声学场景深度识别系统设计
深度神经网络在语音识别中的应用研究
深度神经网络在语音识别中的应用研究深度神经网络（Deep Neural Network, DNN）是一种基于多层神经元结构的人工神经网络。
近年来，深度神经网络在语音识别领域的应用研究引起了广泛关注。
本文将从深度神经网络在语音识别中的应用场景、优势和挑战以及最新研究进展三个方面进行探讨。
首先，深度神经网络在语音识别中的应用场景是多样的。
传统的语音识别系统使用的是高斯混合模型（Gaussian Mixture Model, GMM）和隐马尔可夫模型（Hidden Markov Model, HMM）。
但是，这些方法会面临维度灾难和标注数据稀缺的问题。
深度神经网络可以通过端到端的学习方式，直接从原始语音信号中提取特征并输出最终的识别结果。
因此，深度神经网络在无噪声、噪声和多种语音背景下的语音识别应用中具有广泛的应用前景。
其次，深度神经网络在语音识别中的应用具有一些显著的优势。
首先，深度神经网络能够自动学习到有效的特征表示，不需要手动设计特征。
其次，深度神经网络可以通过增加网络的层数来提高模型的表达能力，从而提高识别准确率。
此外，深度神经网络还能够通过循环神经网络（Recurrent Neural Network, RNN）的引入来解决时序数据的建模问题，提高语音识别的性能。
最近的研究表明，通过使用更深、更强大的深度神经网络结构，可以进一步提高语音识别的性能。
例如，通过引入卷积神经网络（Convolutional Neural Network, CNN）和长短时记忆网络（LongShort-Term Memory, LSTM）等结构，可以显著提高声学模型的准确率。
此外，研究人员还尝试将深度神经网络与其他技术结合，如注意力机制和强化学习等，以进一步提升语音识别的性能。
总之，深度神经网络在语音识别中的应用研究具有广阔的应用前景。
通过自动学习特征表示和增加网络层数等方法，可以提高语音识别系统的准确率和鲁棒性。
语音识别系统设计中的语音前处理
语音识别系统设计中的语音前处理语音识别技术的快速发展，给人们的生活带来了巨大便利。
而语音前处理作为语音识别系统中的重要环节之一，对于提高识别准确性和效率至关重要。
本文将从语音前处理的概念、技术原理及应用等方面进行探讨。
一、概述语音前处理是语音信号处理的前置环节，旨在通过对语音信号进行预处理，提取关键信息、降低噪声干扰、增强语音质量，从而为后续的语音识别处理提供良好的输入条件。
二、技术原理1. 语音信号增强语音信号增强是语音前处理中的核心技术之一。
其目的是通过一系列信号处理算法，降低噪声的干扰，提取出语音信息。
常用的语音信号增强方法包括谱减法、频域滤波法、时域滤波法等。
2. 语音特征提取语音特征提取是语音前处理的另一个重要环节。
通过将语音信号转化为一系列具有区分性的特征向量，为后续的模式识别提供输入。
常用的语音特征提取方法有MFCC（Mel频率倒谱系数）、LPCC（线性预测倒谱系数）等。
3. 声学模型建立声学模型的建立是语音前处理中的关键步骤。
通过建立合适的声学模型，对语音信号进行建模，从而为后续的语音识别提供准确的模型参数。
常用的声学模型包括隐马尔可夫模型（HMM）和深度神经网络模型（DNN）等。
三、应用领域1. 语音识别系统语音前处理在语音识别系统中具有重要作用。
它可以通过去除噪声、增强语音信号，提高语音识别的准确性和稳定性。
在智能语音助手、语音输入法、语音控制等领域得到广泛应用。
2. 语音通信系统在语音通信系统中，语音前处理能够提高通话清晰度和语音质量，减少噪声干扰和信道损失对语音通信的影响。
尤其在环境嘈杂和信号弱的情况下，通过语音前处理可以显著提升通信质量。
3. 语音监控系统语音监控系统需要对复杂的环境噪声进行处理，以保证对目标语音的准确监听。
通过语音前处理算法，可以去除背景噪声、增强目标语音信号，提高语音监控系统的效果。
四、挑战与展望虽然语音前处理在语音识别系统设计中起到了重要作用，但仍存在一些挑战。
基于深度学习的说话人识别技术研究
大连理工大学硕士学位论文摘要说话人识别通常称为声纹识别，是一种身份认证技术。
它具有用户接受度高、所需设备成本低、可扩展性好以及便于移植等优势，可广泛应用于国防军事、银行系统、通信、互联网、公安司法等领域。
