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《基于動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整的孤立咳嗽聲識(shí)別》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在應(yīng)用文檔-天天文庫。
1、從本學(xué)科出發(fā)，應(yīng)著重選對(duì)國民經(jīng)濟(jì)具有一定實(shí)用價(jià)值和理論意義的課題。課題具有先進(jìn)性，便于研究生提出新見解，特別是博士生必須有創(chuàng)新性的成果基于動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整的孤立咳嗽聲識(shí)別摘要本文通過對(duì)咳嗽聲特性的分析，在對(duì)咳嗽聲進(jìn)行預(yù)處理后，提取咳嗽的Mel頻率倒譜系數(shù)作為特征參數(shù)，建立咳嗽模板庫。采用基于動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整算法的模板匹配方法對(duì)特定人的孤立咳嗽進(jìn)行識(shí)別，實(shí)驗(yàn)證明，通過將咳嗽聲的特性和語音識(shí)別方法的結(jié)合，動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整算法在對(duì)孤立咳嗽聲識(shí)別中有很好的準(zhǔn)確性和可靠性。關(guān)鍵詞特征提取；Mel頻率倒譜系數(shù)；動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整；咳嗽聲識(shí)別咳嗽是機(jī)體的一種保護(hù)性動(dòng)作，以消除呼吸道的分泌物、滲出物及侵
2、入呼吸道的異物[1]。多數(shù)患者未能完整對(duì)自身的咳嗽特征進(jìn)行描述，比如咳嗽的癥狀、發(fā)作時(shí)間、頻率等，影響了咳嗽的及時(shí)診斷和合理治療。因此，有必要進(jìn)行咳嗽的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及其特征的識(shí)別。至今這種對(duì)咳嗽嚴(yán)重性的評(píng)估，主要依靠主觀措施，如咳嗽反射敏感性、患者對(duì)自身癥狀的感覺、咳嗽可視模擬測(cè)評(píng)、生活質(zhì)量問卷、咳嗽癥狀描述和患者的日記等[3]。從而使大部分的咳嗽監(jiān)測(cè)器的診斷受到人為的影響較大。利用可靠的咳嗽檢測(cè)算法可以減少大量需人工分析的數(shù)據(jù)，甚至可以做到去除人工分析的過程，因此，要提高咳嗽聲識(shí)別系統(tǒng)的有效性，這就要求有一種算法能夠識(shí)別出大部分在特定錄音中的咳嗽聲，同時(shí)又能夠?qū)⑺c其它的
3、具有相似特性的聲音區(qū)分開來。文章在參考了國內(nèi)外關(guān)于咳嗽聲識(shí)別的研究課題份量和難易程度要恰當(dāng)，博士生能在二年內(nèi)作出結(jié)果，碩士生能在一年內(nèi)作出結(jié)果，特別是對(duì)實(shí)驗(yàn)條件等要有恰當(dāng)?shù)墓烙?jì)。從本學(xué)科出發(fā)，應(yīng)著重選對(duì)國民經(jīng)濟(jì)具有一定實(shí)用價(jià)值和理論意義的課題。課題具有先進(jìn)性，便于研究生提出新見解，特別是博士生必須有創(chuàng)新性的成果現(xiàn)狀，并比較了咳嗽聲識(shí)別與語音識(shí)別的關(guān)系，提出使用動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整算法作為本文咳嗽聲識(shí)別的主要算法?？人园l(fā)生機(jī)制咳嗽表現(xiàn)為深呼吸氣后，聲門關(guān)閉，繼而以突然劇烈的呼氣，沖出狹窄的聲門裂隙產(chǎn)生咳嗽動(dòng)作和發(fā)出聲音[2]。Mel頻率倒譜系數(shù)[12](MFCC)頻率f與Mel頻
