语音识别及端到端技术现状及展望

通过对语音识别技术的发展梳理,简单介绍了语音识别的历史和应用现状,并将传统语音识别的技术和当前的研究进展进行描述.传统语音识别采用基于统计的方法,采用声谱特征,在GMM-HMM混合结构上进行训练和匹配.当前的语音识别模型主要基于深度学习的方法,采用CNN、RNN都可以有效的进行特征提取从而建立声学模型.进一步的研究采用了端到端的技术,避免了多个模型间的误差传导.端到端技术主要有CTC技术和attention技术,最新的模型和方法着重研究了attention技术,并在尝试进行与CTC的融合以达到更好的效果.最后结合作者自身的理解,概括了语音识别当前所面临问题和未来发展方向.     

端到端流式语音识别研究综述

语音识别是实现人机交互的一种重要途径,是自然语言处理的基础环节,随着人工智能技术的发展,人机交互等大量应用场景存在着流式语音识别的需求。流式语音识别的定义是一边输入语音一边输出结果,它能够大大减少人机交互过程中语音识别的处理时间。目前在学术研究领域,端到端语音识别已经取得了丰硕的研究成果,而流式语音识别在学术研究以及工业应用中还存在着一些挑战与困难,因此,最近两年,端到端流式语音识别逐渐成为语音领域的一个研究热点与重点。从端到端流式识别模型与性能优化等方面对近些年所展开的研究进行全面的调查与分析,具体包括以下内容：（1）详细分析和归纳了端到端流式语音识别的各种方法与模型,包括直接实现流式识别的CTC与RNN-T模型,以及对注意力机制进行改进以实现流式识别的单调注意力机制等方法;（2）介绍了端到端流式语音识别模型提高识别准确率与减少延迟的方法,在提高准确率方面,主要有最小词错率训练、知识蒸馏等方法,在降低延迟方面,主要有对齐、正则化等方法;（3）介绍了流式语音识别一些常用的中英文开源数据集以及流式识别模型的性能评价标准;（4）讨论了端到端流式语音识别模型的未来发展与展望。     

基于端到端语音识别的关键词检索技术研究

近十年来,端到端的语音识别框架发展迅速.区别于传统的基于隐马尔可夫模型的语音识别框架,端到端语音识别拥有众多新特性,而且可以达到相同或更优秀的性能.因此,端到端语音识别吸引了越来越多的关注,已经成为了与传统语音识别并列的第二类主流框架.针对端到端语音识别无法提供关键词检索所需的关键词准确时间起止点与可靠置信度的问题,提...     

端到端维吾尔语语音识别研究

近几年来,基于端到端模型的语音识别系统因其相较于传统混合模型的结构简洁性和易于训练性而得到广泛的应用,并在汉语和英语等大语种上取得了显著的效果.本文将自注意力机制和链接时序分类损失代价函数相结合,将这种端到端模型应用到维吾尔语语音识别上.考虑到维吾尔语属于典型的黏着语,其丰富的构词形式使得维吾尔语的词汇量异常庞大,本文引入字节对编码算法进行建模单元的生成,从而获得合适的端到端建模输出单元.在King-ASR450维吾尔语数据集上,提出的算法明显优于基于隐马尔可夫模型的经典混合系统和基于双向长短时记忆网络的端到端模型,最终识别词准确率为91.35%.     

基于时域建模的自动语音识别

端到端神经网络能够根据特定的任务自动学习从原始数据到特征的变换,解决人工设计的特征与任务不匹配的问题。以往语音识别的端到端网络采用一层时域卷积网络作为特征提取模型,递归神经网络和全连接前馈深度神经网络作为声学模型的方式,在效果和效率两个方面具有一定的局限性。从特征提取模块的效果以及声学模型的训练效率角度,提出多时间频率分辨率卷积网络与带记忆模块的前馈神经网络相结合的端到端语音识别模型。实验结果表明,所提方法语音识别在真实录制数据集上较传统方法字错误率下降10%,训练时间减少80%。     

基于深层声学特征的端到端语音分离

提出基于深层声学特征的端到端单声道语音分离算法,传统声学特征提取方法需要经过傅里叶变换、离散余弦变换等操作,会造成语音能量损失以及长时间延迟.为了改善这些问题,提出了以语音信号的原始波形作为深度神经网络的输入,通过网络模型来学习语音信号的更深层次的声学特征,实现端到端的语音分离.客观评价实验说明,本文提出的分离算法不仅有效地提升了语音分离的性能,也减少了语音分离算法的时间延迟.     

基于端到端技术的藏语语音识别*

现阶段基于链接时序分类技术的端到端的大规模连续语音识别成为研究热点,文中将其应用于藏语识别中,取得优于主流的双向长短时记忆网络性能.在基于端到端的语音识别中,不需要发音字典等语言学知识,识别性能无法得到保证.文中提出将已有的语言学知识结合至端到端的声学建模中,采用绑定的三音子作为建模单元,解决建模单元的稀疏性问题,大幅提高声学建模的区分度和鲁棒性.在藏语测试集上,通过实验证明文中方法提高基于链接时序分类技术的声学模型的识别率,并验证语言学知识和基于端到端声学建模技术结合的有效性.     

基于韵律特征辅助的端到端语音识别方法

针对传统的语音识别系统采用数据驱动并利用语言模型来决策最优的解码路径,导致在部分场景下的解码结果存在明显的音对字错的问题,提出一种基于韵律特征辅助的端到端语音识别方法,利用语音中的韵律信息辅助增强正确汉字组合在语言模型中的概率。在基于注意力机制的编码-解码语音识别框架的基础上,首先利用注意力机制的系数分布提取发音间隔、发音能量等韵律特征;然后将韵律特征与解码端结合,从而显著提升了发音相同或相近、语义歧义情况下的语音识别准确率。实验结果表明,该方法在1 000 h及10 000 h级别的语音识别任务上分别较端到端语音识别基线方法在准确率上相对提升了5.2%和5.0%,进一步改善了语音识别结果的可懂度。     

混合连接时间/注意力机制端到端语音识别

为提高常规自动语音识别(ASR)系统的精度,提出基于隐式马尔可夫模型混合连接时间分类/注意力机制的端到端ASR系统设计方法。首先,针对可观测时变序列语音识别过程中存在的连续性强、词汇量大的语音识别难点,基于隐式马尔可夫模型对语音识别过程进行模拟,实现了语音识别模型参数化;其次,使用连接时间分类目标函数作为辅助任务,在多目标学习框架中训练语音识别过程的关注模型编码器,可降低序列级连接时间分类目标近似度,实现语音识别过程精度提升;最后,通过在自建语音识别库上的仿真实验,验证所提算法在识别效率和精度上的性能优势。     

基于非线性堆叠双向网络的端到端声纹识别

传统声纹识别方法过程繁琐且识别率低,现有的深度学习方法所使用的神经网络对语音信号没有针对性从而导致识别精度不够。针对上述问题,本文提出一种基于非线性堆叠双向LSTM的端到端声纹识别方法。首先,对原始语音文件提取出Fbank特征用于网络模型的输入。然后,针对语音信号连续且前后关联性强的特点,构建双向长短时记忆网络处理语音数据提取深度特征,为进一步增强网络的非线性表达能力,利用堆叠多层双向LSTM层和多层非线性层实现对语音信号更深层次抽象特征的提取。最后,使用SGD优化器优化训练方式。实验结果表明提出的方法能够充分利用语音序列信号特征,具有较强的时序全面性和非线性表达能力,所构造模型整体性强,比GRU和LSTM等模型具有更好的识别效果。