说话人识别技术已经取得重要进展，并有产品问世，但尚有许多问题有待深入研究。
深度学习是近年来发展起来的一种神经网络模型，它具有克服学习不充分、深度不足等特点，可用于模式分类、目标跟踪等领域。
本文将深度学习理论用于说话人识别中，从基于深度学习的说话人识别系统、改进特征的说话人识别算法、改进统计准则的说话人识别算法三个方面，对说话人识别技术进行了研究，主要工作如下：（１）基于深度学习的说话人识别系统的性能研究。
将深度学习理论引入到说话人识别系统中，在此基础上分析了测试语音不同单位长度对说话人识别率的影响；在相同测试条件下，不同语音特征参数对说话人识别准确性的影响；在相同条件下，不同的深度学习层数以及层上节点数对于系统识别率的影响，证明了深度学习在说话人识别系统中应用的正确性与可靠性。
（２）基于改进特征的说话人识别算法。
本文将模拟人耳听觉特性的ＭＦＣＣ与ＧＦＣＣ语音特征参数结合起来，组成语音特征向量，并应用于说话人识别系统中，提高了系统识别率。
（３）基于改进统计准则的说话人识别算法。
考虑到传统的系统统计识别算法对于多个说话人识别时存在潜在的误判，本文应用分帧概率打分的统计准则，并进行了说话人识别实验。
实验仿真验证了改进统计准则的可行性与有效性。
关键词：说话人识别：深度学习；受限玻尔兹曼机；梅尔倒谱系数；Ｇａｍｍａｔｏｎｅ频率倒谱系数基于深度学习的说话人识别系统研究ＳｔｕｄｙｏｎＤｅｅｐＬｅ锄ｉｎｇ—ｂａｓｅｄＳｐｅａ】ｂｒＲｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎＡｂｓｔｒａｃｔＳｐｅａｌ（ｅｒｒｅｃｏｇＩｌｉｔｉｏｎｉｓｃａｌｌｅｄＶｏｉｃ印ｒｉｎｔｉｄｅｎｔｍｃａｔｉｏｎ．Ｉｔｉｓａｋｉｌｌｄｏｆａｕｔｌｌｅｎｔｉｃａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｓｐｅａｌ【ｅｒｒｅｃｏｇＩｌｉｔｉｏｎｔｅｃｌｌＩｌｏｌｏｇｙｈａＳｍａｎｙａｄＶａｎ切【ｇｅｓ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇＫ曲ｕｓｅｒａｃｃｅｐｔａｎｃｅ，ｌｏｗｅｑｕｉｐｍｅｎｔｃｏｓｔｓ，ｓ包ｆｏｎｇｓｃａｌａｂｉｌｉ够ａｎｄｅａＬｓｙｔ０仃ｊｍｓｐｌａｎｔａｔｉｏｎ．Ｉｔｉｓｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎｍｉｌｉｔａｒｙｆｉｅｌｄ，ｂ砌【ｓｙｓｔｅｍ，ｉｎｔｅｍｅｔｓｅｃｕｒｉ够ａ１１ｄｊｕｄｉｃｉａｌｓｅｃ谢够．Ｓｐｅａｋｅｒｒｅｃｏ鲥ｔｉｏｎｔｅｃｌｌｌｌｏｌｏｇｙｉｓｒｅｌａｔｅｄｔｏｏｕｒｌｉｆｅｃｌｏｓｅｌｙａＩｌｄｈａＳｇｒｅａｔｒｅｓｅａｒｃｈＶａｌｕｅ孤ｄｐｒａＣｔｉｃ２Ｌｌｉ够．Ｔｌｌｉｓｔ１１ｅｓｉｓｍａｉｌｌｌｙｓｔｕｄｉｅｓ廿ｌｅＳｐｅａｌ【ｅｒｒｅｃｏ鲥ｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ晰Ⅱｌｄｅｅｐｌｅａ玎１ｉＩｌｇｍｏｄｅｌ．Ｓｏｍｅｂａｓｉｃｓｙｓｔｅｍｐｅｒｆｏｍ捌ｎｃｅｔｅｓｔｉＩｌｇｉｓｃｏｍｐｌｅｔｅｄａｎｄｄｉｓｃｕＳｓｅｄ，ａｎｄｔｔｌｉｓｐａｐｅｒｍｏｄｉｆｉｅｄｓｐｅｅｃｈｆｅａｔｕｒｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓａ１１ｄｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌｍｅｍｏｄｔｏｏｂｔａｉｎａ１１ｉ曲ｅｒｓｐｅａ：ｋｅｒｒｅｃｏｇＩｌｉｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｒａｔｅ．‰ａｒｅｔｌｌｉｓｐａｐ盯ｔ２Ｌｌｌ（ｉｎｇａｔ，０ｕｔｉｓ２ｕｓｆｏｌｌｏｗｓ：（１）１１１ｅｂａＳｉｃｐｅｍ彻ａｎｃｅｏｆｓｙｓｔ锄ｂａＬｓｅｄｏｎｄｅｅｐ１ｅａｎ血ｇ．