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基于麦克风阵列的语音识别系统设计

郝鹏  
【摘要】:近年来,“智能语音识别”为核心的人机语音交互处于飞速发展中,基于麦克风阵列的远场语音识别技术应用广泛。在实际应用场景中,语音信号不可避免的夹杂各种噪声,严重影响语音识别的准确率。优秀的语音识别系统,不仅其自身模型性能要表现良好,而且与用来采集信号的麦克风阵列、以及输入的语音信号质量密切相关。本文设计了用于语音信号采集的麦克风阵列模块;以该麦克风阵列为收音装置,提出了一套语音增强算法;集成麦克风阵列模块、语音增强模块、和语音/文字转换模块,完成语音识别系统。测试结果表明,对于原始的带噪语音,本文所完成的语音识别系统,比应用传统算法的语音识别系统,准确性与稳定性都有显著提升。本文所开展的研究内容如下:1、麦克风阵列模块设计。进行了麦克风阵列结构设计;完成了麦克风阵列硬件电路设计,包括麦克风选型、多路选择电路设计、信号放大电路设计、模数转换电路设计及嵌入式MCU设计。2、语音增强算法研究及测试。该算法包括四部分:自动增益控制、自适应降噪、语音端点检测、声源定位及波束形成。其中,自适应降噪与语音端点检测对后续语音识别准确率起关键作用。原始的带噪语音,经过本文提出的改进谱减法降噪算法,基于双门限法的能熵比语音端点检测算法和声源定位及波束形成算法处理后,可以分离出纯净人声语音,便于后续语音识别。3、集成麦克风阵列模块、语音增强模块、和语音/文字转换模块,完成语音识别系统。基于MFC库,完成了系统应用界面设计。对基于麦克风阵列的声源定位算法,和语音/文字转换模块进行测试。测试结果表明,语音信号经过增强处理后,语音识别的准确性与稳定性都有显著提升。


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