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基于LabVIEW的语音识别设计方案+附源代码.docx

发布时间：2022-06-14 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.61M 资料格式：docx 举报 版权申诉
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    1系统概述
    2 方案论证
    2.1LabVIEW虚拟仪器简介
    2.2 LabVIEW图形化程序的组成与特点
    2.2.1前面版
    2.2.2程序框图
    2.2.3图标和连接器
    2.3 语音信号采集系统的功能分析
    2.4 语音信号采集系统的总体构成
    3 软件设计
    3.1系统程序流程图
    3.2语音信号采集系统的软件前面板设计
    3.2.1语音采集控制按钮界面
    3.2.3时域波形和频域波形显示界面
    3.3语音信号采集系统的软件程序框图设计
    3.3.2语音信号处理模块
    3.3.3 语音信号识别模块
    4 系统调试
    设计心得
    参考文献
    虚拟仪器开发与实践 题目名称： 基于 LabVIEW 的语音识别 专业班级： 学生姓名： 王 帅 学 号： 1
    目 录 1 系统概述 .................................................................. 3 2 方案论证 .................................................................. 4 2.1LabVIEW 虚拟仪器简介 ..................................................... 4 2.2 LabVIEW 图形化程序的组成与特点 .......................................... 5 2.3 语音信号采集系统的功能分析 .............................................. 6 2.4 语音信号采集系统的总体构成 .............................................. 6 3 软件设计 .................................................................. 7 3.1 系统程序流程图 .......................................................... 7 3.2 语音信号采集系统的软件前面板设计 ........................................ 8 3.3 语音信号采集系统的软件程序框图设计 ..................................... 10 4 系统调试 ................................................................. 14 设计心得 ................................................................... 15 参考文献 ................................................................... 17 2
    1 系统概述 语音识别技术是二十世纪信息技术领域十大重要的科技发展技术之一。语音识别是一 门交叉学科，语音识别正逐步成为信息技术中人机交互的关键技术，语音识别技术与语音 合成技术结合使人们能够甩掉键盘，通过语音命令进行操作。语音技术的应用已经成为一 个具有竞争性的新兴高技术产业。 语音识别，顾名思义，即与机器进行语音交流，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。语音识别是一门交叉学科。近二十年来，语音 识别技术取得显著进步，开始从实验室走向市场。现在，语音识别技术将进入工业、家电、 通信、汽车电子、医疗、家庭服务、消费电子产品等各个领域。 计算机语音识别过程与人对语音识别处理过程基本上是一致的。目前主流的语音识别 技术是基于统计模式识别的基本理论。一个完整的语音识别系统可大致分为三部分： （1）语音特征提取：其目的是从语音波形中提取出随时间变化的语音特征序列。 （2）声学模型与模式匹配（识别算法）：声学模型通常将获取的语音特征通过学习 算法产生。在识别时将输入的语音特征同声学模型（模式）进行匹配与比较，得到最佳的 识别结果。 （3）语言模型与语言处理：语言模型包括由识别语音命令构成的语法网络或由统计 方法构成的语言模型，语言处理可以进行语法、语义分析。对小词表语音识别系统，往往 不需要语言处理部分。 声学模型是识别系统的底层模型，并且是语音识别系统中最关键的一部分。声学模型 的目的是提供一种有效的方法计算语音的特征矢量序列和每个发音模板之间的距离。声学 模型的设计和语言发音特点密切相关。声学模型单元大小（字发音模型、半音节模型或音 素模型）对语音训练数据量大小、系统识别率，以及灵活性有较大的影响。必须根据不同 语言的特点、识别系统词汇量的大小决定识别单元的大小。[1] 3
