浦項科技大學開發用於精確語音識別的可穿戴式振動傳感器

2020-11-24 RFID世界網

　　近年來，語音識別技術變得越來越普及，涉及的領域十分廣闊，包括模式識別、信號處理、概率論和資訊理論、人工智慧等等。


語音識別技術

　　作為一門新興的交叉學科，語音識別技術經過最近二十年的發展，已經取得了顯著進步，早已進入商用市場。曾經有人做出預計，10年之內語音識別技術將進入日常生活中的各個領域，比如家電，通信，醫療和家庭服務等等。尤其是現在，語音識別更加融入到我們的生活當中，如現在廣泛普及的智慧型手機中都能看到它們的身影。

　　但是，由於周圍環境中存在的障礙物和其他噪聲，語音識別的表現總是有些不穩定，有時甚至會發生錯誤識別，這是因為手機中檢測聲音普遍使用的是麥克風。麥克風，簡單的說它是一種將聲音信號轉換為電信號的能量轉換器件。最初的麥克風是通過電阻進行聲電轉換，後來發展為通過電感或電容進行聲電轉換。因為它們通過感知空氣中的振動進行工作，因此它們都有一個共同的缺點，容易受到環境噪聲的影響。

　　據傳感器專家網報導，近日國外的一項研究成果，成功解決了這項難題。浦項科技大學（POSTECH）的研究人員成功開發出一種靈活且可穿戴的振動響應傳感器，可準確識別用戶的聲音。當連接到頸部時，傳感器可以通過頸部皮膚的振動精確地識別聲音，並且不受環境噪聲或聲音音量的影響。


可穿戴式振動傳感器附著在人類頸部皮膚上來進行語音識別 資料圖

　　這些可附著皮膚的傳感器通過檢查頸部皮膚振動來檢測和識別人的聲音，頸部皮膚振動可以通過幾個參數來測量，包括速度、位移和加速度。


可穿戴式振動傳感器與用於語音驗證和語音控制應用的參考麥克風之間的比較示意圖

　　傳統的振動傳感器通過空氣振動識別聲音，並且由於機械共振和阻尼效應靈敏度降低。因此，他們無法定量測量聲音。因此，環境聲音或口罩等障礙物會影響其語音識別的準確性，不能用於安全認證。


可穿戴式傳感器即使在嘈雜的環境中也能準確識別語音而不會出現振動失真 資料圖

　　在這項研究中，研究小組證明，聲壓與各種聲壓級別的頸部皮膚振動加速度成正比，範圍為40至70 dB SPL（聲壓級）。研究人員開發了這種新的可穿戴振動傳感器，利用皮膚振動加速。該裝置由超薄聚合物薄膜和帶有小孔的隔膜組成。它可以通過測量皮膚振動的加速度來定量地感知聲音。在一次成功的演示中，可穿戴式傳感器即使在嘈雜的環境中也能準確識別語音而不會出現振動失真，並且在佩戴口罩的情況下音量非常低。

　　該研究可以進一步擴展到各種語音識別應用，例如電子皮膚，人機界面，可穿戴式聲樂健康監測設備。

　　研究人員在他的採訪中解釋了這項研究的意義。「這項研究非常有意義，它開發了一種新的語音識別系統，可以定量地感知和分析語音，不受周圍環境的影響。它從傳統的語音識別系統向前邁出了一步，只能識別語音定性「。該研究得到了韓國科學和信息通信技術部全球前沿研究計劃下的先進軟電子中心的支持。

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