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중증 장애우용 음성구동 휠체어를 위한 강인한 음성인식 알고리즘
Robust Speech Recognition Algorithm of Voice Activated Powered Wheelchair for Severely Disabled Person 원문보기

한국음향학회지= The journal of the acoustical society of Korea, v.26 no.6, 2007년, pp.250 - 258  

석수영 (산업기술종합연구소 정보기술연구부문 음성처리그룹) ,  정현열 (영남대학교 정보통신공학과)

초록
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현재의 음성인식 기술은 하드웨어 기술의 발전과 더불어 여러 분야에 응용되고 있지만 음성구동 휠체어와 같은 고신뢰성이 요구되는 응용분야에서는 아직도 그 성능이 불충분하다. 실 환경에서 음성을 통해 안전하게 휠체어를 제어하기 위해서는 도로의 소음 등과 같은 주변잡음의 영향에 의한 음성인식 성능의 저하, 사용자의 기침소리나 숨소리 등과 같은 비음성 입력시의 오동작, 명령어의 불명확한 발성과 일반인과는 다른 발성 속도 및 발성 주파수 등을 고려한 인식시스템이 필요하다. 이를 위하여 본 논문에서는 비음성 입력시의 오동작을 방지하기 위해 인식기의 전처리 단에서 YIN 기본주파수 추출방법을 적용한 후 프레임 별 신뢰도에 기반한 고정도로 음성/비음성을 판별할 수 있는 방법을 제안하고, 불명확한발성에 대한 인식 성능 향상을 위해 화자 적응화 방법 및 개인적인 발성 변이를 표현할 수 있는 다중 후보 단어사전을 구성하여 인식성능 제고를 도모하였다. 잡음이 포함된 실 환경하에서 수집한 데이터를 대상으로 인식실험을 수행한 결과 기존의 켑스트럼 방법에서는 오류 없이 비음성을 찾아내는 재현율은 62%로 나타났으나 본 논문에서 제안한 YIN방법에 기반을 둔 신뢰도 측정방법에서는 95.1%를 나타나 우수한 성능을 나타내었다. 실 환경에서 수집된 2211개의 불명확한 발성을 대상으로 인식실험을 수행한 결과 2000상태 16 혼합수 HMnet 모델을 이용한 경우 인식률이 78.6%로 나타났으나 MAP적응화 방법 및 다중 후보 인식사전을 적용한 결과 99.5%의 인식 성능을 나타내어 제안한 방법의 유효성을 확인할 수 있었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Current speech recognition technology s achieved high performance with the development of hardware devices, however it is insufficient for some applications where high reliability is required, such as voice control of powered wheelchairs for disabled persons. For the system which aims to operate pow...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 위에 열거한 연구내용 중 실 환경에서 효과적으로 동작하는 시스템 구현을 위해 신뢰성 높은 음성/비음성 구간 검출 방법과 중증 장애우의 불명확한 발성 및 속도 등을 고려하여 작성된 음성 데이터베이스와 이를 도입하여 개발된 기본적인 음성구동 휠체어 시스템에 대해 간략히 소개하고 새로운 시스템을 이용한 성능평가 결과에 대해 기술한다.
  • 본 논문에서는 위에 열거한 연구내용 중 실 환경에서 효과적으로 동작하는 시스템 구현을 위해 신뢰성 높은 음성/비음성 구간 검출 방법과 중증 장애우의 불명확한 발성 및 속도 등을 고려하여 작성된 음성 데이터베이스와 이를 도입하여 개발된 기본적인 음성구동 휠체어 시스템에 대해 간략히 소개하고 새로운 시스템을 이용한 성능평가 결과에 대해 기술한다.
  • 음성구동 전동 휠체어 시스템과 같이 한정된 명령어 인식을 위한 고정도 음성/비음성 분별을 위해서는 이와 같은 문제점을 해결한 새로운 방법이 필요하다. 이를 위하여 본 논문에서는 F0 추출과정 중 프레임별 신뢰도 검증을 수행한 후 전체적으로 신뢰성 있는 프레임의 비율을 통해 음성/비음성 구간을 검출하는 새로운 방법을 제안하고자 한다.

가설 설정

  • 4. (a) An example of difference function, (b) Gurmilative mean-normalized difference function of the same waveform.그림 6.
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참고문헌 (11)

  1. D. Ding, R.A. Cooper, 'Electric Powered Wheelchairs,' in IEEE Trans. Control Systems Magazine, 25 22-34, 2005 

  2. 송병섭, 이정현, 박정제, 박희준, 김영남 '화자 독립 방식의 음성인식 칩 및 무선마이크를 이용한 전동 휠체어의 구현' 센서공학회 논문집, 13 (1) 20-26, 2004 

  3. A. Sasou, H. Kojima, 'Multi-Channel Speech Input System for a Wheelchair,' in Proc. Acoust. Soc. Japan, 2006 

  4. K. Sadohara, S.W. Lee and H. Kojima, 'Topic Segmentation Using Kernel Principal Component Analysis for Sub-Phonetic Segments,' Technical Report of IEICE, AI 2004-77, 37-41, 2005 

  5. J. Rouat, Y. C. Liu and D. Morrisette, 'A Pitch Determination and Voiced/Unvoiced Decision Algorithm for Noisy Speech,' in Speech Communication, 21, 1997 

  6. S. Ahmadi, S. S. Andreas, 'Cepstrum-based Pitch Detection using a New Statistical V/UV Classification Algorithm,' in IEEE Trans. Speech Audio Processing, 7 (3) 333 -339, 1999 

  7. H. Miyabayashi, T. Funada, 'Pitch extraction and voiced/ unvoiced detection of speech by cross-coupling multi-layered neural network with feedback architecture.' in Journal of Electronics and Communication of Japan, 80 (9) 48-58, 1998 

  8. K. Giridharan, B.Y. Smolenski and R.E. Yantorno, 'Statistical And Model Based Approach To Unvoiced Speech Detection:' in Proc. ISPACS, 816-821. 2004 

  9. A. de Cheveigne, H. Kawahara, 'YIN, a Fundamental Frequency Estimator for Speech and Music,' in Journal of the Acoustic Society of the America, 111, 2002 

  10. A. Lee, T. Kawahara and K. Shikano, 'Julius - an Open Source Real-time Large Vocabulary Recognition Engine.' in Proc. European Conference on Speech Communication and Technology, 1691-1694, 2001 

  11. S.Y. SUK, S.W. Lee, H. Kojima and S. Makino, 'Multi-mixture based PDT-SSS Algorithm for Extension of HMNet Structure,' in Proc. Acoust. Soc. Japan, 2005 

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