JPH11219193A - 車載用音声認識装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】話者の音声以外のノイズを低減して音声認識率
を向上した車載用音声認識装置を提供する。 【解決手段】発話者の方向を検出する方向検出手段と、
発話者の音声を検出する音声検出手段と、音声検出手段
の指向特性を方向検出手段により検出された発話者の方
向において高めるように調整する指向特性調整手段と、
指向特性調整手段により調整された発話者の音声を認識
する音声認識手段を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、発話者の音声以外
のノイズを低減して認識率を向上した車載用音声認識装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図６は従来の車載用音声認識装置のシス
テム構成を示すブロック図である。以下、図に従って説
明する。車両等の運転中にナビゲーション機器やオーデ
ィオ機器等を操作するに際してスイッチ操作による運転
者の負担を軽減するために、運転者（発話者）の発声し
た音声を認識して接続された機器に入力指示する音声認
識装置がある。

【０００３】１１は話者（発話者）の発声した音声を電
気信号に変換する無指向性のマイクロフォンである。３
１はマイクロフォン１１で検出された信号レベルを調整
して音声認識部８に適切なレベルの音声信号を出力する
ためのゲイン（利得）調整部である。８はナビゲーショ
ン機器やオーディオ機器等の入力部に接続された音声認
識部である。２はマイクロフォン１１の検出結果に基い
てゲイン調整部３１を制御する制御部である。

【０００４】音声認識率を向上するために、制御部２は
音声認識部８に最適なレベルの信号が入力されるよう
に、マイクロフォン１１で検出した話者の音声信号のレ
ベルを基に、ゲイン調整部３１で調整すべきゲインを制
御する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】車載用音声認識装置で
は、話者の音声以外に他の同乗者の会話や車両の走行に
伴う騒音もマイクロフォンに入る。また、話者の体格、
運転中の姿勢等により話者の方向、及び話者とマイクロ
フォンの距離が変化する。その結果、音声認識部に入力
されるノイズや信号レベルが変化して、音声認識率が低
下するという問題がある。

【０００６】この対策として、話者の口元にマイクロフ
ォンを固定する接話式のマイクロフォンを使用する方法
もあるが、話者特に運転者には違和感を与える等の問題
がある。本発明は、話者の音声以外のノイズを低減して
音声認識率を向上した車載用音声認識装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、発話者の方向を検出する方向検出手段と、
発話者の音声を検出する音声検出手段と、前記音声検出
手段の指向特性を前記方向検出手段により検出された発
話者の方向において高めるように調整する指向特性調整
手段と、前記指向特性調整手段により調整された発話者
の音声を認識する音声認識手段を備えたことを特徴とす
るものである。

【０００８】また、前記音声検出手段は、複数のマイク
ロフォンで構成され、前記方向検出手段は、前記複数の
マイクロフォンにより検出された検出信号相互間の信号
レベル差に基いて前記発話者の方向を検出するものであ
ることを特徴とするものである。また、前記音声検出手
段は、複数のマイクロフォンで構成され、前記方向検出
手段は、前記複数のマイクロフォンにより検出された検
出信号相互間の遅延時間に基いて前記発話者の方向を検
出するものであることを特徴とするものである。

【０００９】また、発話者の位置を検出する位置検出手
段を備え、前記方向検出手段は、前記音声検出手段の設
置位置と前記位置検出手段により検出された発話者の位
置に基いて前記発話者の方向を検出するものであること
を特徴とするものである。また、発話者の座席の設定状
態を検出する座席設定状態検出手段を備え、前記位置検
出手段は、前記座席設定状態検出手段により検出された
発話者の座席の設定状態に基いて前記発話者の位置を検
出するものであることを特徴とするものである。

【００１０】また、前記音声検出手段は、複数のマイク
ロフォンで構成され、前記指向特性調整手段は、前記複
数のマイクロフォンにより検出された検出信号の利得を
調整して重み付けを行う利得調整手段であることを特徴
とするものである。また、発話者の音声を検出する前面
に管状体が配設されたマイクロフォンと、前記マイクロ
フォンにより検出された発話者の音声を認識する音声認
識手段を備えたことを特徴とするものである。

【００１１】

【実施例】図１は本発明の第１の実施例の車載用音声認
識装置のシステム構成を示すブロック図である。図２は
複数のマイクロフォンによる話者位検出と指向性調整を
示す図で、（ａ）はマイクロフォン（縦方向配置）と話
者の位置関係を示す図、（ｂ）はマイクロフォン（横方
向配置）と話者の位置関係を示す図である。以下、図に
従って説明する。尚、本例は複数のマイクロフォンの出
力状態から話者の方向を検出し、音声検出部１の指向性
が話者の方向において最大になるようにゲインを調整す
るものである。