    2 方案论证 2.1LabVIEW 虚拟仪器简介 LabVIEW 是由美国 NI 公司开发的、优秀的图形化编程开发平台，是 Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench 的简称，即实验室虚拟仪器工程平台，是目前应用范 围最广、功能最为强大的虚拟仪器开发平台。 LabVIEW 集成了与满足 GPIB、VXI、RS-232 和 RS-485 协议的硬件及数据采集卡通讯的 全部功能。利用它可以方便地建立自己的虚拟仪器，其图形化的界面使得编程及使用过程 都生动有趣。 图形化的程序语言，又称为“G”语言。使用这种语言编程时，基本上不写 程序代码，取而代之的是流程图或框图。它尽可能利用了技术人员、科学家、工程师所熟 悉的术语、图标和概念。 因此，LabVIEW 是一个面向最终用户的工具。它可以增强你构建自己的科学和工程系 统的能力，提供了实现仪器编程和数据采集系统的便捷途径。使用它进行原理研究、设计、 测试并实现仪器系统时，可以大大提高工作效率 2.1.2LabVIEW 虚拟仪器特点 与传统仪器相比，虚拟仪器具有高效、开放、易用灵活、功能强大、性价比高、可操 作性 好等明显优点，具体表现为： （1）智能化程度高，处理能力强 虚拟仪器的处理能力和智能化程度主要取决于仪器 软件水平。用户完全可以根据实际应用需求，将先进的信号处理算法、人工智能技术和专 家系统应用于仪器设计与集成，从而将智能仪器水平提高到一个新的层次。 （2）复用性强，系统费用低 应用虚拟仪器思想，用相同的基本硬件可构造多种不同 功能的测试分析仪器，如同一个高速数字采样器，可设计出数字示波器、逻辑分析仪、计 数器等多种仪器。这样形成的测试仪 器系统功能更灵活、更高效、更开放、系统费用更 低。通过与计算机网络连接，还可实现虚 拟仪器的分布式共享，更好地发挥仪器的使用 价值。 （3）可操作性强，易用灵活 虚拟仪器面板可由用户定义，针对不同应用可以设计不 同的操作显示界面。使用计算机的 多媒体处理能力可以使仪器操作变得更加直观、简便、 4
    易于理解，测量结果可以直接进入数据库系统或通过网络发送。测量完后还可打印、显示 所需的报表或曲线，这些都使得仪器的 可操作性大大提高而且易用、灵活。虚拟仪器较 之于传统仪器,有显而易见的优势。[2] 2.2 LabVIEW 图形化程序的组成与特点 2.2.1 前面版 前面版是 NI LabVIEW 提供给 VI（图形化程序）特有的组成部分之一。在 VI 中，前面 版的作用是实现人机对话操作和交互式用户界面操作。应该讲，它的引入是完全出于虚拟 仪器的需要，因为虚拟仪器需要在计算机显示屏上模拟出真实仪器的操作面板。[3] 在前面版上，程序的设计者可以根据程序的实际需要可以放置诸如开关、滑动条等用 户可操作控件，也可以放置诸如仪表盘、图形显示器、图表显示器、LED 显示器等指示控 件，所有这些控件都可以在 NI LabVIEW 所提供的控件选项板上找到。 前面版，它是每个 VI（虚拟仪器）所必须包含的部件之一，也是将来用户唯一可见的 部分。在基于文本代码的编程语言中，比如 C、Java 等，仅一个前面版就要撰写很多行程 序代码。 2.2.2 程序框图 程序框图也是 NI LabVIEW 提供给 VI（图形化程序）特有的组成部分之一。程序框图 用来放置 LabVIEW 图形化程序源代码。与基于文本的程序代码不同，图形化程序代码是以 图形（图标）的方式展现在设计者面前。在程序框图中，不仅可以放置图形化代码，并且 还可以通过上面的工具拦进行程序调试和即时编译。程序框图只是用来为程序设计者编程 时所使用，最终的用户是无法看到的。 程序框图类似于文本编辑器，它不仅可以放置图形化代码同时也可以进行程序注释的 标注，只不过是标注的形式不相同。如下图所示，为一空的程序框图。 2.2.3 图标和连接器 图标和连接器也是 NI LabVIEW 提供给 VI（图形化程序）特有的组成部分之一。在每 5
    个 VI 的前面版和程序框图的右上角，都有一个属于这个 VI 的图标。图标以图形化的方式 被用来与其它 VI 相区别。程序的设计者可以在前面版或程序框图中设计、修改这个图标。 在前面版中，用鼠标右键单击图标，可以看到如图所示的内容。通过这个菜单既可以 设定 VI 的属性又可以编辑图标和显示连接器。而在程序框图中作同样的操作，只可以设 定 VI 的属性和编辑图标。 每个 VI 都有自己的图标和连接器。图标构成区别不同 VI 的图形符号，而连接器定义 了 VI 的输入和输出（当然也可以不进行定义）。在前面板上可以设置或相互切换显示图 标或连接器。[] 2.3 语音信号采集系统的功能分析 对语音信号的采集、分析、处理与报表生成等。语音信号由计算机进行分析和处理， 在程序中通过设置采样点和采样率，对数据进行时域和频域的分析、处理。系统软件具有 滤波选择，分为低通，高通，带通滤波。同时也具有开始采集，停止采集，报表生成，停 止等功能。[4] 2.4 语音信号采集系统的总体构成 外部待测的物理信号：声音 声音采集：计算机自带声卡。 信号调理：将传感器送来的信号转换为仪器设备可以接受的范围 信号采集：使用仪器设备采集相关的电信号，并传入计算机 软件处理：在计算机中处理所接收的信号 6
    3 软件设计 3.1 系统程序流程图 如图 1 所示，打开程序，先设置系统的采集参数，然后点击开始采集按钮。如果采集 的声音的幅值高于设定的阈值时，系统将对采集的语音信号进行数字信号处理，根据设置 的滤波参数，生成时域和频域波形。将波形文件离散化处理（转换为数组），将采集的信 息与模板中的信息进行模式匹配，当匹配成功后点亮布尔灯，表示识别成功。当点击停止 采集按钮，系统停止采集。 图 1 系统程序设计流程图 7
    3.2 语音信号采集系统的软件前面板设计 本系统是基于虚拟仪器的语音采集系统。前面板设计如图 2 所示： 图 2 基于虚拟仪器的语音采集系统前面板 系统主要包括语音采集控制按钮界面、语音采集状态显示界面以及时域波形和频域波 形显示界三个部分。 3.2.1 语音采集控制按钮界面 系统开始运行，点击识别开关按钮，系统开始对语音信号的采集，如果采集的声音的 幅值高于设定的阈值时，系统将对采集的语音信号进行数字信号处理，根据设置的滤波参 数，生成时域和频域波形之后按停止采集按钮时，系统停止对语音信号的采集。通过垂直 摇杆开关可以控制工作模式为保存为模板模式或检测模式。当按下退出系统按钮时时，系 统会停止运行。如图 3 所示。 8
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