[发明专利]自动化英语口语评测学习系统

说明书

技术领域

本发明涉及模式识别、数字信号处理及语音信号处理领域。具体是运用计算机对英语口语测试或学习人员的语音信号进行分析处理，然后进行自动评分、指出错误发音并针对错误发音进行指导学习的系统。

背景技术

随着全球经济一体化的发展，英语作为国际通用语言，越来越显示出其重要的作用。各行业对人才的英语综合能力需求日益迫切。然而，中国目前的英语教学不能够很好地满足形势发展的需要，特别是学生的英语听说能力有待于进一步提高。由于英语口语老师的缺乏，英语学习者很难获得一对一的英语学习环境，从而难以根据自身的特点进行英语口语的学习。

目前，国内采用最多的口语学习形式是面对面的课堂授课。该考试形式最大的优点是能够在学生之间、学生与老师之间开展互动交流，因而是最具真实性的口语学习方式，具有较好的学习效果。另外老师能够直接观察到学生的表情和体态语言，并且在发现学生声音太小或者说得太少等情况下可以对学生进行直接干预。确保学生在真实的语境中发挥自己的口语水平，老师可以针对学生的口语水平做出及时的反馈，利于互动交流，能够较为真实的锻炼学生的交际能力。但是该形式难以适应目前越来越多的并且趋向个性化的英语口语学习的需求。由于教师资源有限，无法为每位学生都提供老师的单独指导，同时受限于课堂形式、无法随时随地进行英语口语学习，也不适用于偏远地区的英语口语教学。

发明内容

本发明针对现有英语口语教学和评测的不足之处，设计开发了交互性好、不受地点限制，又能避免教师资源不足、解决需要大量人力等实用性方面局限性问题的自动化英语口语评测学习系统。

本发明是通过以下技术方案实现的：

自动化英语口语评测学习系统，该系统包括有检测口语发音部分，所述的检测口语发音部分包括以下步骤：

〔1〕标准发音人语料库的建立：

1)寻找英语标准发音人；

2)根据英语口语学习要求及音素平衡的原则设计第一录音文本；

3)标准发音人对照录音文本进行录音；

〔2〕口语评测语料库的收集：并在模拟英语学习软件应用环境下，根据英语学习要求设计第二录音文本，同时寻找一般发音人，并对一般发音人的口语发音进行录音；

〔3〕口语评测语料库的标注：专家详细标注每个单词中音素的发音是否正确；

〔4〕标准语音声学模型的建立：基于标准发音人语料库中的录音及其相关联的文本，训练标准语音的声学模型；

〔5〕计算语音的检错参数：

1)提取语音的美尔倒谱系数参数；

2)基于标准声学模型，以及评测语料库中的一般发音人录音及其文本对应的音素序列，将对一般发音人语音数据自动切分成以音素为单位的各个音段，同时基于标准模型计算得到各音段作为该音素的第一似然值；

3)用标准声学模型对一般发音人语音的每个音段进行识别，同时基于标准声学模型计算得到该音段作为识别结果音素的第二似然值；

4)将音段第一似然值除以第二似然值，得到该音段的似然比，作为该语音片段的检错参数；

〔6〕建立检错参数向专家所标注发音错误的检错映射模型：在一批评测语音上，将各个音段评测参数和音段的共振峰序列与专家的详细标注进行关联，运用统计的方法得到上述参数与专家详细标注的对应关系，保存这些关系作为从检错参数到专家发音错误标注之间的检错映射模型。

自动化英语口语评测学习系统，所述的声学模型建立步骤是：

(1)提取语音的美尔倒谱系数参数参数；

(2)训练各个音素的基于美尔倒谱系数参数参数的隐马尔科夫模型。

自动化英语口语评测学习系统，该系统还包括有口语评分部分，所述的口语评分部分包括以下步骤：

〔1〕在所述的口语评测语料库的标注步骤中，多位专家对每份口语评测录音进行独立的打分；

〔2〕在所述标准声学模型的建立基础上，还基于标准发音人语料库及其相关联的文本，训练标准语音的韵律模型；

〔3〕所述计算语音的评测参数步骤中还包括有：

1)根据音段的切分计算各音段时长，各音段的共振峰序列等音段评测参数；

2)利用发音时长模型计算时长与标准的拟合度；

3)将各音段时长，音段的第一似然值，音段的似然比，得到针对每份口语评测录音的一组评测参数；

〔4〕建立评测参数向专家打分映射模型：基于一批评测录音数据上计算得到的评测参数与其专家打分，采用回归的方法将评测参数映射到专家打分，并将得到的回归参数保存，作为从评测参数到专家评分之间的打分映射模型。