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博碩士論文 etd-0207103-151406 詳細資訊
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論文名稱
Title
中文關鍵語詞搜尋系統之設計研究
A Design of Mandarin Keyword Spotting System
系所名稱
Department
畢業學年期
Year, semester
語文別
Language
學位類別
Degree
頁數
Number of pages
102
研究生
Author
指導教授
Advisor
召集委員
Convenor
口試委員
Advisory Committee
口試日期
Date of Exam
2003-01-08
繳交日期
Date of Submission
2003-02-07
關鍵字
Keywords
隱藏式馬可夫模型、閞鍵語詞搜尋、語詞辨識、線性預估編碼、倒頻譜、口語對話系統
Speech Recognition, LPC, Hidden Markov Model, Cepstrum
統計
Statistics
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中文摘要
本論文探討如何利用線性預估編碼、向量量化、離散型隱藏式馬可夫模型及維特比演算法,來設計中文關鍵語詞搜尋系統。在論文中,我們進一步參考了各種對話系統的原理,實作了一個以對話方式來作輸入的台灣鐵路局自然語言訂票系統。系統透過對話詢問使用者之姓名及身分證字號、起站、終站、車種及張數和搭車時間等五個問題,來實地驗證了本論文的可行性與實用性。在實驗室的環境下,個別使用者平均可在90秒內,由印表機正確列印出所需之火車車票。
Abstract
A Mandarin keyword spotting system based on LPC, VQ, discrete-time HMM and Viterbi algorithm is proposed in the thesis. Joining with a dialogue system, this keyword spotting platform is further refined to a prototype of Taiwan Railway Natural Language Reservation System. In the reservation process, five questions: name and ID number, departure station, destination station, train type and number of tickets, and time schedule are asked by the computer-dialogue attendant. Following by the customer’s speech confirmation, electronic tickets can be correctly issued and printed within 90 seconds in a laboratory environment.
目次 Table of Contents
目 錄
頁 次
論文摘要……………………………………………………………….Ⅰ
致謝…………………………………………………………………….Ⅱ
目錄…………………………………………………………………….Ⅲ
圖表目錄……………………………………………………………….Ⅵ

第一章 諸論 1
1.1 研究動機…………………………………………………... 1
1.2 研究主題…………………………………………………... 2
1.3 章節概要…………………………………………………... 2
第二章 語音資料………………………………………………… 4
2.1 向量量化碼簿………………………………………………. 4
2.1.1 碼簿所對應的向量空間-中文1312個單音………. 4
2.1.2 向量空間的充實…………………………………….. 5
2.1.3 碼簿的大小………………………………………….. 5
2.2 關鍵語詞……………………………………………………. 5
2.3 本章摘要…………………………………………………… 6
第三章 語音編碼…………………………………………………. 7
3.1 聲道模擬系統………………………………………………. 7
3.1.1 線性預估…………………………………………….. 8
3.1.2全極點系統…………………………………………… 9
3.1.3係數ak之計算………………………………………… 15
3.1.4線性預估的誤差與輸入訊號………………………… 19
3.2格狀結構系統……………………………………………….. 19
3.2.1 由低階系統的係數疊代出高階系統的係數……….. 26
3.2.2反射係數與估測誤差………………………………… 26
3.2.3 反射係數之計算…………………………………….. 29
3.3 本章摘要……………………………………………………. 33
第四章 特徵萃取的方法…………………………………………. 34
4.1 語音訊號的前處理-頻譜分析……………………………. 34
4.2 線性預估編碼模型…………………………………………. 34
4.3 LPC-based Cepstrum處理程序…………………………….. 35
4.3.1 預強………………………………………………….. 35
4.3.2 取音框及加窗函數………………………………….. 36
4.3.3 LPC-based Cepstrum轉換…………………………… 37
4.3.4 Temporal Cepstral Derivative時間頻譜導數………... 37
4.4 本章摘要……………………………………………………. 38
第五章 語音模型……………………………………………….. 39
5.1語音模型基本概念………………………………………….. 39
5.2 隱藏馬可夫模型………………………………………. 40
5.2.1 隱藏馬可夫鏈………………………………………. 40
5.2.2隱藏馬可夫模型的參數……………………………… 41
5.2.3隱藏馬可夫模型應用於解決實際問題的三個方向… 43
5.3 隱藏馬可夫模型三個基本問題之解法…………………… 43
5.3.1 問題一的解法-Forward and backward 演算法… 44
5.3.2問題二的解法 – Viterbi演算法…………………… 48
5.3.3問題三的解法 – Baum-Welch(EM)方法………… 51
5.4 語音隱藏馬可夫模型實作上須考慮之細節……………… 56
5.4.1語音訊號的隱藏馬可夫模型的型式………………… 56
5.4.2隱藏馬可夫模型狀態數目的選擇…………………… 56
5.4.3 隱藏馬可夫模型參數初始化……………………….. 57
5.4.4 在順向與逆向程序中保持數值精確的方法……….. 57
5.4.5 Viterbi演算法實現方式……………………………… 60
5.4.6多重語詞訓練方法…………………………………… 62
5.5 本章摘要……………………………………………………. 63
第六章 比對………………………………………………………. 64
6.1語詞辨識的方法…………………………………………….. 64
6.2關鍵語詞搜尋的方法………………………………………. 64
6.3 語詞切割的應用……………………………………………. 69
6.4 本章摘要……………………………………………………. 69
第七章 對話系統………………………………………………… 70
7.1 口語對話系統的設計………………………………………. 70
7.1.1 對話系統進行流程………………………………….. 71
7.2 對話系統的策略…………………………………………… 73
7.2.1系統提示策略………………………………………… 73
7.2.2系統更新策略………………………………………… 74
7.3 使用者回應的模型…………………………………………. 75
7.4 模擬通道效應的模型………………………………………. 76
7.5 本章摘要……………………………………………………. 77
第八章 研究成果與具體貢獻……………………………………. 78
8.1 語音類別……………………………………………………. 78
8.1.1 語音類別說明……………………………………….. 81
8.1.2 WSpeech類別………………………………………… 81
8.1.3 WLPC類別…………………………………………… 82
8.1.4 WCep類別……………………………………………. 82
8.1.5 WVQ類別……………………………………………. 84
8.1.6 WSeg類別……………………………………………. 85
8.1.7 WFFT類別…………………………………………… 85
8.2 系統類別……………………………………………………. 86
8.2.1 WHMM類別…………………………………………. 86
8.2.2 WTicket類別…………………………………………. 87
8.2.3 WTrain類別…………………………………………... 88
8.3 台鐵自然語音訂票系統……………………………………. 89
8.4 本章摘要……………………………………………………. 89
第九章 未來展望與結論…………………………………………. 90
9.1 口話化對話應系統的設計………………………………… 90
9.2 資料庫內容及功能…………………………………………. 90
9.3 結論…………………………………………………………. 91
附表一 中文1312個單音……………………………………………… 92
附表二 關鍵字組………………………………………………………. 93
參考資料……………………………………………………………………94
參考文獻 References
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