下载文档原格式
基于BP神经网络的语音情感识别研究作者：徐照松元建来源：《软件导刊》2014年第04期摘要：随着科技的迅速发展，人机交互越来越受到人们的重视，语音情感识别更是学术界研究的热点。
将BP神经网络算法用于语音情感识别研究，并在汉语情感数据集上进行了相关实验，识别的准确率达到了91.5%，相较于SVM算法分类精度提高了5%。
关键词关键词：语音情感识别；BP神经网络；SVM中图分类号：TP302文献标识码：A 文章编号文章编号：16727800（2014）004001103作者简介作者简介：徐照松（1990-），男，广西师范学院计算机与信息工程学院硕士研究生，研究方向为数据挖掘、语音情感、智能计算；元建（1986-），男，广西师范学院计算机与信息工程学院硕士研究生，研究方向为数据挖掘、智能计算。
0 引言随着科技的迅速发展，人机交互显得尤为重要。
语音是语言的载体，是人与人之间交流的重要媒介。
相较于其它交流方式而言，语音交流更加直接、便捷。
近年来，随着人机交互研究的不断深入，语音情感识别更成为了学术界研究的热点，其涉及到信号处理、模式识别、人工智能等相关领域。
语音中除了能够传达语义信息外，还包含了一些情感信息，然而这些情感信息往往被人们所忽略[3]。
语音情感识别实际上是利用计算机所提取的语音信号特征来判断其属于哪一类情感。
利用模式识别方法研究语音情感识别的文献较多，朱菊霞[4]等使用SVM算法对语音情感进行识别，并取得了86%的识别率。
余华[5]等使用粒子群算法优化神经网络来进行语音情感识别，识别率较高。
BP神经网络是神经网络的一种，属于多层前馈神经网络，与其它神经网络算法所不同的是采用了反向传播的学习算法，不断地计算输出端的误差向回传递来进行权值调整，从而达到误差最小的效果。
文中结合了BP神经网络的优点，将其用于语音情感识别研究中，并且在汉语情感数据集上进行了相关实验，识别的准确率达到了91.5%，相较于其它方法提高了5%。
深度神经网络在语音识别技术中的应用研究近年来，深度学习已成为了人工智能领域的研究热点，被广泛应用于语音识别、图像识别等领域。
其中，深度神经网络（Deep Neural Networks，简称DNN）在语音识别技术中的应用研究颇受关注。
一、DNN的基本结构和工作原理深度神经网络是一种在结构上类似于生物神经网络的人工神经网络，由多个神经网络层次组成。
DNN的基本结构由输入层、中间层和输出层构成，其中中间层也被称为隐含层。
它可以处理大量数据，并在数据集中自动学习数据特征。
每个神经网络层次都包含一组神经元，用来对输入数据进行处理。
DNN的工作原理是通过学习复杂的数据集，获得对输入数据的深度理解，从而实现对数据有效特征的提取。
具体而言，DNN通过梯度下降算法不断优化权重和偏置，在反向传播过程中实现网络参数的学习与调整，从而提高网络的准确性和性能。
DNN通过不同层次的特征提取和抽象表示，能够处理极其复杂的深度学习模式，真正实现了人工智能领域的突破性进展。
二、DNN在语音识别技术中的应用DNN是一种非线性模型，具有高度的表达能力和学习能力。
在语音识别技术中，DNN被广泛应用于语音识别、语音生成和语音合成等领域。
具体应用包括：1. 语音识别DNN在语音识别领域中应用最为广泛。
在传统的语音识别系统中，主要利用高斯混合模型（GMM）和隐马尔科夫模型（HMM）进行语音信号的建模和识别。
然而，传统的GMM和HMM模型难以捕捉数据的高阶特征，因而在实际应用中效果不尽人意。
而DNN能够提取更加丰富的特征，并在模型训练过程中通过不断迭代优化参数，从而显著提升语音识别的准确率和性能。
2. 语音生成DNN还可用于语音生成方面，即通过机器学习技术生成与自然语言相近的语音。
在该领域，DNN主要用于建模语音信号的生成模型，能够生成更加真实的语音信号，并为后续的语音应用提供基础支撑。
3. 语音合成DNN还可用于语音合成方面，即通过机器学习和信号处理技术合成自然语言的语音。
基于深度神经网络的语音合成技术深度神经网络（Deep Neural Network，DNN）是一种通过构建多层神经元来模拟人脑神经网络的一种机器学习算法。
