语音信号识别

模式识别

<微计算机信息》(测控自动化)2009年第25卷第良1期

文章编号:1008-0570(2009)09一l-0176_m3

基于MATLAB和BP网络的语音识别系统

Thespeechrecognitionsystembased

on

MATLABandBPneuralnetworks

(华南理工大学)詹新明杨灿

ZHANXin-ming

YANG

Can

摘要:神经网络是近年来信息科学、脑科学、神经心理学等诸多学科共同关注和研究的热点。由于其具有良好的抽象分类特性,现已应用于语音识别系统的研究和开发,并成为解决识别相关问题的有效工具。文章在讲述语音识别过程的基础上重点讨论利用BP神经网络对语音进行识别,用MATLAB完成对神经网络的训练和测试,并获得满意的结果。关键词:MATLAB;BP神经网络:语音识别中图分类号:TN912.34文献标识码:A

Abstract:Inrecent

years

neuralnetwork

is

studyhotspotof

commonattention

on

subject

ofinformationscience,brainscience,neu—

ralpsychologyandSO

on.Becauseneural

networkhas

a

good

abstractclassificationcharacteristic.nowithasbeen

used

in

the

re.

searchanddevelopmentof

speech

recognition

system,andbecomesthevalid

tool

whichresolves

a

relatedproblem

gradually

in

speechrecognition.Thispaperbrieflyintroduces

processof

speech

recognitionandemphaticallydiscusseshow

to

recognizespeech

withBPNeuralNetworks.trains

and

teststheneuralnetworkin

use

ofMATLAB.andacquires

a

satisfiedresult.

Key

words:MATLAB;BPneuralnetworks;Speechrecognition

1引言

出输出结果。由图2可见各层次的神经元之间形成全互连连接.各层次内的神经元之间没有连接。这种结构使多层前馈网络可人工神经网络(ArtificialNeura[Network)是一种模拟人脑神在输入和输出间建立合适的线性或非线性关系.又不致使网络经元细胞的网络结构和功能.运用大量的处理部件,由人工方输出限制在一1和1之间。图l是一个三层的BP网络结构。

式建立起来的自适应非线性动态系统。由于它模拟了人类神经输入层

隐含层

输出层

元活动的原理,具有自学习、联想、对比、分类、推理和概括能力,误筹反向传播

因此被应用于信息处理和语音识别等领域。数字化的语音信号可作为一维或二维f双声道立体声数据)矩阵来处理。而MATLAB的最大特点和优势就是矩阵运算的能力很强,因此很自然地将MATLAB应用到语音处理领域。基于这种前提和背景.将MATLAB和BP神经网络相结合进行语音识别的研究,已成为语音识别研究领域的又一个热点。本文主要介绍将语音信号经信息前向传播

过识别系统预处理后进行特征提取.再利用BP神经网络进行图lBP网络结构

训练和测试.最后得出识别结果.并给出了基于MATLAB环境下

2.2反向传播算法。

的图形用户界面GUI的实现。

算法分为两个阶段:

第一阶段(正向过程)输入信息,从输入层经隐层逐层计算各2

BP神经网络基本原理

单元的输出值:根据下式计算每层的输出值:

基于误差反向传播(BackPr01)agation)算法的多层前馈网络

netj2乞咿,

r11

fMuhiple—laverfeedforward

network),简记为BP网络,又称误差

D,=I(netf)

(2)

信号反馈网络,是神经网络的一个分支,也是目前神经网络中应第二阶段(反向传播过程)输出误差,逐层向前算出隐层各个用最多也是最成功的网络之一。它是一种有教师的学习网络,能单元的误差,并用此误差修正前层的值。在BP算法中常采用梯够实现从N维到M维的非线性映射。一般采用梯度下降法实现度法修正权值.为此要求输出函数可微,通常采用Sigmoid函数快速收敛。而构造一个BP网络需要确定其处理单元,即神经元作为输出函数。

的特性和网络的拓扑结构。

‘1’计算误差:

2.1

BP网络的拓扑结构

E=}莩(y,一只)2

(3)

神经网络的拓扑结构是指神经元之间的互连结构。BP神f21按照梯度方向计算各层权重的修正量:

经网络采用的是并行网格结构,包括输入层、隐含层和输出层,△嘞(,)2券2--砸p,

(4)经作用函数后,再把隐节点的输出信号传递到输出节点,最后给其中6,的计算公式为:’

I一(y—O,)o/(1一O,)输出层的计算方法

。

詹新明:硕士研究生

6,210,(1一o,)∑wit。

非输出层的计算方法

V’

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