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《基于LabVIEW的聲音識(shí)別系統(tǒng)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。
1、文獻(xiàn)綜述基于LabVIEW的聲音識(shí)別系統(tǒng)設(shè)計(jì)1前言L(fǎng)abVIEW是美國(guó)NationalInstruments（美國(guó)國(guó)家儀器公司，簡(jiǎn)稱(chēng)NI公司）推出的一種通用虛擬儀器開(kāi)發(fā)軟件，它包含豐富的功能函數(shù)庫(kù)和完備的總線(xiàn)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。LabVIEW的一大特色是其基于圖形的編程方式，采用了數(shù)據(jù)流（datastream）而非傳統(tǒng)的文本方式的編程方法。這種編程方式強(qiáng)調(diào)信號(hào)處理的實(shí)際過(guò)程，有利于簡(jiǎn)化編程，縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間和降低開(kāi)發(fā)難度。[1][2]LabVIEW廣泛應(yīng)用于包括自動(dòng)化、通信、半導(dǎo)體、電路設(shè)計(jì)、航空和生產(chǎn)過(guò)程控制及生物醫(yī)
2、學(xué)在內(nèi)的各種工業(yè)領(lǐng)域中，用來(lái)提高應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)效率。這些應(yīng)用涵蓋了產(chǎn)品的研發(fā)、測(cè)試、生產(chǎn)到后期服務(wù)的各個(gè)環(huán)節(jié)。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中協(xié)調(diào)使用LabVIEW，共享軟件及信息資源，可以節(jié)約大量的時(shí)間和金錢(qián)[3]。LabVIEW的應(yīng)用大致可分為以下幾個(gè)主要方面：(1)應(yīng)用于生產(chǎn)檢測(cè)：LabVIEW已經(jīng)成為用于測(cè)試測(cè)量領(lǐng)域的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化開(kāi)發(fā)工具。LabVIEW結(jié)合NITestStand測(cè)試執(zhí)行環(huán)境和該領(lǐng)域中最大的儀器驅(qū)動(dòng)程序庫(kù)，為整個(gè)系統(tǒng)建立穩(wěn)固完整的檢測(cè)管理平臺(tái)。(2)應(yīng)用于研究與分析：運(yùn)用LabVIEW，可在汽車(chē)、能源研究和
3、其它眾多工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用系統(tǒng)中進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的分析和處理。對(duì)于圖像處理、時(shí)頻分析、小波和數(shù)字濾波的應(yīng)用系統(tǒng)，LabVIEW特別提供各種附加工具包以加速系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。(3)應(yīng)用于過(guò)程控制和工廠自動(dòng)化：可利用LabVIEW來(lái)建立過(guò)程控制和工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用系統(tǒng)。在LabVIEW平臺(tái)下，可以實(shí)現(xiàn)多通道的高速測(cè)量和控制。對(duì)于大型復(fù)雜的工業(yè)自動(dòng)化和控制系統(tǒng)，有專(zhuān)門(mén)的LabVIEW數(shù)據(jù)記錄和監(jiān)控模塊，用于監(jiān)控多通道I／O與工業(yè)控制器和網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，以及提供基于PC機(jī)的控制。(4)應(yīng)用于機(jī)器監(jiān)控：對(duì)于要求有實(shí)時(shí)控制、視覺(jué)和圖像分析或
