语音识别技术原理及实用系统设计汇总

音识别系统在家庭监护机器人的实现

　　文中阐述的是家庭监护机器人项目中语音识别系统设计的部分，通过DSP、 DMA和ARM Cortex-A8的并行处理，利用双缓冲的方法，在嵌入式Linux上实现了基于ATK的实时语音识别系统。文中对该系统的软硬件进行了设计。在硬件方 面，给出语音识别系统的硬件组成原理，并提供了关键部分原理图；在软件方面，提出实时语音识别的方法，给出应用程序实现流程。最后通过真人说话来进行语音 识别实验，实时语音识别率达到了94.67%以上，实验验证了系统的软件硬件设计的正确性。

　　1 系统设计

　　文中是家庭监护机器人项目中的语音识别系统设计部分，设计目的是设计出一种可以识别语音的、协助监护家庭行动不方便人员的机器人。为实现该语音识别系统，设计了语音识别系统总体结构框图，如图1所示。

　　图1 系统总体结构框图

　　1.1 硬件设计

　 　文中所研究和设计的功能，都是应用在移动机器人上的。因而系统的研究设计需要考虑到体积小、省电、便于移动的特性，并需具有便于家庭用户操作的友好显示 界面。对于语音识别部分，需要用到用于语音识别算法处理的处理器、语音采集电路和语音输出电路，如图 2所示。其中语音识别算法运算的处理器主要负责算法的运算处理，相当于机器人的大脑；语音采集电路负责采集外部的声音信号，相当于机器人的耳朵；语音输出 电路负责输出话语声音，相当于机器人的嘴巴。

　　图2 系统硬件结构图

　　1.2 软件设计

　 　HTK（Hidden Markov Model Toolkit）是一套专门的建立和处理隐马可夫模型（HMMs）的实验工具包，由英国剑桥大学工程系（Cambridge University Engineering Department，CUED）开发的，主要应用于语音识别领域，也可以应用于语音合成、字符识别和DNA排序等研究领域。HTK经过剑桥大学、 Entropic公司及Microsoft公司的不断增强和改进，使其在语音识别领域处于世界领先水平。

　　基于HTK的语言识别时，识别 结果适用只能显示在DOS或终端上，而且不利于将结果保存、移植或者二次开发利用。在本语音识别系统中使用了HTK接口工具 ATK（AnApplication Toolkit for HTK）。ATK是由英国剑桥大学开发的开源语音识别工具，是对HTK的C++多线程封装，跟HTK一样，它支持Linux和Windows，它包括 HTK（HTKLib）、AHTK、AGram、ANGram、ADict、AHMMs、AResource、ARMan、ARec、ACode、 ASour ce、ATee、AComponent、ABuffer、APacket、Asyn、FLite（SYNLib）、ALog模块部件。

　　基于ATK的语音识别软件应用系统的由语音信号采集模块、基于DMA的双向高速RAM存取模块、ATK语音识别模块、系统管理模块、语音输出模块等模块组成，如图4所示。

　　图4 系统软件设计结构图

　 　在软件设计中，系统管理模块主要负责系统的总体管理调度，是应用系统的调度中心；语音信号采集模块主要负责控制数据采集芯片TPS 65930;基于DMA的双向RAM存取模块主要负责实现DMA驱动及双向RAM的读写存取，使用了通道1来实现高速地把语音信号采集到的数据存储到 RAM上，并使用通道2实现高速地把RAM的数据取出来，用于语音的识别；语音输出模块主要负责把相应的音频数据送到TPS65930，并控制TPS6 5930对接收到的音频解码输出到功放电路，实现语音输出的功能。软件的设计流程图如图5所示。

　　图5 软件设计流程

　　2 语音识别系统实验及结果

　 　文中设计的语音识别系统如图6所示。在实验中总共进行了3轮话语测试，每轮300句话语测试，其中 150句为家庭监护机器人需要识别的话语，150句话语为机器人不予置理的无关话语。从实验测试结果可看出，对于识别10个需要识别的话语的识别率高达94.67%以上，具有较高的识别率，因而该语音识别系统较好达到了家庭监护机器人使用的要求。

　　3 结论

　　文中通过DSP、DMA和ARM Cortex-A8的并行处理，利用双缓冲的方法，在嵌入式Linux上实现了基于ATK的实时语音识别系统。该系统可以实时地实现语音识别，具有较高识别率，较快的响应速度。可以应用在家庭监护机器人及其相关领域中。

　　设计详情：实时语音识别系统在家庭监护机器人的实现

基于语音识别的汽车空调控制系统设计

　　现在汽车上使用的电器越来越多，驾驶员需要手动操作的电器开关也越来越多， 不但增加了驾驶员的负担，还影响了行车安全。本文以 STM32F103VET6（以下简称STM32）芯片为控制核心，采用高性能LD3320语音识别芯片，设计基于语音识别的汽车空调控制系统。该系统可 以用语音有效控制汽车空调，减轻了驾驶员的操作负担，保证行车过程中的安全。