智能家居中在線語音識別技術的應用研究

孫士華

摘? 要：信息技術的飛速發展，推動了許多產業向網絡化、智能化方向發展和進步。整個社會的生產生活方式也變得更加方便和舒適，其中之一就是智能家居系統在人們現實生活中的應用。智能家居通過中央管理系統集成各種終端設備，來方便家居設備的智能化。其中，基于在線語音識別的人機交互是智能家居需要實現的一項重要技術，直接關系到智能家居交互系統的性能和最終的用戶體驗。對于智能家居系統在線語音識別技術，本文首先闡述了該項技術的概念內涵，并分析了應用現狀和發展趨勢，其次對在線語音識別技術中的關鍵性技術進行了分析，并詳細介紹了在線語音識別技術在智能家居中的實際應用案例，希望為智能家居中在線語音識別技術未來的發展提供一定的參考性建議。

關鍵詞：智能家居;語音識別;發展現狀;關鍵技術

引言：

當前，隨著移動互聯網和物聯網應用技術的廣泛推廣，我國已經開始全面進入網絡化、信息化、智能化時代，其中，智能家居作為一項新興的技術，給人們提供了更加方便快捷的生活方式，智能家居系統在傳統的家居系統中增加了大量的自動化、智能化設備，利用網絡通信技術，將各種智能家居設備集成為一個智能化控制系統，形成一個更加安全、便捷、舒適的家居環境。其中，在線語音識別作為智能家居中人機交互的重要接口技術，直接決定了智能家居系統使用的方便性，應當引起智能家居系統設計者的充分重視。

一、智能家居中在線語音識別系統發展現狀分析

隨著智能手機開始廣泛的進入人們的生活，全社會的生產和生活方式隨著移動互聯網和智能技術而迅速發展。各種生產和生活設備都呈現出了網絡化和智能化的的發展趨勢，從而使現今的生產生活效率不斷提高，便捷性和舒適度也明顯增強。個人消費中的智能化產品越來越多，各種智能應用技術也日趨成熟，其中智能家居就是一種全新的智能化應用技術。智能家居是一種結合了互聯網、物聯網、自動控制和機器學習技術的智能化控制系統。利用中央管理系統，將各種家用終端設備集成在一起，實現了各種家居設備的網絡化與智能化。智能家居系統采用中央模塊實時獲取智能家居設備的各項信息，并根據指令進行快速的調節和控制，如可以實現室內空調系統、照明系統、熱水器、電視機等多種家居設備的集中式控制。而智能家居系統的人機交互部分通常采用智能化語音交互系統，能夠自動識別人類自然語言，并根據人的指令控制目標設備。其中語音交互技術包括語音覺醒、自動語音識別和語義理解。自動語音識別是近幾十年來的一個熱點，許多與語音識別相關的核心技術應運而生。混合高斯模型、隱馬爾科夫模型、差分訓練等多種技術，極大地促進了在線語音識別技術及相關領域的發展。近年來，由于移動設備應用對語音識別的需求日益增加，并且由于計算能力的顯著提高，在線語音識別下的深度學習得到了成功的應用，在線智能語音識別技術再次成為研究的熱點。與最先進的機器學習技術相比較，在大詞匯的連續語音識別中，準確率提高了三分之一左右。谷歌、百度和訊飛聯合開發的大型詞匯連續語音識別系統的準確率高達95%左右，已基本能夠滿足智能家居系統的在線語音識別要求。

二、智能家居中在線語音識別的關鍵性技術簡析

移動設備的智能語音識別技術在不斷完善，在智能家居系統里主要應用了遠程現場識別技術。這種技術的特點在于可以應用于復雜的聲音環境中，遠程現場識別技術主要由前端采集和后端識別兩方面組成。在前端采集部分，要實現聲音的采集與錄入，并解決現場噪聲、混響、回聲等復雜因素的影響，盡可能提取出關鍵的語音信息。在語音識別的后端部分，為了有效提高系統的識別準確率，后端識別部分必須依據環境數據信息生成完整的模擬態聲音模型，從而降低識別錯誤率。在智能家居的設備整合控制方面，由于涉及的智能化設備種類很多，不同的設備生產商通常會根據各自特點選取恰當解決方案，在無線通信方面，像Zigbee通信、Wlan通信、藍牙通信等廣泛應用于各種智能家居系統中。在應用程序設計和語音識別軟件開發過程中，有的廠家采用Java技術，有的采用基于http的web應用開發技術，這些智能化技術的廣泛應用促進了智能家居在線語音識別技術的成熟和發展，為智能家居應用得以實現奠定了重要的基礎。

三、智能家居中在線語音識別技術的應用案例分析

現階段，智能家居中的在線語音識別技術廣泛應用于各個場景，如電視機控制、空調控制、照明控制、掃地機器人、智能爐具等多種應用，下面將對其中幾個應用案例進行簡要分析。

1、在智能電視中的應用分析

在智能電視人機交互系統的應用中，智能語音在線識別技術主要應用了語音輸入與采集、后期處理識別以及命令執行三個方面。首先是對用戶的語音命令信息進行采集和輸入，比如像換臺、播放視頻、音量調節等各種指令的輸入，通常在智能電視或遙控器中裝有聲音傳感器，傳感器先將聲波信號轉化為模擬電信號，再轉化為數字信號，并通過無線網絡傳輸到智能家居控制中心，供下一步信號處理使用。然后是語音信號的后期處理與識別，這一功能可以有兩種方式，一種是設備本地識別，比如有的智能電視自帶語音識別功能，可以在本地完成識別。另一種方式是智能家居控制中心識別，比如電視遙控器在完成信號采集后，將信號通過無線網絡傳給智能家居控制中心，由智能控制中心進行語音識別。三是命令執行，命令執行階段通常由控制中心和智能電視通過網絡通信來實現，電視機接收到控制中心指令后，做出相應的執行動作，最終完成用戶指令。

2、在空調控制中的應用分析

目前，國內大多數空調并不具備上網功能，在線語音識別通常是在本地進行的，因此無法通過網絡輸入語言，用戶只能通過遙控器或家用空調內置麥克風輸入語音。語言處理也需要在本地完成，這需要用戶構建自己的詞匯表，這是一個特別重要的步驟。用戶可以大聲閱讀命令控制列表中的詞匯，然后通過空調將自己的語音特征向量存儲在詞匯表中。建立詞典之后，用戶命令的執行就很簡單了，用戶只需結合命令關鍵字就可以控制家用空調的所有功能。

3、在照明系統控制的應用分析

家庭照明系統的在線語音識別由語音采集設備和智能家居控制中心組成。與智能電視和空調語音控制有所不同，智能家居照明系統需要進行布線，但語音輸入和信號處理識別的方法是基本相同的。在智能照明控制系統中，語音信號采集也可以通過遠程設備或內置麥克風來完成，但大多數照明系統使用內置麥克風來采集語音信號，如果房間內部環境噪聲比較大的時候，需要進行更深層次的聲音信號降噪處理。與家用空調設備一樣，大多數家用照明設備也并沒有聯網功能，因此語音信號識別必須在本地設備上進行，也可以通過建立詞匯庫來實現，詞匯庫的建立比智能家用空調系統詞匯庫要簡單的多。

結語：

當前階段，智能化的在線語音識別技術已經較為完善，并已經廣泛應用于各種智能化設備，但智能家居尚處于起步階段，還有巨大的發展潛力。隨著信息技術和物聯網應用技術的進一步發展，在線語音識別技術在智能家居系統中有著廣闊的應用前景，這也將加快促進我國社會全面進入智能化信息時代。

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