语音情感识别研究进展*

首先介绍了语音情感识别系统的组成,重点对情感特征和识别算法的研究现状进行了综述,分析了主要的语音情感特征,阐述了代表性的语音情感识别算法以及混合模型,并对其进行了分析比较。最后,指出了语音情感识别技术的可能发展趋势。     

基于卷积神经网络的面罩语音识别

针对带噪面罩语音识别率低的问题,结合语音增强算法,对面罩语音进行噪声抑制处理,提高信噪比,在语音增强中提出了一种改进的维纳滤波法,通过谱熵法检测有话帧和无话帧来更新噪声功率谱,同时引入参数控制增益函数;提取面罩语音信号的Mel频率倒谱系数(MFCC)作为特征参数;通过卷积神经网络(CNN)进行训练和识别,并在每个池化层后经局部响应归一化(LRN)进行优化.实验结果表明:该识别系统能够在很大程度上提高带噪面罩语音的识别率.     

基于Elman神经网络的语音情感识别应用研究

针对语音情感的动态特性,利用动态递归Elman神经网络实现语音情感识别系统。通过连接记忆上时刻状态与当前网络一并输入,实现Elman网络模型的状态反馈。基于此设计了语音情感识别系统,该系统能在后台修改网络类型,并实现单语句与批量语句识别模式。针对系统进行语音情感识别实验表明,基于Elman神经网络的语音情感识别在同等参数模型设置前提下优于BP神经网络识别效果,且BP神经网络参数设置较Elman网络敏感。     

基于深度自编码器子域自适应的跨库语音情感识别

针对不同语料库之间数据分布差异问题,提出一种基于深度自编码器子域自适应的跨库语音情感识别算法.首先,该算法采用两个深度自编码器分别获取源域和目标域表征性强的低维情感特征;然后,利用基于LMMD(local maximum mean discrepancy)的子域自适应模块,实现源域和目标域在不同低维情感类别空间中的特征分布对齐;最后,使用带标签的源域数据进行有监督地训练该模型.在eNTERFACE库为源域、Berlin库为目标域的跨库识别方案中,所提算法的跨库识别准确率相比于其他算法提升了5.26％～19.73％;在Berlin库为源域、eNTERFACE库为目标域的跨库识别方案中,所提算法的跨库识别准确率相比于其他算法提升了7.34％～8.18％.因此,所提方法可以有效地提取不同语料库的共有情感特征并提升了跨库语音情感识别的性能.     

基于决策边界优化域自适应的跨库语音情感识别

域自适应算法被广泛应用于跨库语音情感识别中;然而,许多域自适应算法在追求减小域差异的同时,丧失了目标域样本的鉴别性,导致其以高密度的形式存在于模型决策边界处,降低了模型的性能。基于此,提出一种基于决策边界优化域自适应（DBODA）的跨库语音情感识别方法。首先利用卷积神经网络进行特征处理,随后将特征送入最大化核范数及均值差异（MNMD）模块,在减小域间差异的同时,最大化目标域情感预测概率矩阵的核范数,从而提升目标域样本的鉴别性并优化决策边界。在以Berlin、eNTERFACE和CASIA语音库为基准库设立的六组跨库实验中,所提方法的平均识别精度领先于其他算法1.68～11.01个百分点,说明所提模型有效降低了决策边界的样本密度,提升了预测的准确性。     

一种基于脉冲耦合神经网络的语音情感识别新方法

针对汉语语音情感识别问题,提出了一种基于脉冲耦合神经网络(PCNN)的识别方法。该方法将语音转化为语谱图后输入到PCNN,得到输出图像的神经元点火序列及其熵序列作为语音情感的特征,利用其特征实现语音情感识别。实验结果表明,该方法可以有效地识别“高兴”与“平常”这两种不同的情感。该方法将PCNN引入到语音情感识别的应用研究中,开拓了语音和图像信号结合处理的新领域,同时对于PCNN的理论研究和实际应用具有重要的现实意义。     

基于混合分布注意力机制与混合神经网络的语音情绪识别方法

针对现有语音情绪识别中存在无关特征多和准确率较差的问题,提出一种基于混合分布注意力机制与混合神经网络的语音情绪识别方法。该方法在2个通道内,分别使用卷积神经网络和双向长短时记忆网络进行语音的空间特征和时序特征提取,然后将2个网络的输出同时作为多头注意力机制的输入矩阵。同时,考虑到现有多头注意力机制存在的低秩分布问题,在注意力机制计算方式上进行改进,将低秩分布与2个神经网络的输出特征的相似性做混合分布叠加,再经过归一化操作后将所有子空间结果进行拼接,最后经过全连接层进行分类输出。实验结果表明,基于混合分布注意力机制与混合神经网络的语音情绪识别方法比现有其他方法的准确率更高,验证了所提方法的有效性。     

