[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于BSE和GMM-HMM的埋地排水管道聲紋識(shí)別方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110066274.0
• 申請(qǐng)日: 2021-01-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112908356B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-08-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馮早;楊佳睿;吳建德;馬軍
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 昆明理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G10L25/51
• 分類(lèi)號(hào): G10L25/51;G01N29/44
• 代理公司: 昆明合盛知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 53210
• 代理人: 牛林濤

1.一種基于BSE和GMM-HMM的埋地排水管道聲紋識(shí)別方法，其特征在于：所述方法的具體步驟如下：

Step1、通過(guò)數(shù)據(jù)采集裝置對(duì)簡(jiǎn)單工況和復(fù)雜工況下運(yùn)行的埋地排水管道進(jìn)行檢測(cè)，獲得不同工況下的低頻聲壓信號(hào)數(shù)據(jù)；

Step2、分別對(duì)Step1中獲得的不同工況下的低頻聲壓信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行小波閾值降噪，獲得降噪后的低頻聲壓信號(hào)數(shù)據(jù)；

Step3、采用子帶譜熵作為判別參數(shù)，分別對(duì)Step2中獲得降噪后的低頻聲壓信號(hào)進(jìn)行端點(diǎn)檢測(cè)與信號(hào)分割；

Step4、分別對(duì)Step3中分割得到的低頻聲壓信號(hào)提取精細(xì)復(fù)合多尺度散布熵，構(gòu)建能表征堵塞物、三通件和管道尾端的特征向量集；

Step5、將Step4中簡(jiǎn)單工況下構(gòu)建的特征向量集用于聲紋模型的訓(xùn)練，得到GMM-HMM模型；

Step6、將Step4中復(fù)雜工況下構(gòu)建的特征向量集輸入到Step5中的模型，得到每個(gè)模型給出的對(duì)數(shù)似然概率值，根據(jù)對(duì)數(shù)似然概率值的大小判定其所屬的類(lèi)別，從而可以區(qū)分堵塞物、管道配件三通件和管道尾端；

所述Step1中的簡(jiǎn)單工況為含管道內(nèi)只含單個(gè)堵塞物或者單個(gè)三通件以及健康空管狀態(tài)的埋地排水管道，復(fù)雜工況為管道內(nèi)含兩個(gè)及兩個(gè)以上堵塞物或同時(shí)存在單個(gè)三通件的埋地排水管道；

所述Step3的具體過(guò)程為：首先對(duì)降噪后的信號(hào)進(jìn)行加窗、分幀和傅里葉變換，然后計(jì)算每幀信號(hào)的子帶譜熵，并利用子帶譜熵作為判別參數(shù)進(jìn)行端點(diǎn)檢測(cè)；最后利用端點(diǎn)檢測(cè)得到堵塞物，三通件和尾端聲壓信號(hào)起止點(diǎn)的具體幀數(shù)進(jìn)行分割，得到堵塞物、三通件和尾端的個(gè)體聲壓信號(hào)；

所述Step4的具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程為：將簡(jiǎn)單工況下分割得到的堵塞物、三通件和尾端的個(gè)體聲壓信號(hào)提取精細(xì)復(fù)合多尺度散布熵作為特征向量并構(gòu)建特征向量集，用于Step5中模型的訓(xùn)練，將復(fù)雜工況下分割得到的堵塞物、三通件和尾端的個(gè)體聲壓信號(hào)提取精細(xì)復(fù)合多尺度散布熵作為特征向量并構(gòu)建特征向量集，用于Step6中模型的測(cè)試；

所述Step5中得到的聲紋模型包括堵塞的管道聲紋識(shí)別模型、三通件的管道聲紋識(shí)別模型、尾端的管道聲紋識(shí)別模型，上述模型利用簡(jiǎn)單工況下含單個(gè)堵塞物、含單個(gè)三通件以及含單個(gè)尾端的低頻聲壓信號(hào)經(jīng)步驟Step2-Step5訓(xùn)練得到。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于BSE和GMM-HMM的埋地排水管道聲紋識(shí)別方法，其特征在于：所述Step1中的數(shù)據(jù)采集裝置包括帶有PC機(jī)、聲卡、功率放大器，帶有揚(yáng)聲器的伸縮桿、帶有水聽(tīng)器的固定伸縮桿、濾波器；其具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程為實(shí)驗(yàn)人員通過(guò)計(jì)算機(jī)控制聲卡產(chǎn)生信號(hào)，經(jīng)過(guò)功率放大器放大后通過(guò)帶有揚(yáng)聲器的伸縮桿將信號(hào)釋放到管道中，然后通過(guò)帶有水聽(tīng)器的伸縮桿接收反射回來(lái)的信號(hào)，經(jīng)濾波器去除不需要的背景和機(jī)械噪聲，最后上傳至計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)能獲取信噪比較高的低頻聲壓信號(hào)。