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《畢業(yè)論文初稿王悅》由會(huì)員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫(kù)。
1、嵌入式智能語(yǔ)音門禁系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)摘要:為實(shí)現(xiàn)對(duì)樓宇單元門的語(yǔ)音控制,以語(yǔ)音識(shí)別原理為基礎(chǔ),通過(guò)對(duì)語(yǔ)音識(shí)別原理的系統(tǒng)分析,結(jié)合特定人語(yǔ)音識(shí)別的具體情況,研究了基于線性預(yù)測(cè)編碼(LPC)的遞推來(lái)推求倒譜編碼(CC)基于濾波理論的基音周期確定算法,并將其結(jié)合起來(lái),應(yīng)用高性能數(shù)字信號(hào)處理器作為核心,設(shè)計(jì)了一個(gè)基于ARM9微控制器的智能語(yǔ)音識(shí)別門禁系統(tǒng)。系統(tǒng)采用了S3C2440微處理器,結(jié)合UDA1341專用音頻語(yǔ)音錄放芯片和觸摸屏等進(jìn)行控制和接口設(shè)計(jì)硬件設(shè)計(jì),并基于Linux操作系統(tǒng)和QT/Embcdded圖形用戶界面
2、(GUI)編程,實(shí)現(xiàn)對(duì)特定說(shuō)話人的語(yǔ)音識(shí)別。詳細(xì)介紹了語(yǔ)音門禁系統(tǒng)的硬件組成和工作原理,實(shí)現(xiàn)音頻信號(hào)的采集、讀取及控制的并行性,提高了電路的可靠性,從硬件、軟件、算法優(yōu)化等方面實(shí)現(xiàn)了基于語(yǔ)音識(shí)別門禁系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì),從應(yīng)用的角度闡明了木系統(tǒng)理論上的合理性。結(jié)果表明,該門禁系統(tǒng)界面友好,操作簡(jiǎn)單,且具有良好的識(shí)別效果,木系統(tǒng)能夠成功實(shí)現(xiàn)聲音的準(zhǔn)確采集及對(duì)電磁鎖的語(yǔ)音控制。可進(jìn)行產(chǎn)品推廣。關(guān)鍵詞:嵌入式;語(yǔ)音識(shí)別特征提取模式匹配LPCDTW;門禁系統(tǒng);特定說(shuō)話人;信號(hào)采集;語(yǔ)音錄放。0緒論綜合集成計(jì)算機(jī)、通訊、自動(dòng)識(shí)別
3、、機(jī)械丄程和安全管理系統(tǒng)等相關(guān)技術(shù)的門禁系統(tǒng)有效地解決了重要部門和場(chǎng)所的安全訪問(wèn)控制問(wèn)題,己得到廣泛的應(yīng)用,成為FI常工作和生活中的電子門衛(wèi)。目前,門禁系統(tǒng)采用較多的是非接觸式RF卡、生物識(shí)別技術(shù)、IC卡、密碼輸入等方式。然而隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,綜合應(yīng)用語(yǔ)音識(shí)別、指紋識(shí)別、虹膜識(shí)別、紅外(熱)感應(yīng)等最新生物識(shí)別技術(shù),結(jié)合電磁鎖等技術(shù)的門禁系統(tǒng)己廣泛吸引了人們的注意,并將逐步成為門禁系統(tǒng)發(fā)展的主流與最終hl標(biāo)利用語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)門禁系統(tǒng)不用像北他方式一樣需要觸摸,具有方便、安全、準(zhǔn)確、信息完整、獨(dú)立性強(qiáng)、反應(yīng)速度
4、快等優(yōu)點(diǎn)。因此,基于語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)的門禁系統(tǒng)有著非常獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和發(fā)展前景。1語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)及其原理語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)的關(guān)鍵在于準(zhǔn)確地分辨出不同人的語(yǔ)音特征及其信息內(nèi)容,并以此控制其他設(shè)備來(lái)滿足人們的各種需耍。語(yǔ)音識(shí)別根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合、使用對(duì)彖、語(yǔ)音詞匯量、算法模型等不同的分類依據(jù),可分為不同的類型,如表1[1]所示,針對(duì)辦公室、家庭等私人小型場(chǎng)所,門禁系統(tǒng)涉及到的主要是特定人語(yǔ)咅識(shí)別的特殊要求。木文擬采用對(duì)用戶的依賴性分類的形式,將相關(guān)語(yǔ)咅識(shí)別分為兩類:對(duì)用戶聲咅特征的辨識(shí)和對(duì)用戶發(fā)出的命令的確認(rèn)。基于對(duì)聲音特征辨識(shí)的特定人語(yǔ)