１１１ｅｄｅ印ｌｅａｎｌｉｎｇｍｏｄｅｌｉｓｉｎ仃ｏｄｕＣｅｄｉｎｓｐｅａｌ（ｅｒｒｅｃｏ嘶ｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅｉｍｐａｃｔｏｆｍｅｄｉ毹ｒｅｎｔｌｅｎｇｔｌｌｏｆｓｐｅｅｃｈｕ１１ｉｔｓｏｎｓｐｅａｋｅｒｒｅｃｏｇＩｌｉｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｒａｔｅｉｓｓｔｕｄｉｅｄ．Ｏｎｔ１１ｅｓａｍｅｔｅｓｔｃｏｎｄｉｔｉｏｎ，ｍｅｉＩｎｐａｃｔｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｐｅｅｃｈｆ．ｅａｎ】ｒｅｓｏｎｓｐｅａｋｅｒｒｅｃｏ驴“ｉｏｎｓｙｓｔｅｍｒａｔｅｉｓａｌｓｏｓｔｌｌｄｉｅｄ．Ｔｈｅｉｍｐａｃｔｏｆｄｉ脆ｒｅｎｔｌａｙｅｒｓａＩｌｄｎｏｄｅｓｏｆｄｅ印ｌｅａＨｌｉｌｌｇｍｏｄｅｌｏｎｓｙｓｔｅｍｒｅｃｏ班ｔｉｏｎｒａｔｅｉｓｓｔｕｄｉｅｄ．ｎｌｅａｃｃｕｒａＣｙａ１１ｄｒｅｌｉａｂｉｌ时ｏｆｄｅｅｐｌｅａ玎１ｉＩｌｇｍｏｄｅｌａｐｐｌｉｅｄｏｎｓｐｅａｋｅｒｒｅｃｏｇＩｌｉｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｉｓｐｒｏＶｅｄ．（２）ＢａＳｅｄｏｎｈＵｍａＩｌａｕｄｉｔｏ巧Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，ｗｅａｐｐｌｙａｎｅｗＳｐｅｅｃｈｆＩｅ锨鹏ｂｙｃｏｍｂｉｌｌｉｎｇＭＦＣＣｗ池ＧＦＣＣｔｏＳｐｅａｋｅｒｒｅｃｏ鲥ｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｔ０沛ｐｒ０Ｖｅｍｅｒｅｃｏ鲥ｔｉｏｎｒａｔｅ．（３）Ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｔｌｌｅｔｍｄｉｔｉｏｎａｌｓｙｓｔｅｍｓｔａｔｉｓｔｉｃｓａｌｇｏｒｉｔｌｌｍｆｏｒｍｌｌｌｔｉ—ｓｐｅａｋｅｒｒｅｃｏｇＩｌｉｔｉｏｎｌｅａｄｓｔｏ耐匈ｕｄｇｍｅｎｔ，、Ⅳｅｐｒｏｐｏｓｅｄａｍｏｄｉｆｉｅｄｓ蜥ｓｔｉｃｓａＪｇｏｒｉｍｍｆｏｒｍｕｌｔｉ－ｓｐｅａｋｅｒｒｅｃｏ卿ｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ．１１１ｅｅ豌ｃｔｉＶｅｎｅｓｓｏｆｍｏｄｉｆｉｅｄｍｅｍｏｄｉｓｐｒ０ＶｅｄｂｙｅＸｐｅ血１ｅ鹏．ＫｅｙＷｏｒｄｓ：Ｓｐｅａｌ【ｅｒＲｅｃｏ鲥ｔｉｏｎ；Ｄｅ印Ｌｅ锄ｉ１１９；Ｉ沁ｓｔｒｉｃｔｅｄＢｏｌｔｚｍ锄Ｍａｃｈｍｅ；Ｍｅｌ－ＦｒｅｑｕｅｎｃｙＣ印ｓｎｍＣｏｅｍｃｉｅｎｔｓ；Ｇ锄ｍａｔｏｎｅＦｒｅｑｕｅｎｃｙＣ印ｓ觚ｌＩＩｌＣｏｅ伍ｃｉｅｎｔｓ；一ＩＩ—基于深度学习的说话人识别系统研究２说话人识别基本知识说话人识别系统包含语音预处理部分、端点检测部分、特征计算部分以及识别模型的选择部分等。
JavaScript实现的语音识别系统开发与优化
JavaScript实现的语音识别系统开发与优化随着人工智能技术的不断发展，语音识别系统在各个领域得到了广泛的应用。
JavaScript作为一种前端开发语言，也可以通过相应的API和库来实现语音识别功能。
本文将介绍如何使用JavaScript开发语音识别系统，并对系统进行优化，以提高识别准确率和性能。
1. 语音识别系统的基本原理语音识别系统是指通过计算机对输入的语音信号进行分析和处理，最终将其转换为文本或命令的过程。
其基本原理包括声学模型、语言模型和解码器。
声学模型用于将声学特征映射到音素或单词，语言模型用于预测单词序列的概率，解码器则结合声学模型和语言模型进行解码，得出最可能的文本结果。
2. JavaScript实现语音识别系统的方法在JavaScript中，可以使用Web Speech API来实现语音识别功能。
Web Speech API提供了SpeechRecognition接口，可以通过该接口进行语音输入的识别。
以下是一个简单的示例代码：示例代码star：编程语言：javascript// 创建语音识别对象const recognition = new webkitSpeechRecognition();// 开始识别recognition.start();// 监听识别结果recognition.onresult = function(event) {const result = event.results[0][0].transcript;console.log(result);};示例代码end通过上述代码，我们可以实现一个简单的语音识别系统，并将结果输出到控制台。
