基于声信号的履带机器人地面分类试验研究

为了拓展地面识别方式及提升识别率,提出利用履带机器人行驶噪声进行地面类型识别.使用声压传感器采集履带机器人在行驶过程中与地面相互作用辐射的声音信号,对声音信号提取修正的梅尔频率倒谱系数（MFCC）及其一阶差分（△MFCC）使用优化后的支持向量机（SVM）进行分类,并测试了该方法在多种背景噪声环境下的效果.结果表明,行驶噪声包含能够表征地面特点的信息.相比于幅域、频域和时频域特征,修正的MFCC+△MFCC特征具有明显优势.在校园环境中分类准确率达到了89.5%,当信噪比高于20 dB时,在多种背景噪声环境中分类准确率均达到80%左右.      

基于多尺度跃层卷积神经网络的精细车型识别

为解决精细车型识别中特征不具有代表性,且识别准确率低的问题,提出了基于多尺度跃层卷积神经网络(CNN)的车型识别方法。通过多个不同尺度的跃层卷积神经网络,提取适用于精细车型识别的低层局部特征和高层全局特征,并分别训练Softmax分类器。利用自适应方式融合方法,将多个单一尺度跃层卷积神经网络的识别结果进行融合,调整不同网络对识别结果的贡献。实验中车型识别准确率达到97.59%。实验结果表明多尺度跃层卷积神经网络适用于精细的车型识别,并能提高识别的准确率。     

改进变分模态分解-多尺度排列熵结合广义回归神经网络的高压直流输电线路故障辨识

针对现有的高压直流(high voltage direct current, HVDC)输电线路故障识别方法识别准确率低,且无法同时准确识别低阻和高阻故障的问题,提出一种改进变分模态分解(variational mode decomposition, VMD)-多尺度排列熵(multi-scale permutation entropy, MPE)结合广义回归神经网络(general regression neural network, GRNN)的HVDC输电线路故障辨识方法。首先,采用鲸鱼算法改进后的VMD对故障电流信号进行分解,并选择合适的本征模态函数(intrinsic mode function, IMF)分量计算多尺度排列熵和IMF能量和比值提取故障特征组成故障特征向量;其次,将特征向量输入到GRNN网络中进行训练与测试,利用GRNN网络对小样本数据的高分类能力识别不同类型的故障。实验结果表明,所提出的方法对HVDC输电线路不同类型故障辨识准确率高,无论发生低阻或高阻故障都能够准确辨识,耐受过渡电阻能力强,在小样本故障辨识方面性能突出,可靠性高。     

多种前端滤波器的ZCPA对语音多变性的鲁棒性研究

针对语音多变性的鲁棒性问题,分别将FIR滤波器、Gammatone(GT)滤波器、Laguerre滤波器以及弯折滤波器(Warped Filter Banks,WFBs)用于过零峰值幅度(Zero Crossing Peak Amplitude,ZCPA)特征提取,并使用支持向量机(Support Vector Machine,SVM)作为后端识别系统,通过实验得到了不同滤波器下ZCPA的识别结果。结果表明在多变性语音的识别中,SVM系统较常用的HMM系统,更适于ZCPA特征;并且在SVM系统下,ERB尺度的弯折滤波器较其它前端滤波器识别效果更好,明显优于常用的MFCC特征。     

用于稳态视觉诱发电位目标识别的多尺度特征融合卷积神经网络方法

针对传统稳态视觉诱发电位(SSVEP)脑电信号目标识别方法分类精度低、提取特征不充分、方法复杂且耗时等问题,提出一种基于多尺度特征融合卷积神经网络的SSVEP信号分类识别方法(SSVEP-MF)。利用小波变换将多通道SSVEP信号整合转化为二维图像作为输入样本集;建立多尺度特征融合卷积神经网络模型(MFCNN),该模型利用三层二维卷积核实现图像样本不同尺度特征的充分提取,构建多尺度特征融合单元对不同层级特征进行融合,并通过全连接等操作完成模型的训练;将样本集输入到MFCNN模型中实现脑电信号特征自适应提取及端到端分类。所提SSVEP-MF方法能够充分提取信号各层级特征,实现短时间视觉刺激下SSVEP信号的有效识别,并具有较高的目标识别效率。实验结果表明,在1 s刺激时长时,相比传统功率谱密度分析方法、典型相关分析方法以及普通卷积结构方法,所提方法的识别准确率分别提升了18.57%、20.08%及7.03%,有效提高了基于稳态视觉诱发电位范式下脑机接口的信号识别性能。     

基于二阶差分MFCC深度学习的声景基调声分类方法

本文提出了一种可用于卷积神经网络分类技术的二阶差分MFCC特征,尝试解决声景学中基调声与非基调声二分类这一具有“人文色彩”的主观分类任务。以老北京中轴线的声景样本数据集为例,根据本文设计的网络模型结构,使用该二阶差分MFCC特征训练的二分类器对于声景基调声的识别准确率达到80.23%,远优于单独使用RMS和Mel频谱特征,以及联合使用RMS与二阶差分MFCC特征的准确率。     

面向多场景的环境异常声音识别

随着人工智能和大数据的发展,各种场景中对异常声音识别的需求日益增长,基于人工智能的声音识别技术正在兴起并被高度重视。现行主流的异常声音识别算法多为浅层机器学习模型结构,对异常声音的识别率较低,且识别的声音类型单一。为了有效识别异常声音,提出一种基于梅尔频率倒谱系数(Mel-frequency cepstral coefficient, MFCC)和卷积神经网络(convolution neural network, CNN)的环境声音识别算法,对各类异常声音进行采集和有效识别,并及时反馈声音状态,为各类声识别应用场景提供精细化管理技术手段。结果表明：提出的算法对5类场景下环境异常声音的识别率得到极大提高,适用于更广泛的声学场景,具有明显的优势。     

基于协同表示的声振传感器网络车辆分类识别

针对使用单一信号分类的现有车辆识别技术的不足,提出了一种基于声音信号与振动信号协同表示的车辆分类识别方法.利用梅尔倒谱系数(MFCC)提取车辆的声音信号和振动信号特征,分别对提取的2种信号特征进行多任务训练分类,以获得多任务协同表示的重构误差并对其进行加权处理,得出被检测目标的分类识别结果.结果表明,所提出的车辆分类识别方法对于车辆目标具有较好的分类效果和较高的识别效率.     

基于麻雀搜索算法优化支持向量机的刀具磨损识别

针对微小深孔钻削刀具磨损状态检测的工程需求,提出了基于钻削声信号的麻花钻头磨损状态识别方法。根据不同磨损程度的麻花钻在钻削过程中的声信号,使用经验模态分解(empirical mode decomposition, EMD)将声信号分解成若干个固有模态函数(intrinsic mode functions, IMFs),通过时频联合分析探索刀具磨损与声信号特征之间的关联规律;再使用麻雀搜索算法(sparrow search algorithm, SSA)优化支持向量机(support vector machine, SVM)的参数,并利用SVM实现基于声信号特征的刀具磨损状态识别。实验结果表明,微小深孔钻头磨损程度与钻削声信号特征之间存在非线性耦合关系,声信号高频特征对钻头磨损程度的变化非常敏感;采用经过SSA优化后的SVM算法,基于优选的IMF特征能够准确识别钻削刀具磨损状态,识别准确率可达98.246%。     

基于PLAR的说话人确认系统的噪音鲁棒性

针对Mel频率倒谱系数(Mel frequency cepstralcoefficient,MFCC)特征的说话人确认系统在干净语音环境下具有很高识别率但在噪音环境下识别率急剧下降的缺点,构建了基于感知对数面积比系数(perceptual log area ratio,PLAR)特征的说话人确认系统,并对该系统的噪音鲁棒性进行研究。结果表明:PLAR特征具有较强的噪音鲁棒性。将PLAR与MFCC进行特征域和分数域的融合,利用两者之间存在着的互补性,可有效提高说话人确认系统的识别性能。     

2D-Haar声学特征超向量快速生成方法

针对大数据量音频的高速处理,提出一种快速的声学特征超向量生成方法,有效提高音频识别系统的识别速度和精度.所提方法首先将多个连续音频帧的常用声学特征构成声学特征图,进而使用低复杂度的运算方法在其中快速提取维数达数十万的Haar-like声学特征;然后使用AdaBoost.MH算法,筛选出具有较高代表性的Haar-like声学特征模式组合,用以构成声学特征超向量;进而提出Random AdaBoost特征筛选方法,进一步提高特征筛选速度.实验结果表明,在音频事件识别、说话人识别、说话人性别识别3种场合下,使用Haar-like声学特征可以使SVM、C5.0、AdaBoost等识别算法获得比MFCC、PLP、LPCC等常用声学特征更高的识别准确率,同时可以获得7~20倍的训练速度提升和5~10倍的识别速度提升.      