5、音識(shí)別在對(duì)安全更求很高的部門門禁系統(tǒng)中得到了較為廣泛的應(yīng)用。其基本原理:當(dāng)系統(tǒng)接收到外界語(yǔ)音信息后,從事先訓(xùn)練好的語(yǔ)咅庫(kù)屮找出惟一匹配的聲咅特征模型進(jìn)行辨識(shí),如果匹配成功則執(zhí)行下一步操作;反Z,如果無(wú)法匹配,將會(huì)拒絕執(zhí)行任何操作。特定人語(yǔ)音識(shí)別應(yīng)用較簡(jiǎn)單,不需耍預(yù)先釆集過(guò)多的樣本,對(duì)硬件資源要求也較低,因此降低了系統(tǒng)運(yùn)行中的前期成本;此外,其訓(xùn)練過(guò)程可以根據(jù)用戶習(xí)慣,出用戶任意定義控制項(xiàng)目的具體命令語(yǔ)句,因而適合大多數(shù)中小型以下企業(yè)或部門的各類應(yīng)用。然而,特定人語(yǔ)咅識(shí)別存在穩(wěn)健性不理想,對(duì)有些人的語(yǔ)咅識(shí)別率高,有
6、些人的識(shí)別率卻不高;系統(tǒng)剛訓(xùn)練完時(shí)識(shí)別率較高,但隨著時(shí)間的延長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致識(shí)別率慢慢降低等缺點(diǎn)。為克服這些缺陷,本系統(tǒng)結(jié)合門禁系統(tǒng)語(yǔ)音識(shí)別的實(shí)際情況,通過(guò)從改進(jìn)語(yǔ)音特征提取算法和模式匹配算法兩方面對(duì)傳統(tǒng)方法作了相應(yīng)的改進(jìn),以提高門禁系統(tǒng)的語(yǔ)音識(shí)別性能和穩(wěn)健性。特定人語(yǔ)音識(shí)別分為語(yǔ)音訓(xùn)練和語(yǔ)音識(shí)別兩個(gè)階段。在訓(xùn)練階段,通過(guò)MIC輸入語(yǔ)音命令,然后對(duì)模擬語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理,對(duì)處理后得到的數(shù)字語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行語(yǔ)音特征提取,為不同用戶的不同語(yǔ)音特征參數(shù)建立一個(gè)相應(yīng)的語(yǔ)音特征模型庫(kù)。訓(xùn)練完成后,進(jìn)入語(yǔ)音識(shí)別階段,對(duì)MIC輸入事先訓(xùn)練
7、好的語(yǔ)音命令,然后對(duì)模擬語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理,對(duì)處理后得到的數(shù)字語(yǔ)音信號(hào)提取語(yǔ)音特征參數(shù),緊接著調(diào)出語(yǔ)音特征模型庫(kù)進(jìn)行匹配檢測(cè)。如果在模型庫(kù)屮找到先前已經(jīng)訓(xùn)練好的與Z匹配的語(yǔ)音特征模型,就會(huì)產(chǎn)生識(shí)別結(jié)果;反Z,則無(wú)法識(shí)別。特定人語(yǔ)音識(shí)別原理框圖如圖1所示。1?1預(yù)處理預(yù)處理包括噪音去除以及端點(diǎn)檢測(cè)。1.1.1噪音去除將通過(guò)麥克風(fēng)輸入的一段模擬語(yǔ)咅信號(hào)進(jìn)行量化和采樣,轉(zhuǎn)換成數(shù)字語(yǔ)咅信號(hào);將這段含噪的數(shù)字語(yǔ)音信號(hào)去噪,得到T凈的數(shù)字語(yǔ)咅信號(hào),再通過(guò)預(yù)加重技術(shù)濾除低頻干擾(尤其是50HZ或60Hz的T頻干擾)提升語(yǔ)音信號(hào)
8、的高頻部分,這樣可以起到提升清音部分能量、抑制隨機(jī)噪聲和消除直流漂移的作用。1.1.2端點(diǎn)檢測(cè)端點(diǎn)檢測(cè)也即是從一段語(yǔ)音信號(hào)中確定出語(yǔ)音的起點(diǎn)及結(jié)束點(diǎn)的過(guò)程。有效的端點(diǎn)檢測(cè)不僅減少了系統(tǒng)的處理時(shí)間(幀數(shù)最少),而且能排除無(wú)聲段的噪聲干擾,從而使處理質(zhì)量得到保證。端點(diǎn)檢測(cè)的困難在于無(wú)聲段或者發(fā)音前后人為呼吸等產(chǎn)生的雜音,使得語(yǔ)音的端點(diǎn)比較模糊。目前對(duì)端點(diǎn)檢測(cè)采用較多的方法是單