4、率B之間的轉(zhuǎn)換公式為：(1)MFCC的提取及計(jì)算過程如圖1所示。(1)原始咳嗽聲信號(hào)y(n)通過預(yù)加重、分幀、加窗處理后，得到每幀的時(shí)域信號(hào)x(n)。(2)將得到的每幀時(shí)域信號(hào)進(jìn)行離散傅立葉變換(DFT)。(2)其中，X(k)為線性頻譜，N為DFT的窗寬。(3)線性頻譜經(jīng)過Mel頻率濾波器組處理后為M(t)，然后對(duì)其進(jìn)行對(duì)數(shù)能量處理，得到結(jié)果為d(m)。圖1Mel頻率倒譜系數(shù)(MFCC)提取過程圖通過Mel頻率濾波器組得到Mel頻譜其中Mel頻率濾波器組為在語音的頻譜范圍內(nèi)設(shè)置的若干個(gè)帶通濾波器，M為濾波器的個(gè)數(shù)。每個(gè)帶通濾波器的傳遞函數(shù)為：(3)f(m)可以用下面的方
5、法定義：(4)其中，Ss為采樣頻率，而B-1為B的逆函數(shù)：，而濾波器的頻率應(yīng)用范圍的最低頻率為f=100Hz和最高頻率為f課題份量和難易程度要恰當(dāng)，博士生能在二年內(nèi)作出結(jié)果，碩士生能在一年內(nèi)作出結(jié)果，特別是對(duì)實(shí)驗(yàn)條件等要有恰當(dāng)?shù)墓烙?jì)。從本學(xué)科出發(fā)，應(yīng)著重選對(duì)國民經(jīng)濟(jì)具有一定實(shí)用價(jià)值和理論意義的課題。課題具有先進(jìn)性，便于研究生提出新見解，特別是博士生必須有創(chuàng)新性的成果=4000Hz，在實(shí)驗(yàn)中為了減少甚至消除交流電的影響，濾波器的個(gè)數(shù)取M=26，即可以得到26維的MFCC倒譜系數(shù)?？紤]到讓得到的結(jié)果對(duì)噪聲和譜估計(jì)誤差有更好的魯棒性，將經(jīng)過Mel濾波器組得到的Mel頻譜取對(duì)數(shù)
6、能量，其傳遞函數(shù)為：(5)(4)將上述對(duì)數(shù)頻譜d(m)經(jīng)過離散余弦變換(DCT)變換到倒頻譜域，得到Mel頻率倒譜系數(shù)(MFCC)：(6)以上參數(shù)稱為靜態(tài)參數(shù)，為了描述咳嗽聲幀之間的相關(guān)性，引入了動(dòng)態(tài)參數(shù)一階差分和二階差分。2.模版匹配技術(shù)[12]模版匹配法是模式識(shí)別中最常用的一種相似度計(jì)算與匹配方法，把具有不同人的咳嗽聲信號(hào)經(jīng)過特征提取變換后作為不同的模版，構(gòu)建一個(gè)基于模版匹配的簡(jiǎn)單的咳嗽聲識(shí)別系統(tǒng)，如圖3所示，是該咳嗽聲識(shí)別系統(tǒng)的原理框圖。圖3基于模版匹配的咳嗽聲識(shí)別原理框圖相似度度量在基于模板匹配的咳嗽聲識(shí)別系統(tǒng)中，對(duì)原始的咳嗽聲信號(hào)進(jìn)行訓(xùn)練得到一系列的特征模板，
7、將其存儲(chǔ)于模板庫中。而在識(shí)別過程中采用相似度度量來進(jìn)行模板匹配，將特征模板庫中的各個(gè)模板稱為參考模板，用R來表示；在模板庫建好后，又將待識(shí)別的輸入咳嗽聲信號(hào)通過預(yù)處理和特征提取得到特征矢量序列，稱為待檢測(cè)模板，用W表示[12]。參考模板用R＝{R(1)、R(2)、……、R(m)、……、R(M)}表示，其中M為參考模板所包含的咳嗽幀的總數(shù)，r為咳嗽幀的時(shí)序標(biāo)號(hào)，R(r)為第m幀的咳嗽特征矢量。待檢測(cè)模板用W＝{W(1)、W(2)、……、W(n)、……、W(N)}表示，其中N為參考模板所包含的咳嗽幀的總數(shù)，w為咳嗽幀的時(shí)序標(biāo)號(hào)，W(w)為第n