【００１２】１は運転者や同乗者の音声を電気信号に変
換する音声検出部（音声検出手段）で、所定の間隔で配
置された複数の無指向性のマイクロフォン１１、１２、
１３で構成される。３１はマイクロフォン１１、１２、
１３の出力を個々に調整して音声検出部１全体として話
者の方向に指向性をもたせるためのゲイン調整部で、電
子ボリューム等で構成される。８はナビゲーション機器
やオーディオ機器等の入力部に接続される音声認識部で
あり、この音声認識部８が認識した結果に応じて、ナビ
ゲーション機器やオーディオ機器の動作が制御されるこ
とになる。２はマイクロフォン１１、１２、１３の出力
レベルまたは遅延時間を基に話者の方向を検出し、各マ
イクロフォン１１、１２、１３の出力を調整するゲイン
調整部３１を制御する制御部である。２１は音声検出部
１により検出した話者の方向とゲイン調整部３１の調整
値を対応させて記憶するメモリである。

【００１３】先ず、マイクロフォン１１、１２、１３に
よる話者の方向検出方法について述べる。図２（ａ）に
おいて話者８１の発声する音声は３つのマイクロフォン
１１、１２、１３において信号レベルＶ１１、Ｖ１２、
Ｖ１３と遅延時間ｔ１１、ｔ１２、ｔ１３が検出され
る。この場合、遅延時間は信号の立上りを検出して、い
ずれか１つのマイクロフォン（例えば中央のマイクロフ
ォン１２）を基準にした相対的な遅延時間でもよい。マ
イクロフォンの出力特性が同じになるように予め調整さ
れていると信号レベルは話者８１とマイクロフォン１
１、１２、１３の距離に応じて低下する。また、遅延時
間は話者８１とマイクロフォン１１、１２、１３の距離
の差に比例して長くなる。従って、マイクロフォン１
１、１２、１３の位置関係が判っておれば話者の方向が
算出できる。

【００１４】予め、話者８１の方向と各マイクロフォン
１１、１２、１３からの信号レベルＶ１１、Ｖ１２、Ｖ
１３及び遅延時間ｔ１１、ｔ１２、ｔ１３の関係をメモ
リ２１に記憶しておく。そして、実際にマイクロフォン
１１、１２、１３で信号レベル及び遅延時間を検出し
て、メモリ２１に記憶されている信号レベル及び遅延時
間と話者の方向の関係を使用して話者の方向を算出す
る。

【００１５】次に、音声検出部１の指向性調整方法につ
いて述べる。３つのマイクロフォン１１、１２、１３を
図２（ａ）のごとく話者に対して縦方向に配置して、各
マイクロフォン１１、１２、１３の信号レベルに対する
調整すべきゲインをＧ１１、Ｇ１２、Ｇ１３とし、マイ
クロフォン１１、１２、１３のゲインが同じになるよう
に調整（Ｇ１１＝Ｇ１２＝Ｇ１３）すると、音声検出部
１の指向性は話者８１の方向が強く、斜めまたは横方向
が弱くなるようにできる。

【００１６】また、３つのマイクロフォン１１、１２、
１３を図２（ｂ）のごとく話者に対して横方向に配置し
て、マイクロフォン１１、１２、１３の順にゲインが高
くなるように調整（Ｇ１１＜Ｇ１２＜Ｇ１３）すると、
音声検出部１の指向性は話者８１ａの方向が強くなるよ
うにできる。一方、マイクロフォン１３、１２、１１の
順にゲインが高くなるように調整（Ｇ１３＜Ｇ１２＜Ｇ
１１）すると、音声検出部１の指向性は話者８１ｂの方
向が強くなるようにできる。さらに、マイクロフォン１
２のゲインをマイクロフォン１１、１３のゲインよりも
高くなるように調整（Ｇ１１≦Ｇ１２≧Ｇ１３）する
と、音声検出部１の指向性は中央部の話者８１ｃの方向
が強くなるようにできる。

【００１７】予め、話者の方向とゲイン調整部３１にお
いて話者の方向の指向性が最大になるように調整すべき
ゲインＧ１１、Ｇ１２、Ｇ１３をメモリ２１に記憶させ
ておき、話者の方向が検出できた時には、マイクロフォ
ン１１、１２、１３の出力信号に対して話者の方向に対
応したゲイン調整を行う。このようにして、話者の方向
の音声検出部１の指向性を高め、その他の方向の指向性
を低く抑えることにより同乗者の会話や車両からのノイ
ズが低減された音声信号が音声認識部８に入力されるの
で、話者の音声の認識率が向上する。

