红外对射式机床安全保护系统研究

利用对射式红外线收发模块、记忆自锁继电器和语音录放模块,设计了红外对射式机床安全保护系统。当操作者未进入危险区域时,安全保护系统没有反应,一旦有人的身体或其中的一部分进入危险区域遮断红外光束时,系统立即报警,同时控制电路输出控制信号至机床安全执行机构,使机床紧急制动,从而避免机床设备的损坏和人身伤害事故的发生。机床安全保护系统为模块化结构,具有安全、可靠性高、通用性强、电路简单、维修方便、耗电省、成本低、工作稳定、对光容易、抗振动与抗干扰能力强等特点,适合在冲压机械、注塑机,数控机床、剪板机、弯板机、油压机等机床设备上安装使用。     

基于Laplace-Gauss模型和简化相位判别的离散余弦变换域语音增强

分析了理想情况下离散余弦变换域中语音信号增益,先验信噪比及后验信噪比之间的关系,用实际数据获得了各种信噪比下增益范围的统计特性。基于语音呈Laplace分布、噪声呈Gauss分布的模型,推导了具有相位特性的增益及先验信噪比的估计公式,通过合理性分析得到了简化的相位判别准则。实验结果表明,在高斯白噪声和F16飞机噪声情况下,简化的相位判别可使低信噪比下的语音增强系统的性能得到较大的改善。     

基于听觉感知的语音稀疏表示及压缩感知*

本文针对语音信号稀疏表示及压缩感知问题,将听觉感知引入稀疏系数筛选过程,用掩蔽阈值筛选重要系数,以得到更符合听觉感受的语音稀疏表示。通过对一帧浊音信号分别采用掩蔽阈值和能量阈值方法进行系数筛选对比实验,结果表明掩蔽阈值法具有更好的稀疏表示效果。为验证听觉感知对语音压缩感知性能的影响,与能量阈值法对照对测试语音进行压缩感知观测和重构,通过压缩比、信噪比、主观平均意见分等主客观指标评价其性能,结果表明,掩蔽阈值法可有效地提高压缩比且保证重构语音具有较高的主观听觉质量。     

应用改进混合蛙跳算法的实用语音情感识别

针对支持向量机(Support Vector Machine,SVM)的参数优化问题,提出了一种改进的混合蛙跳算法(Improved Shuffled Frog Leaping Algorithm,Im-SFLA),提高了其在实用语音情感识别中的学习能力。首先,我们在SFLA中引入了模拟退火(Simulated Annealing,SA)、免疫接种(Immune Vaccination,IV)、高斯变异和混沌扰动算子,平衡了搜索的高效性和种群的多样性;第二,利用Im-SFLA优化SVM的参数,提出了一种Im-SFLA-SVM方法;第三,分析了烦躁等实用语音情感的声学特征,重点分析了基音、短时能量、共振峰和混沌特征随情感类别的变化特性,构建出144维的情感特征向量并采用LDA降维到4维;最后,在实用语音情感数据库上测试了算法性能,将提出的算法与混合蛙跳算法(Shuffled Frog Leaping Algorithm,SFLA)优化SVM参数的方法(SFLA-SVM方法)、粒子群优化(Particle Swarm Optimization,PSO)算法优化SVM参数的方法(PSO-SVM方法)、基本SVM方法、高斯混合模型(Gaussian Mixture Model,GMM)方法和反向传播(Back Propagation,BP)神经网络法等进行对比。实验结果表明,采用Im-SFLA-SVM方法的平均识别率达到77.8%,分别高于SFLA-SVM方法、PSO-SVM方法、SVM方法、GMM方法和BP神经网络法各1.7%,2.7%,3.4%,4.7%,7.8%,并且对于烦躁这种实用情感的识别率提高效果最为明显,从而证实了Im-SFLA是一种有效的SVM参数选择方法,并且Im-SFLA-SVM方法能显著提升实用语音情感的识别率。     

