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基于声学表征融合的重口音语音识别方法探讨

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  • 日期:2024-11-16
  • 来源:上海论文网

计算机论文哪里有?本文基于声学表征融合的重口音语音识别方法的研究展望着重于进一步提升识别系统的准确性、适应性和实用性,以更好地满足多元化和国际化的语音识别需求。

第1章绪论

1.2国内外研究进展

口音语音识别的研究是语音识别领域中的一项具有挑战性的工作,其核心目标在于有效处理和理解源自不同地理位置、具有不同文化程度或语言背景的用户所产生的语音信息[11]。随着全球化进程的不断加速和人工智能技术的快速发展,口音语音识别已经成为了国内外研究的热点,广大科研工作者和技术开发人员致力于提高系统对于各种口音的识别能力,以适应全球用户的需求。在传统的语音识别系统中[12],由于训练数据往往来源于特定的语言和口音,系统在处理非目标口音的语音时会显著降低识别精度。为了解决这一问题,研究者们采取了一系列的策略和技术。

首先,数据的多样性是提高口音语音识别能力的关键。在全球范围内,众多研究机构与企业开始收集和共享含有多种口音的大规模语音数据集[13–15]。这些数据集涵盖了来自世界上各个地区和国家的多种语言和口音数据,为语音识别系统的训练提供了丰富的数据资源。通过对这些具有广泛多样性的数据进行训练,语音识别模型能够学习到更加泛化的语音特征,从而显著提高语音识别系统对于不同口音的适应性和识别率。

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第3章基于多编码器的口音鲁棒声学建模

3.1引言

在本章研究中,深入讨论了如何有效利用依赖于口音的系统优势来改进口音鲁棒的端到端ASR系统。因为在实际应用场景中,口音训练数据往往呈现出不平衡的状态,主要原因在于转录重口音语音是极其昂贵和耗时的。尽管如此,对于大多数语言而言,通常可以找到至少一到两种类型的主导口音,这些口音具有相对丰富的转录语音训练数据。以英语为例,世界上有超过15种英语口音,但可以较为容易地收集到大量的美国口音和英国口音的ASR英语训练数据集。因此,基于这一现象,本章提出将口音区分编码器集成到统一的基于Conformer的端到端ASR系统中。在这个架构中,编码器由一个通用编码器和两个主导的特定口音编码器组成。在模型训练过程中,这些编码器首先经过预训练,随后再通过端到端的方式与一个基于注意力机制的解码器进行联合调整。该方法不仅优化了ASR系统对于主导口音的处理能力,同时也为其他较少见的口音提供了更好的识别支持。

第5章基于多通道训练和交叉信息融合的重口音声学建模

5.1引言

目前,大多数现有的ASR系统通常以资源丰富的标准口音数据训练,但在处理低资源非标准重口音数据时效果不佳。这样的局限性显著降低了ASR系统在重口音语音环境中的准确性。

为了解决这一挑战,本研究提出了Aformer架构,它旨在充分挖掘和利用大量的非口音数据和有限的口音数据中蕴含的声学信息。Aformer的核心创新在于并行工作的两个编码器:一是通用编码器,专注于捕捉通用声学特征;另一个是口音编码器,致力于提取与特定口音相关的独特声学特征。为了进一步提升Aformer的性能,采用了多通道训练策略,这一策略确保了模型的不同部分具有对不同信息的处理能力。在这个基础上,本研究还探索了三种信息融合策略。这些策略不仅从不同角度整合了通用编码器和口音编码器的输出信息,而且最大限度地发挥这两种编码器的优势,从而在口音的语音识别任务上提供更高的准确率。

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5.2 Aformer模型结构

首先,对本章提出的模型结构进行介绍。Aformer的整体架构如图5-1所展示,与传统的Conformer模型相比,Aformer引入了两个关键的创新模块:口音编码器和信息融合模块,这两个模块的引入是为了捕获并融合不同的声学表征,以提高模型对口音语音的理解和处理能力。具体而言,Aformer架构保留了Conformer中的多个核心组成部分,如FBANK特征提取、CNN下采样、位置编码、以及通用编码器和解码器等,确保了模型在处理通用语音识别任务时的基础性能。在此基础上,特别设计了口音编码器和信息融合模块,以强化模型对口音特征的识别和处理。

Aformer模型的识别流程为:首先,大量非口音数据和低资源口音数据被输入到模型中。通过滤波器组(FBANK)对这些数据进行特征提取,得到的特征经过卷积神经网络(CNN)模块的下采样处理,然后添加位置编码。接下来,特征分别进入通用编码器和口音编码器模块。通用编码器负责提取与口音无关的通用声学表征,而口音编码器则专注于捕获特定口音的声学表征。为了有效地整合这两种声学表征,将特征通过信息融合模块。该模块通过加权和、拼接或更复杂的交叉注意力机制等不同的策略,将通用编码器和口音编码器的输出结合起来,形成一个综合的声学表征。

第6章总结与展望

6.2研究展望

基于声学表征融合的重口音语音识别方法的研究展望着重于进一步提升识别系统的准确性、适应性和实用性,以更好地满足多元化和国际化的语音识别需求。随着语音技术的不断发展,预见到以下几个方面的进展可能对未来的研究和应用产生重要影响:

(1)深度学习和模型创新:持续探索和发展新的深度学习模型,如自注意力机制和Transformer模型,在语音识别任务中已显示出其优越性。研究将继续在优化模型结构、提升参数效率和增强特征提取能力方面取得进展,以更好地处理复杂的声学信息。

(2)更广泛的特征融合策略:研究将进一步探讨如何有效地融合多种声学特征,包括传统的MFCC、FBANK等,以及可能的新型声学表征,以捕捉更多的语音信息。此外,探索特征融合的新方法,如多模态学习和跨任务学习,可能为重口音语音识别带来突破。

(3)鲁棒性和适应性强化:为了让语音识别系统更好地适应各种口音和说话环境,未来的研究将着重于提高系统的鲁棒性和适应性。这可能包括开发新的适应性算法、动态调整模型参数、以及使用迁移学习和领域适应技术。

(4)大规模和多样化的数据集:构建和利用更大规模、更多样化的语音数据集将是未来研究的关键。这包括收集更多具有各种口音的语音样本,以及开发新的数据增强技术,以模拟和覆盖更多的口音和语音场景。

(5)实时和高效的识别技术:随着语音识别应用的广泛普及,对实时性和计算效率的要求日益增加。未来的研究将探索如何优化模型和算法,以在保证识别准确性的同时,实现快速响应和高效运算。

参考文献(略)

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