基于DBM-LSTM的多特征语音情感识别

为增强不同情感特征的融合程度和语音情感识别模型的鲁棒性,提出一种神经网络结构DBM-LSTM用于语音情感识别。利用深度受限玻尔兹曼机的特征重构原理将不同的情感特征进行融合;利用长短时记忆单元对短时特征进行长时建模,增强语音情感识别模型的鲁棒性;在柏林情感语音数据库上进行分类实验。研究结果表明,与传统识别模型相比,DBM-LSTM网络结构更适用于多特征语音情感识别任务,最优识别结果提升11%。     

基于图神经网络多模态融合的语音情感识别模型

目前,基于多模态融合的语音情感识别模型普遍存在无法充分利用多模态特征之间的共性和互补性、无法借助样本特征间的拓扑结构特性对样本特征进行有效地优化和聚合,以及模型复杂度过高的问题。为此,引入图神经网络,一方面在特征优化阶段,将经过图神经网络优化后的文本特征作为共享表示重构基于声学特征的邻接矩阵,使得在声学特征的拓扑结构特性中包含文本信息,达到多模态特征的融合效果;另一方面在标签预测阶段,借助图神经网络充分聚合当前节点的邻接节点所包含的相似性信息对当前节点特征进行全局优化,以提升情感识别准确率。同时为防止图神经网络训练过程中可能出现的过平滑问题,在图神经网络训练前先进行图增强处理。在公开数据集IEMOCAP 和RAVDESS上的实验结果表明,所提出的模型取得了比基线模型更高的识别准确率和更低的模型复杂度,并且模型各个组成部分均对模型性能提升有所贡献。     

语音情感识别中特征参数的研究进展

语音情感识别是近年来新兴的研究课题之一,特征参数的提取直接影响到最终的识别效率,特征降维可以提取出最能区分不同情感的特征参数。提出了特征参数在语音情感识别中的重要性,介绍了语音情感识别系统的基本组成,重点对特征参数的研究现状进行了综述,阐述了目前应用于情感识别的特征降维常用方法,并对其进行了分析比较。展望了语音情感识别的可能发展趋势。     

基于多级SVM分类的语音情感识别算法

为了提高语音情感识别系统的识别准确率,本文在传统支持向量机(SVM)方法的基础之上,提出了一种基于PCA的多级SVM情感分类算法。首先将容易区分的情感分开,针对混淆度大且不能再利用多级分类策略直接进行区分的情感,采用主成分分析法(PCA)进行特征降维,然后逐级地判断出输入语音所属的情感类型。与传统基于SVM分类算法的语音情感识别相比,本文提出的方法可将7种情感的平均识别率提高5.05%,并且特征维度可降低58.3%,从而证明了本文所提出的方法的正确性与有效性。     

基于情感特征分类的语音情感识别研究

针对语音信号的实时性和不确定性,提出证据信任度信息熵和动态先验权重的方法,对传统D-S证据理论的基本概率分配函数进行改进;针对情感特征在语音情感识别中对不同的情感状态具有不同的识别效果,提出对语音情感特征进行分类。利用各类情感特征的识别结果,应用改进的D-S证据理论进行决策级数据融合,实现基于多类情感特征的语音情感识别,以达到细粒度的语音情感识别。最后通过算例验证了改进算法的迅速收敛和抗干扰性,对比实验结果证明了分类情感特征语音情感识别方法的有效性和稳定性。     

改进遗传算法优化BP神经网络的语音情感识别

语音情感识别技术在人类生活中正扮演着越来越重要的作用。为了更为有效识别语音信号中的情感类型,提出一种改进遗传算法优化BP神经网络的识别算法（IAGA-BP）。该算法一方面改进了自适应遗传算法中的选择算子,另一方面更改了自适应遗传算法中的交叉和变异概率公式。通过对自适应遗传算法的改进,提升了遗传算法的寻优性能,并以此对BP神经网络初始的权阈值进行优化。在与BP、GA-BP和AGA-BP网络比较中,实验结果表明,IAGA-BP网络能够有效提高语音情感识别率,并加快了网路收敛速度。     

