Способ сравнения речевых образов и устройство для его осуществления Советский патент 1991 года по МПК G10L15/02 

Изобретение относится к технике обработки речевой информации и может начти применение для голосового управления промышленными объектами.

Цель изобретения - повышение быстродействия сравнения речевых образов.

На фиг, 1 представлена структурная схема устройства для сравнения речевых образов, реализующего способ; на фиг. 2-4 - схемы отдельных блоков , на фиг. 5-6 - анаграммы работы.

Устройство тдержит блок 1 памяти распознаваемого речевого образа, блок 2 памяти эталонного образа, вычислитель 3 элементарной меры сходства, регистр 4, вычислитель 5 интегральной меры сходства, блоки 6-7 памяти, контроллер 8.

Вычислитель 1 элементарной меры сходства, прирпленный на фиг. 2,

состоит из сумматора 9 о модулю 2 и блока 10 постоянно: памяти.

Вычислитель 5 интегральной меры сходства (см, фиг. 31 состоит из регистров 11-14, компаратора 15, мультиплексора 16, сумматоров 17 и 18,

Схема контроллера 8 (см. фиг. 4) состоит из двухвходового элемента 19 конъюнкции, генератора 20 и двоичного счетчика 21.

В блоке памяти 1 распознаваемого речевого образа хранится последовательность отсчетов текущих параметров :

&

оо со о

0

(Х,,Х

2

;,

где I - длина речевого образа.

Xt),

Каждый отсчет X может быть представлен как ш-мерньгй вектор :

X; (X,., X

Хс

х«;.

В блоке 2 памяти эталонного образа хранится эталонный образ,представленный аналогично Xj

Eg (вр 6, 6j е;)

где - длина эталонного речевого

образа с минимально возможной длительностью произнесения,

Таким эталонным речевым образом может служить самая короткая реализация, например из десяти произнесений одного и того же слова.

Отсчеты Xj хранятся в блоке памяти 1 по адресам 0 ... (1-1), задаваемым сигналом с первого выхода контроллера 8. Адресу 0 соответствует значение X, адресу {l-t) - значение Хг. По адресу I хранится признак (1-Й) - Конец распознаваемого образа формально соответствующий отсче

ту Х|4-«. Упомянутый признак как (т+1)бит снимается с первого выхода блоО

ка 1 и поступает на первый вход конт

5

0

соответственно. Кроме того, адреса j используются для блоков памяти 6 и 7.

По адресам i 0, j 0 во время сигнала Ф1 на выходе блока памяти 1 появляется значение отсчета Х в виде tn-разрядного кода, который поступает на первый вход вычислителя 3 элементарной меры сходства. Одновременно на выходе блока памяти 2 появляется значение е также в виде т-раз- рядного кода, которое поступает на второй вход вычислителя 3, который определяет значение g(), в качестве которого можно выбрать, например, расстояние Хэмминга.

По адресу j 0 одновременно из блоков 6,7 памяти считываются значения интегральной меры сходства t{40), (0), и ttWiOWzl и по заднему фронту сигнала Ф1 записываются в ре- гистр 12 и 13 вычислителя 5. По этому же сигналу содержимое регистра 11 переписывается в регистр 14. Значения

Изобретение относится к технике обработки речевой информации и может найти применение при построении сиетем распознавания речи и создании СБИС для таких систем. Способ позволяет повысить быстродействие процесса сравнения речевых образов методом динамического программирования. Это достигается тем, что сравниваемые речевые образы формируют -путем удвоения каждого отсчета эталонного обрд- за, образуя пары, состоящие из одинаковых отсчетов эталонного образа. Устройство сравнения речевых образов с.одержит блоки 1,2,6,7 памяти, вычислитель 3 элементарной меры сходства, регистр 4, вычислителт- 5 интегральной меры сходства, контроллер 8. 2 с. и 1 з. п. ф-лы, 6 ил, о «

роллера 8. Отсчеты el хранятся в с выходов регистров 12 и 13 сравнил е ffr А л гке памяти 2 по адресам О ... (tf-1), задаваемым с второго выхода контроллера 8. Адресу 0 соответствует значение е, адресу (3-1) - значение ед По адресу i хранятся признак () Конец эталонного образа. Признак () организован аналогично признаку (1+1) и снимается он с первого выхода блока 2 и поступает на второй вход контроллера 8 и через второй

