语音识别系统和语音识别方法
【专利说明】
[0001] 相关申请的交叉引证
[0002] 本申请要求于2014年11月26日提交给韩国知识产权局的韩国专利申请第10-2014-0166789号的优先权的权益，通过引证将其全部内容结合于此。
技术领域
[0003] 本公开内容涉及语音识别系统和语音识别方法。
【背景技术】
[0004] 人机接口（HMI)通过视觉、听觉或者触觉使用户与机器交流。
[0005] 为了使驾驶员的注意力的分散最小化并且提高用户便利性，已经尝试针对车辆内 的HMI使用语音识别。
[0006] 根据车辆中的语音识别系统，在用户（例如，驾驶员）的语音通过麦克风传输到语 音识别系统时，语音信号受到车辆中的声学环境以及麦克风的频率响应特性的影响。因此， 部分频段中的语音信号可能放大或者衰减。此外，当通过与噪声移除算法互锁的后滤波器 过度去除噪音时语音分量部分丢失，并且因此，可能劣化语音识别性能。
[0007] 因此，为了提高车辆中的语音识别系统的语音识别性能，必须在没有过度去除噪 音的情况下补偿由于车辆中的声学环境以及频率响应特性而失真的语音分量。
[0008] 输入信号的衰减根据用户的嘴与麦克风之间的距离是可变的，并且衰减程度对于 各个频带可以是可变的。根据使用麦克风作为语音输入装置的传统的语音识别系统，需要 额外的距离传感器，用于补偿由于麦克风的频率响应特性所产生的频率失真，并且因此，增 加语音识别系统的生产成本。在具有大量噪音的环境中，诸如车辆行驶中，难以测量麦克风 的频率响应特性并且难以补偿由于车辆中的声学环境所导致的失真。
[0009]在该技术背景部分中公开的以上信息仅用于增强对本发明的背景的理解，因此， 其可能包含未构成在该国家为本领域技术人员已知的现有技术的信息。
【发明内容】
[0010] 做出本公开内容致力于提供具有以下优势的语音识别系统和语音识别方法，即， 提高语音识别性能。
[0011] 根据本发明构思的示例性实施方式的语音识别系统包括:传递函数存储器，存储 车辆传递函数，该传递函数表示车辆中的声学环境以及麦克风的频率响应特性；信噪比 (SNR)估计器，估计从麦克风接收的输入信号的SNR;语音部分确定器，基于SNR确定车辆传 递函数应用的语音部分;频率失真补偿器，通过使用车辆传递函数补偿包括在语音部分中 的语音信号的频率失真;特征图形提取器，提取频率失真被补偿的语音信号的特征图形；以 及语音识别引擎，通过使用特征图形识别语音指令。
[0012] 车辆传递函数应用的语音部分可以是语音信号的增益等于或大于阈值的区域，并 且语音部分确定器可以基于SNR设置该阈值。
[0013] 通过使用白噪声可以计算车辆传递函数。
[0014] 可以基于白噪声以及从麦克风输入至语音识别系统的输入信号计算车辆传递函 数。
[0015] 频率失真补偿器可以经由车辆传递函数通过逆补偿包括在语音部分中的语音信 号的增益来补偿语音信号的频率失真。
[0016] 语音识别系统可进一步包括:频率变换器，将输入信号变换为频域中的信号;噪声 去除器，从频率变换器接收的频域中的信号中去除噪声分量；以及逆频率变换器，将从频率 失真补偿器接收的语音信号变换为时域中的信号并且将时域中的信号输出至特征图形提 取器。
[0017] 根据本发明构思的另一示例性实施方式的语音识别系统的语音识别方法，包括： 通过频率变换器将从麦克风接收的输入信号变换为频域中的信号;通过信噪比（SNR)估计 器估计频域中的信号的信噪比（SNR);通过语音部分确定器基于SNR确定车辆传递函数应用 的语音部分;频率失真补偿器通过使用车辆传递函数补偿包括在语音部分中的语音信号的 频率失真;通过特征图形提取器提取频率失真经补偿的语音信号的特征图形;并且由语音 识别引擎通过使用特征图形识别语音指令。
[0018] 车辆传递函数应用的语音部分可以是语音信号的增益等于或大于阈值的区域，并 且可以基于SNR设置该阈值。
[0019] 通过使用白噪声可以计算车辆传递函数。
[0020] 可以基于白噪声以及从麦克风输入至语音识别系统的输入信号计算车辆传递函 数。
[0021] 在通过使用车辆传递函数补偿包括在语音部分中的语音信号的频率失真中，通过 车辆传递函数经由逆补偿包括在语音部分中的语音信号的增益可以补偿语音信号的频率 失真。
[0022] 语音识别方法可进一步包括:从频域中的信号去除噪声分量;并且通过执行逆频 率变换将频率失真经补偿的语音信号变换为时域中的信号。
【附图说明】
[0023] 图1是根据本发明构思的示例性实施方式的语音识别系统的框图。
[0024] 图2是根据本发明构思的示例性实施方式的传递函数计算装置的框图。
[0025] 图3是根据本发明构思的示例性实施方式的用于说明计算车辆传递函数的方法的 曲线图。
[0026] 图4是根据本发明构思的示例性实施方式的语音识别系统的语音识别方法的流程 图。
【具体实施方式】
