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《陕西科技大学》 2017年
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基于CIS策略的皮肤听声语音辨识研究及实验平台设计

贺靖康  
【摘要】:皮肤听声系统作为以触觉替换听觉的感官替代系统,其核心是将声音信息通过感觉神经传到大脑,并通过语音辨识训练完成大脑的重塑,从而实现触觉-听觉的替换。皮肤听声技术首先提取语音的频谱信息,随后将信息编码划分为多个通道后通过多路微电流刺激皮肤的感觉神经从而实现语音信息到感觉信息的转换。研究皮肤听声语音辨识方法发现,皮肤听声器还存在刺激通道数量调整不灵活、感觉阈值受刺激电流频率变化影响、低频通道输出幅值低于期望值的问题。为了解决皮肤听声器存在的问题,设计开发了皮肤听声多通道实验平台,并基于CIS算法对皮肤听声器的语音处理策略进行了改进。具体工作总结如下:1)设计的皮肤听声多通道实验平台,硬件包括USB控制模块、DAC模块,软件包括USB设备的固件程序、USB设备驱动程序、应用程序。硬件设计中,利用CypressEZ-USB FX3 USB 3.0芯片和数模转换芯片CS4384设计了 48通道的实验平台,USB与数模转换芯片之间的数据传输采用GPIFⅡ技术实现。软件设计中,USB固件程序初始化USB设备并控制接收和传输USB数据包,实现多个DAC的同时工作;应用程序利用LabVIEW程序实现语音的采集和处理,并将语音传输到USB总线。2)实验平台具体的设计中,根据CS4384的数字接口格式计算了 GPIFⅡ与DAC数据同步传输所需要的串行接口频率,设计了 DAC 一次采样48个通道的数据格式,使用2路DMA通道缓存数据以提高系统的刷新率。3)通过对皮肤听声技术相关理论和连续交叠采样算法(Continuous Interleaved Sampling,CIS)的学习和研究,针对输出电流的频率对感觉阈值的影响和低频通道输出幅值较低的问题,提出了基于CIS算法改进的皮肤听声语音处理策略。改进的策略利用短时傅里叶变换实现CIS算法,各通道的信号经幅度调制输出,通过LabVIEW程序设计并实现了改进的皮肤听声语音处理策略,包括了信号预加重、短时傅里叶变换、短时能量计算、压缩编码和幅度调制。论文完成了皮肤听声多通道实验平台的软硬件设计,提出并实现了基于CIS算法改进的皮肤听声语音处理策略。通过测试和评估表明,实验平台可以实现48通道的信号输出,输出通道调整灵活,平台刷新率高,平均延迟低。基于CIS算法改进的皮肤听声处理策略统一了所有通道输出电流的频率,提高了低频通道输出的幅值,策略有助于语音的辨识,超多输出通道可以更有效的分辨舌面音。
【学位授予单位】:陕西科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TN912.3

【参考文献】
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