提供将采集的语音信号通过网络上传至后台服务端进行情感识别功能
能
系统需用户 需求求分析
父母独情感居报告老中心年人提供手机客户端查老看父年母情人感子报告女及心理疏导机构提供后的建台议管功能理员
语料存储
提供存储管理老年人语料功能
(1)用户管语理音：增管强理自己的提账供户带信噪语音库语音增强功能
(1)用户管理：管理自己、老年人用户及子女用 户的账户信息和基本信息，管理用户权限。
基于先验信噪比的 维纳滤波改进算法
传统算法的不足
传统算法的改进
改进算法实现框图
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算法不足
改进方法
1.噪输声入语估音计的方法汉过明于窗简单
（前120ms），只适用于稳
定或变化不大的噪声。
谱增益函数 的计算
噪声谱估计
2.噪声增益函数对带噪信号过
引F入FT语音活动检测算法
利用语音活动期间的无声帧对 估计出来的噪声功率谱进行更
➢ 预计到2020年，独居和空巢老人将达 到1.18亿人
➢ 国家大力支持依托“互联网+”的智 慧养老产业发展
语音情感识别
➢ 通过对语音信号的分析和处理得出情 感状态
➢ 情感计算领域有代表性的方向 ➢ 与深度学习模型的结合取得了不错的
进展
智慧养老
➢ 使用现代化信息技术构建的新型养老 体系
➢ 解决养老问题的创新途径 ➢ 政府、学者、专家陆续投入智慧养老
2 系统总体方案设计
7
老年人 语音 情感 识别 系统 总体 方案
老年人语音情感识别系统组织结构图
2 总体方案设计
老年人 语音 情感 识别 系统 总体 方案
应用层
用户交互界面
手机客户端
后台服务端
数据请求
数据处理层
主程序
老年人语音 增强模块
语谱图特征 提取模块
CNN训练 识别模块
数据返回
消息推送 模块
改进算法与传统算法
高斯白噪声、火车噪声
Matlab 2012b
NOIZEUS语音库
采样频率：8000Hz 帧长：20ms
选用窗：汉明窗，重叠1/2
a.高斯噪声下的输出信噪比以 及基于帧的分段信噪比结果
b.火车噪声下的输出信噪比以 及基于帧的分段信噪比结果
c.几种语音信号的时域波形比较
(3)语音上分传类：识将别采集的语提音供信语号料库或采集的语音进行情感分类的功(5能)模型训练：将语谱图特征输入模型进行训练
通过网络信上息传推至送后台服务端提进供行定情期推送识别结果至子女端的功能 。
感识别。
(6)分类识别：对语料或采集的语音进行情感分
非功能需求：易用性、稳定性、响应时间、安全性类(7、)。信可息推扩送展：性定期推送识别结果至子女端。
数据请求
数据采集层
语音采集设备
数据返回
手机麦克风
其他语音采集设备
老年人语音情感识别软件总体结构图
8
提供用户交互的窗口，由 手机客户端和后台服务端 组成
数据分析处理 1.老年人语音增强 2.语谱图特征提取 N训练识别 4.消息推送
数据来源
2 系 统 总 体 方 R案ES设EAR计CH BACKGROUNDS
Linux、java
➢ 支持多用户、多任务 ➢ 可跨平台 ➢ 免费开源
10
3 系 统 相 关 算 法 研 究 RELATED ALGORITHMS ANALYSIS
3 系统相关算法研究
11
基于先验信噪比的 维纳滤波改进算法
基于CNN的老年人 语音情感识别算法
老年人语音情感识别系统整体流程
3 系统相关算法研究
9
Android
MySQL
✓ 免费开源
✓ 可跨平台移植
系
✓ 易开发性
✓ 融合性良好
统
✓ 使用较为主流的开 ✓ 开源免费
开
发语言Java
✓ 适合中小项目开发
发
工
具
C/S
选
➢ 价格便宜，成本低 ➢ 系统安全性好，响应
择
速度快
➢ 具有强大的数据操作
➢ 和事务处理能力
手机终端，数据库
老年人语音 情感识别系统
新VAD
通过先验信噪比和后
增益函验信数噪开比构数平造方增益函
度增抑强制语，音引入帧大合量并的语音失真合，成窗 在基于先验信IF噪FT比的维纳滤波
造成信号畸变。
增益函数的基础上开平方，引
改进算法实现框图 入门限修正
基于先验信噪比的维纳滤波算法流程
3 系统相关算法研究
13
算法验证
实验设置
验证的算法 仿真场景 仿真软件 语音库 仿真参数
老年人语音情感识别系统设计与实现
目录
CONTENTS
1 课题研究背景与意义 Background And Significance Of The Selected Topic
2 系统总体方案设计 Overall Project Design
3 系统相关算法研究 Related Technologies Analysis and Algorithm Design
用户信息管理
软
件
语音留言
功
语音上传
(1)用户管理：管理自己功的能账描户信述息
提供使用和人基员本的信账息号，、包密括码登等录账时户身信份息验管证理、 修改登录密码等。
提供用户(2注)语册音申留请言信：息查的看管父理母；留提言供及用给户父基础信息管理，如用户姓名、
年龄、家母庭语住音址留等言。
提供手机(3客)父户母端情语感音报留告言中功心能：查看父母情 感报告及心理疏导机构提供的建议。
方面的建设
存在的问题
➢ 现有智慧养老系统较少涉及独居老 人情感关怀，大多只是功能的整合
➢ 针对老年人设计的单独的语音情感 识别系统很少
Hale Waihona Puke 52OVERALL PROJECT
老年人语音情感识别系统
DESIGN
总体方案设计
2 系统总体方案设计
6
应用场景：特殊疾病诊疗、远程功医 能需求
疗、E-Learning（远程网络课堂账）户信息管理
息证和 、基 修本 改特信 登征息 录提， 密取包 码括 等登 。录操时提作身供份对验语料库预处理、生成语谱图特征、((尺32))度语语规料音范存增储强化：：调存对整储带及管噪格理语式老料转年库换人进等语行料增强。。
(言2)。语音留模言型：训给练子女进行提语供音语留谱图特征输入模型进行训练的功能
(4)特征提取：对语料库进行预处理、生成语谱 图特征、尺度规范化调整及格式转换等操作。
4
系统详细设计与实现
Detail Design and Implementation
5
测试结果与工作总结
Test Result and Future Work
1 研究背景与意义
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课题来源 校企合作项目——“重庆市XX区智慧养老系统研发”
人口老龄化问题
➢ 我国已经步入老龄化社会，且养老资 源短缺，分布不均