嬰兒啼哭聲研究與模式分類-測試計(jì)量技術(shù)及儀器專業(yè)論文

摘要啼哭作為嬰兒與外界交流的主要方式，蘊(yùn)含著豐富的、與嬰兒的心理和病理狀態(tài)有關(guān)的信息。研究表明，不同嬰兒基于某種特定需求或狀態(tài)的哭聲具有一定的共性。因此，對嬰兒的啼哭聲進(jìn)行識(shí)別，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。目前國外越來越多的研究人員開始重視研究嬰兒啼哭的聲學(xué)特征與其實(shí)際需求之間的客觀對應(yīng)關(guān)系，而國內(nèi)還停留在人耳測聽、主觀判斷的基礎(chǔ)上。本文為此作了一些相關(guān)的研究工作，主要包括以下幾個(gè)方面：1、建立了國內(nèi)第一個(gè)嬰兒啼哭聲數(shù)據(jù)庫。2、將嬰兒的發(fā)聲系統(tǒng)與成年人的發(fā)聲系統(tǒng)進(jìn)行了比較，詳細(xì)分析了兩者在發(fā)聲結(jié)構(gòu)和發(fā)聲原理上的異同點(diǎn)，從而得到嬰兒啼哭聲和語音信號(hào)的差別。隨后根據(jù)嬰兒啼哭聲研究的實(shí)際意義，確定了三種啼哭聲分類的方式。3、選取在前人研究中使用效果較好的MFCC系數(shù)和LPC系數(shù)，并嘗試引入語音識(shí)別中常用的LPCC參數(shù)作為識(shí)別特征，通過實(shí)驗(yàn)比較了三種系數(shù)的分類效果。其中，LPC系數(shù)的分類效果最好，LPCC系數(shù)次之。MFCC系數(shù)在選擇恰當(dāng)階長的情況下，識(shí)別效果也較為理想。4、基于當(dāng)前數(shù)據(jù)量較小，以及對啼哭聲劃分單元分析的特點(diǎn)，將在小詞匯量孤立詞識(shí)別中獲得成功的DTW算法應(yīng)用到啼哭聲分類系統(tǒng)中，并將其與現(xiàn)代嬰兒啼哭聲分類應(yīng)用最廣泛的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)——BP網(wǎng)絡(luò)相比較。實(shí)驗(yàn)證明，對數(shù)據(jù)量較小的系統(tǒng)，DTW算法得到的結(jié)果優(yōu)于BP網(wǎng)絡(luò)。5、對于由啼哭聲時(shí)長不同引起的特征向量總長度不相等問題，提出了非線性取樣的解決方法。關(guān)鍵詞：嬰兒啼哭聲分析、模式分類、非線性取樣、BP網(wǎng)絡(luò)、DTW算法ABSTRACTCryisamainexpressionofinfantstocommunicatewithoutsideworld,which implieslotsofinformationaboutpsychologyandpathology.Previousresearch indicatesthatdifferentbabiesundercertaingivenstateorrequirementhave somecommoncharactersintheircry.Therefore,identificationofinfantscry modeshasveryimportantpracticalsignificance.Nowadays,moreandmore researchersabroadpaymuchattentiontothestudyoftheobjectivecorresponding relationshipbetweeninfantscryacousticfeaturesandtheiractual requirements.However,inChina,theresearchesarestillbasedonhearing apperception and subjective estimation.Inthisthesis,someinterrelatedresearcheshavebeenexploredasfollows: 1、Create the first domestic Database of Infants Cry.2、Comparethevocalismsystemsofinfantswithadults,analyzeindetail theirsimilaritiesanddifferencesinphonationconfigurationandphonation principle.Itshowsthedifferencesbetweeninfantscrysignalsandvoice signals.Basedonthepracticalsignificanceofthissubject,therearethree different kinds of classification modes of infants cry.3、ChooseMFCCandLPC,andattemptLPCCasidentificationcharacteristics, andcomparetherecognitioneffectsofthesethreefeaturesinourexperiment. ItshowsthatLPCisthebestfeatureintheclassification;LPCCfollows;and MFCC may be acceptable when we choose a certain order.4、Try to use DTW algorithm in the infants cry classification system in considerationoftheactual

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