【００１８】尚、３つのマイクロフォン１１、１２、１
３を１つの筐体内に一体として組合せたコンパクトなユ
ニット（音声検出部１に相当）を構成し、車内のマップ
ランプやルームランプ裏面に設置してもよく、また、３
つのマイクロフォン１１、１２、１３を個々に離れた箇
所（例えば、左右のフロントピラー内部とルームランプ
裏面）に設置してもよい。３つのマイクロフォンを離し
て設置した方が話者の方向識別が容易になる。

【００１９】また、図２（ｂ）のマイクロフォンの配置
において、予め、３つのマイクロフォン１１、１２、１
３からなる音声検出部１の指向性が運転席（話者８１
ｂ）の方向において最大になるように調整すべき各ゲイ
ン（Ｇ１１、Ｇ１２、Ｇ１３）と、助手席（話者８１
ａ）の方向において最大になるように調整すべきゲイン
の２種類をメモリ２１に記憶しておくことにより、運転
席、助手席のいずれの話者（８１ａ、８１ｂ）に対して
も話者の方向を識別し、その話者に対して音声検出部１
の検出信号にゲイン調整して、話者の方向に指向性を持
たせることができる。つまり、１つの音声検出部１で運
転席、助手席のいずれからでもナビゲーション機器やオ
ーディオ機器に対して認識率のよい入力処理が行える。

【００２０】以上のように本実施例では、複数のマイク
ロフォンにより話者の方向を検出して、その検出結果を
基に音声検出部の指向性を話者の方向において最大にな
るように調整するので、話者の音声信号が大きく、同乗
者の会話及び車両騒音等のノイズが低減でき、認識度の
高い音声認識装置ができる。図３は本発明の第２の実施
例の車載用音声認識装置のシステム構成を示すブロック
図である。図４は座席のスライド位置、座面高さ、背も
たれ角を説明するための図である。以下、図に従って説
明する。尚、本例は運転席の座席の設定状態から話者の
方向を検出するものであり、話者の方向を検出した後の
音声検出部１の指向性調整は第１の実施例と同様であ
る。

【００２１】４は車両の運転席（または助手席）の座席
の設定状態を検出する座席状態検出部（座席設定状態検
出手段）で、座席の前後方向の位置を検出するスライド
位置センサ４１、座席の上下方向の位置を検出する座面
高さセンサ４２、背もたれの角度を検出する背もたれ角
センサ４３で構成される。尚、スライド位置センサ４
１、座面高さセンサ４２は移動量（長さ）を検出するセ
ンサで、例えば、スリットと光学センサの組合せで移動
量に応じて発生するパルス数を計測する。背もたれ角セ
ンサ４３は角度を検出するセンサで、例えば、ボリュー
ム等を使用して回転角に応じて変化する抵抗値（または
電圧値）を計測する。また、座席の設定状態が電動で調
整できるもの（電動シート）にあっては、特別にセンサ
４１、４２、４３を設けず、座席の設定（移動）を行う
モータの駆動量を計測しておき、その計測した駆動量で
代用してもよい。２は座席状態検出部４の検出結果に基
いて運転者（話者）の位置を検出し、音声検出部１と運
転者の位置から話者の方向を検出する制御部である。ま
た、制御部２は予め音声検出部１及び座席状態検出部４
の検出結果と話者の方向が対応して記憶したメモリ２１
を有する。７１は運転者用の座席で、座面部７１ａ、背
もたれ部７１ｂ、ヘッドレスト部７１ｃで構成される。
尚、音声検出部１、マイクロフォン１１、１２、１３、
制御部２、メモリ２１、音声認識部８、ゲイン調整部３
１は第１の実施例と名称、機能及び作用が同じであるた
め同一番号を付し説明は省略する。

【００２２】予め、運転者が着席した状態で最適な座席
の状態、つまり、座席のスライド位置Ｄ１、座面高さＨ
１、背もたれ角θ１をスライド位置センサ４１、座面高
さセンサ４２、背もたれ角センサ４３により検出して、
車両の天井部７０ｂとフロントガラス７０ａの上部の間
に設置された位置検出部１に対する話者の方向をメモリ
２１に記憶しておく。

【００２３】次に、運転者が座席に座った時に調整した
座席の状態をスライド位置センサ４１、座面高さセンサ
４２、背もたれ角センサ４３により検出して、メモリ２
１に記憶された座席状態と方向の関係から話者の方向を
検出する。話者の方向が検出されると、第１の実施例と
同様に各マイクロフォン１１、１２、１３に対応したゲ
インＧ１１、Ｇ１２、Ｇ１３で調整して話者の方向にお
ける指向性を最大にする。その結果、運転者の体格、姿
勢が異なって座席位置及び背もたれ角度が変化しても、
常に最適なマイク指向性が得られる。

