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基于能量轮廓特征及多任务学习的低资源开销个性化语音唤醒

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基于能量轮廓特征及多任务学习的低资源开销个性化语音唤醒

作者：刘泽远哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

现如今语音交互服务广泛应用于各类小型智能终端设备上,语音唤醒作为人机语音交互的前端处理技术,通过从输入的语音流中检测出关键词来唤醒设备,其需要长时间运行,因此保持低资源开销是其工作的必要条件。出于安全考虑,除了必要的关键... 详细信息

现如今语音交互服务广泛应用于各类小型智能终端设备上,语音唤醒作为人机语音交互的前端处理技术,通过从输入的语音流中检测出关键词来唤醒设备,其需要长时间运行,因此保持低资源开销是其工作的必要条件。出于安全考虑,除了必要的关键词检测外,还需要对说话人身份进行确认,即个性化语音唤醒。本文主要就低资源开销的个性化语音唤醒方法展开研究。个性化语音唤醒模型的资源开销和预处理方法息息相关,好的预处理方法可以大幅减少模型的实际数据处理量。传统预处理方法主要滤除静音和噪声,若能再滤除部分非唤醒语音,将会节省更多的资源开销,因此本文提出了一种计算代价小的非唤醒语音过滤方法,其基于唤醒语音的能量轮廓特征分布构建统计模型,能滤除明显不属于此分布的非唤醒语音。过滤后,可将剩余的语音段输入关键词检测模型进行判别。考虑到该模型以词片为基元,单次输入为若干语音帧构成的词片级语音段,所以需要将过滤后的语音段切分成词片级片段。然而,使用传统固定小步长滑动窗切分方法,切分后相邻的语音段之间交叠较大,可能含义重复,导致关键词检测模型重复计算,进而浪费计算资源,因此提出了一种基于能量轮廓显著分隔点的语音切分方法,以更合理的步长来切分语音,使得片段数量更少,进而减少关键词检测模型的实际处理次数,以达到进一步降低资源开销的目的。另一方面,传统的个性化语音唤醒任务对关键词检测和说话人验证分别建模、独立优化,且大部分研究都集中于低资源开销的关键词任务建模,忽略了二者的任务关联性,具体体现为关键词检测可以为说话人验证排除非关键词语音,将其任务范围缩小为文本相关说话人验证,反之亦然。因此本文提出一种在多任务学习框架下以参数共享形式联合建模的方法,关键词模型和说话人模型互为正则化约束,而后以可学习的损失权重来平衡其训练过程。在维持原有识别性能的情况下,关键词网络参数量缩减了40%,节省了计算资源和存储资源。

关键词：低资源开销个性化语音唤醒轮廓特征多任务学习

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基于边界矩的机械零件图像轮廓特征提取技术

计算机集成制造系统 2008年第7期14卷 1375-1379页

作者：严华殷国富宁芊四川大学电子信息学院四川成都610064 四川大学制造科学与工程学院四川成都610064

为实现机械零件的有效分类,针对零件具有比较明显的轮廓特征的特点,提出了基于边界矩的零件图像轮廓特征提取方法。首先采用轮廓提取算法,提取零件二值图像的轮廓,在进行水平倾斜校正后,以零件的质心为中心,将轮廓图像划分为若干个扇形... 详细信息

为实现机械零件的有效分类,针对零件具有比较明显的轮廓特征的特点,提出了基于边界矩的零件图像轮廓特征提取方法。首先采用轮廓提取算法,提取零件二值图像的轮廓,在进行水平倾斜校正后,以零件的质心为中心,将轮廓图像划分为若干个扇形子区域。利用改进的边界矩计算方法,分别计算出各子区域的边界矩,从而得出零件轮廓图像边界矩的分布特性。最后,采用K均值聚类算法对提取的零件轮廓特征进行分类,实验结果证明了该方法的有效性。

关键词：机械零件图像轮廓特征特征提取边界矩水平倾斜校正均值聚类算法

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基于形态学的散乱点云轮廓特征线提取

同济大学学报（自然科学版） 2014年第11期42卷 1738-1743页

作者：程效军方芳同济大学测绘与地理信息学院上海200092

采用逆向工程领域切片技术和数学形态学方法提取点云的轮廓特征线.空间散乱点云密度高且无拓扑关系,通过切片分层可将空间点云转换为不同层的平面切片点云.借鉴图像处理方法,将切片点云转换成二值图像,使用形态学运算提取其轮廓像素,将... 详细信息

采用逆向工程领域切片技术和数学形态学方法提取点云的轮廓特征线.空间散乱点云密度高且无拓扑关系,通过切片分层可将空间点云转换为不同层的平面切片点云.借鉴图像处理方法,将切片点云转换成二值图像,使用形态学运算提取其轮廓像素,将轮廓像素转换为轮廓特征点并采用B样条曲线拟合成轮廓特征线.实验验证该方法可以得到高质量轮廓线,并可以有效地解决"多环"切片难以正确提取轮廓特征的问题.

