[发明专利]一种基于语音识别和自然语言处理的实验室语音监控系统

说明书

本发明涉及一种基于语音识别和自然语言处理的实验室语音监控系统，包括语音采集模块、通信模块和服务端管理模块，语音采集模块通过通信模块与服务端管理模块连接：语音采集模块用于采集实验室中的音频信息，并基于辅函数优化分离出语音信息；通信模块用于将语音信息传输至服务端管理模块；服务端管理模块用于根据空间聚类算法将语音信息分离为多个单人语音信息，并根据说话人聚类分割算法在时间维度对每个单人语音信息进行标注，对标注后的语音信息提取特征后，将特征结合风险信息库获取语音信息对应的风险等级，并将风险等级、语音信息和标注信息输出。与现有技术相比，本发明具有可分离实验室说话人语音，识别精度高等优点。

技术领域

本发明涉及语音识别和自然语言处理领域，尤其是涉及一种基于语音识别和自然语言处理的实验室语音监控系统。

背景技术

实验室是科研和教学过程中的重要场所，实验教学是培养人才综合能力的重要环节。随着经济的飞速发展和科学的进步，各类实验室无论从数量上还是装备上都有了明显的提升。为了充分发挥实验室的功能性、保障其安全性，实验室的远程综合监控技术起到了重要的作用。近年来，实验室的智能监控技术不断发展，对于监控的要求也越来越高。

当前的实验室综合监控系统方案大多基于物联网技术构建，监控方式主要包括安防(视频、门禁等)、气体(常规气体、有毒有害气体等)、环境(温湿度、空调等)、实验室设备/系统、动力(UPS、电源灯等)、消防监控等。随着深度学习技术的爆发式增长，语音识别和自然语言处理技术也随之迅猛发展，精度大大提高。多人共享的大型实验室中，语音作为一种重要的资源，可用于监控实验室安全，通过实时监控并记录实验人员的对话情况，从音频角度反映实验室的情况。但是现有的实验室语音监控系统在处理实验室场景时，由于实验室常常会出现多人对话的复杂情况，对于对话信息的提取并识别的效果较差，无法实现对实验室情况的监控。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于语音识别和自然语言处理的实验室语音监控系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于语音识别和自然语言处理的实验室语音监控系统，包括语音采集模块、通信模块和服务端管理模块，所述语音采集模块通过通信模块与服务端管理模块连接：

所述语音采集模块用于采集实验室中的音频信息，并基于辅函数优化分离出语音信息；

所述通信模块用于将语音信息传输至服务端管理模块；

所述服务端管理模块用于根据空间聚类算法将语音信息分离为多个单人语音信息，并根据说话人聚类分割算法在时间维度对每个单人语音信息进行标注，对标注后的语音信息提取特征后，将特征结合风险信息库获取语音信息对应的风险等级，并将风险等级、语音信息和标注信息输出。

进一步地，所述语音采集模块包括麦克风阵列子模块和分离子模块：

所述麦克风阵列子模块包括多个设置在实验室中的全向麦克风，用于采集包含空间位置信息的音频信息；

所述分离子模块根据基于辅函数优化的独立向量分析算法，结合音频信息的空间位置信息将音频信息分离为语音信息和噪声信息。

进一步地，所述服务端管理模块包括信号接收队列子模块、多人语音识别子模块、自然语言处理子模块和查询分析子模块：

所述信号接收队列子模块用于接收语音信息，并传输至多人语音识别子模块；

所述多人语音识别子模块包括预处理器和语音识别器，所述预处理器用于对语音信息进行信号增强，所述语音识别器用于利用深度学习结合基于高斯混合模型的空间聚类算法对信号增强后语音信息进行分离，得到多个单人语音信息；经过说话人分割对语音信息的信号转折点进行切割，最后通过说话人聚类对切割后的语音信息进行标注；