机器人听觉系统讲解

1、机器人听觉系统机器人听觉系统 l学号:1305064 l专业:机械工程 l姓名:韩猛猛 主要内容主要内容 l一、机器人语音识别技术概述 l二、语音识别的基本原理 l三、语音识别技术面临的问题 一、机器人语音识别技术概述一、机器人语音识别技术概述 l让机器听懂人类的语音，是人们长期以来梦寐以求的 事。语音识别技术简单的说，就是让机器人能听懂人 说的话，这样机器人就能更好的服务于人类。因此， 将语音人类最自然的沟通和交换信息的媒介应用到 智能机器人控制中，在机器人系统上增加语音接口， 用语音代替键盘输入，并进行人机对话，不仅是将语 音识别从理论转化为实用的有效证明，同时也是机器 人智能化的重要标志

2、之一。在信息技术高速发展的今 天，语音控制机器人将不再是梦想！ 几个具有语音识别功能的机器人几个具有语音识别功能的机器人 l08年6月11日，新型类 人机器人Reem-B在阿 联酋展出，“他”身高 1.47米，能灵活抓住物 体，在大楼内避开障碍 物自由走动。他还有语 音命令接收和脸部识别 功能，是世界上最先进 的机器人之一。 几个具有语音识别功能的机器人几个具有语音识别功能的机器人 l史上最强类人型机器人 Asimo 。08年5月份 Asimo在美国底特律完 成了一项壮举指挥 交响乐团。他能同时辨 别3种声音，他还有一定 的词汇量，能够与人做 简单的对话 几个具有语音识别功能的机器人几个具有语

3、音识别功能的机器人 l加拿大安大略省布兰普敦市 34岁软件工程师李忠带着他 生命中最重要的女人机机 器人女友爱子器人女友爱子和父母共同度 过了圣诞节。爱子不仅拥有 天使般的美貌和魔鬼般的身 材，还会做家务和说流利的 英语和日语。爱子不但能够 辨认脸庞、和人对话，甚至 每天早晨还能为李忠朗读报 纸头条新闻。 二、语音识别的基本原理二、语音识别的基本原理 l语音识别系统是建立在一定的硬件平台和操作系统之 上的一套应用软件系统。 l语音识别分为两步：第一步第一步是根据识别系统的类型选 择能够满足要求的一种识别方法,采用语音分析方法分 析出这种识别方法所要求的语音特征参数,这些参数作 为标准模式存储起

4、来,形成“模板”,这一过程称为 “学习学习”或“训练训练”。第二步第二步就是“识别识别”或“测试测试” 阶段。根据实际需要选择语音特征参数,这些特征参数 的时间序列构成了测试模板,将其与己存在的参考模板 逐一进行比较,进行测度估计,最后经由专家知识库判 决,最佳匹配的参考模板即为识别结果。语音识别的原 理如图所示。 语音识别的基本原理语音识别的基本原理 1、预处理和特征提取、预处理和特征提取 l 语音信号的预处理预处理和特征提取特征提取是语音信号 的分析阶段。语音信号的分析是语音信号处理 的前提和基础,只有分析出可以表示语音信号 本质特征的参数,才能利用这些参数进行高效 的语音识别处理,而语音

5、信号分析的准确性和 精确性对语音识别率起着至关重要的作用。 2、模板匹配、模板匹配 l 模板匹配模板匹配是语音识别的核心,它针对语音信 号的特点选择和建立合适的语音信号的数字识 别模型和算法。输入的语音信号进行预处理和 特征提取以后形成训练模板,通过模板匹配将 训练模板与标准模板进行匹配,计算两者之间 的失真测度,以判别两者之间的相似程度。 3、模板库、模板库 l 模板库模板库是声学参数模板,它是从不同讲话者 的多次重复的讲话中提取语音特征参数,并进 行长时间的训练而聚类得到的标准模板,以作 为识别标准。专家知识库专家知识库用来存储各种语言学 知识,如汉语声调变调规则、音长分布规则、 同音字判

6、别规则、构词规则、语法规则、语义 规则等。 4、判决、判决 l 对于输入的语音信号经过计算而得的测度, 根据若干准则及专家知识库,判决选出可能的 结果中最接近的结果,即判决模板库中的某一 标准语句的语音特征与输入语音信号的语音特 征的相似度高低,并由识别系统输出,这就是判判 决过程决过程。 三、语音识别技术所面临的问题三、语音识别技术所面临的问题 l1、语音识别的一项重要应用是自然语言的识 别和理解，这个工作首先要解决的问题是连续 的讲话必须分解成单词、音节或音素单位,其 次是建立一个理解语音的规则或专家系统。 l2、发音的多变性。不同人发同一个音、同一 个人在不同时间、不同身体状态、不同情绪

7、讲 相同词语时,语言的信息是不同的。 语音识别技术所面临的问题语音识别技术所面临的问题 l3、语音的模糊性。在实际的连续语音流中语 音声学变量与音素变量之间不存在一一对应关 系。说话者在讲话时,不同的语词可能听起来 很相似。这种情况不论是在汉语还是在英语中 都很常见。 l4、单个字母及单个词语发音时语音特性受上 下文环境的影响,使得相同字母有不同的语音 特性。单词或单词的一部分在发音过程中其音 量、音调、重音和发音可能不同。 语音识别技术所面临的问题语音识别技术所面临的问题 l5、环境的噪声和干扰对语音识别有严重影响。 语音库中的语音模板基本上是在无噪声和无混 响的环境中采集、转换而成的,但在实际应用 中,噪声是无法避免的,存在于各种通话场合,时 人的发音变化很大,噪声源多种多样且易于变 化,而且造成的失配较为严重,它广泛因为此像 声音变高,语速变慢,音调及共振峰变化等等。 噪声使语音识别的性能降低。 语音识别技术所面临的问题语音识别技术所面临的问题 以上是在语音识别技术的实际应用中对识别 率影响较大的几个因素。此外,方言或口音、 口语、协同发音现象、说话人变异等问题也对 语音识别的研究与发展造成一定的影响。再有， 人类完善的语言听觉功能是在复杂的社会环境 中逐步建立起来的,