关键词：切片技术形态学轮廓特征散乱点云

采用轮廓特征匹配的红外-可见光视频自动配准

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光学精密工程 2020年第5期28卷 1140-1151页

作者：孙兴龙韩广良郭立红刘培勋许廷发中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 中国科学院大学北京100049 北京理工大学光电学院北京100081

为了精确地配准近平面场景下的红外-可见光视频序列,本文提出了一种基于轮廓特征匹配的自动配准方法,通过迭代匹配目标轮廓特征来解决异源图像中配准特征的提取和匹配难题。首先,采用运动目标检测技术获取目标轮廓,并由曲率尺度空间(CSS... 详细信息

为了精确地配准近平面场景下的红外-可见光视频序列,本文提出了一种基于轮廓特征匹配的自动配准方法,通过迭代匹配目标轮廓特征来解决异源图像中配准特征的提取和匹配难题。首先,采用运动目标检测技术获取目标轮廓,并由曲率尺度空间(CSS)角点检测算法提取轮廓特征点。此后,建立全局形状上下文描述子和局部边缘方向直方图描述子描述特征,从而实现可靠的特征匹配。来自不同时刻的匹配点对被保存在一个基于高斯距离准则的特征匹配库中。最后,为了克服近平面场景中目标深度变化的影响,本文结合前景样本随机抽样策略计算配准矩阵的损失函数,完成对全局配准矩阵的更新。在LITIV数据库上对方法进行实验验证,结果表明本文方法的配准精度优于当前先进的对比方法,在9个测试视频上的平均重叠率误差仅为0.194,与对比方法相比下降了18.5%。基本满足了近平面场景下红外-可见光视频序列配准的精度要求,且具有较高的鲁棒性。

关键词：红外-可见光视频序列图像配准轮廓特征特征匹配全局配准矩阵

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空间目标的ISAR成像及轮廓特征提取

北京航空航天大学学报 2019年第9期45卷 1765-1776页

作者：杨虹张雅声尹灿斌航天工程大学

空间目标的逆合成孔径雷达(ISAR)成像由于受自身遮挡及噪声干扰等影响,导致生成的ISAR像难以直接进行图像分析及目标识别。由此,以空间目标的ISAR成像建模为基础对ISAR像处理及特征提取展开了研究。首先,分别建立了目标卫星的ISAR成像... 详细信息

空间目标的逆合成孔径雷达(ISAR)成像由于受自身遮挡及噪声干扰等影响,导致生成的ISAR像难以直接进行图像分析及目标识别。由此,以空间目标的ISAR成像建模为基础对ISAR像处理及特征提取展开了研究。首先,分别建立了目标卫星的ISAR成像模型、ISAR信号模型及ISAR图像函数提取模型,并经过旁瓣抑制与相干斑滤波等初步处理得到了目标卫星的ISAR像。其次,采用Otsu算法、canny算子及Hough变换使卫星旋转至最长轴平行于像平面横轴,通过闭运算填充卫星内部孔洞,去除外部孤立噪声,并基于连通域思想分割出卫星所在子区域,实现了卫星的轮廓提取。所设计的图像处理算法能有效改善ISAR像质量,提取的卫星轮廓线能较好地勾勒出目标卫星的外形结构,为进一步展开卫星的识别工作奠定了重要基础。

关键词：空间目标逆合成孔径雷达(ISAR) ISAR成像图像处理轮廓特征

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基于轮廓特征的X射线脉冲星信号多普勒估计

宇航学报 2012年第9期33卷 1301-1307页

作者：谢强许录平张华罗楠西安电子科技大学电子工程学院西安710071

探测器速度引起的多普勒效应会影响脉冲星信号累积轮廓特征,反之,这种轮廓特征改变可用于多普勒估计。提出了一种基于轮廓特征的X射线脉冲星信号多普勒估计方法。通过建立累积轮廓非齐次泊松模型,获得多普勒效应对累积轮廓的影响。构造... 详细信息

