Nhận dạng tiếng nói bằng mạng neural trong luận văn thạc sĩ HCMUTE

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

TÓM TẮT

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1. Tổng quan về lĩnh vực nghiên cứu

1.2. Mục đích của đề tài

1.3. Nhiệm vụ và giới hạn của đề tài

1.3.1. Nhiệm vụ của đề tài

1.3.2. Giới hạn của đề tài

1.4. Phương pháp nghiên cứu

2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1. Lý thuyết âm thanh và tiếng nói

2.1.1. Nguồn gốc âm thanh

2.1.2. Các đại lượng đặc trưng cho âm thanh

2.1.3. Các tần số của âm thanh

2.1.4. Cơ chế tạo lập tiếng nói của con người

2.1.5. Mô hình lọc nguồn cho quá trình tạo tiếng nói

2.1.6. Hệ thống nghe của tai người

2.1.7. Quá trình tạo ra tiếng nói và thu nhận tiếng nói của con người

2.1.8. Các âm thanh tiếng nói và các đặc trưng

2.2. Lý thuyết nhận dạng tiếng nói

2.2.1. Tổng quan về nhận dạng tiếng nói

2.2.2. Các nguyên tắc cơ bản trong nhận dạng tiếng nói

2.2.3. Các phương pháp nhận dạng tiếng nói phổ biến

2.2.4. Các quá trình cơ bản của một hệ thống nhận dạng tiếng nói

3. CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN VỀ MẠNG NEURAL

3.1. Giới thiệu tổng quan về mạng Neural

3.1.1. Mạng Neural sinh học

3.1.2. Mạng Neural nhân tạo

3.1.2.1. Lịch sử phát triển của mạng Neural nhân tạo

3.1.2.2. Các tính chất của mạng Neural nhân tạo

3.1.2.3. Mô hình Neural và kiến trúc mạng

3.1.2.3.1. Mô hình Neural

3.1.2.3.1.1. Mô hình Neural đơn giản

3.1.2.3.1.2. Mô hình Neural nhiều ngõ vào

3.1.2.3.2. Kiến trúc mạng Neural

3.1.2.3.2.1. Mạng Neural đơn lớp

3.1.2.3.2.2. Mạng Neural đa lớp

3.1.2.3.2.3. Mạng Neural hồi qui

3.2. Phương thức làm việc của mạng Neural

3.3. Vấn đề thiết kế cấu trúc mạng

3.3.1. Số lớp ẩn

3.3.2. Số đơn vị trong lớp ẩn

3.4. Thuật toán lan truyền ngược

3.4.1. Chỉ số hiệu năng

3.4.2. Lan truyền ngược độ nhạy cảm

3.5. Ứng dụng mạng Neural trong nhận dạng

4. CHƯƠNG 4: XÂY DỰNG HỆ NHẬN DẠNG

4.1. Xây dựng hệ thống nhận dạng

4.1.1. Mô tả chung về hệ thống

4.1.2. Sơ đồ khối của hệ thống

4.1.3. Phương pháp giải quyết

4.1.3.1. Thu nhận tín hiệu

4.1.3.2. Trích đặc trưng tiếng nói

4.1.3.3. Tính đầu vào cho mạng

4.2. Chương trình nhận dạng mười chữ số tiếng Việt

4.2.1. Giao diện phần mềm demo

4.2.2. Kết quả thử nghiệm

4.2.2.1. Những kết quả đạt được

4.2.2.2. Hướng phát triển của đề tài

4.2.2.2.1. Xây dựng bộ dữ liệu lớn hơn

4.3. Xây dựng phần mềm nhận dạng dựa trên kết quả nghiên cứu

4.4. Nghiên cứu các phương pháp xác định đặc trưng khác

4.5. Nghiên cứu các phương pháp nhận dạng khác

5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về nhận dạng tiếng nói

Nhận dạng tiếng nói là một lĩnh vực nghiên cứu quan trọng trong công nghệ thông tin, với mục tiêu chuyển đổi âm thanh thành văn bản. Nhận dạng tiếng nói có thể ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như điều khiển thiết bị, an ninh và giải trí. Tuy nhiên, việc phát triển hệ thống nhận dạng tiếng nói cho tiếng Việt gặp nhiều thách thức do đặc điểm ngữ âm và thanh điệu riêng biệt. Các nghiên cứu hiện tại chủ yếu tập trung vào việc cải thiện độ chính xác và khả năng nhận diện từ vựng. Theo nghiên cứu, các hệ thống nhận dạng tiếng nói hiện tại vẫn chưa đạt được độ chính xác mong muốn, đặc biệt là trong việc nhận diện tiếng Việt. Do đó, việc nghiên cứu và phát triển các phương pháp mới như mạng neural là cần thiết để nâng cao hiệu quả của hệ thống nhận dạng tiếng nói.