基于行车声音端点检测的交通量统计

基于传统特征的行车声音端点检测法存在重叠有车段识别率低、双门限阈值较难确定的问题,针对这两个问题,探索性地将梅尔频率倒谱系数(Mel frequency cepstral coefficients,MFCC)倒谱距离特征和短时能量特征进行了融合并应用于交通量检测。首先选取了周围环境较为安静的一个双车道路段,并采集了该路段上包含重叠有车段的行车声音;其次提取了行车声音的短时能量特征和MFCC倒谱距离特征,并对它们在端点检测中的优劣进行了分析对比;再次提出了一种融合短时能量特征和MFCC倒谱距离特征的新特征,并基于新特征将传统的双门限判决思路改进成了单门限判决思路;最后利用新特征对有车段进行端点检测并统计交通量。实验结果表明:基于融合特征的端点检测方法能有效解决重叠有车段识别率低和双门限阈值较难确定的问题。     

基于BP神经网络的海洋声学仪器信号识别方法

分析了几种常用海洋声学仪器信号的基本特征,提出一种基于误差反向传播(back propagation,BP)神经网络,以实现对信号特征参数进行分类、识别的方法.该方法采用短时傅里叶变换提取信号特征参数,运用Levenberg-Marquardt算法训练BP神经网络.以实测海洋声学仪器信号的特征参数进行训练后,采用实测和仿真样本对BP神经网络的识别能力进行测试.实验结果表明,BP神经网络能够有效地区分不同海洋声学仪器的信号,识别准确率达到95%以上,且虚警率低于5%.该研究成果可用于识别海域中不同海洋声学仪器,检测海洋中声学仪器的工作状态.该识别方法对于其他海洋声信号的识别研究也有一定的参考价值.     

基于改进小波包去噪与梅尔倒谱系数的低信噪比交通环境声音识别

随着自动驾驶汽车研究的不断深入,对其环境感知系统提出了更高的要求。为了使自动驾驶汽车适应更复杂的交通环境,本文研究了低信噪比声学环境感知技术,提出改进的小波包去噪方法;采用经验模态分解(EMD)的方法改进梅尔频率倒谱系数(MFCC)的提取;采用支持向量机(SVM)识别模型完成低信噪比交通环境声音识别。实验结果表明,本文提取的去噪方法提高声音事件信噪比的同时保持声音特征,且对噪声有自适应性;改进的MFCC提取方法一定程度上提高了特征参数的抗噪性能。通过对低信噪比交通环境声音去噪和特征参数优化后,其平均识别率比优化前提高了33.34%,并改变了识别率骤降的趋势。     

基于HHT和SVM的纤维拉伸断裂声发射信号的特征提取及分类研究

为了研究纤维拉伸断裂声发射信号的特征提取及分类方法,采用声发射技术采集了芳纶1313和阻燃黏胶2种纤维的拉伸断裂的声发射信号。通过小波变换,对采集的2种纤维的声发射信号进行消噪预处理以去除部分噪声,应用希尔伯特-黄变换对2种纤维去噪后的信号进行特征频率的提取,运用最小二乘支持向量机(LSSVM)对2种纤维的特征频率进行分类识别。结果表明:小波去噪方法可以去除信号的部分噪声;希尔伯特时频谱可以一定程度上反映2种纤维材料在时间维度上的断裂情况,边际谱上可以提取2种纤维材料声发射信号的特征频率;LSSVM能够对2种纤维材料拉伸断裂的特征频率分类识别,芳纶1313的识别率为40%,阻燃黏胶的识别率为80%,总的识别率为60%。     

说话人识别中语音特征参数研究

在说话人识别系统中,特征参数的选择和提取对系统的识别性能有关键性的影响。研究了两种重要的语音特征参数,线性预测倒谱系数和美尔倒谱系数,在此基础上提出改进的相位自相关系数,通过实验对几种参数进行了对比,结果表明改进的相位自相关系数能够使系统的误识率明显下降。     

基于多特征融合的SVM声学场景分类算法研究

针对DCASE2017挑战赛的声场环境数据集,提取梅尔频率倒谱系数（MFCC）、短时能量（SE）、声学事件似然特征（AELF）、静音时间（MT）特征,组成多特征融合矩阵,通过对比多种核函数和寻优算法,最终选取高斯径向基核函数（RK）建立支持向量机（SVM）模型,采用交叉验证（CV）方法进行SVM参数寻优,对15种声学场景进行分类.实验结果表明,杂货店、办公室的分类准确性达到了90%以上,平均分类准确性达到71.11%,远高于挑战赛的基线系统61%的平均分类准确性.      

基于MFCC和SVM的说话人性别识别

建立了普通话语音性别数据库,提出联合梅尔频率频谱系数(Mel-frequency CepstrumCoefficients,MFCC)的特征提取方法和支持向量机(Support Vector Machine,SVM)的分类方法进行说话人性别识别,并与其它分类方法进行比较,实验结果表明该方法的说话人性别识别准确率达到98.7%,明显优于其它分类器。