探测器速度引起的多普勒效应会影响脉冲星信号累积轮廓特征,反之,这种轮廓特征改变可用于多普勒估计。提出了一种基于轮廓特征的X射线脉冲星信号多普勒估计方法。通过建立累积轮廓非齐次泊松模型,获得多普勒效应对累积轮廓的影响。构造轮廓特征函数对该影响进行度量,并利用函数值与周期误差的关系搜索信号周期。在搜索过程中,将离散观测数据转换为连续能量密度函数,消除相位间隔对累积周期的限制。根据周期搜索结果,结合脉冲星先验知识完成多普勒估计。仿真实验验证了该方法的有效性,其多普勒估计精度优于频域方法。

关键词：脉冲星多普勒估计非齐次泊松模型轮廓特征

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基于目标轮廓特征的SAR图像目标识别

系统工程与电子技术 2006年第12期28卷 1812-1815页

作者：徐牧王雪松肖顺平国防科技大学电子科学与工程学院湖南长沙410073

提出了一种基于目标轮廓特征的合成孔径雷达目标识别(SAR ATR)方法,该方法充分利用目标的局部空间结构信息进行识别。利用基于马尔可夫随机场(MRF)的图像分割及形态学处理提取SAR图像目标轮廓,在此基础上使用傅里叶描述子作为目标轮廓... 详细信息

提出了一种基于目标轮廓特征的合成孔径雷达目标识别(SAR ATR)方法,该方法充分利用目标的局部空间结构信息进行识别。利用基于马尔可夫随机场(MRF)的图像分割及形态学处理提取SAR图像目标轮廓,在此基础上使用傅里叶描述子作为目标轮廓的特征量,选择最近邻准则下的模板匹配方法构造分类器,实现了基于轮廓特征的SAR图像目标识别。实验结果表明,本文方法具有优良的识别性能。

关键词：合成孔径雷达目标识别轮廓特征傅里叶描述子

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利用轮廓特征的多视点几何数据配准

系统仿真学报 2007年第6期19卷 1307-1311页

作者：胡少兴查红彬北京航空航天大学机械工程及自动化学院706教研室北京100083 北京大学视觉与听觉信息处理国家重点实验室北京100871

以三维激光扫描仪为获取数据平台,针对扫描过程中存在的数据配准问题,提出了利用轮廓特征的大规模三维场景多视点几何数据自动配准算法。首先采用自适应曲线拟合技术提取三维轮廓特征,在此基础上建立八叉树数据检索结构。引入马氏距离,... 详细信息

以三维激光扫描仪为获取数据平台,针对扫描过程中存在的数据配准问题,提出了利用轮廓特征的大规模三维场景多视点几何数据自动配准算法。首先采用自适应曲线拟合技术提取三维轮廓特征,在此基础上建立八叉树数据检索结构。引入马氏距离,以八叉树叶结点为匹配单元计算初始转换矩阵,并经ICRP算法逐步优化直至获得两视点的最佳配准。最后,采用就近原则,给出大规模三维场景多视点全局配准策略。并通过对室内、室外和古建等场景的三维配准实验,证明算法的鲁棒性。

关键词：激光扫描轮廓特征马氏距离匹配配准

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基于轮廓特征的图像配准

光电工程 2009年第11期36卷 118-122,127页

作者：胡涛郭宝平郭轩杨欧华中科技大学光电子科学与工程学院武汉430074 深圳大学光电子学研究所光电子器件与系统教育部重点实验室广东深圳518060

提出了一种新的基于轮廓特征的图像配准算法,首先提取图像轮廓并计算每个轮廓点的法向角,然后对轮廓点法向角进行直方图统计,通过对两幅图像的轮廓点法向角直方图进行圆周相关计算便可快速估计出两幅图像所存在的旋转角度。由于旋转角... 详细信息

提出了一种新的基于轮廓特征的图像配准算法,首先提取图像轮廓并计算每个轮廓点的法向角,然后对轮廓点法向角进行直方图统计,通过对两幅图像的轮廓点法向角直方图进行圆周相关计算便可快速估计出两幅图像所存在的旋转角度。由于旋转角度参数的求出通常可以大大简化配准变换模型中其他参数的估计,因而这种方式可以实现快速配准。这种利用轮廓点法向角来估计旋转角度的方式具有旋转、平移和尺度不变性,并对轮廓缺失以及存在噪声的情况均具有很高的鲁棒性,可广泛适用于存在闭合轮廓与开轮廓的各种情况。本文所提出的配准算法已成功应用于PCB缺陷检测中实现了参考图像轮廓和待检测图像轮廓的快速精确配准。

关键词：图像配准法向角直方图轮廓特征印刷电路板