智能家居中在线语音识别技术的应用研究

孙士华

摘  要：信息技术的飞速发展，推动了许多产业向网络化、智能化方向发展和进步。整个社会的生产生活方式也变得更加方便和舒适，其中之一就是智能家居系统在人们现实生活中的应用。智能家居通过中央管理系统集成各种终端设备，来方便家居设备的智能化。其中，基于在线语音识别的人机交互是智能家居需要实现的一项重要技术，直接关系到智能家居交互系统的性能和最终的用户体验。对于智能家居系统在线语音识别技术，本文首先阐述了该项技术的概念内涵，并分析了应用现状和发展趋势，其次对在线语音识别技术中的关键性技术进行了分析，并详细介绍了在线语音识别技术在智能家居中的实际应用案例，希望为智能家居中在线语音识别技术未来的发展提供一定的参考性建议。

关键词：智能家居;语音识别;发展现状;关键技术

引言：

当前，随着移动互联网和物联网应用技术的广泛推广，我国已经开始全面进入网络化、信息化、智能化时代，其中，智能家居作为一项新兴的技术，给人们提供了更加方便快捷的生活方式，智能家居系统在传统的家居系统中增加了大量的自动化、智能化设备，利用网络通信技术，将各种智能家居设备集成为一个智能化控制系统，形成一个更加安全、便捷、舒适的家居环境。其中，在线语音识别作为智能家居中人机交互的重要接口技术，直接决定了智能家居系统使用的方便性，应当引起智能家居系统设计者的充分重视。

一、智能家居中在线语音识别系统发展现状分析

随着智能手機开始广泛的进入人们的生活，全社会的生产和生活方式随着移动互联网和智能技术而迅速发展。各种生产和生活设备都呈现出了网络化和智能化的的发展趋势，从而使现今的生产生活效率不断提高，便捷性和舒适度也明显增强。个人消费中的智能化产品越来越多，各种智能应用技术也日趋成熟，其中智能家居就是一种全新的智能化应用技术。智能家居是一种结合了互联网、物联网、自动控制和机器学习技术的智能化控制系统。利用中央管理系统，将各种家用终端设备集成在一起，实现了各种家居设备的网络化与智能化。智能家居系统采用中央模块实时获取智能家居设备的各项信息，并根据指令进行快速的调节和控制，如可以实现室内空调系统、照明系统、热水器、电视机等多种家居设备的集中式控制。而智能家居系统的人机交互部分通常采用智能化语音交互系统，能够自动识别人类自然语言，并根据人的指令控制目标设备。其中语音交互技术包括语音觉醒、自动语音识别和语义理解。自动语音识别是近几十年来的一个热点，许多与语音识别相关的核心技术应运而生。混合高斯模型、隐马尔科夫模型、差分训练等多种技术，极大地促进了在线语音识别技术及相关领域的发展。近年来，由于移动设备应用对语音识别的需求日益增加，并且由于计算能力的显著提高，在线语音识别下的深度学习得到了成功的应用，在线智能语音识别技术再次成为研究的热点。与最先进的机器学习技术相比较，在大词汇的连续语音识别中，准确率提高了三分之一左右。谷歌、百度和讯飞联合开发的大型词汇连续语音识别系统的准确率高达95%左右，已基本能够满足智能家居系统的在线语音识别要求。

二、智能家居中在线语音识别的关键性技术简析

移动设备的智能语音识别技术在不断完善，在智能家居系统里主要应用了远程现场识别技术。这种技术的特点在于可以应用于复杂的声音环境中，远程现场识别技术主要由前端采集和后端识别两方面组成。在前端采集部分，要实现声音的采集与录入，并解决现场噪声、混响、回声等复杂因素的影响，尽可能提取出关键的语音信息。在语音识别的后端部分，为了有效提高系统的识别准确率，后端识别部分必须依据环境数据信息生成完整的模拟态声音模型，从而降低识别错误率。在智能家居的设备整合控制方面，由于涉及的智能化设备种类很多，不同的设备生产商通常会根据各自特点选取恰当解决方案，在无线通信方面，像Zigbee通信、Wlan通信、蓝牙通信等广泛应用于各种智能家居系统中。在应用程序设计和语音识别软件开发过程中，有的厂家采用Java技术，有的采用基于http的web应用开发技术，这些智能化技术的广泛应用促进了智能家居在线语音识别技术的成熟和发展，为智能家居应用得以实现奠定了重要的基础。

三、智能家居中在线语音识别技术的应用案例分析

现阶段，智能家居中的在线语音识别技术广泛应用于各个场景，如电视机控制、空调控制、照明控制、扫地机器人、智能炉具等多种应用，下面将对其中几个应用案例进行简要分析。

1、在智能电视中的应用分析

在智能电视人机交互系统的应用中，智能语音在线识别技术主要应用了语音输入与采集、后期处理识别以及命令执行三个方面。首先是对用户的语音命令信息进行采集和输入，比如像换台、播放视频、音量调节等各种指令的输入，通常在智能电视或遥控器中装有声音传感器，传感器先将声波信号转化为模拟电信号，再转化为数字信号，并通过无线网络传输到智能家居控制中心，供下一步信号处理使用。然后是语音信号的后期处理与识别，这一功能可以有两种方式，一种是设备本地识别，比如有的智能电视自带语音识别功能，可以在本地完成识别。另一种方式是智能家居控制中心识别，比如电视遥控器在完成信号采集后，将信号通过无线网络传给智能家居控制中心，由智能控制中心进行语音识别。三是命令执行，命令执行阶段通常由控制中心和智能电视通过网络通信来实现，电视机接收到控制中心指令后，做出相应的执行动作，最终完成用户指令。

2、在空调控制中的应用分析

目前，国内大多数空调并不具备上网功能，在线语音识别通常是在本地进行的，因此无法通过网络输入语言，用户只能通过遥控器或家用空调内置麦克风输入语音。语言处理也需要在本地完成，这需要用户构建自己的词汇表，这是一个特别重要的步骤。用户可以大声阅读命令控制列表中的词汇，然后通过空调将自己的语音特征向量存储在词汇表中。建立词典之后，用户命令的执行就很简单了，用户只需结合命令关键字就可以控制家用空调的所有功能。

3、在照明系统控制的应用分析

家庭照明系统的在线语音识别由语音采集设备和智能家居控制中心组成。与智能电视和空调语音控制有所不同，智能家居照明系统需要进行布线，但语音输入和信号处理识别的方法是基本相同的。在智能照明控制系统中，语音信号采集也可以通过远程设备或内置麦克风来完成，但大多数照明系统使用内置麦克风来采集语音信号，如果房间内部环境噪声比较大的时候，需要进行更深层次的声音信号降噪处理。与家用空调设备一样，大多数家用照明设备也并没有联网功能，因此语音信号识别必须在本地设备上进行，也可以通过建立词汇库来实现，词汇库的建立比智能家用空调系统词汇库要简单的多。

结语：

当前阶段，智能化的在线语音识别技术已经较为完善，并已经广泛应用于各种智能化设备，但智能家居尚处于起步阶段，还有巨大的发展潜力。随着信息技术和物联网应用技术的进一步发展，在线语音识别技术在智能家居系统中有着广阔的应用前景，这也将加快促进我国社会全面进入智能化信息时代。

参考文献

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