基于librosa库和scikit-learn库的语音识别实现

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RRRRRoyal

812人浏览 · 2023-11-25 10:49:36

RRRRRoyal · 2023-11-25 10:49:36 发布

基于librosa库和scikit-learn库的语音识别实现

简介：
语音识别是人工智能领域中的一个热门任务。本文将介绍如何使用Python中的librosa库和scikit-learn库实现语音识别。librosa库是一个专门用于音频和音乐信号处理的工具包，而scikit-learn库是一个流行的机器学习库，提供了丰富的分类器算法和工具。

步骤一：环境设置和库安装

首先，确保你已经安装了Python环境，并使用以下命令安装所需的库：

```
pip install librosa scikit-learn
```

步骤二：数据准备

为了进行语音识别，我们需要一些带有标签的音频样本作为训练数据。你可以从公开的数据集中获取，或者自己录制一些样本。

假设我们的数据集中有两个类别："yes"和"no"，每个类别中有多个音频文件。将这些音频文件分别放入名为"yes"和"no"的文件夹中，并确保文件夹的路径正确。

步骤三：特征提取

使用librosa库来提取音频文件的特征。在语音识别中，常用的特征是MFCC（Mel频率倒谱系数）。以下是一个用于提取MFCC特征的示例代码：

```python
import librosa

def extract_features(file_path):
    # 读取音频文件
    audio, sr = librosa.load(file_path)
    
    # 提取MFCC特征
    mfcc = librosa.feature.mfcc(y=audio, sr=sr)
    
    return mfcc
```

步骤四：数据预处理和模型训练

使用scikit-learn库来进行数据预处理和模型训练。以下是一个使用支持向量机（SVM）分类器的示例代码：

```python
from sklearn.model_selection import train_test_split
from sklearn.preprocessing import StandardScaler
from sklearn.svm import SVC

# 读取数据和标签
features = []
labels = []
for class_dir in ["yes", "no"]:
    file_paths = glob.glob(class_dir + "/*.wav")
    for file_path in file_paths:
        features.append(extract_features(file_path))
        labels.append(class_dir)

# 将特征和标签转换成numpy数组
features = np.array(features)
labels = np.array(labels)

# 划分训练集和测试集
train_feats, test_feats, train_labels, test_labels = train_test_split(
    features, labels, test_size=0.2, random_state=42)

# 数据标准化
scaler = StandardScaler()
train_feats = scaler.fit_transform(train_feats)
test_feats = scaler.transform(test_feats)

# 训练模型
clf = SVC()
clf.fit(train_feats, train_labels)

# 测试模型
accuracy = clf.score(test_feats, test_labels)
print("Accuracy:", accuracy)
```

步骤五：实时语音识别

使用训练好的模型进行实时语音识别。以下是一个示例代码：

```python
import sounddevice as sd

def classify_realtime(audio):
    # 提取MFCC特征
    mfcc = extract_features_from_audio(audio)
    
    # 数据标准化
    mfcc = scaler.transform(mfcc.reshape(1, -1))
    
    # 预测类别
    predicted_label = clf.predict(mfcc)[0]
    
    return predicted_label

# 设置录制参数
duration = 3  # 录制时长
sample_rate = 22050  # 采样率

# 录制音频
audio = sd.rec(int(duration * sample_rate), samplerate=sample_rate, channels=1)
sd.wait()

# 进行实时语音识别
label = classify_realtime(audio)
print("Predicted label:", label)
```