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专利号: 2021100606098
申请人: 吉林农业科技学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 教育;密码术;显示;广告;印鉴
更新日期:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于大数据挖掘技术的韩语发音纠正系统,其特征在于,包括音频信号采集模块、数据分析模块、纠正模块、控制模块、终端模块,云端模块,信号传输装置包括声带振动传感器、电磁传感器,电磁传感器用于捕捉语音识别中舌头和下巴的运动,所述电磁传感器是穿戴永磁示踪剂,利用磁传感器阵列无线跟踪舌头的运动,对舌头的坐标及其曲率位置的超声成像测量,以表示说话过程中的舌头,同时基于下颌、舌头和喉部的组合来估计发音模型中元音的共振峰频率,所述数据分析模块对韩语元音和辅音前两个共振峰进行优化,具体步骤包括:

S1.对于元音,第一共振峰表示为 其值与舌头高度h成反比:第二个共振峰,表示为 对于元音的产生,其值与舌头的水平轴推进l成反比:口腔被认为是一个管状模型,并认为是一个谐振器,对模型进行修正,获得:β1和β2是提供的舌头元音发音系统共振峰响应的最接近的常量值,β1、β2∈R,c是音速,c=340m/s;

S2.确定β1和β2的值,β1和β2的值基于永磁示踪剂实验值的现有口腔系统共振峰的采集值计算而得,为了提高准确率,计算估计系统和舌发音系统的共振峰之间的损失函数,使用均方误差函数计算损失:

计算损失函数的偏导数,并通过下式更新β1和β2的当前值:S3.松音、紧音、送气音的第一共振峰分别表示为:松音、紧音、送气音的第二共振峰分别表示为:式中,γ1、γ2是提供的舌头辅音发音系统共振峰响应的最接近的常量值,c是音速,B是爆破释放时间,Duration是发音持续时间;

S4.将简化的基于舌头的口腔系统与喉部系统级联而提出声道系统的计算公式,声道系统共振峰频率的传递函数由表示为V(z)k,喉系统和舌的共振峰频率的传递函数表示为L(z)k和O(z)k:

A1,A2分别表示喉和舌发音系统的共振峰频率,T表示每个共振峰的持续时长,z表示共振峰的带宽,Fik表示根据i,k取值的不同,分别代表S5.所述纠正模块通过传感器获知共振峰频率以及舌头和下巴的位置变化,以确定与音高相关的下巴发音参数;并在发音过程中,进行了声学和肌电图分析,利用磁共振成像和腭电图数据捕捉近辅音的三维声道几何特征,根据实际音素串与标准发音,对学习者的下颌、舌头和喉部运动进行动态调整的指导;

所述音频信号采集模块包括信号传输装置、音频信号调制器、解调器、语音采集器。

2.根据权利要求1所述的一种基于大数据挖掘技术的韩语发音纠正系统,其特征在于,引入消错计算可以有效地进行高精度的口语发音校正计算,首先进行数据处理和误差计算,其过程如下:

式中,E误差,H为误差阈值,B为振动波谷的极值,C为音频的有效周期律,D为恒频参数,PAH为韩语语音的标准振幅;

结合自适应滤波和盲源分离,对语音信号进行分解,得到韩语语音检测的FM分量输出如下:

Tm(θ)=(m‑1)T0(θ);

式中,T0(θ)表示初始FM分量,Tm(θ)是FM分量;

将收集到的韩语口语发音规范化计算:式中,ηE是韩语发音过程中的函数离散值,n是函数离散值的权重,T表示两个音频节点之间的跳数,dij表示音频节点i和节点j之间的最短路径;

按如下公式对发音进行纠正:

T ‑1 ‑1

Vi=RUi(AS )

T ‑1

式中,A为音频固有偏斜度,是衡量音符的参数,S 为音频属性的组合,是音频校对的函数参数,R为高级音频的提升权重,Ui是音频的度量,Vi为音频防错极限。

3.根据权利要求1所述的一种基于大数据挖掘技术的韩语发音纠正系统,其特征在于,声带振动传感器包括语音信号采集传感器阵列,韩语语音信号特征检测的频域为v(t,θ),即:

式中,ωi(θ)表示韩语第i条发音输出的瞬时时域信号加权向量, 表示韩语发音输出的瞬时时域信号分量,θ为语音信号参数,*表示共轭算子,m表示传感器,且数量的最大值为M;

采用自适应波束形成方法对语音信号进行时域匹配和滤波,输出信号的频域特性如下:

H

V(t,θ)=x(t)ω(θ)式中,H表示复共轭转置;

韩语语音输出的瞬时时域信号的加权向量和分量可以表示为:T

x(t)=[x1(t),x2(t),…,xM(t)]T

ω(θ)=[ω1(θ),ω2(θ),…,ωM(θ)];

结合传感器阵列的信号处理方法,得到韩语发音错误检测的信号模型如下:式中,gm为计算系数,nm(t)为辅助参数。

4.根据权利要求3所述的一种基于大数据挖掘技术的韩语发音纠正系统,其特征在于,所述音频信号调制器通过数字信号处理技术将低频数字信号调制成高频数字信号并进行传输,所述音频信号调制器与所述解调器成对使用,用来将数字信号调整为高频信号进行传输,而所述解调器则将数字信号还原为原始信号。

5.根据权利要求4所述的一种基于大数据挖掘技术的韩语发音纠正系统,其特征在于,所述解调器将调制在高频数字信号中的低频数字信号还原。

6.根据权利要求1所述的一种基于大数据挖掘技术的韩语发音纠正系统,其特征在于,所述控制模块由程序计数器、指令寄存器、指令译码器、时序发生器和操作控制器组成,用于发布命令,协调和指挥整个系统的运行。

7.根据权利要求1所述的一种基于大数据挖掘技术的韩语发音纠正系统,其特征在于,所述终端模块包括客户端UI模块、可视化模块,所述客户端UI模块适于采集终端用户信息。

8.根据权利要求1所述的一种基于大数据挖掘技术的韩语发音纠正系统,其特征在于,所述云端模块包括讯号接收模块,所述云端模块包括韩语标准发音以及口腔系统与喉部系统的数据库。