技术领域
[0001] 本实用新型涉及语音识别技术，特别是一种便携式腭裂语音辅音省略识别装置。
相关背景技术
[0002] 唇腭裂在中国的发病率为1.82‰，以唇腭裂发病率计算，中国目前有逾百万的唇腭裂患者，每年有超过2万个新生唇腭裂患儿。对与唇裂患者，其最大的障碍为面部形态的缺陷。然而，对与腭裂患者，语音与语言障碍是其面临的最大问题之一。
[0003] 腭裂患者的语音会出现特有的表现形式，包括共鸣障碍和构音障碍。其中构音障碍是由于患者发音方法不正确而产生。辅音省略是腭裂患者最常见的构音错误，即音节中辅音被省去，只剩下元音的现象。辅音省略是音节结构的简化，由于辅音部分缺失，导致音节意义区分困难、语意不明，严重影响患者的语音清晰度。腭裂语音评估与治疗是腭裂患者序列治疗中的一个重要步骤。对腭裂语音的评估与治疗由专业语音师通过人工判听实现。然而，病理语音学在国内还是一门崭新的学科，目前各医科院校尚无相关科系，语音师的培养仅仅依靠2-3所医科院校（四川大学华西口腔、北京大学口腔和上海交通大学口腔）的短期培训完成，绝大部分语音师只能开展术后康复性语音治疗工作，尚不能承担起腭裂语音评估的重任，造成手术快速发展而语音评估严重滞后的现状。全国有近500家医院开展腭裂手术治疗，然而绝大部分医院都不能进行语音评估与治疗，造成大量患者被漏诊、误诊，延误治疗。
实用新型内容
[0004] 本实用新型的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种腭裂语音辅音省略自动识别装置，实现对腭裂语音中辅音省略这种类型的构音障碍的自动识别。该装置的应用将为腭裂患者提供便捷的实时语音评估。特别是在语音师匮乏的地区，能为腭裂患者提供有效的辅助诊断技术。
[0005] 本实用新型提出的第一种便携式腭裂语音辅音省略识别装置，包括电源、显示屏、微处理器、语音传感器、语音预处理电路及语音识别芯片；
[0006] 所述电源用于向所述装置中的用电单元供电；
[0007] 所述语音传感器与语音预处理电路具有信号连接；
[0008] 所述语音预处理电路与语音识别芯片具有信号连接；
[0009] 所述语音识别芯片与微处理器具有信号连接，所述微处理器与显示屏具有信号连接；
[0010] 所述语音识别芯片内置或外接有语音样本存储器。
[0011] 优选地，所述语音识别芯片型号为LD3320。
[0012] 优选地，语音样本存储器中存储有由除m，n，l，r，h五个声母外的16个声母与a，i，u三个韵母组合在一起的音节以及a，i，u三个韵母。
[0013] 优选地，语音识别芯片用于将用户输入的音节与语音样本存储器中的样本比较，并将比较结果输出给所述微处理器；所述微处理器用于将所述比较结果输出到显示屏上显示；所述比较结果为出现辅音省略或未出现辅音省略。
[0014] 本实用新型还提供了另一种便携式腭裂语音辅音省略识别装置，包括电源、显示屏、输入终端、微处理器、语音传感器、6路语音预处理电路、6个语音识别芯片以及6个电控开关。
[0015] 所述电源用于向所述装置中的用电单元供电；
[0016] 所述语音传感器分别通过6个电控开关与6路语音预处理电路连接；
[0017] 所述6路语音预处理电路分别与6个语音识别芯片具有信号连接；
[0018] 所述6路语音识别芯片与微处理器均具有信号连接，所述微处理器与显示屏具有信号连接；所述微处理器还与所述6个电控开关具有控制信号连接；所述微处理器还与所述输入终端具有信号连接；
[0019] 所述各个语音识别芯片分别内置或外接有语音样本存储器。
[0020] 优选地，所述微处理器通过输入终端接收用户输入的指令，并根据所述指令接通所述6个电控开关中的一个。
[0021] 优选地，所述语音识别芯片型号为LD3320。
[0022] 优选地，语音样本存储器中存储有由除m，n，l，r，h五个声母外的16个声母与a，i，u三个韵母组合在一起的音节以及a，i，u三个韵母；其中第一语音样本存储器中存储4~11岁儿童男性的语音样本；第二语音样本存储器中存储12~16岁少年男性的语音样本；第三语音样本存储器中存储17岁以上的成人男性语音样本；第四语音样本存储器中存储4~11岁儿童女性的语音样本；第五语音样本存储器中存储12~16岁少年女性的语音样本；第六语音样本存储器中存储17岁以上的成人女性语音样本。
[0023] 优选地，语音识别芯片用于将用户输入的音节与语音样本存储器中的样本比较，并将比较结果输出给所述微处理器；所述微处理器用于将所述比较结果输出到显示屏上显示；所述比较结果为出现辅音省略或未出现辅音省略。
[0024] 综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：
[0025] 1、本实用新型实现了唇腭裂语音辅音省略的自动识别，本实用新型结构简单，便于携带，使得腭裂语音辅音省略检测技术得到推广。
[0026] 2、本实用新型将语音样本分为6组（分别是儿童男性、少年男性、成年男性、儿童女性、少年女性及成年女性），根据测试者的年龄、性别通过输入终端输入测试者所在的分组，微处理器选择对应的语音识别芯片进行识别，大大提高了辅音省略识别的准确度。
具体实施方式
[0032] 下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。