一种改进的DNN-HMM的语音识别方法*

针对深度神经网络与隐马尔可夫模型(DNN-HMM)结合的声学模型在语音识别过程中建模能力有限等问题,提出了一种改进的DNN-HMM模型语音识别算法。首先根据深度置信网络(DBN)结合深度玻尔兹曼机(DBM),建立深度神经网络声学模型,然后提取梅尔频率倒谱系数(MFCC)和对数域的Mel滤波器组系数(Fbank)作为声学特征参数,通过TIMIT语音数据集进行实验。实验结果表明:结合了DBM的DNN-HMM模型相比DNN-HMM模型更具优势,其中,使用MFCC声学特征在词错误率与句错误率方面分别下降了1.26%和0.20%。此外,使用默认滤波器组的Fbank特征在词错误率与句错误率方面分别下降了0.48%和0.82%,并且适量增加滤波器组可以降低错误率。总之,研究取得句错误率与词错误率分别降低到21.06%和3.12%的好成绩。     

声源追踪训练对语音型噪声中语音识别的影响

听觉训练可以提升人在噪声环境中语音识别的绩效.首先设计了一种以稳定声源为刺激的听觉追踪任务,在20个训练单元后,采用由干扰语音类型和信噪比两个因素构成3×5语音型噪声掩蔽下的语音识别测试验证了该训练方法的有效性.结果发现,训练组的语音识别率显著高于对照组,证明听觉注意力可以通过声源追踪任务的训练得到提高。实验结果表明,声源追踪训练可以使人在语音型噪声掩蔽下的听觉注意力水平趋于稳定。     

采用联合字典优化的噪声鲁棒性语音转换算法

针对含噪语音难以实现有效的语音转换,本文提出了一种采用联合字典优化的噪声鲁棒性语音转换算法。在联合字典的构成中,语音字典采用后向剔除算法(Backward Elimination algorithm,BE)进行优化,同时引入噪声字典,使得含噪语音与联合字典相匹配。实验结果表明,在保证转换效果的前提下,后向剔除算法能够减少字典帧数,降低计算量。在低信噪比和多种噪声环境下,本文算法与传统NMF算法和基于谱减法消噪的NMF转换算法相比具有更好的转换效果,噪声字典的引入提升了语音转换系统的噪声鲁棒性。     

全局谱参数下的耳语说话人状态因子分析

提出了全局谱参数下的耳语说话人状态因子分析方法。首先,根据耳语听辨实验结果,提出导入唤醒度-愉悦度因子对说话人状态进行三级度量;其次,提取耳语音正弦模型、人耳听觉模型下的谱参数,结合其他短时频谱参量,进行轨迹跟踪并计算各参数的全局统计变量,作为特征参数来实现耳语说话人状态的分类。实验结果显示,正弦模型及人耳听觉模型的全局谱参数可将耳语说话人状态因子分类系统的准确率提高至90%。该分类方法及状态因子描述方案提供了耳语音说话人状态分析的有效途径。     

提高耳语音可懂度的非对称压缩语音增强方法

提出两种基于非对称代价函数的耳语音增强算法,将语音增强过程中的放大失真和压缩失真区分对待。Modified ItakuraSaito (MIS)算法对放大失真给予更多的惩罚,而Kullback-Leibler (KL)算法则对压缩失真给予更多的惩罚。实验结果表明,在低于—6 dB的低信噪比情况中,经MIS算法增强后的耳语音的可懂度相比传统算法有显著提高;而KL算法则获得了同最小均方误差语音增强算法近似的可懂度提高效果,证实了耳语音中的放大失真和压缩失真对于耳语音可懂度的影响并不相同,低信噪比时较大的压缩失真有助于提高耳语音可懂度,而高信噪比时的压缩失真对耳语音可懂度影响较小。     

面向语音增强的序贯隐马尔可夫模型时频语音存在概率估计

语音存在概率的估计是语音增强的核心技术之一,针对传统的存在概率估计方法是启发式的,没有把存在概率的估计统一到一个理论框架之中,不能保证估计最优,提出了一种基于序贯隐马尔可夫模型(SHMM)的存在概率估计方法,在每一子带上构建一个SHMM模型描述对数功率谱包络的时间序列,把谱包络序列看作一个在语音和噪声状态之间转移的动态一阶马尔可夫链,采用单高斯函数构建每一状态的概率模型,语音状态的后验概率即为语音信号的存在概率。为了满足算法实时性要求,SHMM参数估计简化为一阶回归过程,根据极大似然准则逐帧更新模型参数。实验表明:SHMM所描述的时序相关性对存在概率的估计起到关键作用,它优于一般的启发式估计方法;SHMM算法的语音增强分段信噪比(SegSNR)和对数谱失真(LSD)性能优于经典的改进型最小统计量控制递归平均(IMCRA)算法。