[發(fā)明專利]一種智能語(yǔ)音識(shí)別開(kāi)關(guān)面板

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911045265.2
• 申請(qǐng)日: 2019-10-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110855281A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-02-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周坤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶瑞坤科技發(fā)展股份有限公司
• 主分類號(hào): H03K17/94
• 分類號(hào): H03K17/94;G08C23/02;G10L15/22
• 代理公司: 重慶啟恒騰元專利代理事務(wù)所(普通合伙) 50232
• 代理人: 黎志紅

1.一種智能語(yǔ)音識(shí)別開(kāi)關(guān)面板，其特征在于，包括：電源模塊、語(yǔ)音識(shí)別模塊、按鍵和LED燈指示模塊、通訊模塊、存儲(chǔ)模塊和處理器模塊，電源由市電110-220VAC提供，并由開(kāi)關(guān)電源降壓到12V和線性降壓到3.3V和5V給整個(gè)智能語(yǔ)音識(shí)別開(kāi)關(guān)面板提供穩(wěn)定電源；處理器模塊用于處理語(yǔ)音識(shí)別模塊、通訊模塊數(shù)據(jù)交換和按鍵指示模塊的協(xié)調(diào)；語(yǔ)音識(shí)別模塊是智能識(shí)別面板所對(duì)應(yīng)功能的語(yǔ)音，由處理器模塊處理語(yǔ)音相對(duì)應(yīng)的動(dòng)作，用于對(duì)人耳聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)的語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行處理識(shí)別；通訊模塊是與整個(gè)系統(tǒng)之間通信來(lái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制的橋梁，存儲(chǔ)模塊用于存儲(chǔ)處理器模塊的信息，LED燈指示語(yǔ)音識(shí)別和開(kāi)關(guān)狀態(tài)；

所述語(yǔ)音識(shí)別模塊又包括噪聲獲取模塊、語(yǔ)音分離模塊、目標(biāo)語(yǔ)音信號(hào)獲取模塊、預(yù)處理模塊，噪聲獲取模塊用于采用模擬人耳聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)獲取含噪聲的語(yǔ)音信號(hào)；語(yǔ)音分離模塊用于對(duì)得到的含噪聲的語(yǔ)音信號(hào)，采用基于人耳聽(tīng)覺(jué)特性的語(yǔ)音分離方法進(jìn)行語(yǔ)音分離；目標(biāo)語(yǔ)音信號(hào)獲取模塊用于采用語(yǔ)音定位獲取目標(biāo)語(yǔ)音信號(hào)；預(yù)處理模塊用于對(duì)獲取的目標(biāo)語(yǔ)音信號(hào)再進(jìn)行其他預(yù)處理，其他預(yù)處理包括預(yù)加重、分幀加窗、雙門限端點(diǎn)檢測(cè)、聽(tīng)覺(jué)掩蔽譜減法進(jìn)行處理，所述雙門限端點(diǎn)檢測(cè)主要是改變短時(shí)過(guò)零率的閾值，不再尋找過(guò)零率大于某一個(gè)閾值，而是小于某一閾值完成語(yǔ)音識(shí)別；