4、運(yùn)動(dòng)控制的機(jī)器監(jiān)視和預(yù)先維護(hù)的應(yīng)用系統(tǒng)，LabVIEW是理想的選擇。LabVIEW系列產(chǎn)品，包括用于可靠、確定性控制的實(shí)時(shí)LabVIEW（LabVIEWRT）軟件，能夠快速、準(zhǔn)確的建立起功能強(qiáng)大的機(jī)器監(jiān)視和自動(dòng)控制應(yīng)用程序。(5)應(yīng)用于測(cè)控系統(tǒng)：LabVIEW有著強(qiáng)大的功能和廣闊的應(yīng)用前景，但就目前國(guó)內(nèi)的現(xiàn)狀來(lái)看，大多數(shù)的用戶(hù)還只僅僅利用它來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理、分析和顯示，而忽略了LabVIEW強(qiáng)大的數(shù)據(jù)采集和控制功能，特別是基于PC機(jī)的實(shí)時(shí)控制，在國(guó)內(nèi)應(yīng)用較少。[4][5][6]聲音識(shí)別和處理是目前信息學(xué)領(lǐng)域的
5、研究熱點(diǎn)和難點(diǎn)，其任務(wù)是研究如何利用信號(hào)處理技術(shù)研究聲音信號(hào)，使未來(lái)的計(jì)算機(jī)“能聽(tīng)會(huì)說(shuō)”。聲音信號(hào)的處理是對(duì)聲音信號(hào)進(jìn)行分析，只有通過(guò)分析得到的參數(shù)才能做進(jìn)一步的研究。聲音分析涉及大量復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算，如果采用硬件方式實(shí)現(xiàn)，從價(jià)格和靈活性上都不可取。如果通過(guò)計(jì)算機(jī)軟硬件結(jié)合的方法采用主流的編程方式實(shí)現(xiàn)，則存在編程復(fù)雜，不易擴(kuò)展和界面不友好等問(wèn)題。2系統(tǒng)構(gòu)成及設(shè)計(jì)2.1軟件部分與硬件部分本設(shè)計(jì)的軟件部分由LabVIEW實(shí)現(xiàn)。數(shù)據(jù)采集硬件包括傳感器、信號(hào)調(diào)理儀器、信號(hào)記錄儀器。前兩者已有專(zhuān)門(mén)的廠商研發(fā)。計(jì)算機(jī)采集卡
6、是信號(hào)記錄儀器中的重要組成部分,主要起A/D轉(zhuǎn)換功能。目前主流數(shù)據(jù)采集卡都包含了完整的數(shù)據(jù)采集功能.但這些卡價(jià)格均比較昂貴。相對(duì)而言，同樣具備A/D功能的聲卡技術(shù)已經(jīng)成熟，成為計(jì)算機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)配置，在大多數(shù)的計(jì)算機(jī)上甚至直接集成了聲卡功能，無(wú)需額外添加配件。[7]2.2聲音數(shù)據(jù)部分聲音信號(hào)一般被看作一種短時(shí)平穩(wěn)的隨機(jī)信號(hào)，主要是對(duì)他進(jìn)行時(shí)域、頻域和倒譜域上的信號(hào)分析。聲音信號(hào)的時(shí)域分析是對(duì)信號(hào)從統(tǒng)計(jì)的意義上進(jìn)行分析，得到短時(shí)平均能量、過(guò)零率、自相關(guān)函數(shù)以及幅差函數(shù)等信號(hào)參數(shù)。根據(jù)聲音理論，氣流激勵(lì)聲道產(chǎn)生聲音，聲
7、音信號(hào)是氣流與聲道的卷積，因此可以對(duì)信號(hào)進(jìn)行同態(tài)分析，將信號(hào)轉(zhuǎn)換到倒譜域，從而把聲道和激勵(lì)氣流信息分離，獲得信號(hào)的倒譜參數(shù)。[8]2.3聲音識(shí)別主要算法聲音識(shí)別系統(tǒng)常用的算法有ANN(神經(jīng)網(wǎng)絡(luò))、DTW(動(dòng)態(tài)時(shí)間歸整匹配)、HMM(隱馬爾可夫)的識(shí)別和訓(xùn)練算法。HMM算法是目前最成功的一種聲音識(shí)別模型和算法。常用的特征矢量有LPCC(線(xiàn)性預(yù)測(cè)倒譜系數(shù))和MFCC(美爾頻標(biāo)倒譜系數(shù))。[9]2.4信號(hào)采集與處理信號(hào)采集與處理系統(tǒng)主要應(yīng)用的是數(shù)據(jù)采集卡的A/D（模/數(shù)）轉(zhuǎn)換功能，通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡將采集端采集到的模擬
8、電信號(hào)利用高速模數(shù)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)采集卡板載緩存，最后利用計(jì)算機(jī)中的程序不斷從緩存中提取數(shù)據(jù)，存入計(jì)算機(jī)中，并進(jìn)行相關(guān)處理，提取有用數(shù)據(jù)進(jìn)行硬盤(pán)存儲(chǔ)。利用LabVIEW語(yǔ)言編寫(xiě)數(shù)據(jù)采集卡的驅(qū)動(dòng)程序，對(duì)信號(hào)分析處理及存儲(chǔ)流程如圖1所示。[10]圖1信號(hào)采集與處理系統(tǒng)總流程圖2.5數(shù)據(jù)采集部分首先從LabVIEW軟件中聲音模塊選項(xiàng)卡中找到聲音文件打開(kāi)VI、聲音輸入配置VI、聲音輸入讀取V
