专利名称：一种语音识别的智能门控系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及语音识别技术，更具体地讲，涉及ー种基于语音识别的智能门控系统。
背景技术：
出入口门禁安全管理系统是新型现代化安全管理系统，它集微机自动识别技术和现代安全管理措施为一体，它涉及电子，机械，光学，计算机技木，通讯技木，生物技术等诸多新技术。它是解决重要部门出入口实现安全防范管理的有效措施。适用各种机要部门，如银行、宾馆、机房、军械库、机要室、办公间，智能化小区，エ厂等。在数字技术网络技术飞速发展的今天门禁技术得到了迅猛的发展。门禁系统早已超越了单纯的门道及钥匙管理，它已经逐渐发展成为ー套完整的出入管理系统。它在工作环境安全、人事考勤管理等行政管理工作中发挥着巨大的作用。随着科技的不断进步，语音识别技术逐渐的出现在我们的生活之中，如手机、个人电脑。智能家居发展的ー个重要方面是让用户交互界面更加人性化，更加方便自然，做到老年人和残疾人可以无障碍地使用。
目前，门禁系统采用较多的是非接触式RF卡エC卡密码输入等方式随着科学技术的发展，生物识别技术日趋成熟，如语音识别指纹识别虹膜识别红外识别等技术逐步成为门禁系统发展的主流技木。但相对于其他技木，语音识别技术是目前公认的比较方便与安全的识别技术之一，该技术是利用人体生物特征进行身份认证的ー种技木。由于每个人的生物特征与其他人相比具有不同的唯一性和在一定时期内不变的稳定性，因此不易伪造和假冒，所以利用语音识别技术进行身份认证，安全、准确、可靠，具有较好的发展前景。本发明就是利用语音识别技术，使得门禁系统的使用更加方便。
发明内容
本发明的目的在于提供一种语音识别的智能门控系统，可用于家庭或小型办公场所的门锁控制。为了解决上述技术问题，本发明提供一种语音识别的智能门控系统，包括如下顺序模块
Si硬件系统设计；
S2:语音信号处理。进ー步，所述的硬件系统设计的模块包括
S201: CPU核心电路:采用SPCE061A高性能16位单片机；
S202:语音识别电路首先是噪音的滤除和预加重，然后语音信号经过滤波器组进行信号的选择，提取有用信号，通过PAR-COR系数、线性预测系数、过零次数和能量性关函数等的计算匹配对信号进行处理选择。进ー步，语音信号处理的内容包括
S301:语音信号预处理，噪声的存在对语音信号的处理和识别存在着严重的干扰，因此我们在处理前先要进行噪声的处理；S302:特征提取本系统采用了不同说话人的分散程度与各说话人自身的 分散程度之间的对比值作为特征參数的评价方法；
S303:模式匹配本系统采用端点松弛两点的(DTW)算法，端点松弛引起的计算量增加并不大，还可以放松对端点检测的精度要求。此外，优选的，该系统的核心处理器是陵阳16位单片机SPCE061A，并在其上实现与文本有关的说话人的确认，然后执行相应的命令与操作。该系统主要由说话人识别模块、门锁控制电机以及门锁等部分組成。在训练吋，说话人的声音通过麦克风进入说话人语音信号采集前端电路，由语音信号处理电路对采集的语音信号进行特征化和语音处理，提取说话人的个性特征參数并进行存储，形成说话人特征參数数据库。在识别吋，将待识别语音与说话人特征參数数据库进行匹配，通过输出电路控制门控电机，最终实现对门锁的控制。 本发明和原理和功能说明
本发明的语音识别的智能门控系统，其特征在干将陵阳单片机的语音处理技术用于门控系统；
硬件部分主要由SPCE061A单片机、电源与门控电路、外扩存储器SPR4096、音频输入与输出电路组成；
软件部分由语音训练模块、语音识别模块、语音数据处理模块、语音播报模块和密码输入与确认模块组成，通过对系统的初始化和识别训练实现了语音数据的采集、特征提取、特定语音识别和语音播放；根据语音识别算法原理，对语音信号进行预处理、特征提取、模式匹配。语音识别的分类该系统的核心处理器是陵阳16位单片机SPCE061A，并在其上实现与文本有关的说话人的确认，然后执行相应的命令与操作。硬件系统设计本系统中的硬件设计包含CPU核心电路设计及语音识别电路的设计。语音信号处理该过程包含语音信号预处理、特征提取及模式匹配。本系统中的硬件设计包含CPU核心电路设计及语音识别电路的设计，具体内容如下
DCPU核心电路SPCE061A高性能16位单片机的工作电压范围为2. 6 5. 5V，系统工作频率为0. 375 49. 152MHz。在片内集成有32位可编程的多功能I/O端ロ、两个16位定时器/计数器、7通道10位电压模-数转换器(ADC)、自动增益控制功能的麦克风输入方式、双通道10位DAC方式的音频输出功能及看门狗定时器。中断控制器可处理3种FIQ中断和11种IRQ中断，以及ー个由指令BREAK控制的软中断。提供丰富的C函数库和语音处理函数库，因此非常适合数字声音和语音识别产品的开发。使得设计电路简单化，大大降低了硬件成本。分帧采用帧与帧重叠的方法，避免失帧。2)语音识别电路首先是噪音的滤除和预加重，然后语音信号经过滤波器组进行信号的选择，提取有用信号，通过PAR-COR系数、线性预测系数、过零次数和能量性关函数等的计算匹配对信号进行处理选择。语音信号在进行分析处理后与语音库(即字典)里的语音量进行模式匹配，最后根据匹配的结果输出语音识别結果。其中，对语音信号处理，具体内容如下I)语音信号预处理对麦克风输入的模拟语音信号要进行采样和量化，获得数字化的语音信号。