低资源语音识别中融合多流特征的卷积神经网络声学建模方法

针对卷积神经网络（CNN）声学建模参数在低资源训练数据条件下的语音识别任务中存在训练不充分的问题,提出一种利用多流特征提升低资源卷积神经网络声学模型性能的方法。首先,为了在低资源声学建模过程中充分利用有限训练数据中更多数量的声学特征,先对训练数据提取几类不同的特征;其次,对每一类类特征分别构建卷积子网络,形成一个并行结构,使得多特征数据在概率分布上得以规整;然后通过在并行卷积子网络之上加入全连接层进行融合,从而得到一种新的卷积神经网络声学模型;最后,基于该声学模型搭建低资源语音识别系统。实验结果表明,并行卷积层子网络可以将不同特征空间规整得更为相似,且该方法相对传统多特征拼接方法和单特征CNN建模方法分别提升了3.27%和2.08%的识别率;当引入多语言训练时,该方法依然适用,且识别率分别相对提升了5.73%和4.57%。     

面向语音情感识别的语谱特征提取算法研究

语音情感识别的精度很大程度上取决于不同情感间的特征差异性。从分析语音的时频特性入手,结合人类的听觉选择性注意机制,提出一种基于语谱特征的语音情感识别算法。算法首先模拟人耳的听觉选择性注意机制,对情感语谱信号进行时域和频域上的分割提取,从而形成语音情感显著图。然后,基于显著图,提出采用Hu不变矩特征、纹理特征和部分语谱特征作为情感识别的主要特征。最后,基于支持向量机算法对语音情感进行识别。在语音情感数据库上的识别实验显示,提出的算法具有较高的语音情感识别率和鲁棒性,尤其对于实用的烦躁情感的识别最为明显。此外,不同情感特征间的主向量分析显示,所选情感特征间的差异性大,实用性强。     

基于神经网络的语音情感识别

研究目的就是通过深入分析各种语音情感特征,找出其中对情感识别有较大贡献的特征,并寻找适合的模型将有效特征加以利用。分析和研究了多位科学家在进行语音情感分析过程中采用的方法和技术,通过总结和创新建立了语音情感语料库,并成功地提取了相关的语音信号的特征。研究了基音频率、振幅能量和共振峰等目前常用的情感特征在语音情感识别中的作用,重点研究了MFCC和?驻MFCC,实验发现特征筛选后系统的识别效果有着一定程度的提高。将处理后的频谱特征参数同原有的BP人工神经网络模型有效地结合起来,形成完整的语音情感识别系统,取得了较为满意的识别结果。     

基于卷积神经网络的跨层融合边缘检测算法

针对目前边缘检测算法因过于依赖全连接层,使得边缘线条粗糙,且损失函数设定不当,造成梯度消失和大量主要特征信息丢失等问题,提出了基于卷积神经网络的交叉融合边缘检测算法.该算法利用1×1多卷积核的梯度方式来降维,完成横纵向图像低级与高级特征对象的采集;然后通过自上而下和自左向右循环卷积流向方式,保证每层的损失函数可以较平稳地前向和反向传播;最后利用跨层交叉融合对图像边缘特征进行细化.实验结果表明,该算法在伯克利大学数据集(BSDS500)上最优数据集规模(ODS)F-measure为0.806,接近人类平均视觉感知.     

融合模糊认知图用于语音情感识别

模糊认知图（Fuzzy Cognitive Map,FCM）作为一种图分析方法已在数据分类方面得到应用,为了提高其在语音情感识别中的分类精度,提出了融合FCM的方法。其中包括特征级融合和决策级融合两种方式。详细分析了这两种方式并提出将传统的模糊认知图的数值型输出转化为概率型输出,为不同特征提供了统一范围的初级识别结果。在此基础上,提出了自适应权值决策级融合方法。该方法充分考虑了分类器对不同特征的识别准确率差异。实验证明,提出的融合FCM方法相较于单一特征和单一分类器,具有更优的分类性能,同时大大降低了情感间的混淆程度。     

基于RBF神经网络的抗噪语音识别

针对目前在噪音环境下语音识别系统性能较差的问题,利用RBF神经网络具有最佳逼近性能、训练速度快等特性,分别采用聚类和全监督训练算法,实现了基于RBF神经网络的抗噪语音识别系统。聚类算法的隐含层训练采用K－均值聚类算法,输出层的学习采用线性最小二乘法;全监督算法中所有参数的调整基于梯度下降法,它是一种有监督学习算法,能够选出性能优良的参数。实验表明,在不同的信噪比下,全监督算法较之聚类算法有更高的识别率。     

改进的T-S模糊神经网络在语音识别中的应用

给出一种改进的具有四层网络结构的T-S模糊神经网络算法,通过在隶属度上加入一个与输入维数有关的补偿因子,使其能够应用到语音识别系统中,并解决了由输入维数过大而引起的规则灾问题。实验结果表明改进的T-S模糊神经网络能够应用于语音识别系统,同时表明该网络的识别率比RBF网络高,并且鲁棒性较好。