[0027] 在下文中，将参考示出了示例性实施方式的附图更全面地描述本公开内容。如本 领域技术人员应当认识到的，在所有都不偏离本公开内容的精神或范围的情况下，可以各 种不同的方式对所描述的实施方式进行修改。
[0028] 因为在附图中示出的每个部件为了易于描述而被任意地示出，所以本公开内容并 不特别限于在附图中示出的部件。
[0029] 本文中所使用的术语仅用于描述【具体实施方式】的目的，并不旨在限制本发明。如 本文中使用的，除非上下文另有明确说明，否则单数形式"一(a)"、"一个(an)"和"该(the)" 旨在同样包括复数形式。应当进一步理解，本说明书中所使用的术语"包括(comprises)" 和/或"包含(comprising)"指定存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件，但并不排 除存在或附加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组合。如本文所使 用的，术语"和/或"包括列举的一个或多个相关项的任何和所有组合。
[0030] 应理解的是，术语"车辆"或者"车辆的"或者如本文中使用的其他类似的术语通常 包含机动车辆，诸如包括运动型多用途车辆(SUV)、公共汽车、卡车、各种商用车的载客汽 车、包括各种船只和船舶的水运工具、飞机等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、插电混合 动力车辆、氢动力车辆及其他替代燃料车辆(例如，由不同于石油的资源得来的燃料）。如本 文中提及的，混合动力车辆是具有两个或多个动力源的车辆，例如，汽油动力和电动车辆。
[0031] 此外，应理解的是，由至少一个控制器执行以下方法。术语"控制器"是指包括被配 置为执行一个或多个应理解为其算法结构的步骤的处理器和存储器。存储器被配置为存储 算法步骤，并且处理器具体被配置为执行所述算法步骤以便进行一个或多个下面所描述的 过程。
[0032] 此外，本公开内容中的控制逻辑可被实施为在计算机可读介质上的非易失性计算 机可读介质，包括由处理器、控制器等执行的可执行程序指令。计算机可读介质的实例包括 但不限于R〇M、RAM、光盘(CD)-ROM、磁带、软盘、闪存盘、智能卡以及光学数据存储装置。
[0033] 在下文中，将参考图1至图4详细地描述根据本发明示例性实施方式的语音识别系 统和语音识别方法。
[0034] 图1是根据本发明构思的示例性实施方式的语音识别系统的框图，图2是根据本发 明构思的示例性实施方式的传递函数计算装置的框图，以及图3是根据本发明构思的示例 性实施方式的用于说明计算车辆传递函数的方法的曲线图。
[0035] 参考图1，根据本公开内容的语音识别系统100可包括:频率变换器110、噪声去除 器120、信噪比（SNR)估计器130、语音部分确定器140、频率失真补偿器150、传递函数存储器 160、逆频率变换器170、特征图形提取器180、语音识别引擎190。当在实际应用中实施组成 元件时，如果构造需要的话，两个或更多个组成元件可合并成一个组成元件，或者一个组成 元件可被再分成两个或更多个组成元件。
[0036] 当从麦克风20(参考图2)接收输入信号时，频率变换器110通过执行快速傅里叶变 换(FFT)将该输入信号变换为频域中的信号。
[0037] 噪声去除器120去除从频率变换器110接收的频域中的信号的噪声分量。
[0038] SNR估计器130估计输入信号的SNR。
[0039]当从噪声去除器120接收从中去除了噪声分量的输入信号时，语音部分确定器140 确定在频域中存在语音信号的部分(在下文中，称为语音部分）。语音部分确定器140可以基 于通过SNR估计器130估计的SNR做出不同程度的语音部分确定。
[0040] 频率失真补偿器150可以通过使用存储在传递函数存储器160中的车辆传递函数 来补偿包括在语音部分中的信号(在下文中，称为语音信号）的频率失真。
[0041] 车辆传递函数是：与直到车辆中的用户的语音被传输至语音识别系统100为止的 频域中的增益变化对应的传递函数。车辆传递函数反映用户的语音在穿过车辆中的声学环 境以及麦克风20时所产生的失真特性。换言之，车辆传递函数表示车辆中的声学环境以及 麦克风20的频率响应特性。
[0042] 车辆传递函数可以基于直到测试信号（即，白噪声)在穿过车辆中的声学环境以及 麦克风20之后被输入至语音识别系统100为止的频域中的增益变化进行计算。
[0043] 参考图2,根据本公开内容的传递函数计算装置可包括测试信号发生器10、麦克风 20和计算器30。
[0044] 测试信号发生器10可包括诸如扬声器的声音输出装置，并且可产生测试信号（即， 白噪声）。测试信号发生器10可安装在与车辆中的驾驶员的嘴对应的位置处。
[0045] 由测试信号发生器1