语音识别技术

1、简介

　　与机器进行语音交流，让机器明白你说什么，这是人们长期以来梦寐以求的事情。中国物联网校企联盟形象得把语音识别[1] 比做为“机器的听觉系统”[2] 。语音识别技术就是让机器通过识别和理解过程把语音信号转变为相应的文本或命令的高技术。　语音识别技术主要包括特征提取技术、模式匹配准则及模型训练技术三个方面。语音识别技术车联网也得到了充分的引用，例如在翼卡车联网中，只需按一键通客服人员口述即可设置目的地直接导航，安全、便捷。

2、发展史

　　1952年贝尔研究所Davis等人研究成功了世界上第一个能识别10个英文数字发音的实验系统。

　　1960年英国的Denes等人研究成功了第一个计算机语音识别系统。

　　大规模的语音识别[3] 研究是在进入了70年代以后，在小词汇量、孤立词的识别方面取得了实质性的进展。

　　进入80年代以后，研究的重点逐渐转向大词汇量、非特定人连续语音识别。在研究思路上也发生了重大变化，即由传统的基于标准模板匹配的技术思路开始转向基于统计模型 (HMM）的技术思路。此外，再次提出了将神经网络技术引入语音识别问题的技术思路。

　　进入90年代以后，在语音识别的系统框架方面并没有什么重大突破。但是，在语音识别技术的应用及产品化方面出现了很大的进展。

　　DARPA(Defense Advanced Research Projects Agency）是在70年代由美国国防部远景研究计划局资助的一项10年计划，其旨在支持语言理解系统的研究开发工作。

　　到了80年代，美国国防部远景研究计划局又资助了一项为期10年的DARPA战略计划，其中包括噪声下的语音识别和会话（口语）识别系统，识别任务设定为“（1000单词）连续语音数据库管理”。

　　到了90年代，这一DARPA计划仍在持续进行中。其研究重点已转向识别装置中的自然语言处理部分，识别任务设定为“航空旅行信息检索”。

　　日本也在1981年的第五代计算机计划中提出了有关语音识别输入-输出自然语言的宏伟目标，虽然没能实现预期目标，但是有关语音识别技术的研究有了大幅度的加强和进展。

　　1987年起，日本又拟出新的国家项目---高级人机口语接口和自动电话翻译系统。

中国发展

　　中国的语音识别研究起始于1958年，由中国科学院声学所利用电子管电路识别10个元音。直至1973年才由中国科学院声学所开始计算机语音识别。由于当时条件的限制，中国的语音识别研究工作一直处于缓慢发展的阶段。

　　进入80年代以后，随着计算机应用技术在中国逐渐普及和应用以及数字信号技术的进一步发展，国内许多单位具备了研究语音技术的基本条件。与此同时，国际上语音识别技术在经过了多年的沉寂之后重又成为研究的热点，发展迅速。就在这种形式下，国内许多单位纷纷投入到这项研究工作中去。

　　1986年3月中国高科技发展计划（863计划）启动，语音识别作为智能计算机系统研究的一个重要组成部分而被专门列为研究课题。在863计划的支持下，中国开始了有组织的语音识别技术的研究，并决定了每隔两年召开一次语音识别的专题会议。从此中国的语音识别技术进入了一个前所未有的发展阶段。

识别模式

　　这一时期的语音识别方法基本上是采用传统的模式识别策略。其中以苏联的Velichko和Zagoruyko、日本的迫江和千叶，以及当时在美国的板仓等人的研究工作最具有代表性。

　　· 苏联的研究为模式识别应用于语音识别这一领域奠定了基础；

　　· 日本的研究则展示了如何利用动态规划技术在待识语音模式与标准语音模式之间进行非线性时间匹配的方法；

　　·板仓的研究提出了如何将线性预测分析技术（LPC）加以扩展，使之用于语音信号的特征抽取的方法。

数据库

　　在语音识别的研究发展过程中，相关研究人员根据不同语言的发音特点，设计和制作了以汉语（包括不同方言）、英语等各类语言的语音数据库，这些语音数据库可以为国内外有关的科研单位和大学进行汉语连续语音识别算法研究、系统设计、及产业化工作提供充分、科学的训练语音样本。例如：MIT Media lab Speech Dataset（麻省理工学院媒体实验室语音数据集）、Pitch and Voicing Estimates for Aurora 2(Aurora2语音库的基因周期和声调估计）、Congressional speech data（国会语音数据）、Mandarin Speech Frame Data（普通话语音帧数据）、用于测试盲源分离算法的语音数据等。

技术发展

　　目前在大词汇语音识别方面处于领先地位的IBM语音研究小组，就是在70年代开始了它的大词汇语音识别研究工作的。AT&T的贝尔研究所也开始了一系列有关非特定人语音识别的实验。这一研究历经10年，其成果是确立了如何制作用于非特定人语音识别的标准模板的方法。

　　这一时期所取得的重大进展有：

　　⑴隐式马尔科夫模型（HMM）技术的成熟和不断完善成为语音识别的主流方法。

　　⑵以知识为基础的语音识别的研究日益受到重视。在进行连续语音识别的时候，除了识别声学信息外，更多地利用各种语言知识，诸如构词、句法、语义、对话背景方面等的知识来帮助进一步对语音作出识别和理解。同时在语音识别研究领域，还产生了基于统计概率的语言模型。

　　⑶人工神经网络在语音识别中的应用研究的兴起。在这些研究中，大部分采用基于反向传播算法（BP算法）的多层感知网络。人工神经网络具有区分复杂的分类边界的能力，显然它十分有助于模式划分。特别是在电话语音识别方面，由于其有着广泛的应用前景，成了当前语音识别应用的一个热点。

　　另外，面向个人用途的连续语音听写机技术也日趋完善。这方面，最具代表性的是IBM的ViaVoice和Dragon公司的Dragon Dictate系统。这些系统具有说话人自适应能力，新用户不需要对全部词汇进行训练，便可在使用中不断提高识别率。

　　中国的语音识别技术的发展 ：　⑴在北京有中科院声学所、自动化所、清华大学、北方交通大学等科研机构和高等院校。另外，还有哈尔滨工业大学、中国科技大学、四川大学等也纷纷行动起来。

　　⑵现在，国内有不少语音识别系统已研制成功。这些系统的性能各具特色。

　　· 在孤立字大词汇量语音识别方面，最具代表性的要数92年清华大学电子工程系与中国电子器件公司合作研制成功的THED-919特定人语音识别与理解实时系统。

　　· 在连续语音识别方面，91年12月四川大学计算机中心在微机上实现了一个主题受限的特定人连续英语——汉语语音翻译演示系统。

　　·在非特定人语音识别方面，有清华大学计算机科学与技术系在87年研制的声控电话查号系统并投入实际使用。