【摘要】：隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,人機(jī)交互的方式也在不斷進(jìn)步。從之前的手動(dòng)控制到手機(jī)控制逐漸轉(zhuǎn)向人類最天然、自由、直接的語(yǔ)音交互方式。智能家居具有舒適健康、安全、高效等優(yōu)點(diǎn),其發(fā)展方向之一也必為嵌入式語(yǔ)音感知識(shí)別控制。本文設(shè)計(jì)了一套基于語(yǔ)音感知的智能家居嵌入式控制系統(tǒng),系統(tǒng)在確認(rèn)家庭成員的情況下,可以通過語(yǔ)音指令和家庭環(huán)境融合后控制居家設(shè)備。改善了目前智能家居中存在無確認(rèn)操控人、決策因素單一等缺點(diǎn)。對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理后,提取了Mel頻率倒譜系數(shù)特征向量;針對(duì)高斯混合模型參數(shù)估計(jì)時(shí)存在奇異陣的問題,使用修正EM算法進(jìn)行優(yōu)化,實(shí)現(xiàn)了家庭成員的確認(rèn);通過高斯混合模型擬合語(yǔ)音隱含狀態(tài)觀測(cè)符號(hào)概率分布,利用隱馬爾可夫模型完成了語(yǔ)音指令識(shí)別。Linux操作系統(tǒng)下實(shí)現(xiàn)了音頻采集、家庭成員的確認(rèn)和語(yǔ)音指令的識(shí)別。本文采用Cortex-A9的Tiny4412開發(fā)板作為硬件系統(tǒng)上位機(jī),并移植Linux操作系統(tǒng)為軟件平臺(tái),同時(shí)設(shè)計(jì)ZigBee無線傳感、控制網(wǎng)絡(luò)為下位機(jī)。在上位機(jī)移植ALSA音頻庫(kù)和本文研究的算法,實(shí)現(xiàn)音頻采集存儲(chǔ)、家庭成員的確認(rèn)和語(yǔ)音指令的識(shí)別;下位機(jī)用來實(shí)時(shí)采集環(huán)境信息和對(duì)居家設(shè)施的無線控制。系統(tǒng)啟動(dòng)后,首先通過語(yǔ)音確認(rèn)家庭成員,然后語(yǔ)音指令識(shí)別結(jié)果和實(shí)時(shí)環(huán)境信息共同決策形成控制指令,上位機(jī)將控制指令通過串口發(fā)送至下位機(jī),控制對(duì)應(yīng)的居家設(shè)備。實(shí)驗(yàn)條件下對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試分析,測(cè)試結(jié)果表明:系統(tǒng)可以在確認(rèn)家庭成員的情況下,通過語(yǔ)音指令結(jié)合實(shí)時(shí)環(huán)境信息控制居家設(shè)施。
【學(xué)位授予單位】：內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TU855;TP273
【圖文】：

云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)廣泛應(yīng)用，這為智能家居的發(fā)展提供了政策支持。人工智能技術(shù)與語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)快速融入智能家居領(lǐng)域，這為其發(fā)展提供了技術(shù)支撐，所以智能家居發(fā)展前景極其可觀，智能音箱已經(jīng)成為了這些技術(shù)的產(chǎn)物。對(duì)于智能家居以后的發(fā)展，2018 年兩會(huì)上百度公司董事長(zhǎng)李彥宏這樣說：“智能音響，在以前只是一個(gè)小家電，今后會(huì)轉(zhuǎn)化為一個(gè)智能設(shè)備，能聽懂所有的話，理解要表達(dá)的意思，然后給用戶提供相應(yīng)的服務(wù)，這就是人工智能，也是以后的發(fā)展趨勢(shì)”�？梢灶A(yù)計(jì)，以語(yǔ)音感知為基礎(chǔ)的智能家居是人們追求高質(zhì)量、便捷安全生活的必然趨勢(shì)。未來也向著以下兩方面發(fā)展：①語(yǔ)音交互式是基礎(chǔ)，通過語(yǔ)音去實(shí)現(xiàn)服務(wù)；②通過語(yǔ)音感知，系統(tǒng)根據(jù)環(huán)境信息自學(xué)習(xí)完成適宜該成員的決策。1.3 課題主要研究?jī)?nèi)容和組織結(jié)構(gòu)1.3.1 課題主要研究?jī)?nèi)容

內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文系統(tǒng)處于工作模式；離家模式場(chǎng)景一旦被選擇，系統(tǒng)將處于休眠狀態(tài)。（2）準(zhǔn)確性。語(yǔ)音感知識(shí)別首先需要確保是家庭成員發(fā)出的語(yǔ)音指令，在此情況下需要一定程度的語(yǔ)音感知識(shí)別準(zhǔn)確性。當(dāng)然，任何系統(tǒng)都有一定的識(shí)別錯(cuò)誤率，為了減少這些錯(cuò)誤率，本文采用實(shí)時(shí)環(huán)境參數(shù)加以佐證，保證系統(tǒng)準(zhǔn)確運(yùn)行。（3）操作簡(jiǎn)單。系統(tǒng)不需要手動(dòng)或者手機(jī) APP 去控制，而是通過家庭成員發(fā)出語(yǔ)音，系統(tǒng)去識(shí)別語(yǔ)音，進(jìn)而去控制，達(dá)到人機(jī)最直接交互的目的。（4）低成本。在滿足系統(tǒng)功能要求的情況下，盡可能選擇性價(jià)比高的器件，減少成本。2.3 總體架構(gòu)設(shè)計(jì)基于以上功能需求分析、設(shè)計(jì)原則，本文設(shè)計(jì)了基于語(yǔ)音感知的智能家居嵌入式控制系統(tǒng)，系統(tǒng)總體框架如圖 2-1 所示。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2736145