speech recognition method and apparatus | |
| JP3148322B2 (en) | Voice recognition device | |
| JP3440840B2 (en) | Voice recognition method and apparatus | |
| JP3315565B2 (en) | Voice recognition device | |
| JPH0823758B2 (en) | Speaker-adaptive speech recognizer | |
| JP3503862B2 (en) | Speech recognition method and recording medium storing speech recognition program | |
| JPH0646358B2 (en) | Pattern comparison device | |
| JP3532248B2 (en) | Speech recognition device using learning speech pattern model | |
| JPH0361957B2 (en) | ||
| JPH0944191A (en) | Voice synthesizer | |
| JP3059207B2 (en) | Network creation device | |
| JP3818154B2 (en) | Speech recognition method | |
| KR100236962B1 (en) | Method for speaker dependent allophone modeling for each phoneme | |
| JP2574242B2 (en) | Voice input device | |
| JPH0247758B2 (en) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |