语音情感识别的关键技术

语音信号中的情感信息是一种很重要的信息资源,仅靠单纯的数学模型搭建和计算来进行语音情感识别就显现出不足。情感是由外部刺激引发人的生理、心理变化,从而表现出来的一种对人或事物的感知状态,因此,将认知心理学与语音信号处理相结合有益于更好地处理情感语音。首先介绍了语音情感与人类认知的关联性,总结了该领域的最新进展和研究成果,主要包括情感数据库的建立、情感特征的提取以及情感识别网络等。其次介绍了基于认知心理学构建的模糊认知图网络在情感语音识别中的应用。接着,探讨了人脑对情感语音的认知机理,并试图把事件相关电位融合到语音情感识别中,从而提高情感语音识别的准确率,为今后情感语音识别与认知心理学交叉融合发展提出了构思与展望。     

情感语音数据库优化及PAD情感模型量化标注

情感语音数据库是情感语音识别研究的基础,建立包含认知心理因素在内的维度情感语音数据库对提高识别率、改善人机交互能力具有重要意义。笔者首先对前期建立的摘引型TYUT2.0数据库进行语音听辨筛选,根据认同率阈值进行数据库优化,得到的情感语音数据库包含四种情感的语句237句,其中"悲伤"62句,"愤怒"58句,"高兴"57句,"惊奇"60句。然后利用PAD三维情感模型对该数据库语音进行标注,得到维度情感语音数据库。该数据库中的每句语音都有对应的听辨认同率以及PAD值。对每句语音的PAD值进行统计分析,证明了该维度情感语音数据库的有效性,为今后研究维度情感识别奠定了基础。     

一种基于注意力机制的语音情感识别算法研究

随着语音识别和自然语言处理技术的成熟,智能语音技术逐步落地到各行各业,但目前智能语音产品缺乏情感的交互,未实现真正的智能。为了提升智能语音产品的拟人性,学术界对语音情感识别的研究热度越来越高,但是多局限在使用传统特征工程以及通用深度学习模型上。在应用深度学习模型的基础上引入注意力机制对语音情感识别展开研究,选用语谱图作为输入特征,并对CNN输出的特征进行通道维度的注意力关注,分析注意力计算过程中不同池化方式对识别结果的影响,并引入残差,提升模型表现力,最终UA实现了2.83%的提升。     

基于MFCCG-PCA的语音情感识别

针对语音情感值维度大、难处理的问题, 结合MFCC改进算法和PCA模型, 进行二次优化, 提出一种新的语音情感值提取模型MFCCG-PCA。多组实验表明, 相比一般的MFCC模型, MFCCG-PCA模型在语音情感识别方面的性能有较大提高。     

语音情感信息可视化建模研究与探析

语音情感识别是情感计算领域的一个重要分支,研究者们尝试从多种角度对其展开不懈研究。本文从可视化的角度出发,提出了基于信息可视化的情感识别方法,原始语音情感特征经过图表示映射为包含内部数据结构信息的新型情感图特征,在一定程度上促进了语音情感识别系统的性能提高。另外,还将信息可视化技术应用到情感识别结果的表达上,实现情感信息的生动描述和高效表达。在信息可视化技术和语音情感识别研究充分融合的基础上,构建了一个完整的语音情感信息可视化模型,作为系统实现的基础。     

基于混沌特性的情感语音特征提取

根据语音发声过程中的混沌特性,应用非线性动力学模型分析情感语音信号,提取了该模型下情感语音信号的非线性特征以及常用的声学特征(韵律特征和MFCC).设计情感语音识别对比实验,将非线性特征与不同声学特征融合并验证了该组合下的情感识别性能,研究了语音信号混沌特性对情感语音识别性能的影响.实验选用德国柏林语音库4种情感(高兴、愤怒、悲伤和中性)作为语料来源,支持向量机网络用于情感识别.结果表明,非线性特征有效表征了情感语音信号的混沌特性,与传统声学特征结合后,情感语音识别性能得到了显著提高.     

基于CGRU模型的语音情感识别研究与实现

语音情感识别是人机交互、情感计算中重要的研究方向.目前普遍使用深度神经网络用于语音情感特征的提取，但使用哪种神经网络模型、如何缓解模型过拟合问题还需进一步研究.针对这些问题，提出了一种结合一维卷积(CNN)以及门控循环单元(GRU)的CGRU模型，从原始语音信号的MFCC特征中提取语音的低阶以及高阶情感特征，并通过随机森林对其进行特征选择，在三种公用的情感语料库EMODB，SAVEE，RAVDESS上分别取得了79%，69%以及75%的识别精度.通过添加高斯噪声及改变速度等方法来增加样本量实现数据扩充，进一步提高了识别精度.通过在线识别系统验证了模型在实际环境中的可用性.     

基于语料库的语音情感识别的性别差异研究

性别是语音情感识别中重要的影响因素之一.用机器学习方法和情感语音数据库对语音情感识别的性别差异进行探究,并进一步从声学特征的角度分析了性别影响因素.在两个英文情感数据集以及它们的融合数据集上进行实验,分别用三种分类器对男女语音情感进行识别,并用注意力机制挑选出在男女语音情感识别中的重要特征并比较其差异.结果表明,女性语音的情感识别率高于男性.梅尔倒谱系数、振幅微扰、频谱斜率等频谱特征在男女语音的情感识别中的重要性差异较大.     

基于特定人的语音情感识别系统构建

经公安部门统计,重复性犯罪的人数呈上升趋势。有些犯罪嫌疑人在接受民警审讯时表现得相对冷静,这就使民警单凭感觉不能准确了解其心理、情感状态。研究表明,人类语音中包含的情感特征是客观的,可以真实地反映出紧张、焦虑等负面情感。因此,构建了一个基于特定犯罪嫌疑人的语音情感识别系统,先录制若干特定犯罪嫌疑人的口供语音,通过人工听取、标记,组成一个情感语音数据库,然后为这些嫌疑人训练语音情感模型,最后在嫌疑人接受审讯时,识别他们的情感。实验结果表明,该系统具备较高的识别性能和广泛的应用前景,对案件的侦破起到较好的辅助作用。     

基于SGD的决策级融合维度情感识别方法

在双模态维度情感识别中,存在由于信息不全面而导致预测性能不高的缺陷,且使用决策级融合方法进行融合大多依赖支持向量回归算法,但该算法无法有效处理大样本情况。为了解决以上问题,在语音和文本模态的基础上增加动作捕捉(motion capture, Mocap)数据,并针对该多模态数据提出一种基于随机梯度下降(stochastic gradient descent, SGD)的决策级融合维度情感识别方法。结合多任务学习机制,利用不同的深度学习模型分别对语音、文本和Mocap特征进行训练,并基于决策级融合方法实现多模态维度情感识别。在IEMOCAP数据集上的实验结果表明,Mocap数据更有助于提高效价维的值,结合更多情感数据有助于提升维度情感识别的预测性能,基于SGD进行决策级融合得到的一致性相关系数均值高于其他回归算法。     

基于改进KNN算法的语音情感识别系统

语音是人类表达情感的重要方式之一,语音中情感信息的识别已然成为人机交互不可或缺的组成部分,目前的语音情感识别技术存在一定的问题,如冗余大、识别率低等,故提出一种改进KNN识别算法。首先提取能够表征音频情感信息的特征参数,并通过优化算法对其进行筛选,然后对优化特征集运用所提算法进行识别验证。实验结果表明,笔者所提的识别算法能够用于基于语音信息的个体情绪识别状态。     

基于改进最优邻接点算法的语音情感识别系统

语音是人类表达情感的重要方式之一,语音中情感信息的识别已然成为人机交互不可或缺的组成部分。目前的语音情感识别技术存在一定的问题,如冗余大、识别率低等,故提出一种改进k最优邻接点(k-nearest neighbor,KNN)识别算法。首先提取能够表征音频情感信息的特征参数,并通过优化算法对其进行筛选。然后对优化特征集运用所提算法进行识别验证。实验结果表明,所提的识别算法能够用于基于语音信号的个体情绪识别状态。     

基于RBF神经网络的语音情感识别

介绍了径向基函数神经网络的原理、训练算法,并建立了RBF神经网络的语音情感识别的模型。在实验中比较了BP神经网络与RBF神经网络分别用于语音情感识别识别率,RBF神经网络的平均识别率高于BP神经网络3%。结果表明,基于RBF神经网络的语音情感识别方法的有效性。     

机器狗情感语音识别技术的研究

近年来随着国内人工智能技术的发展,对机器狗的研究日趋深入.情感在人类的感知、决策等过程扮演着重要角色,语音作为人类和机器狗重要的交流媒介,携带着丰富的情感信息.如何使机器狗从语音中自动识别的主人情感状态受到人工智能领域研究者的关注.本文从语音情感识别所涉及的情感语音数据库、语音中的情感特征和语音情感识别算法几个重要问题出发,研究了情感语音机器狗的实现方法.     

基于长短时记忆网络的多模态情感识别和空间标注

情感计算中音/视频的情感识别对人机交互等领域的深层次认知具有重要应用价值,在现代远程教育中可作为教学过程性实时评估的重要技术之一.为克服单一模态模型识别精度依赖于情感类型这一问题,本文提出一种基于长短时记忆(LSTM)网络的多模态情感识别模型,采用双路LSTM分别模拟人类听觉和视觉处理通路处理语音和面部表情的情感信息,在eNTERFACE’05双模态情感数据集上进行训练和测试,并模拟人脑边缘系统情感区进行决策层加权特征融合,传统情绪六分类标准的准确率可达74.7%.同时,考虑到传统离散情绪六分类法无法进行程度度量,且存在外在表现相似和多情感同时并存的问题,本文提出一种新的多模态情感识别模型的空间标注法,采用模型层特征融合方法将情感分类特征映射到激活度-效价空间(Arousal-Valence Space),从而更好刻画情感的程度,实验结果显示准确率在空间两个维度上分别达到84.1%和86.6%.相比于已有的大多数相关研究,本文提出的模型运算量小,识别精度高,可进行实时在线情感识别.     

基于核典型相关分析和支持向量机的语音情感识别模型

为了获得更好的语音情感识别的实时性和正确率,该文提出了基于核典型相关分析和支持向量机的语音情感识别模型。首先提取多种情感识别的特征,采用核典型相关分析对特征进行选择,将选择的特征作为支持向量机的输入向量进行训练,建立情感识别的分类器,最后采用语音情感识别的标准数据库进行验证性和对比实验。实验结果表明,该模型能够准确识别不同类型的语音情感,获得较高的语音情感识别率。核典型相关分析减少了分类器的输入向量数,加快了情感识别速度,获得了理想的实时性。该文语音情感识别结果优于对比模型,具有更高的实际应用价值。     

基于端到端深度神经网络的语音情感识别研究

语音情感识别是实现自然人机交互的重要组成部分,传统语音情感识别系统主要集中于特征提取和模型构建.本文提出一种将深度神经网络直接应用于原始信号的语音情感识别方法.原始语音数据携带了语音信号的情感信息、二维空间信息和时序上下文信息.建立的模型以端到端的方式进行训练,网络自动学习原始语音信号的特征表示,无需手工特征提取步骤....     

基于约束式双通道模型的语音情感识别

针对语音情感识别过程中特征不充分的问题,提出了约束式双通道模型,从全局和局部两方面充分挖掘特征所包含的情感信息,从而提高情感识别率.通道1是针对语音特征的全局信息,通过改进门控循环单元,构建了BAGRU(bidirectional attention gate recurrent unit)模型,提高了语音特征之间的相关性;通道2是针对语音特征的局部信息,卷积神经网络与对抗训练结合,避免了局部信息相互干扰.通过双通道融合模型,根据通道特征重要程度生成不同权重,同时引入正交约束,解决了融合时产生特征冗余的问题.研究结果表明,在IEMOCAP和EMO-DB情感语料库上分别达到了62.83%和82.19%的识别精度,表现出了良好性能.     

基于语音信号的情感识别技术研究

利用基音特征参数和共振峰特征参数提取方法,分析研究了不同情感状态的语音信号,并应用模板匹配方法对语音信号进行识别,其原理和实现方法通俗易懂,便于理解,为语音信号的情感识别技术提供一定的判断指标。     

基于改进线性预测基音频率的语音情感识别系统

针对目前常见的语音特征提取方法应用于真实环境中,所提取的语音特征包含有噪声干扰的问题,进而导致情感识别时出现的分类模糊化情况,为此提出一种新的语音特征提取方法,即线性预测基音频率特征提取方法。它主要是基于线性预测系数来构建模型,利用构建的模型消除声道响应信息以及抑制噪声干扰。由于此方法对于分类模糊化问题没有得到较好改善,利用模型相同的LPCMCC(LPC Mel cepstral coefficients,LPC美尔倒频谱系数)来对线性预测基音频率进行改进,并设计基于线性预测基音频率、其改进特征、LPCMCC与SVM(support vector machines,支持向量机)的语音情感识别对比实验。对比实验表明,此改进特征提取方法应用在情感识别领域的平均精度最高为84%,比线性预测基音频率和LPCMCC要高出22%、14%。为了测试此改进特征在真实环境中的分类效果,在此改进特征的基础上设计了一种基于MATLAB GUI技术的语音情感识别系统。实验结果表明这种新的改进特征能有效改善情感识别时出现的分类模糊化情况,基于此改进特征的语音情感系统能广泛地识别出噪声干扰下的说话人情感。