语音识别的架构

本文介绍了语音识别系统的基本架构,包括语音信号的采样和预处理、特征参数提取、声学模型、语言模型和发音字典的解码过程。通过预处理、特征抽取和模型解码,最终实现语音识别。

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语音识别的架构

语音识别系统语音识别系统是一个先编码后解码的过程,主要包括语音信号的采样和预处理部分、特征参数提取部分、语音识别核心部分以及语音识别后处理部分。

可以看下方的架构图。

 

Speech,原始语音信号

Feature Extraction,特征抽取,由原始的语音得到语音向量。

Acoustic Model、Language Model、Pronunciation Dictionary,使用声学模型和、字典、语言模型对语音向量进行解码。

特征提取、模型和搜索算法三部分构成了一个语音识别系统。也可以看这个图。从AI的架构来理解,就是:

基础层:语音信号的采集、降噪等预处理

### 关于卷积神经网络用于语音识别的结构 卷积神经网络(CNN)不仅擅长图像处理,在语音识别领域同样表现出色。对于语音信号而言,尽管序列特性使得长短时记忆网络(LSTM)成为自然的选择,但CNN通过局部连接和共享权重机制能够有效提取特征[^2]。 #### CNN应用于语音识别的关键组件 1. **输入层** 输入通常是经过预处理后的音频帧,这些帧可能已经过梅尔频率倒谱系数(MFCC)转换或其他形式的时间-频率表示法得到的数据矩阵。 2. **卷积层** 多个一维或二维卷积核滑动遍历输入数据,捕捉不同尺度下的时间模式。每一层都应用激活函数如ReLU来引入非线性变换。 3. **池化层** 减少参数数量并控制过拟合风险,通常采用最大池化操作以保留最显著特征。 4. **全连接层/密集层** 将前面各层抽取到的空间层次特征映射至最终类别空间内完成分类任务;有时也会在此阶段接入双向GRU/LSTM单元进一步增强模型对长期依赖性的理解能力。 5. **输出层** 使用softmax等方法给出预测概率分布,从而实现音素级或者词级别的转录结果。 ```mermaid graph LR; A[Input Layer (Audio Frames)] --> B(Convolution Layers); B --> C(Pooling Layers); C --> D(Fully Connected/Dense Layers); D --> E(Output Layer with Softmax); ``` 此流程展示了典型的基于CNN架构设计思路,实际应用中可能会依据具体需求调整层数、滤波器大小及其他超参数设置。
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