30 Ј

ваются компаратором 15 и меньшее из них через мультиплексор 16 поступает на первый вход сумматора 17, на второй вход которого поступает g(x,j,e4) с выхода вычислителя 3. Значение tЈ(Q) (0), с выхода регистра 12 поступает также на первый вход сумматора 18, на второй вход которого поступает значение регистра 4. По заднему

фронту сигнала Ф2 вычисленное значе- вход вычислителя 5 интегральной меры 35 ние ЈГ(1),(1)Л g(x.,e) с выхода

сходства на входы установки регистров 12 и 14. По адресам (О..Л) хранятся также промежуточные значения интегральной меры сходства в блоках памяти 6 и 7. По адресу 0 в блоке памяти 6 записаны значения tЈ(0), (0), WI.D) - ) , а в бло- ке памяти 7 по этому адресу - значения t 1(0) , (0)jJ 0. По адресам (1... Q-1) в блоках памяти 6 и 7 записаны значения t.UJ) - tw- (Ij).

40

сумматора 17 и t (1), (0)2 J)- - ) c выхода сумматора 18 записываются, соответственно, в регистр 11 и блок памяти 7, По этому же сигналу значение g(x,ej) с выхода вычис лителя 3 элементарной меры сходства переписывается в регистр 4, а содер г1

45

жимое регистра 14 - число ,)- - Јц,,п() - в блок памяти 6.

Далее описанный процесс повторяется для j 1. При этом на выходе блока памяти 1 сохраняется значение Х, а на выходе блока памяти 2 появляется значение ег. Вычислитель 3 элементарной меры сходства определяет значение ). В регистре 4 - значение g(x(,e(). Из блоков памяти 6 и 7 считываются значения интеграль- шэй меры сходства t(0),(1) и 55 t (0),(1)ZJ .величина которых равна

Перед началом сравнения все регистры, а также счетчик 21 обнулены, кроме регистра 11. В регистре 11 - число

Fflxu 1) tm ir/1)

Импульс Старт запускает генератор 20 контроллера 8, на выходах которого формируются тактовые сигналы Ф1 и Ф2 в соответствии с временной диаграммой фиг. 6. Счетчик 21 контроллера 8 формирует адреса для блока памяти 1 и блпкя памяти 2. Упомянутые адрргп обозначены как i и j

5

л г0 Ј

ваются компаратором 15 и меньшее из них через мультиплексор 16 поступает на первый вход сумматора 17, на второй вход которого поступает g(x,j,e4) с выхода вычислителя 3. Значение tЈ(Q) (0), с выхода регистра 12 поступает также на первый вход сумматора 18, на второй вход которого поступает значение регистра 4. По заднему

фронту сигнала Ф2 вычисленное значе- ние ЈГ(1),(1)Л g(x.,e) с выхода

сумматора 17 и t (1), (0)2 J)- - ) c выхода сумматора 18 записываются, соответственно, в регистр 11 и блок памяти 7, По этому же сигналу значение g(x,ej) с выхода вычислителя 3 элементарной меры сходства переписывается в регистр 4, а содер г1

жимое регистра 14 - число ,)- - Јц,,п() - в блок памяти 6.

Далее описанный процесс повторяется для j 1. При этом на выходе блока памяти 1 сохраняется значение Х, а на выходе блока памяти 2 появляется значение ег. Вычислитель 3 элементарной меры сходства определяет значение ). В регистре 4 - значение g(x(,e(). Из блоков памяти 6 и 7 считываются значения интеграль- шэй меры сходства t(0),(1) и t (0),(1)ZJ .величина которых равна

tftfl O) - tm;jClJ). По

сигналу

(задний фронт) Ф1 упомянутые значения записываются в регистры 12 и 13

5

вычислителя 5, При этом ранее вычисленное значение t Q 1) , ( О, g(x, ), находящееся в регистре 11, переписывается в регистр 14, Наименьшее значение с выходов регистров 12 и 13, определенное компаратором 15, поступает через мультиплексор 16 на первый вход сумматора 17, на второй вход которого поступает значение g(x,,e-2.) с выхода вычислителя 3. Рн чение t Г(0) . (0) с выхода регистра 12 поступает на первый вход сумматора -18, на второй вход которого потупает значение регистра 4, т.е g(()- По заднему фронту сигнала Ф2 вычисленные значения Т 1) , (2), J с выхода сумматора 17 и t Ј( 1) . (2) с выхода сумматора 18 записываются, соответственно, в регистр 11 и блок памяти 7. По этому же сигналу зна

чение g(x,eg) переписывается в регистр 4, а содержимое регистра 14 t 1) , (1)(3 й( в бл°к памти 6,

Процесс повторяется для j 3,4, -1,J- ПРИ j 3 вырабатываетс признак О-И), который поступает на установочные входы старших разрядов регистров 12 и 14, При этом прокс- ходит маскировка упомянутых регистр так, чтобы значения регистров были не менее числа t , х (I, Т) „,;„( , j a peiynvrare чего для j 0, , 3, . .,, (Т+1) интегральные меры сходства t fXi) , (0)43 будут больше числа Л ) - .

