開發(fā)用于精確語(yǔ)音識(shí)別的可穿戴式振動(dòng)傳感器

近年來(lái)，語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)變得越來(lái)越普及，涉及的領(lǐng)域十分廣闊，包括模式識(shí)別、信號(hào)處理、概率論和信息論、人工智能等等。

語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)

作為一門新興的交叉學(xué)科，語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)經(jīng)過(guò)最近二十年的發(fā)展，已經(jīng)取得了顯著進(jìn)步，早已進(jìn)入商用市場(chǎng)。曾經(jīng)有人做出預(yù)計(jì)，10年之內(nèi)語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)將進(jìn)入日常生活中的各個(gè)領(lǐng)域，比如家電，通信，醫(yī)療和家庭服務(wù)等等。尤其是現(xiàn)在，語(yǔ)音識(shí)別更加融入到我們的生活當(dāng)中，如現(xiàn)在廣泛普及的智能手機(jī)中都能看到它們的身影。

但是，由于周圍環(huán)境中存在的障礙物和其他噪聲，語(yǔ)音識(shí)別的表現(xiàn)總是有些不穩(wěn)定，有時(shí)甚至?xí)l(fā)生錯(cuò)誤識(shí)別，這是因?yàn)?a href="http://www.wenjunhu.com/v/tag/107/" target="_blank">手機(jī)中檢測(cè)聲音普遍使用的是麥克風(fēng)。麥克風(fēng)，簡(jiǎn)單的說(shuō)它是一種將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的能量轉(zhuǎn)換器件。最初的麥克風(fēng)是通過(guò)電阻進(jìn)行聲電轉(zhuǎn)換，后來(lái)發(fā)展為通過(guò)電感或電容進(jìn)行聲電轉(zhuǎn)換。因?yàn)樗鼈兺ㄟ^(guò)感知空氣中的振動(dòng)進(jìn)行工作，因此它們都有一個(gè)共同的缺點(diǎn)，容易受到環(huán)境噪聲的影響。

據(jù)傳感器專家網(wǎng)報(bào)道，近日國(guó)外的一項(xiàng)研究成果，成功解決了這項(xiàng)難題。浦項(xiàng)科技大學(xué)（POSTECH）的研究人員成功開發(fā)出一種靈活且可穿戴的振動(dòng)響應(yīng)傳感器，可準(zhǔn)確識(shí)別用戶的聲音。當(dāng)連接到頸部時(shí)，傳感器可以通過(guò)頸部皮膚的振動(dòng)精確地識(shí)別聲音，并且不受環(huán)境噪聲或聲音音量的影響。

可穿戴式振動(dòng)傳感器附著在人類頸部皮膚上來(lái)進(jìn)行語(yǔ)音識(shí)別 資料圖

這些可附著皮膚的傳感器通過(guò)檢查頸部皮膚振動(dòng)來(lái)檢測(cè)和識(shí)別人的聲音，頸部皮膚振動(dòng)可以通過(guò)幾個(gè)參數(shù)來(lái)測(cè)量，包括速度、位移和加速度。

可穿戴式振動(dòng)傳感器與用于語(yǔ)音驗(yàn)證和語(yǔ)音控制應(yīng)用的參考麥克風(fēng)之間的比較示意圖

傳統(tǒng)的振動(dòng)傳感器通過(guò)空氣振動(dòng)識(shí)別聲音，并且由于機(jī)械共振和阻尼效應(yīng)靈敏度降低。因此，他們無(wú)法定量測(cè)量聲音。因此，環(huán)境聲音或口罩等障礙物會(huì)影響其語(yǔ)音識(shí)別的準(zhǔn)確性，不能用于安全認(rèn)證。

可穿戴式傳感器即使在嘈雜的環(huán)境中也能準(zhǔn)確識(shí)別語(yǔ)音而不會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)失真 資料圖

在這項(xiàng)研究中，研究小組證明，聲壓與各種聲壓級(jí)別的頸部皮膚振動(dòng)加速度成正比，范圍為40至70 dB SPL（聲壓級(jí)）。研究人員開發(fā)了這種新的可穿戴振動(dòng)傳感器，利用皮膚振動(dòng)加速。該裝置由超薄聚合物薄膜和帶有小孔的隔膜組成。它可以通過(guò)測(cè)量皮膚振動(dòng)的加速度來(lái)定量地感知聲音。在一次成功的演示中，可穿戴式傳感器即使在嘈雜的環(huán)境中也能準(zhǔn)確識(shí)別語(yǔ)音而不會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)失真，并且在佩戴口罩的情況下音量非常低。

該研究可以進(jìn)一步擴(kuò)展到各種語(yǔ)音識(shí)別應(yīng)用，例如電子皮膚，人機(jī)界面，可穿戴式聲樂(lè)健康監(jiān)測(cè)設(shè)備。

研究人員在他的采訪中解釋了這項(xiàng)研究的意義?！斑@項(xiàng)研究非常有意義，它開發(fā)了一種新的語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)，可以定量地感知和分析語(yǔ)音，不受周圍環(huán)境的影響。它從傳統(tǒng)的語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)向前邁出了一步，只能識(shí)別語(yǔ)音定性“。該研究得到了韓國(guó)科學(xué)和信息通信技術(shù)部全球前沿研究計(jì)劃下的先進(jìn)軟電子中心的支持。