近年来，深度神经网络在各个领域取得了巨大的成功，尤其是在语音合成技术方面。
本文将介绍基于深度神经网络的语音合成技术及其应用。
一、深度神经网络的语音合成原理深度神经网络的语音合成技术是基于机器学习的方法，通过训练神经网络模型来学习声学特征和语音模型。
其基本原理如下：1. 数据预处理：首先，需要获取大量的音频数据进行训练。
这些音频数据需要进行预处理，包括音频采样、声学特征提取等步骤。
2. 特征提取：接下来，使用特征提取算法从音频数据中提取出一系列的声学特征，如梅尔频率倒谱系数（Mel-frequency Cepstral Coefficients，MFCC）等。
3. 训练模型：将提取的声学特征作为神经网络的输入，通过大量的训练数据对神经网络进行训练，使其学习到音频数据中的潜在模式和规律。
4. 语音合成：训练完成后，使用训练好的深度神经网络模型来合成语音。
通过输入文本（文本到语音合成，Text-To-Speech，TTS），神经网络模型可以生成相应的声学特征，然后将其转化为音频信号。
二、基于深度神经网络的语音合成技术的优势基于深度神经网络的语音合成技术相较于传统方法具有以下优势：1. 自然度高：深度神经网络可以模拟人脑神经网络的结构，能够更好地捕捉语音的声学特征和语义信息，因此生成的语音更为自然、流畅。
2. 灵活性强：深度神经网络可以根据不同的训练数据和模型结构进行灵活调整，可以适应不同语种、口音和语音风格的合成需求。
3. 学习能力强：深度神经网络具有很强的学习能力，通过大量的训练数据和迭代优化训练过程，可以不断提高语音合成的质量和准确性。
4. 实时性好：基于深度神经网络的语音合成技术可以实时生成语音，响应速度快，适用于各种实时系统和应用场景。
三、基于深度神经网络的语音合成技术的应用基于深度神经网络的语音合成技术在多个领域有广泛的应用，包括但不限于以下几个方面：1. 语音助手：如智能手机的语音助手、智能音箱等，基于深度神经网络的语音合成技术可以生成自然流畅的语音回应用户的指令和问题。
基于卷积神经网络的语音识别技术研究语音识别技术是人工智能的重要研究领域之一，其核心是自然语言处理。
目前，基于深度学习的语音识别技术已经被广泛应用于语音助手、智能家居、智能客服等领域。
其中，卷积神经网络(CNN)作为一种成功的深度学习架构，在语音识别中也发挥着非常重要的作用。
一、卷积神经网络的基本结构卷积神经网络由卷积层、池化层、全连接层等组成。
其中，卷积层是CNN的核心层次，用来提取语音信号中的特征特征，应用复杂的函数实现了从原始输入到特征提取的映射。
池化层用来对特征进行降维和抽样。
全连接层将特征提取出来的特征进行整合和分类。
整个CNN模型在训练过程中通过反向传播算法自动学习如何从语音信号中提取信息，从而实现了语音识别。
二、卷积神经网络的优点相比传统的语音识别方法，卷积神经网络具有以下优点：1.神经网络能够自动学习语音信号中的特征，避免了繁琐的人工特征提取过程。
2.卷积层的卷积核可以实现对语音信号的局部响应，提高了对信号变化的适应性。
3.卷积神经网络具有高度的灵活性，能够适应不同噪音水平和说话人口音的输入环境，并且模型参数也不需事先平衡。
三、卷积神经网络语音识别的研究问题和解决方案虽然卷积神经网络在语音识别领域具有良好的应用前景，但在实际应用中也存在一些问题。
主要问题如下：1.数据量问题：语音是一个高度动态的信号，需要大量的样本数据才能有效地训练模型。
目前，不同语种及不同口音的大规模数据集仍然是绝大多数研究所面临的难题。
2.语音噪声问题：噪声对语音识别的影响极大，尤其在实际应用环境中，噪声较多，因此如何对卷积神经网络进行优化以适应不同的噪音环境是一个很重要的问题。
3.实时性问题：语音识别在实际应用中需要达到实时性，即输入语音信号到输出文字结果的时延要达到可接受的范围。
如何快速适应语音信号的变化并实现实时性也是一个重要的问题。
针对以上问题，研究人员提出了以下解决方案：1.数据增强：通过降噪、语速变换、声道增强等技术，扩充数据的变化范围，提高模型的鲁棒性和分类效果。