Такое же значение будет принимать интегральная мера сходства ) , (0)2 . Далее процессы повторяются для всех i и j .

При i i вырабатывается признак (1+1). Соьпапенпе во времени признаков О + 1) и (1+1) на схеме 19 логического умножьнпч ншрабатьшает сигнал Стоп, который передним фронтом останавливав--1 г оператор 20..

Форм у

тэпбретения

5

5

вания интегральных мер сходства меж- ду последовательностями отсчетов текущих параметров эталонного и распознаваемого речевых образов методом динамического программирования, о т- л и чающийся тем, что, с це- лью повышения быстродействия, эталонный речевой образ формируют путем удвоения каждого отсчета исходного эталонного речевого образа с минимально -возможной длительностью произ- несенняэ образуя последовательность пар отсчетов, интегральную меру сходства для первого отсчета каждой из пар находят как сумму элементарной меры сходства этого отсчета с. текущим отсчетом распознаваемого образа и наибольшей из двух интегральных мер 0 сходства, накопленных для предыдущей пары эталонных отсчетов и предшествующего отсчета распознаваемого образа, а интегральную меру сходства для второго отсчета пары находят как сумму упомянутой элементарной меры сходства к интегральной меры сходства., накопленной для первого отсчета этой же парь: эталонных отсчетов, и предшествующего отсчета распознаваемого образа, при этом интегральную меру сходства для первого отсчета первой ларь эталонного речевого образа и, начиная с второго. всех последующих отсчетов распознаваемого образца, а также интегральную .меру сходства для первого отсчета распознаваемого образа и, начиная с второго отсчета первой пары, всех последующих отсчетов эталонного речевого образа выбирают меньше минимально возможной меры сходства par.rtosKasiaeMoro и эталонного речевого на величину максимально здзко;-гн ой меры сходства этих образов, а интегральную меру сходства первого отсчета первой пары эталонного pt. гсвого образа и первого отсчета распознаваемого образа выбирают равной юс элементной мере сходства, а в качестве окончального результата сравнения выбирает наибольшую из двух интегральных мер ехо.й.ст- за, накопленных для последней пары отсчетов эталонного речевого образа И последнего стячета распознаваемого образа

5

0

5

O

5

ной меры сходства и контроллер, первый и второй входы которого подключены к первым выходам блоков памяти распознаваемого и эталонного рече- вых-образов соответственно вторые выходы которых подключены к первому н второму входам вычислителя элементарной меры сходства, а адресные входы блоков памяти распознаваемого и эталонного речевых образов подключены к первому и второму выходам контроллера соответственно, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него вве- дены первый и второй блоки памяти интегральной меры сходства, вычислитель .интегральной меры сходства и регистр, информационный вход которого подключен к выходу вычислителя элементной меры сходства и первому информационному входу вычислителя интегральной меры сходства, а управляющий вход - к третьему выходу контроллера, первому управляющему входу вычислителя интегральной меры сходства, входам записи первого и второго блоков памяти интегральной меры сходства, при этом информационный выход регистра подключен к второму инфор- мационному входу вычислителя интегральной меры сходства, выход которого является выходом устройства, а второй и третий управляющие входы подключены к первому выходу блока памяти эталонного речевого образа и четвертому выходу контроллера соответственно, третий вход которого является входом устройства, а второй выход подключен к адресным входам первого и второго блоков памяти интегральной меры сходства, информационные выходы которых-подключены к третьему и,четвертому информационным входай вычислителя интегральной меры сходства соответственно, первый и второй информационные выходы которого подключены к информационным входам первого и второго блоков памяти интегральной меры сходства соответственно.

3 9

-Риг Ј

Фиг,3

.e(Q)i &Qht e(o-l)i JSti-Ог 6(i)i Jg(2j 6p)t 6(3)г (з+Ot .6(jti),

У .

19

20

27

JT1 В

Фаем

Л,о.о,