在语音信号数字化之前，要进行防混叠滤波及防エ频干扰。其中防混叠滤波是滤除高于1/2采样频率的信号成分或噪声，使信号带宽限制在某个范围内。得到干净的语音信号后并通过预加重技术滤除低频干扰，尤其是50Hz或60Hz的エ频干扰，提升语音信号的高频部分，而且它还可以起到消除直流漂移、抑制随机噪声和提升清音部分能量的作用。2)特征提取本系统采用了不同说话人的分散程度与各说话人自身的分散程度之间的对比值作为特征參数的评价方法。其基本思想是对同一说话人的一段语音提取一组特征參数，相当于把该段语音映射到多维空间上的ー个点。同一说话人的不同语音会在特征空间产生不同的点，其分布可用多变量概率密度函数来描述。对同一个说话人的不相同单次的发音，这些点比较集中；而不同说话人的发音分布相距较远，则所选择的这组特征參数就能够有效的描述说话人的个性特征。根据这一原则，对单个參数而言，可以取两种分布參数的方差比(称为F比)作为有效的度量准则。F比反映了不同说话人的分散程度与各说话人自身的分散程度之间的对比关系。某一特征參数的F比越大，说明对于本特征，平均而言前者要大于后者。因此，说话人识别系统中采用F比较大的，这样系统会得到较好的性能。3)模式匹配本系统采用端点松弛两点的(DTW)算法，端点松弛引起的计算量增加并不大，还可以放松对端点检测的精度要求。
图I是本发明提供的系统硬件框图。图2是语音识别电路框图。图3语音信号处理过程结构图。
具体实施例方式 图I是本发明提供的系统硬件框图。本系统的硬件部分由单片机SPCE061A、音频输出电路、音频输入电路、语音识别电路、门锁控制电路、FLASH电路和按键电路等部分组成。系统框图如图I所示。硬件系统主要完成的任务是将语音信号数字化，实现语音数据的采集、上传、保存、识别及播放。。图2是语音识别电路框图。语音识别电路的工作原理是智能系统在提取语音后， 对语音信号进行分析，首先是噪音的滤除和预加重，然后语音信号经过滤波器组进行信号的选择，提取有用信号，通过PAR-COR系数、线性预测系数、过零次数和能量性关函数等的计算匹配对信号进行处理选择。语音信号在进行分析处理后与语音库(即字典)里的语音量进行模式匹配，最后根据匹配的结果输出语音识别結果。语音识别电路的基本结构如图2所示。图3语音信号处理过程结构图。首先对输入的语音信号要进行预处理，对信号进行适当的放大，并进行反混叠滤波来消除エ频干扰；然后为方便数字化设备对信号进行计算处理则对信号进行数字化，将模拟信号转化为数字信号；接着进行特征提取，用反映语音信号特点的若干參数来代表语音，最后根据任务的不同，采用不同的处理方法。语音识别分为两个阶段训练阶段和识别阶段。在训练阶段对用特征參数形式表示的语音信号进行相应的处理，获得表示识别基本単元共性特点的标准数据，以此形成參考模板，将所有能识别的基本単元的參考模板结合在一起，形成參考模板库；在识别阶段将待识别的语音经过特征提取后逐一与參考模板比较，找出最相似的參考模板所对应的发音，即为识别結果。
权利要求
1.一种语音识别的智能门控系统，包括如下顺序模块 Si硬件系统设计； S2:语音信号处理。
2.根据权利要求I所述的语音识别的智能门控系统，其特征在于所述的硬件系统设计的模块包括 S201: CPU核心电路:采用SPCE061A高性能16位单片机； S202:语音识别电路首先是噪音的滤除和预加重，然后语音信号经过滤波器组进行信号的选择，提取有用信号，通过PAR-COR系数、线性预测系数、过零次数和能量性关函数等的计算匹配对信号进行处理选择。
3.根据权利要求I所述的语音识别的智能门控系统，其特征在于所述的语音信号处理的内容包括 S301:语音信号预处理； S302:特征提取采用不同说话人的分散程度与各说话人自身的分散程度之间的对比值作为特征參数的评价模式； S303:模式匹配采用端点松弛两点的算法。
4.根据权利要求I所述的语音识别的智能门控系统，其特征在于系统主要由说话人识别模块、门锁控制电机以及门锁等部分组成；在训练吋，说话人的声音通过麦克风进入说话人语音信号采集前端电路，由语音信号处理电路对采集的语音信号进行特征化和语音处理，提取说话人的个性特征參数并进行存储，形成说话人特征參数数据库；在识别时，将待识别语音与说话人特征參数数据库进行匹配，通过输出电路控制门控电机，最終实现对门锁的控制。
全文摘要
本发明涉及一种语音识别的智能门控系统，采用语音识别技术，在陵阳单片机SPCE061A上实现。硬件部分主要由SPCE061A单片机、电源与门控电路、外扩存储器SPR4096、音频输入与输出电路等组成。主要技术是该单片机在语音识别中的应用和对门控电路的设计。该系统软件部分由语音训练模块、语音识别模块、语音数据处理模块、语音播报模块和密码输入与确认模块组成，通过对系统的初始化和识别训练实现了语音数据的采集、特征提取、特定语音识别和语音播放等功能。根据语音识别算法原理，对语音信号的预处理、特征提取、模式匹配做了分析。该系统实验结果表明，系统性能稳定，识别效果好，可用于家庭或小型办公场所的门锁控制。
文档编号G07C9/00GK102760312SQ201210204650
公开日2012年10月31日 申请日期2012年6月20日 优先权日2012年6月20日
发明者苏淳 申请人:太仓博天网络科技有限公司