3. 优化语音识别系统的方法为了提高语音识别系统的准确率和性能，我们可以采取一些优化方法。
首先是增加语料库和训练数据，通过更多的数据来训练声学模型和语言模型，从而提高系统对不同口音和说话方式的适应能力。
其次是优化算法和参数设置，调整解码器的参数和算法，以提高系统的解码效率和准确率。
asr课程设计
asr课程设计一、教学目标本课程的教学目标是让学生掌握ASR（自动语音识别）的基本原理和技术，培养学生对领域的兴趣和好奇心，提高学生的创新能力和实践能力。
具体来说，知识目标包括：1.了解ASR的发展历程和现状。
2.掌握ASR的基本原理和技术框架。
3.理解ASR在实际应用中的价值和挑战。
技能目标包括：1.能够使用ASR相关工具和库进行语音识别实验。
2.能够分析ASR系统的性能和优化方法。
3.能够设计简单的ASR应用场景。
情感态度价值观目标包括：1.培养学生对领域的热爱和好奇心。
2.培养学生敢于创新、勇于实践的精神。
3.培养学生关注社会问题、解决实际问题的责任感。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括ASR的基本原理、技术框架和应用案例。
1.ASR的基本原理：包括语音信号处理、特征提取、声学模型、和解码器等。
2.ASR的技术框架：包括传统ASR系统和深度学习在ASR中的应用。
3.ASR的应用案例：包括语音识别、语音翻译、语音助手等实际应用。
4.第1-2周：ASR的发展历程和现状。
5.第3-4周：ASR的基本原理和技术框架。
6.第5-6周：ASR在实际应用中的价值和挑战。
7.第7-8周：ASR相关工具和库的使用。
8.第9-10周：ASR系统的性能分析和优化方法。
9.第11-12周：设计简单的ASR应用场景。
三、教学方法本课程采用多种教学方法，包括讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等。
1.讲授法：用于讲解ASR的基本原理和技术框架。
2.讨论法：用于分析ASR在实际应用中的价值和挑战。
3.案例分析法：用于分析ASR相关工具和库的使用。
4.实验法：用于设计简单的ASR应用场景。
通过多样化教学方法，激发学生的学习兴趣和主动性，提高学生的创新能力和实践能力。
四、教学资源本课程所需的教学资源包括教材、参考书、多媒体资料和实验设备。
1.教材：选用《自动语音识别》作为主教材。
2.参考书：推荐《深度学习语音识别》等相关书籍。
语音识别系统的实时性改进方案
语音识别系统的实时性改进方案一、语音识别系统概述语音识别系统是一种将人类语音转换为文本信息的技术，它在智能助手、自动翻译、语音控制等领域有着广泛的应用。
随着技术的发展，语音识别系统的性能不断提升，但实时性仍是衡量其性能的关键指标之一。
实时性指的是系统处理语音输入并输出识别结果的速度，它直接影响用户体验。
本文将探讨语音识别系统的实时性改进方案，分析其重要性、挑战以及实现途径。
1.1 语音识别系统的核心特性语音识别系统的核心特性主要包括准确性、实时性和用户交互性。
准确性是指系统能够正确识别语音信号并转换成正确的文本信息。
实时性是指系统处理语音输入并输出识别结果的速度，它直接影响用户体验。
用户交互性是指系统能够根据用户的需求和反馈进行动态调整，提供更加个性化的服务。
1.2 语音识别系统的应用场景语音识别系统的应用场景非常广泛，包括但不限于以下几个方面：- 智能助手：提供语音交互服务，帮助用户完成日常任务，如设置提醒、查询信息等。
- 自动翻译：将一种语言的语音实时翻译成另一种语言，促进跨语言交流。
- 语音控制：在智能家居、车载系统中，通过语音指令控制设备，提高操作便利性。
二、语音识别系统的实时性挑战语音识别系统的实时性挑战主要来自于以下几个方面：2.1 数据处理速度语音识别系统需要实时处理大量的语音数据，这对系统的数据处理速度提出了很高的要求。
如果处理速度跟不上语音输入的速度，就会导致识别结果的延迟，影响用户体验。
