基于HMM的語音識別技術在嵌入式系統(tǒng)中的應用

摘要：介紹語音識別技術在嵌入式系統(tǒng)中的應用狀況與發(fā)展，以及在嵌入式系統(tǒng)中使用HMM語音識別算法的優(yōu)點，并對基于HMM語音識別技術的系統(tǒng)進行介紹。

    關鍵詞：SoC芯片 HMM 語音識別 嵌入式系統(tǒng)

語音識別ASR（Automatic Speech Recognition）系統(tǒng)的實用化研究是近十年語音識別研究的一個主要方向。近年來，消費類電子產品對低成本、高穩(wěn)健性的語音識別片上系統(tǒng)的需求快速增加，語音識別系統(tǒng)大量地從實驗室的PC平臺轉移到嵌入式設備中。

語音識別技術目前在嵌入式系統(tǒng)中的應用主要為語音命令控制，它使得原本需要手工操作的工作用語音就可以方便地完成。語音命令控制可廣泛用于家電語音遙控、玩具、智能儀器及移動電話等便攜設備中。使用語音作為人機交互的途徑對于使用者來說是最自然的一種方式，同時設備的小型化也要求省略鍵盤以節(jié)省體積。

嵌入式設備通常針對特定應用而設計，只需要對幾十個詞的命令進行識別，屬于小詞匯量語音識別系統(tǒng)。因此在語音識別技術的要求不在于大詞匯量和連續(xù)語音識別，而在于識別的準確性與穩(wěn)健性。

對于嵌入式系統(tǒng)而言，還有許多其它因素需要考慮。首先是成本，由于成本的限制，一般使用定點DSP，有時甚至只能考慮使用MPU，這意味著算法的復雜度受到限制；其次，嵌入式系統(tǒng)對體積有嚴格的限制，這就需要一個高度集成的硬件平臺，因此，SoC（System on Chip）開始在語音識別領域嶄露頭角。SoC結構的嵌入式系統(tǒng)大大減少了芯片數(shù)量，能夠提供高集成度和相對低成本的解決方案，同時也使得系統(tǒng)的可靠性大為提高。

語音識別片上系統(tǒng)是系統(tǒng)級的集成芯片。它不只是把功能復雜的若干個數(shù)字邏輯電路放入同一個芯片，做成一個完整的單片數(shù)字系統(tǒng)，而且在芯片中還應包括其它類型的電子功能器件，如模擬器件（如ADC/DAC）和存儲器。

筆者使用SoC芯片實現(xiàn)了一個穩(wěn)定、可靠、高性能的嵌入式語音識別系統(tǒng)。包括一套全定點的DHMM和CHMM嵌入式語音識別算法和硬件系統(tǒng)。

1 硬件平臺

本識別系統(tǒng)是在與Infineon公司合作開發(fā)的芯片UniSpeech上實現(xiàn)的。UniSpeech芯片是為語音信號處理開發(fā)的專用芯片，采用0.18μm工藝生產。它將雙核（DSP+MCU）、存儲器、模擬處理單元（ADC與DAC）集成在一個芯片中，構成了一種語音處理SoC芯片。這種芯片的設計思想主要是為語音識別和語音壓縮編碼領域提供一個低成本、高可靠性的硬件平臺。

該芯片為語音識別算法提供了相應的存儲量和運算能力。包括一個內存控制單元MMU（Memory Management Unit）和104KB的片上RAM。其DSP核為16位

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