聽(tīng)覺(jué)掩蔽譜減法具體為：在計(jì)算聽(tīng)覺(jué)掩蔽值之前，首先求得臨界帶寬的功率譜、擴(kuò)展臨界帶寬的功率譜以及噪聲掩蔽擴(kuò)展門限，然后把噪聲掩蔽擴(kuò)展門限與人耳聽(tīng)覺(jué)的設(shè)定絕對(duì)門限值進(jìn)行對(duì)比，聽(tīng)覺(jué)掩蔽閾值就是它們之中的最大值。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能語(yǔ)音識(shí)別開(kāi)關(guān)面板，其特征在于，所述電源模塊由市電110-220VAC提供，并由開(kāi)關(guān)電源降壓到12V和線性降壓到3.3V和5V給整個(gè)智能語(yǔ)音開(kāi)關(guān)面板提供穩(wěn)定電源；處理器模塊采用Microchip的PIC24內(nèi)核16位先進(jìn)的低功耗芯片；按鍵和LED燈指示模塊用于面板開(kāi)關(guān)操作、語(yǔ)音識(shí)別和開(kāi)關(guān)狀態(tài)指示；存儲(chǔ)模塊用于存儲(chǔ)語(yǔ)音識(shí)別離線版本的數(shù)據(jù)，和存儲(chǔ)開(kāi)關(guān)狀態(tài)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能語(yǔ)音識(shí)別開(kāi)關(guān)面板，其特征在于，所述語(yǔ)音分離模塊采用基于人耳聽(tīng)覺(jué)特性的語(yǔ)音分離方法進(jìn)行語(yǔ)音分離具體包括：2-1)經(jīng)過(guò)耳蝸基底膜模型進(jìn)行頻譜分析；選擇具有人耳聽(tīng)覺(jué)特性的Gammatone濾波器組對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行頻率分解；所述Gammatone濾波器組頻率的選擇范圍從20Hz-4KHz分別對(duì)左、右耳混疊信號(hào)按時(shí)間幀進(jìn)行頻率分解；耳蝸基底膜模型將語(yǔ)音信號(hào)按照濾波器個(gè)數(shù)進(jìn)行傳遞；2-2)再通過(guò)上橄欖核模型進(jìn)行語(yǔ)音信息提取；2-3)最后在下丘腦細(xì)胞模型中完成語(yǔ)音分離。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于人耳聽(tīng)覺(jué)特性的語(yǔ)音識(shí)別預(yù)處理方法，其特征在于，所述步驟2-2)通過(guò)上橄欖核模型進(jìn)行語(yǔ)音信息提取具體為；

耳蝸基底膜處理語(yǔ)音信號(hào)后分成多個(gè)通道傳遞給上橄欖復(fù)合體進(jìn)行語(yǔ)音信號(hào)的雙耳時(shí)間差I(lǐng)TD和雙耳水平差I(lǐng)LD定位信息的提取，ITD的計(jì)算公式如下：

式中：

——左耳和右耳的語(yǔ)音信號(hào)的互相關(guān)，可由下式計(jì)算：

式中：

——左耳和右耳語(yǔ)音信號(hào)互功率譜

ILD的計(jì)算公式如下：

式中：

——左耳和右耳的ILD值；Ω_i——子帶i的頻率范圍(1KHz～4KHz)W_i(ω)——濾波器權(quán)重；S(ω)——聲源功率譜。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于人耳聽(tīng)覺(jué)特性的語(yǔ)音識(shí)別預(yù)處理方法，其特征在于，當(dāng)信號(hào)為20Hz到1000Hz低頻語(yǔ)音信號(hào)時(shí)，重合神經(jīng)元模型只有來(lái)自上橄欖內(nèi)側(cè)的語(yǔ)音特征輸入；1000Hz到4KHz語(yǔ)音信號(hào)時(shí)，上橄欖外側(cè)和上橄欖內(nèi)側(cè)的語(yǔ)音特征都輸入重合神經(jīng)元；高于4KHz語(yǔ)音信號(hào)時(shí)，重合神經(jīng)元只有上橄欖外側(cè)語(yǔ)音特征的輸入。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于人耳聽(tīng)覺(jué)特性的語(yǔ)音識(shí)別預(yù)處理方法，其特征在于，所述臨界帶寬的表達(dá)式如下：

Z＝26.18f/(1960+f)-0.53

其中，Z表示臨界帶寬編號(hào)，f表示頻率；

所述擴(kuò)展臨界帶寬的功率譜在式中，P(k)為信號(hào)快速傅里葉變換的功率譜，l_i和h_i分別表示第i個(gè)臨界帶寬的最小頻率和最大頻率，i在[1，i_max]的范圍內(nèi)，并且語(yǔ)音信號(hào)的采樣頻率決定i_max；

計(jì)算出噪聲掩蔽閾值后，利用噪聲掩蔽閾值和自適應(yīng)的譜減法系數(shù)，得到兩個(gè)譜減法系數(shù)，再結(jié)合Berouti提出的改進(jìn)譜減法的方法，得到聽(tīng)覺(jué)掩蔽譜減法表達(dá)式。