2.2 环境噪声干扰在实际应用中，语音识别系统常常需要在嘈杂的环境中工作，环境噪声会对语音信号造成干扰，影响识别的准确性和实时性。
2.3 说话人的多样性不同的说话人有不同的语音特征，包括口音、语速、音量等，这些因素都会影响语音识别系统的性能。
系统需要能够适应不同说话人的特点，以保证实时性和准确性。
2.4 网络延迟对于依赖云端处理的语音识别系统，网络延迟是一个不可忽视的问题。
网络延迟会导致语音数据传输的延迟，进而影响整个识别过程的实时性。
基于深度神经网络的语音识别模型研究共3篇
基于深度神经网络的语音识别模型研究共3篇基于深度神经网络的语音识别模型研究1随着人工智能技术的不断发展，语音识别技术已经成为了人机交互的一个重要领域。
语音识别技术对于改善人们的生活和工作具有重要的作用。
传统的语音识别技术主要是基于模板匹配和高斯混合模型的方法。
但是这些方法具有很多的局限性，如处理长文本准确度低、噪声干扰较敏感、实时性不高等问题。
近年来，深度神经网络（Deep Neural Networks，DNN）作为一种新的模型结构被引入到了语音识别中。
基于深度神经网络的语音识别技术，常常被称为“端到端的语音识别”，相比传统技术，它具有许多优势。
首先，DNN 可以自适应学习特征来表示语音信号。
其次，DNN具有实时性，可以很好地处理长语音文本。
最后，DNN具有良好的噪声屏蔽能力，能够在较差的语音环境中准确识别语音。
基于深度神经网络的语音识别模型在近年来的研究中取得了很大的进展。
首先，目前的模型采用了长短期记忆网络（LSTM）、卷积神经网络（CNN）和残差神经网络（ResNet）等结构，在语音识别性能上得到了不错的提升。
此外，针对深度神经网络模型存在的参数多、训练时间长、内存消耗大等问题，学者们提出了很多优化方法，比如剪枝、量化、跳跃连接等。
深度神经网络语音识别的实现过程可大致分为如下几个步骤：首先将语音信号转化为语音特征向量，然后将其送入深度神经网络中进行训练，完成后使用深度神经网络进行验证和应用。
语音识别中最重要的一步就是特征提取，而时频展示法（Spectrogram）是最常用的特征表述法。
Spectrogram 将语音信号在时域方向上进行分割，并将每份信号转换为对应的频谱图。
许多学者通过对 Spectrogram 进行分析和优化，不断提高其性能。
深度神经网络语音识别的训练过程可分为监督学习和无监督学习。
监督学习使用有标注的语音样本作为训练数据，利用这些数据来训练深度神经网络，使其能够自动识别未标注的样本。
基于语音识别技术的翻译系统设计和实现
基于语音识别技术的翻译系统设计和实现
1.数据收集：收集大量的中文和目标语言（例如英语）的平行文本数据，以及与这些文本对应的语音片段。
这些数据可以用于训练语音识别模
型和机器翻译模型。
2.语音识别模型训练：使用收集的语音片段数据进行语音识别模型的
训练。
可以选择使用深度学习方法（如基于循环神经网络的模型）进行训练，以提高识别准确性。
3.机器翻译模型训练：使用收集的平行文本数据，将中文作为输入，
目标语言作为输出，进行机器翻译模型的训练。
可以使用神经网络机器翻
译方法（如编码-解码模型）进行训练。
4.语音识别模型和机器翻译模型集成：将训练好的语音识别模型和机
器翻译模型进行集成，使其能够配合工作。
5.实时语音识别：在用户输入语音时，使用训练好的语音识别模型对
语音进行识别。
可以使用一些技术来增加识别准确性，例如声学模型调优、语言模型调优等。
6.文本翻译：将语音识别得到的文本输入到训练好的机器翻译模型中
进行翻译。
可以使用一些技术来提高翻译质量，例如注意力机制、解码器
调优等。
7.输出结果：将翻译得到的目标语言文本输出给用户。
8.系统优化：根据用户反馈和系统评估结果，对系统进行优化，如调
整模型参数、增加更多的训练数据、优化系统架构等。
以上是基于语音识别技术的中文翻译系统的设计和实现的一般步骤。
具体的实施过程可能会因技术选择、数据情况和需求等因素而有所不同。
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声学场景深度识别系统设计 李嘉 ，黄程韦 。韩辰’ （１．江苏省广播电视总台，南京２１００１３；２．苏州大学，苏州２１５００６）
