Обработка речевых сигналов
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
Введение
Современное здание, независимо от своего типа - жилой ли это дом, офисный или торговый центр, или же спортивное сооружение - представляет сложный объект с точки зрения управления. Поддержание в здании нормальных жизненных условий, обеспечение его безопасности и защищенности от внештатных ситуаций обеспечивают множество технологических систем, каждая из которых характеризуется большим набором параметров и сигналов управления. Все в совокупности они образуют то, что называется системой жизнеобеспечения здания. Умный дом, а другими словами интеллектуальное здание, - это автоматизированная система управления домом или офисом, которая отвечает за обеспечение работы инженерных систем, систем безопасности.
Интеллектуальная система управления обеспечивает централизованный контроль и управление при нештатных ситуациях и авариях. Каждый пользователь получает возможность в рамках общей среды обитания задавать параметры собственной, индивидуальной среды.
Однако, как же управлять самой системой? В связи с успехами развития вычислительной техники и новых информационных технологий в последнее десятилетие определилась тенденция к нарастанию сложности систем управления, а также всех прочих видов человеко-машинных систем. Важной является возможность взаимодействия человека с машиной на языке, максимально приближенном к естественному языку человека, поскольку общение на естественном языке позволяет организовать эффективное и удобное взаимодействие оператора с системой. В настоящее время сфера внедрения систем распознавания речи существенно расширяется, захватывая различные отрасли производственной, административной и бытовой деятельности.
1Разработка и анализ технического задания
1.1Описание предметной области
По мере развития компьютерных систем становится все более очевидным, что использование этих систем намного расширится, если станет возможным использование человеческой речи при работе непосредственно с компьютером, и в частности станет возможным управление машиной обычным голосом в реальном времени, а также ввод и вывод информации в виде обычной человеческой речи.
Голосовое управление основано на технологии распознавания речи: система получает информацию о колебаниях воздуха через микрофон, сравнивает полученные данные с командами, которые записаны в системе и, в случае совпадения, выполняет предписанное действие.
Существующие технологии распознавания речи не имеют пока достаточных возможностей для их широкого использования, но на данном этапе исследований проводится интенсивный поиск возможностей употребления коротких многозначных слов (процедур) для облегчения понимания. Распознавание речи в настоящее время нашло реальное применение в жизни, пожалуй, только в тех случаях, когда используемый словарь сокращен до 10 знаков, например при обработке номеров кредитных карт и прочих кодов доступа в базирующихся на компьютерах системах, обрабатывающих передаваемые по телефону данные. Так что насущная задача - распознавание по крайней мере 20 тысяч слов естественного языка - остается пока недостижимой. Эти возможности пока недоступны для широкого коммерческого использования. Однако ряд компаний своими силами пытается использовать уже существующие в данной области науки знания. Сейчас повсеместному распространению голосового управления мешает недостаточная вычислительная мощность процессоров и проблема наличия посторонних (внешних) шумов.
1.2Цель и назначение разработки
Целью данного дипломного проекта является проектирование системы голосового управления в автоматизированных жилых комплексах.
В поисках решения данной задачи в работе проводится разработка программного обеспечения для систем распознавания речевых команд.
Для достижения поставленной цели в работе решены следующие основные задачи:
Исследованы алгоритмы обучения нейронных сетей.
Разработаны методы, направленные на дальнейшее повышение эффективности и качества работы данного алгоритма в контексте рассматриваемой задачи.
В настоящее время работы по распознаванию речи не только не потеряли актуальности, но и развиваются широким фронтом, находя для себя множество областей для практического применения. Сейчас можно выделить 4 сравнительно изолированных направления в области развития речевых технологий:
) Распознавание речи - т.е. преобразование речевого акустического сигнала в машинную цепочку символов и слов. Эти системы могут быть охарактеризованы по ряду параметров. Прежде всего это объём словаря: малые объёмы до 20 слов, большие - тысячи и десятки тысяч. Количество дикторов: от одного до произвольного. Стиль произнесения: от изолированных команд до слитной речи и от чтения до спонтанной речи. Коэффициент ветвления, т.е. величина, определяющая количество гипотез на каждом шаге распознавания: от малых величин (1030 дБ) до низких (<10 дБ). Качество каналов связи: от высококачественного микрофона до телефонного канала. Качество работы систем распознавания речи обычно характеризуется надёжностью распознавания слов, или, что то же самое, процентом ошибок.
) Определение индивидуальности говорящего. Эти системы делятся на два класса: верификация говорящего (т.е. подтверждение его личности) и идентификация говорящего (т.е. определение его личности из заранее ограниченного числа людей). Оба