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基于SOPC的说话人识别控制器

作　者: 刘好新
导　师: 张歆奕
学　校: 五邑大学
专　业: 通信与信息处理
关键词: 软硬件协同设计 SOPC NiosⅡ软核说话人识别 LPCC DTW
分类号: TN912.34
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 28次
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内容摘要

本文构建了一个基于FPGA嵌入IP软核的SOPC嵌入式系统,利用该系统实现了说话人识别控制器。本文使用的物理平台为Altera公司的DE2-70开发板,其上包含FPGA芯片EP2C70及丰富的片外资源,如音频芯片,LCD,存储器等等。SOPC嵌入式系统有多种实现方案,本文采用的是NiosⅡ处理器系统。该系统包含一个NiosⅡ处理器及一些必要的外设,如定时器,片上RAM等等。NiosⅡ处理器系统的开发工具为QutusⅡ9.0以及SOPC builder,在处理器中运行的软件系统的开发工具则为NiosⅡ9.0 IDE。本文的语音特征参数采用LPCC (Linear Prediction Cepstral Coefficient,线性预测倒谱系数),匹配算法采用DTW (Dynamic Time Warping,动态时间规整)算法。该系统的识别过程与话者和文本有关,即要求正确话者输入正确语音才能识别通过,其中语音为由话者指定的某个孤立词。系统工作延时约8.5ms,即用户语音输入完毕后约8.5ms即可输出识别结果。作者用10位话者对正确词的3次发音建立用户模板,以他们对正确词和错误词的另外10次发音作为测试语音,Matlab仿真结果表明,系统正确识别率为99%,同时存在7.7%的误识率

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第一章绪论  8-10
  1.1 课题来源及研究背景  8
  1.2 SOPC技术的发展概况  8-9
  1.3 本文的主要工作  9-10
第二章说话人识别  10-28
  2.1 说话人识别的基本问题  10-12
  2.2 表征说话人特点的基本特征  12-14
  2.3 说话人识别的几种方法  14-16
    2.3.1 模板匹配法  15-16
    2.3.2 概率模型法  16
  2.4 语音信号的同态处理与线性预测编码(LPC)分析  16-22
    2.4.1 同态信号处理的基本原理  17-20
    2.4.2 语音信号的复倒谱和倒谱的特点  20-22
  2.5 LPCC的求解  22-23
  2.6 动态时间规整  23-27
    2.6.1 算法原理  23-26
    2.6.2 多模板叠加  26-27
  2.7 本章小结  27-28
第三章基于SOPC的嵌入式系统  28-38
  3.1 SOPC技术简介  28-29
  3.2 NiosⅡ软核SOPC系统及其组件  29-33
    3.2.1 NiosⅡ软核嵌入式处理器  30-31
    3.2.2 AVALON交换架构  31-32
    3.2.3 外围设备  32-33
  3.3 DE2-70开发平台  33-37
    3.3.1 cycloneⅡ FPGA  35-36
    3.3.2 音频芯片WM8731  36-37
  3.4 本章小结  37-38
第四章系统设计  38-49
  4.1 硬件设计  38-39
  4.2 Matlab仿真  39-42
    4.2.1 系统仿真  39-40
    4.2.2 算法仿真  40-42
  4.3 NiosⅡ软核的构建  42-43
    4.3.1 准备工作  42
    4.3.2 添加部件  42-43
    4.3.3 参数设置  43
    4.3.4 生成  43
  4.4 软件设计  43-44
    4.4.1 系统设置  43-44
    4.4.2 文件介绍  44
  4.5 软件工作流程  44-47
    4.5.1 总体流程  44-45
    4.5.2 识别部分流程  45-46
    4.5.3 建模部分流程  46-47
  4.6 设计特点  47-48
  4.7 本章小结  48-49
第五章软硬件协同设计  49-53
  5.1 软件优化  49-50
  5.2 硬件优化  50-51
  5.3 使用时间标签  51
  5.4 本章小结  51-53
总结及展望  53-54
参考文献  54-57
攻读硕士期间发表的学术论文  57-58
致谢  58-59
附录系统实物图  59

基于SOPC的说话人识别控制器

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