摘要：基于视频的监控系统存在很多不足，声学场景识别系统依据基于人耳听觉仿生的目标声音识别技术，积极探 索先进的人耳仿生理论、特征提取技术、目标声音分类技术，实现对声音场景进行自动化分类和信息抽取，具有广泛的 应用前景。
关键词：声音识别；声音场景；特征提取；神经网络 ｄｏｉ：１０．３９６９／Ｊ．ＩＳＳＮ．１６７２—７２７４．２０１６．０７．００５ 中图分类号：ＴＮ９１２ 文献标示码：Ａ 文章编号：１６７２—７２７４（２０１６）０７—００１２—０３
Ｔａｌｋ ａｂｏｕｔ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｓｃｅｎｅ Ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ Ｌｉ Ｊｉａ ，Ｈｕａｎｇ Ｃｈｅｎｇｗｅｉ ，Ｈａｎ Ｃｈｅｎ （１．Ｊｉａｎｇｓｕ Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｎａｎｊｉｎｇ，２１００１３；２．Ｓｏｏ Ｃｈｏｗ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｕｚｈｏｕ，２１５００６）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｓ ｖｉｄｅｏ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍｓ ｈａｓ ｍａｎｙ ｄｅｆｉｃｉｅｎｃｉｅｓ，Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｓｃｅｎｅ Ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｂｕｉｌｔ ｏｎ ｔａｒｇｅｔ ｖｏｉｃｅ ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｂｉｏｎｉｃ ｅａｒ ｈｅａｒｉｎｇ，ａｎｄ ａｃｔｉｖｅｌｙ ｅｘｐｌｏｒｅ ａｄｖａｎｃｅｄ ｅａｒ ｂｉｏｎｉｃ ｔｈｅｏｒｙ， ｆｅａｔｕｒｅ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ，ｔａｒｇｅｔ ｓｏｕｎｄ ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｉｔ ｃａｎ ａｃｈｉｅｖｅ ｔｈｅ ｓｏｕｎｄ ｓｃｅｎｅ ａｕｔｏｍａｔｅｄ ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ
ａｎｄ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ，ａｎｄ ｈａｓ ｂｒｏａｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｐｒｏｓｐｅｃｔｓ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｖｏｉｃｅ Ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏ；Ｓｏｕｎｄ Ｓｃｅｎｅ；Ｆｅａｔｕｒｅ Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ；Ｎｅｕｒａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ
ｌ 引言 ２．２网络拓扑
声学场景深度识别系统既可对目前的视频监控 进行有益的补充，以应对遮蔽、光照变化、死角等情 况，还可对声音信号场景进行识别，方便自动搜索海 量数据、识别目标，并实时发现和处理突发事件。
音频传感器尺寸较小，可较为隐蔽的布放，也 可以和视频摄像头布置在一起，作为对视频监控的 有益补充，将采集的音频特征通过Ｗｉ—Ｆｉ、数据网络 或者有线方式传输给后台数据中心处理。 ２系统设计 ２．３功能设计
２．１系统总体架构 系统总体框架如图１所示。
Ｉ！兰竺竺 型Ｆ １ ２ ＤＩＧＩＴＣＷ２。 。 兰竺！竺｝：： 兰 兰塑
图１系统总体架构
该系统可实现如下几个功能：场景识别，身份识 别，内容检索，声源定位与信号增强。