【００２４】以上のように本実施例では、座席位置によ
り話者の方向を検出して、その検出結果を基に音声検出
部の指向性を話者の方向において最大になるように調整
するので、話者の音声信号が大きく、同乗者の会話及び
車両騒音等のノイズが低減でき、認識度の高い音声認識
装置ができる。図５は本発明の第３の実施例の車載用音
声認識装置のマイクロフォンの設置状態を説明するため
の図である。以下、図に従って説明する。尚、本例は無
指向性のマイクロフォンを使用して話者の方向に音声検
出部の指向性が最大になるようにするものである。

【００２５】車両の内装材面７２ａにパイプ７５を介し
てマイクロフォン１１を設置することにより、パイプ７
５の開口径φ及び長さＬで限定された方向の音がマイク
ロフォン１１により選択的に検出され、その他の方向の
音は検出されないようにできる。パイプ７５の方向を予
め話者の方向と一致するように調整しておくことにより
同乗者の会話及びノイズが低減できる。

【００２６】以上のように本実施例では、音声検出部の
指向性を話者の方向において最大になるように設置する
ので、話者の音声信号が大きく、同乗者の会話及び車両
騒音等のノイズが低減でき、認識度の高い音声認識装置
ができる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、話者
の音声以外のノイズを低減して音声認識率を向上した車
載用音声認識装置が提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の車載用音声認識装置の
システム構成を示すブロック図である。

【図２】複数のマイクロフォンによる話者位検出と指向
性調整を示す図である。

【図３】本発明の第２の実施例の車載用音声認識装置の
システム構成を示すブロック図である。

【図４】座席の座面高さ、スライド位置、背もたれ角を
示す図である。

【図５】本発明の第３の実施例の車載用音声認識装置の
マイクロフォンの設置状態を示す図である。

【図６】従来の車載用音声認識装置のシステム構成を示
すブロック図である。

【符号の説明】

１・・・・・音声検出部、 ４３・・・
・背もたれ角センサ、１１、１２、１３・・・・マイク
ロフォン、２・・・・・制御部、４・・・・・座席状態
検出部、 ２１・・・・メモリ、４１・・・
・スライド位置センサ、 ３１・・・・ゲイン調
整部、４２・・・・座面高さセンサ、 ８・
・・・・音声認識部。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発話者の方向を検出する方向検出手段
   と、 発話者の音声を検出する音声検出手段と、 前記音声検出手段の指向特性を前記方向検出手段により
   検出された発話者の方向において高めるように調整する
   指向特性調整手段と、 前記指向特性調整手段により調整された発話者の音声を
   認識する音声認識手段を備えたことを特徴とする車載用
   音声認識装置。
2. 【請求項２】 前記音声検出手段は、複数のマイクロフ
   ォンで構成され、 前記方向検出手段は、前記複数のマイクロフォンにより
   検出された検出信号相互間の信号レベル差に基いて前記
   発話者の方向を検出するものであることを特徴とする請
   求項１記載の車載用音声認識装置。
3. 【請求項３】 前記音声検出手段は、複数のマイクロフ
   ォンで構成され、 前記方向検出手段は、前記複数のマイクロフォンにより
   検出された検出信号相互間の遅延時間に基いて前記発話
   者の方向を検出するものであることを特徴とする請求項
   １記載の車載用音声認識装置。
4. 【請求項４】 発話者の位置を検出する位置検出手段を
   備え、 前記方向検出手段は、前記音声検出手段の設置位置と前
   記位置検出手段により検出された発話者の位置に基いて
   前記発話者の方向を検出するものであることを特徴とす
   る請求項１記載の車載用音声認識装置。
5. 【請求項５】 発話者の座席の設定状態を検出する座席
   設定状態検出手段を備え、 前記位置検出手段は、前記座席設定状態検出手段により
   検出された発話者の座席の設定状態に基いて前記発話者
   の位置を検出するものであることを特徴とする請求項４
   記載の車載用音声認識装置。
6. 【請求項６】 前記音声検出手段は、複数のマイクロフ
   ォンで構成され、 前記指向特性調整手段は、前記複数のマイクロフォンに
   より検出された検出信号の利得を調整して重み付けを行
   う利得調整手段であることを特徴とする請求項１記載の
   車載用音声認識装置。
7. 【請求項７】 発話者の音声を検出する前面に管状体が
   配設されたマイクロフォンと、 前記マイクロフォンにより検出された発話者の音声を認
   識する音声認識手段を備えたことを特徴とする車載用音
   声認識装置。