1.1. Các nghiên cứu trong và ngoài nước

Nghiên cứu về nhận dạng tiếng nói đã diễn ra trên toàn cầu trong hơn bốn thập kỷ. Các hệ thống như IBM ViaVoice và Dragon Naturally Speaking đã đạt được những thành công nhất định trong việc nhận diện tiếng Anh. Tuy nhiên, tiếng Việt vẫn là một thách thức lớn do sự đa dạng trong cách phát âm và thanh điệu. Các nghiên cứu trong nước còn hạn chế, với một số phần mềm nhận dạng tiếng Việt như VnCommand và VnDictator chỉ mới ở giai đoạn thử nghiệm. Những nghiên cứu này cho thấy sự cần thiết phải phát triển các phương pháp mới, đặc biệt là ứng dụng mạng neural để cải thiện khả năng nhận diện tiếng nói trong tiếng Việt.

II. Cơ sở lý thuyết về mạng neural

Mạng neural là một trong những công nghệ tiên tiến nhất trong lĩnh vực nhận dạng tiếng nói. Mạng neural nhân tạo mô phỏng cách thức hoạt động của não bộ con người, cho phép máy tính học hỏi và cải thiện khả năng nhận diện qua thời gian. Các mô hình mạng neural như mạng nơ-ron đa lớp (MLP) và mạng hồi quy (RNN) đã được áp dụng rộng rãi trong việc xử lý âm thanh và nhận diện tiếng nói. Việc sử dụng học sâu (deep learning) trong mạng neural đã giúp cải thiện đáng kể độ chính xác của các hệ thống nhận dạng tiếng nói. Các thuật toán như lan truyền ngược (backpropagation) giúp tối ưu hóa quá trình học của mạng, từ đó nâng cao khả năng nhận diện âm thanh và ngữ nghĩa của tiếng nói.

2.1. Lịch sử phát triển của mạng neural

Mạng neural đã trải qua nhiều giai đoạn phát triển từ những năm 1950. Ban đầu, các mô hình mạng neural đơn giản chỉ có khả năng giải quyết các bài toán cơ bản. Tuy nhiên, với sự phát triển của công nghệ máy tính và các thuật toán học máy, mạng neural đã trở nên phức tạp hơn và có khả năng xử lý các dữ liệu lớn. Các nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng việc áp dụng mạng neural trong nhận dạng tiếng nói có thể mang lại những kết quả ấn tượng, với độ chính xác cao hơn so với các phương pháp truyền thống. Điều này mở ra nhiều cơ hội cho việc phát triển các ứng dụng thực tiễn trong cuộc sống hàng ngày.

III. Xây dựng hệ thống nhận dạng tiếng nói

Quá trình xây dựng hệ thống nhận dạng tiếng nói bao gồm nhiều bước quan trọng, từ thu thập dữ liệu âm thanh đến xử lý và nhận diện. Đầu tiên, việc thu thập dữ liệu âm thanh cần được thực hiện trong môi trường yên tĩnh để đảm bảo chất lượng tín hiệu. Sau đó, các đặc trưng âm thanh sẽ được trích xuất bằng phương pháp MFCC (Mel-Frequency Cepstral Coefficients), một kỹ thuật phổ biến trong nhận dạng tiếng nói. Cuối cùng, dữ liệu sẽ được đưa vào mạng neural để huấn luyện và nhận diện. Hệ thống này không chỉ giúp nhận diện các chữ số tiếng Việt mà còn có thể mở rộng để nhận diện các từ và câu phức tạp hơn trong tương lai.

3.1. Kết quả thử nghiệm

Kết quả thử nghiệm cho thấy hệ thống nhận dạng tiếng nói sử dụng mạng neural có khả năng nhận diện chính xác các chữ số tiếng Việt. Các thử nghiệm được thực hiện trên môi trường Matlab, cho thấy độ chính xác đạt được là khá cao, mặc dù vẫn còn một số hạn chế cần khắc phục. Việc cải thiện độ chính xác và khả năng nhận diện trong các điều kiện khác nhau là một thách thức lớn. Tuy nhiên, những kết quả ban đầu này cho thấy tiềm năng lớn của việc ứng dụng mạng neural trong lĩnh vực nhận dạng tiếng nói tại Việt Nam.

Luận văn thạc sĩ HCMUTE về nhận dạng tiếng nói sử dụng mạng neural