３关键技术原理 ３．１信号特征提取 通过对公共场所异常声音声谱图等特性的分 析，将公共场所异常声音信号转换为异常声音的声 谱图，采用２Ｄ．Ｇａｂｏｒ滤波器对声谱图时频特征进行 特征描述；采用随机非负独立成分分析（ＳＮＩＣＡ） 提取异常声音的声谱图特征，最后采用稀疏表示分 类（ＳＲＣ）方法进行分类识别。 下面描述基于人耳掩蔽效应的增强算法。由于语 音信号通常是逐帧进行处理的，写成帧的形式 ｙ（ｍ ｎ） ｘ（ｍ．ｎ）＋ｄ｛ｍ．ｎ） 式中，ｍ为帧的序号，ｍ＝ｌ，２，３…； 为帧内数据 点序号，ｎ＝Ｏ，１…．，Ｎ．１，Ｎ为帧长。对等式两边进行 傅里叶变换，可得 Ｙ（ｍ．ｋ）＝Ｘ（ｍ．ｋ）＋Ｄ（ｍ．ｋ） 式中，ｋ是离散频率；Ｙ（ｍ， ，Ｘ（ｍ， ，Ｄ ， 分 别是含噪语音ｙ（ｍ， 、纯净语音 ， 、噪声ｄｏｎ， 的傅立叶变换。
增强以后的语音幅度谱函数可以表达为 ｒ ｒ ］Ｉ ．］ Ｘ（ｍ，ｋ）＝ａｒｇｍｉｎＥ｛ｄＩ Ｘ（ｍ， ），Ｘ ｆｌｙｏ｝ Ｘ Ｌ Ｌ ｊ Ｊ
式中， 是ｍ 帧带噪语音的傅立叶变换， 厂 ＾］ ＝ （０，尼）， （１，尼），．．．，ｒｍ．（ｍ’，Ｉｉ｝）｝；ｄＩ Ｘ（ｍ， ）， Ｉ是
Ｘ（ｍ， ）和 的距离度量函数，用来度量语音增强前 后语音谱的接近程度。
目标是找到 ｆ 。后１使得在条件期望之下的距离度 量函数最小。如果ｍｌ＜ ，那么就是对 ｆ ，后）的因果估 计；如果，，ｚ ＞，，２，那么就是对 （ ， ）的非因果估计。
增强函数的形式可以表达为
（ ｙｍ） 式中，先验信噪比为 Ｉ ｔ垒 生；后验信噪比 为 垒 。由 １递推 叫 的迭代算法为 Ｉ ： （１＋４ｍｌｍ－ｌ￣ｍ） ’ １＋；￣ｍｌｍ－１ ｌ＋￣ｍｌｍ一１ 定义信号功率谱估计
＝Ｅ （．ｊ｝） ）垒 ．＝ ｙ ）Ｉ Ｉ
式中，Ａ （后）为第ｍ帧估计语音谱的幅度，则有 增强后的语音谱函数为
Ｘｍ＝ （ ｙｍ） 按照如下形式的启 的参数化估计公式
Ｘ（ｍ，｜ｉ｝）＝ Ｔｅｏｈｎｏｌｏｇｙ Ｓｔｕｄｙ 技术研究
ｒ（ｍ，｜ｉ｝） 式中，ｚ（ｍ，．ｊ｝）是时间和频率的函数，定义如下 的误差函数
６（ｍ， ）＝Ｘ （ ，七）一 （ｍ，七） 根据可听闻阈的要求，令 Ｉ （ ，ｋ）１］≤Ｔ（ｍ， ）
上式就是令畸变噪声的能量在掩蔽阈值以下， 而不被人耳感知。为了推导方便，令
Ｍ： ！： （ｍ， ）＋ Ｉ 一１
则有
Ｅ ，七）１）＝Ｅ｛Ｘ （ ，七）一 （ｍ，Ｊｉ｝）Ｉ）
＝Ｅ｛ｌ （ ，七）一 （１＋ ｙ）ｙ （ ，七）Ｉ）
－－Ｅ｛Ｉｘ （ ，ｋ）－Ｍ（１＋Ｍｙ）（Ｘ（ｍ，七）＋Ｄ（ ，．ｊ｝）） Ｉ）
＝ｌＥ｛ｘ。（ ，ｋ）｝－Ｍ（１＋ 却）Ｅ｛（ （ ， ）＋Ｄ（ｍ，七）） ）１ ≤Ｔ（ｍ，｜ｉ｝） 注意到Ｅ （ ， ））＝ ， ｛Ｄ （ｍ，七）｝＝ ，则有
－Ｔ（ｍ，ｋ）≤ （１＋Ｍｙ）（ ＋ ）≤ ＋ （ ，ｋ） 当 一Ｔ（ｍ， ）≤０时，即语音信号功率小于掩蔽 阈值时，我们采用滤波函数，令 （ ，后）＝１。
当 －Ｔ（ｍ， ）≥ｏ时，即语音信号功率大于掩蔽 阈值时，由于Ｍ＞Ｏ，所以
ａ￣－Ｔ（ｍ，ｋ）≤Ｍ（１＋Ｍ），）≤ ｏ ＋ｄ Ｏ ＋ｏ
可以看出不等号两边 相当于在维纳 滤波的基础上做了修正，令 Ｂ： －；Ｔ（ｍ＿，ｋ）Ｃ
－ ｏ：＋Ｏｊ ｏ：＋ａ
化简后得到
二 ± ≤ ≤二 ± ！ ２ｙ ２）， 即
二了 一 ≤ （ ，七）≤二 一 参数 （ｍ，ｋ）由人耳的听觉掩蔽阈值、估计的信 号功率谱、噪声功率谱、先验信噪比以及后验信噪 比共同确定，它可以动态的改变传递函数形状，以
■２０１６ ０７数字通信世界１ ３ －Ｕ 昌 ： ．二二．二二． 二 二二
在模型优化方面，通过启发式优化方法，对模 型参数进行优化；通过高阶马尔科夫场对识别结果 进行动态纠正，提高识别鲁棒性。
３．３深度机器学习 在深度机器学习方面，依据人耳听觉特性，研 究符合认知规律的深度神经网络模型。依据短时记 忆规律，提高声音目标的识别模型。
３．４概率模型 高斯混合模型对这些数据的适应能力较强，可 能是多数应用场合的一种合理选择。高斯混合模型 （ＧＭＭ）可以定义为 ｐ（ Ｉ ）＝∑ａ， （ ） 式中， 是语音样本的Ｄ维特征向量，ｔ为其样本 序号；６ （ ），ｉ＝１，２，Ｏｔ￣，』幌成员密度；ａ ，ｉ＝１，２，…，Ｍ 是混合权值。每个成员密度是一Ｄ维变量的关于均 值矢量 和协方差矩阵互的高斯函数，形式如下
