无线主控盘产品测试系统中语音识别功能的设计与实现

摘要

语音识别技术是计算机技术重要的发展方向，作为一个交叉学科具有深远的理论研究价值和可观的应用前景。随着近年来语音学研究的深入和数字信号处理软硬件技术的发展，语音识别技术的应用己经逐步具备了走出实验室，服务社会的能力。 在对语音识别技术进行全面、深入研究的基础上，本文首先介绍了语音识别技术的国内外发展概况，分析了语音识别系统中面临的难点。根据语音产生的生理模型和数学处理模型，介绍了语音识别原理，阐述了语音识别系统的分类和识别方法。结合本课题的研究背景，最终确定基于动态时间规整(DTW)匹配方法的孤立词、特定人、小词汇量语音识别功能的实现作为研究对象，初步实现对无线主控盘产品测试系统中检测指令的识别。 其次，根据语音识别系统的基本构成模型，介绍了语音识别中的预处理、端点检测、语音特征提取以及模式匹配等重要步骤，对各部分所涉及的语音信号处理和模式识别等方面的原理做了阐释，讨论了在 PC 机上软件实现语音识别的方法，并在此基础上，对各功能块进行了有效的仿真和实验。从短时语音信号处理的角度出发，首先对语音信号预处理和分帧操作，在端点检测中采用短时幅度参数与过零率相结合的办法来判断语音的起点和终点，提取语音数据；在参数提取阶段，采用线性预测 (LP) 的方法，以 Mel 尺度倒谱参数 (MFCC) 为依据对语音特征参数进行提取；通过动态时间规整 (DTW) 的方法将模板特征序列和语音特征序列进行匹配，比较两者之间的失真，得到识别结果。语音识别功能程序的实现是在Visual c++和Matlab等编译环境下完成。在程序设计的同时，对DTW算法的改进提出了自己的看法和认识，为语音识别功能的进一步实用化提供一些有益的参考。 在论文的第三部分，对产品测试系统硬件平台进行了简化和改进。根据语音识别的需要，改变了语音信号采集方式。结合系统控制的要求，设计了下位机(单片机)通信控制程序，初步实现了测试系统实验平台中语音识别功能的嵌入。 最后，对语音识别程序设计工作进行了总结，指出了需要改进的方向。

目录

文摘

英文文摘

独创性声明及关于论文使用授权的说明

第一章绪论

1.1语音识别发展概况

1.1.1语音识别技术发展现状

1.1.2语音识别的技术难点

1.1.3语音识别的发展前景

1.2课题背景

1.3论文研究内容

第二章语音识别系统概述

2.1语音的产生与数学模型

2.1.1语音的产生

2.1.2语音信号的数学模型

2.2语音识别系统概述

2.2.1语音识别技术基本原理

2.2.2语音识别的一般方法

2.2.3语音识别系统的构成

2.3本章小结

第三章语音识别功能的设计与实现

3.1预处理

3.1.1语音信号的数字化与预加重

3.1.2语音分帧

3.2语音信号端点检测

3.2.1语音信号时域分析

3.2.2端点检测

3.3语音特征参数提取

3.3.1语音信号的线性预测分析

3.3.2语音信号的倒谱分析

3.3.3特征参数选取

3.4模式匹配

3.4.1矢量量化技术

3.4.2模式匹配过程

3.5语音识别功能的基本实现

3.5.1波形音频文件

3.5.2语音识别功能的实现过程

3.5.3对DTW算法的改进

3.6本章小结

第四章无线主控盘产品测试系统平台的改进

4.1串行通信概述

4.1.1串行通信概念

4.1.2 RS-232串行通信

4.2测试系统的改进

4.2.1下位机通信控制程序的设计

4.2.2系统平台测试

4.3本章小结

第五章结论

5.1论文工作总结

5.2论文工作展望

致谢

参考文献

附录：无线主控盘测试系统试验平台、测试系统外观以及内部结构图

在学期间的研究成果