基于LabVIEW的声音识别系统设计开题报告

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1、文献综述基于LabVIEW的声音识别系统设计1前言LabVIEW是美国NationalInstruments（美国国家仪器公司，简称NI公司）推出的一种通用虚拟仪器开发软件，它包含丰富的功能函数库和完备的总线设备驱动程序。LabVIEW的一大特色是其基于图形的编程方式，采用了数据流（datastream）而非传统的文本方式的编程方法。这种编程方式强调信号处理的实际过程，有利于简化编程，缩短开发时间和降低开发难度。[1][2]LabVIEW广泛应用于包括自动化、通信、半导体、电路设计、航空和生产过程控制及生物医

2、学在内的各种工业领域中，用来提高应用系统的开发效率。这些应用涵盖了产品的研发、测试、生产到后期服务的各个环节。在系统设计中协调使用LabVIEW，共享软件及信息资源，可以节约大量的时间和金钱[3]。LabVIEW的应用大致可分为以下几个主要方面：(1)应用于生产检测：LabVIEW已经成为用于测试测量领域的工业标准化开发工具。LabVIEW结合NITestStand测试执行环境和该领域中最大的仪器驱动程序库，为整个系统建立稳固完整的检测管理平台。(2)应用于研究与分析：运用LabVIEW，可在汽车、能源研究和

3、其它众多工业领域的应用系统中进行实时数据的分析和处理。对于图像处理、时频分析、小波和数字滤波的应用系统，LabVIEW特别提供各种附加工具包以加速系统的开发。(3)应用于过程控制和工厂自动化：可利用LabVIEW来建立过程控制和工业自动化应用系统。在LabVIEW平台下，可以实现多通道的高速测量和控制。对于大型复杂的工业自动化和控制系统，有专门的LabVIEW数据记录和监控模块，用于监控多通道I／O与工业控制器和网络进行通信，以及提供基于PC机的控制。(4)应用于机器监控：对于要求有实时控制、视觉和图像分析或

4、运动控制的机器监视和预先维护的应用系统，LabVIEW是理想的选择。LabVIEW系列产品，包括用于可靠、确定性控制的实时LabVIEW（LabVIEWRT）软件，能够快速、准确的建立起功能强大的机器监视和自动控制应用程序。(5)应用于测控系统：LabVIEW有着强大的功能和广阔的应用前景，但就目前国内的现状来看，大多数的用户还只仅仅利用它来进行数据的处理、分析和显示，而忽略了LabVIEW强大的数据采集和控制功能，特别是基于PC机的实时控制，在国内应用较少。[4][5][6]声音识别和处理是目前信息学领域的

5、研究热点和难点，其任务是研究如何利用信号处理技术研究声音信号，使未来的计算机“能听会说”。声音信号的处理是对声音信号进行分析，只有通过分析得到的参数才能做进一步的研究。声音分析涉及大量复杂的数学运算，如果采用硬件方式实现，从价格和灵活性上都不可取。如果通过计算机软硬件结合的方法采用主流的编程方式实现，则存在编程复杂，不易扩展和界面不友好等问题。2系统构成及设计2.1软件部分与硬件部分本设计的软件部分由LabVIEW实现。数据采集硬件包括传感器、信号调理仪器、信号记录仪器。前两者已有专门的厂商研发。计算机采集卡

6、是信号记录仪器中的重要组成部分,主要起A/D转换功能。目前主流数据采集卡都包含了完整的数据采集功能.但这些卡价格均比较昂贵。相对而言，同样具备A/D功能的声卡技术已经成熟，成为计算机的标准配置，在大多数的计算机上甚至直接集成了声卡功能，无需额外添加配件。[7]2.2声音数据部分声音信号一般被看作一种短时平稳的随机信号，主要是对他进行时域、频域和倒谱域上的信号分析。声音信号的时域分析是对信号从统计的意义上进行分析，得到短时平均能量、过零率、自相关函数以及幅差函数等信号参数。根据声音理论，气流激励声道产生声音，声

7、音信号是气流与声道的卷积，因此可以对信号进行同态分析，将信号转换到倒谱域，从而把声道和激励气流信息分离，获得信号的倒谱参数。[8]2.3声音识别主要算法声音识别系统常用的算法有ANN(神经网络)、DTW(动态时间归整匹配)、HMM(隐马尔可夫)的识别和训练算法。HMM算法是目前最成功的一种声音识别模型和算法。常用的特征矢量有LPCC(线性预测倒谱系数)和MFCC(美尔频标倒谱系数)。[9]2.4信号采集与处理信号采集与处理系统主要应用的是数据采集卡的A/D（模/数）转换功能，通过数据采集卡将采集端采集到的模拟

8、电信号利用高速模数转换电路转换为数字信号，经过数据采集卡板载缓存，最后利用计算机中的程序不断从缓存中提取数据，存入计算机中，并进行相关处理，提取有用数据进行硬盘存储。利用LabVIEW语言编写数据采集卡的驱动程序，对信号分析处理及存储流程如图1所示。[10]图1信号采集与处理系统总流程图2.5数据采集部分首先从LabVIEW软件中声音模块选项卡中找到声音文件打开VI、声音输入配置VI、声音输入读取V