） 。ｘｐｉ一吉（ 一 ）＿ （ — ｊ 其中混合权值满足条件： ∑ ＝１ 完整的高斯混和密度由所有成员密度的均值矢 量、协方差矩阵和混合权值参数化。这些参数聚集
一起表示为
＝｛ａｉ， ， ），ｉ＝１，２，…，Ｍ 根据贝叶斯判决准则，基于ＧＭＭ的识别可以 通过最大后验概率来获得，
Ｌａｂｅｌ＝ａｒｇ ｍａｘ（ｐ（Ｘ， ）） 式中，ｋ为类别序号。 对于高斯混合模型的参数估计，可以采用ＥＭ （Ｅｘｐｅｃｔａｔｉｏｎ．ｍａｘｉｍｉｚａｔｉｏｎ）算法进行。ＥＭ是最 大期望算法，它的基本思想是从一个初始化的模型 开始，去估计一个新的模型 ，使得ｐ（Ｘ １ ）≥ｐ（Ｘ １ ）
。这时新的模型对于下一次重复运算来说成为初始 模型，该过程反复执行直到达到收敛门限，这类似 于用来估计隐马尔科夫模型（ＨＭＭ）参数的Ｂａｕｍ．
１ ４ ＤＩＧＩＴＣＷ 。 。
Ｗｅｌｃｈ重估算法。每一步的ＥＭ重复中，下列重估公式 保证模型的似然值单调增加：
∑）， 混合参数的重估：ｎ ＝ ＝ 一 ∑∑）， ｔ＝ｌⅢ＝ｌ ｒ ∑
均值矢量的重估：，ｆ ＝ 广＿ ∑）’
方差矩阵的重估： ∑）， （ 一 ｉ）（ －ｕＤ ＝ ———丁———一 ∑），
ｔ＝１
， —日 Ⅳ（ ｌ ， ） ｉ－ Ⅳ（ ｌ ， ） ｍ＝ｌ ＧＭＭ各个分量的权重、均值和协方差矩阵的
估计值，通过每一次迭代趋于收敛。
高斯混合模型中的混合度，在理论上只能推 导出一个固定的范围，具体的取值需要在实验中确 定，各高斯分量的权重可以通过ＥＭ算法估计得到， 在ＥＭ算法的迭代中，要避免协方差矩阵变为奇异 矩阵，保证算法的收敛性。
４技术应用 声学场景识别系统目前有两大类应用：安防监 控和内容检索，这两类主要应用可以很好地用于智 慧城市中。基于音频的安防监控在工业、消费者、政 府部门有不同的应用。音频场景识别技术的另一个 重要应用，是在基于内容的多媒体检索中。■
参考文献 ［１］李嘉，黄程韦，余华．语音情感的唯独特征提取和识别［Ｊ］．数据采集与 处理，２０１２（０３） ［２］黄程韦，赵艳，金赞，于寅骅，赵力．实用语音情感的特征分析与识别的 研究［Ｊ］．电子与信息学报，２０１１，３３（１）：１１２．１１６．ＥＩ：２０１１１２１３７６８１７３ ｆ３］３ 黄程韦，金赞，王青云，赵艳，赵力．基于特征空间分解与融合的语音情 感识别［Ｊ］．信号处理，２０１１，２６（６）：８３５－８４２ ［４］Ｃｈｅｎｇｗｅｉ Ｈｕａｎｇ，Ｄｏｎｇ Ｈａｎ，ＹｏｎｇｑｉａｎｇＢａｏ，Ｈｕａ Ｙｕ，ａｎｄ Ｌｉ Ｚｈａｏ， Ｃｒｏｓｓ—ｌａｎｇｕａｇｅ Ｓｐｅｅｃｈ Ｅｍｏｔｉｏｎ Ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ ｉｎ Ｇｅｒｍａｎ ａｎｄ Ｃｈｉｎｅｓｅ， ＩＣＩＣ Ｅｘｐｒｅｓｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，ｖｏ１．６，ｎｏ．８，Ａｕｇｕｓｔ，２０１２，ＰＰ．２１４１－２１４６．ＥＩ： ２０１２３５１５３７６７７５ ［５］Ｃｈｅｎｇｗｅｉ Ｈｕａｎｇ，Ｙｕｎ Ｊｉｎ，Ｙａｎ Ｚｈａｏ，Ｙｉｎｈｕａ Ｙｕ，Ｌｉ Ｚｈａｏ，Ｓｐｅｅｃｈ ｅｍｏｔｉｏｎ ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｒｅ－ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ｔｗｏ—ｃｌａｓｓ ｃｌａｓｓｉｆｉｅｒｓ． Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ａｆｆｅｃｔｉｖｅ Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ ａｎｄ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｗｏｒｋｓｈｏｐｓ，Ａｍｓｔｅｒｄａｍ，Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ，１０－１２ Ｓｅｐｔ．２００９． ＥＴ：２０１Ｏ１１１２７７２８】３