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专利号: 2020114559187
申请人: 长春工程学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 乐器;声学
更新日期:2023-12-04
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种双层PID优化的BP神经网络语音识别方法,其特征在于:首先,搭建三层BP神经网络,分别为输入层、隐藏层和输出层,随机生成输出层和隐藏层之间的加权系数Wij(k)和Wjg(k),以及两层间激活函数参数aj(k)和bg(k),选取学习率η(k),并令k=1;

其次,FPGA平台对需要识别的语音进行语音数据提取,并使用BP神经网络对提取后的数据Xi(k)进行分析,计算BP神经网络输出层的输出Og(k),同时根据期望输出Yg(k)计算误差Eg(k),使用误差Eg(k)与PID算法中的比例参数KP,积分参数KI,微分参数KD对η(k)进行调节;

然后,使用误差Eg(k)和调节后的η(k)修正BP神经网络输出层和隐藏层的加权系数Wij(k)和Wjg(k),以及两层间激活函数参数aj(k)和bg(k),直到BP神经网络输出层输出误差满足要求为止,最后对输入的语音进行判定,是否为设定的语音信号;

包括以下步骤:

A、进行训练初始化准备,将神经网络结构初始化,获取训练用的样本集;

B、对样本集进行特征提取,得到特征集;

C、以特征集作为训练集对神经网络进行训练,在训练过程中使用期望输出Yg(k)与实际输出Og(k)得到误差Eg(k),误差Eg(k)作为外层PID算法中的参数对学习速率η(k)进行调节,之后继续使用误差Eg(k)与调节后的学习速率η(k+1)作为内层PID算法参数对输入层的权值Wij(k)、阈值aj(k),以及输出层权值Wjg(k)、阈值bg(k)进行调节;

D、对调节后的神经网络进行测试,测试样本按照步骤(2)进行特征提取,之后交由经过步骤的(3)神经网络进行识别,得到步骤(3)所述误差Eg(k),当误差Eg(k)小于一定阈值,神经网络训练完成,判断输入的语音信号是否为设定的语音信号。

2.根据权利要求1所述的一种双层PID优化的BP神经网络语音识别方法,其特征在于,所述步骤C中,误差Eg(k)作为外层PID算法参数对学习速率进行调节,外层PID调节公式如下:

其中s=1,2,…,k,k为当前迭代次数,N3为输出层层数,取N3=3,其中EgD(k)=Eg(k)‑Eg(k‑1)。

3.根据权利要求1所述的一种双层PID优化的BP神经网络语音识别方法,其特征在于,所述步骤C中,使用误差Eg(k)与调节后的学习速率η(k+1)作为内层PID算法参数对输入层与隐藏层之间权值Wij(k),隐藏层阈值aj(k),以及隐藏层与输出层之间权值Wjg(k),输出层阈值bg(k)进行调节,外层PID调节公式如下,输入层与隐藏层之间权值的更新公式为:隐藏层阈值的公式为:

N3为输出层层数,取N3=3,

隐藏层与输出层之间权值的更新公式为:输出层阈值的更新公式为:

其中s=1,2,…,k,k为当前迭代次数,N3为输出层层数,取N3=3,其中EgD(k)=Eg(k)‑Eg(k‑1)。