基于fpga孤立词语音识别系统设计和实现论文

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1、摘要近年来语音识别技术的研究主要集中在算法改进和软件实现的方向，并取得了丰富的研究成果，然而在硬件实现方面的研究进展却相对迟缓，现有产品很难满足市场对语音识别的便捷、节能、实时和低成本等方面的要求。随着微电子技术的高速发展和理论研究的不断深入，语音识别系统逐渐向实用化、小型化方向发展成为必然的趋势，这使得基于硬件的语音识别系统的研究成为当前语音处理领域的研究热点。本文在使用MATLAB软件对孤立词语音识别系统各部分算法进行可行性仿真的基础上，以Xilinx公司ViterxIIPro开发板作为开发平台，使用ISEl0．1集成开发环

2、境，实现了基于FPGA硬件的孤立词语音识别系统，并利用在线逻辑分析仪(ChipScopeAnalyze)对硬件实现进行了功能验证。在系统设计中灵活运用了基于FPGA硬件开发的各种设计技巧，并利用FPGA的高速并行处理优势，提高了孤立词语音识别系统的数字信号处理能力。论文主要研究内容如下：(1)研究了语音识别系统原理，给出了软件算法流程，设计了孤立词语音识别系统的硬件框架，同时在分析ViterxIIPro芯片的各种资源的基础上，确定了基于FPGA硬件的系统设计方案。(2)研究分析了孤立词语音识别系统各部分算法，包括语音信号预处理、

3、端点检测、特征提取及模式匹配等算法，并采用MATLAB进行了算法仿真，同时提取了MEL滤波器组系数、VQ最佳码本和HMM模板参数。(3)采用模块化方法对孤立词语音识别系统进行了设计，使用VerilogHDL硬件描述语言完成了孤立词语音识别系统的预处理、基于能量的端点检测、基于MFCC的特征提取、VQ矢量量化和基于HMM的模式匹配等模块的电路设计，并对各个模块进行了功能仿真，同时在硬件上实现了各个模块，并通过ChipScopeAnalyze抓取实验数据，验证了硬件模块功能。(4)整合了各个功能模块，构成了完整的孤立词语音识别系统，

4、对系统进行了整体测试，分析了孤立词语音识别系统的性能，实验结果表明了该系统能够较好的满足孤立词语音识别实时性和稳定性的要求。关键词：语音识别；孤立词：FPGA：HMM：CldpScopeAbstractInrecentyears，thestudyofspeechrecognitiontechnologyconcentratedmainlyilIthedirectionofalgorithmimprovementandsoftwareimplementation,andhasmadeawealthofresearchresults

5、．However,theprogresswasveryslowinthehardwareimplementation．1f1舱existingproductsofspeechrecognitionaredifficulttomeettherequirementsofmarketforconvenient,energysaving，real-timeandlowcost．晰tlltherapiddevelopmentofmicroelectronicstechnologyandtheoreticalin-depthstudy,th

6、espeechrecognitionsystemwillgraduallybecomemorepractical，smaller,whichmakesspeechrecognitionsystembasedonhardwaretobecomeahotresearchfieldofspeechprocessing．Inthefirstpartofthispaper,itusedMATLABsoftwaretosimulateeachpartofthealgorithmintheisolatedwordspeechrecogniti

7、onsystem．Basedonthat，thispaperappliedXilinx’SViterxIIProdevelopmentboard勰aplatformtoresearch．Then,itusedISEIO．1thatWasanintegrateddevelopmentenvironmenttoachievetheisolatedwordspeechrecognitionsystemwhichbasedonFPGA．ItalsousedtheonlinelogicChipScopeAnalyzertoverifyth

8、ehardwarecapabilities．Inthissystem，itflexibilityusedavarietyofskillsthatbasedonthedesignofFPGAhardwareandtakeadvantageofthehigh·spe