语音识别在家电遥控器中的应用

家用电器发展的一个重要方面是让用户界面更加人性化,更加方便自然,做到老年人和残疾人可以无障碍地使用。利用语音识别技术实现语音控制是提高家电产品用户界面质量的一条重要途径。本文以语音控制遥控器为例,说明语音识别技术如何应用在家电器领域。

适合家用电器应用的语音识别嵌入式系统结构如图1所示,它由四个部分组成。第一部分为模/数转换部分,其输入端接收输入的语音信号,并将其转化成数字芯片可处理的数字采集信号；在输出端将解码后的语音数字信号转换为音频模拟信号,通过扬声器放声。第二部分为语音识别部分,它的作用是对输入的数字语音词条信号进行分析,识别出词条信号所代表的命令,一般由DSP完成。第三部分语音提示和语音回放部分,它一般也是在DSP中完成的,其核心是对语音信号进行数字压缩编码和解码,目的是提示用户操作并对识别语音的响应,完成人机的语音交互。第四部分是系统控制部分,它将语音识别结果转换成相应的控制信号,并将其输出转换成物理层操作,完成具体功能。语音识别与系统控制的有机结合是完成声控交互的关键,下面将对语音识别算法及遥控系统控制部分作详细的讨论。

一、语音识别算法

目前,常以单片机(MCU)或DSP作炎硬件平台的实现消费类电子产品中的语音识别。这类语音识别主要为孤立词识别,它有两种实现方案:一种是基于隐含马尔科夫统计模型(HMM)框架的非特定人识别；另一种是基于动态规划(DP)原理的特定人识别。它们在应用上各有优缺点。HMM非特定人员的优点是用户无需经过训练,可以直接使用；并且具良好的稳定性(即对使用者而言,语音识别性能不会随着时间的延长而降低)。但非特定人语音识别也有其很难克服的缺陷。首先,使用该方法需要预先采集大量的语料库,以便训练出相应的识别模型,这就大大提高了应用此技术的前期成本；其次,非特定人语音识别很难解决汉语中不同方言的问题,限制了它的使用区域；另外还有一个因素也应予以考虑,家电中用于控制的具体命令词语最好不要完全固定,应当根据的用户的习惯而改变,这一点在非特定人识别中几乎不可能实现。因此大多数家电遥控器不适合采用此方案。DP特定人识别的优点是方法简单,对硬件资源要求较低；此外,这一方法中的训练过程也很简单,不需预先采集过多的样本,不仅降低了前期成本,而且可以根据用户习惯,由用户任意定义控制项目的具体命令语句,因而适合大多数家电遥控器的应用。DP特定识别的严重缺点是它的稳健性不理想,对有些人的语音识别率高,有的人识别率却不高；刚训练完时识别率较高,但随着时间的推迟而识别率降低。些缺点往往给用户带来不便。为克服这些缺陷,对传统方法作为改进,使识别性能和稳健性都有显著的提高,取得令人满意的结果。