[0033] 为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0034] 第一实施例
[0035] 如图1所示，本实施例包括电源、显示屏、微处理器、语音传感器、语音预处理电路及语音识别芯片。
[0036] 所述电源用于向所述装置中的用电单元供电；这里所述的用电单元是指装置中需要供电的模块，如显示屏、微处理器、语音识别芯片等，根据芯片需要语音预处理电路也可能为用电单元。
[0037] 所述语音传感器与语音预处理电路具有信号连接；所述语音预处理电路与语音识别芯片具有信号连接；所述语音识别芯片与微处理器具有信号连接，所述微处理器与显示屏具有信号连接；所述语音识别芯片内置或外接有语音样本存储器。
[0038] 本实施例中的语音传感器可以是麦克风Mic。
[0039] 语音预处理电路由滤波电路和自动增益控制电路两部分组成，在接收到语音信号之后对语音信号进行滤波去噪，自动增益控制等预处理后可以得到清晰稳定的语音信号，提高语音识别芯片的识别率。
[0040] 其中滤波电路的主要作用是对麦克风输入的语音信号滤除杂波信号，保留有用信息，该电路主要由一个高通滤波器实现。由于输入信号中存在有50Hz 的工频干扰和一些直流分量，这些干扰信号严重影响语音信号的识别。因此，为了提高输入语音信号的识别率，滤波电路为截止频率约70Hz的高通滤波器，该滤波器将50Hz的工频干扰以及相关谐波造成的干扰降低到最小状态。
[0041] 而 AGC自动增益控制电路的主要作用是维持输出信号稳定，即当输入信号很弱时，电路的增益较大，自动增益控制电路不起作用；当输入信号很强时，自动增益控制电路进行控制，使电路的增益减小。这样，当接收信号强度变化时，电路的输出端的电压保持基本稳定。参见图3。
[0042] 本实施例中的语音识别芯片型号为LD3320。语音样本存储器中存储有由除m，n，l，r，h五个声母外的16个声母与a，i，u三个韵母组合在一起的音节以及a，i，u三个韵母，所述音节及韵母均为语音信号。参见图5，本实施例中语音样本存储器中存储了四川大学华西口腔医院语音治疗中心普通话构音测量表中的音节，以及a，i，u三个韵母组成的独立音节。
[0043] 本实施例的工作原理是这样的，测试者对着麦克风朗读四川大学华西口腔医院语音治疗中心普通话构音测量表中的音节，麦克风将采集到的语音信号输出给语音预处理电路，语音信号经过预处理后输出给语音识别芯片，语音识别芯片将接收到的语音信号进行频谱分析、特征提取，最后将提取到的特征值与语音样本存储器中的样本的特征值进行比较，如果与声母与韵母组成的音节相同则输出未发生辅音省略的判断结果，如果与韵母组成的独立音节相同则输出发生辅音省略的判断结果。图4展出了语音识别芯片的工作原理框图。
[0044] 语音识别芯片将识别结果输出给微处理器，微处理器将识别结果输出到显示器显示。
[0045] 第二实施例
[0046] 参见图2，本实施例增加了语音预处理电路及语音识别芯片。具体的，包括电源、显示屏、输入终端、微处理器、语音传感器、6路语音预处理电路、6个语音识别芯片以及6个电控开关。
[0047] 所述电源用于向所述装置中的用电单元供电。
[0048] 所述语音传感器分别通过6个电控开关与6路语音预处理电路连接；所述6路语音预处理电路分别与6个语音识别芯片具有信号连接；所述6路语音识别芯片与微处理器均具有信号连接，所述微处理器与显示屏具有信号连接；所述微处理器还与所述6个电控开关具有控制信号连接；所述微处理器还与所述输入终端具有信号连接；所述各个语音识别芯片分别内置或外接有语音样本存储器。
[0049] 其中电控开关可以是继电器等。
[0050] 输入终端可以是6个按键，分别对应儿童男性、少年男性、成年男性、儿童女性、少年女性及成年女性。所述微处理器通过输入终端接收用户输入的按键指令，并根据所述指令接通所述6个电控开关中的一个。
[0051] 本实施例中，语音样本存储器中存储有由除m，n，l，r，h五个声母外的16个声母与a，i，u三个韵母组合在一起的音节以及a，i，u三个韵母；其中第一语音样本存储器中存储4~11岁儿童男性的语音样本；第二语音样本存储器中存储12~16岁少年男性的语音样本；第三语音样本存储器中存储17岁及以上的成人男性语音样本；第四语音样本存储器中存储4~11岁儿童女性的语音样本；第五语音样本存储器中存储12~16岁少年女性的语音样本；第六语音样本存储器中存储17岁及以上的成人女性语音样本。
[0052] 本实施例的工作原理是，根据测试者年龄、性别选择相应的按键，微处理器收到按键信号后，接通对应的电控开关，假设按下的是第三按键，第三电控开关接通。测试者对着麦克风朗读四川大学华西口腔医院语音治疗中心普通话构音测量表中的音节，语音信号进入第三语音预处理电路，接着语音信号进入第三语音识别芯片，第三语音识别芯片对语音信号进行识别后向微处理器输出识别结果，微处理器将识别结果输出到显示器显示。
[0053] 本实施例将语音信号根据年龄、性别进行分类识别，大大提高了识别结果的准确度。
[0054] 以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
