專利名稱：語音輸入電話自動查號系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于通信領(lǐng)域。
迄今為止，電話查號大都采用人工查號報號方式。其裝置如附

圖1所示，由查號員耳機(jī)話筒[1]與電話接續(xù)臺[2]連接，然后通過電話傳輸線[3]與用戶電話機(jī)[4]相連。查號員根據(jù)用戶詢問，或者靠記憶或者靠查閱電話號碼簿找到查詢單位的電話號碼，告訴用戶。這要求查號員記住或從電話號碼簿上查找毫無規(guī)律，且經(jīng)常變動的大量號碼，工作強(qiáng)度很大;查號效率很低;且容易出錯;相應(yīng)地占用電話通信線路的時間也就很長。
近年來，北京、上海等省市，開始利用計算機(jī)，采用鍵盤輸入漢語拼音的方式進(jìn)行半自動查號。這種方式要求查號員熟練掌握普通話的漢語拼音和漢字鍵盤輸入技術(shù)，而我國方言種類繁多，推廣應(yīng)用有一定困難，且易出現(xiàn)重碼。
本發(fā)明打破了傳統(tǒng)的上述裝置的結(jié)構(gòu)，設(shè)計了一種語音輸入電話自動查號系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用自然語音輸入方式，查號員只要口述用戶要查電話號碼的單位名稱及隸屬單位名稱，該系統(tǒng)就可以通過語音識別，識別出單位名稱，根據(jù)單位名稱自動檢索出該單位的電話號碼。然后運(yùn)用語音合成技術(shù)，將電話號碼自動報給用戶。
本發(fā)明一語音輸入電話自動查號系統(tǒng)(見附圖2)，包括查號員耳機(jī)話筒[1]，電話接續(xù)臺[2]，電話傳輸線[3]及用戶電話機(jī)[4]。其特征在于，把語音識別和合成技術(shù)用于電話查號系統(tǒng)，其硬件結(jié)構(gòu)是在查號員耳機(jī)話筒后經(jīng)一轉(zhuǎn)換開關(guān)[5]，連接語音信號處理及電話查號系統(tǒng)[6]，再經(jīng)電話接續(xù)臺與語音信號處理及電話查號系統(tǒng)的接口卡[7]和電話接續(xù)臺[2]連接，所說的語音信號處理及電話查號系統(tǒng)(見附圖3)依次由語音信號處理卡[61]，A/D轉(zhuǎn)換卡[62]，微處理機(jī)[63]，D/A轉(zhuǎn)換卡[68]，連接而成。另外，與微處理機(jī)相連的還有硬盤子系統(tǒng)[66]，軟盤子系統(tǒng)[67]及打印機(jī)[64]與監(jiān)示器[65]。所說的語音信號處理卡(見附圖4)由低通濾波及予放大器[611]，高頻提升電路[612]，自動增益控制電路[613]，比例放大器[614]，15通道帶通濾波器組[615]，15通道檢波器組[616]，一路全通放大器[617]及時鐘發(fā)生電路[618]組成。所說的電話接續(xù)臺與語音信號處理及電話查號系統(tǒng)的接口卡(見附圖5)由低通濾波器[71]，衰耗器[72]及匹配放大器[73]組成。
在上述硬盤子系統(tǒng)的硬盤中，存儲了本系統(tǒng)中要用的全部軟件，這些軟件也可固化在微處理機(jī)內(nèi)的只讀存貯器(ROM)中，硬盤中還按樹型結(jié)構(gòu)存貯了用戶單位名稱及相應(yīng)語音的特征信息，在編制上述軟件時，運(yùn)用了過零率，能量及多級制約的方法，從而能有效地獲取原始語音信息;利用分塊四值化算法，對語音原始信息進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮，使信息量由每個單位名稱的2400比特壓縮到24比特;還利用異或查表求差法進(jìn)行語音模式的快速匹配。
獲取原始語音信息，采用的過零率、能量及多級制約的方法(見附圖11)，是采用了三個能量門限d1，d2，d3;一個過零率門限do;一個記錄語音有效幀數(shù)的計數(shù)器C1，和一個記錄不過門限幀數(shù)的計數(shù)器C2。上述門限和計數(shù)器通過實驗統(tǒng)計獲得，經(jīng)一定的邏輯關(guān)系由軟件判斷所采集數(shù)據(jù)的取舍，從而選取最佳的語音信息。
在程序設(shè)計中，采用了樹型層次結(jié)構(gòu)來安排所查單位及隸屬單位的名稱，提高了語音識別及查號速度。另外為了確保查號的絕對準(zhǔn)確，語音輸入的單位名稱，經(jīng)語音識別后，將第一識別結(jié)果用漢字顯示在監(jiān)示器[65]上。若第一識別結(jié)果與輸入的單位名稱不符，可敲微處理機(jī)鍵盤上一報號鍵，選擇識別的第二、第三結(jié)果，或列出屬于該級的全部單位名稱以供選擇。當(dāng)用微處理機(jī)上的數(shù)字鍵，選擇所列單位名稱后，微處理機(jī)內(nèi)的查號軟件，會自動將所呼的單位名稱的待識語音樣本去替代原先的參考語音樣本，實現(xiàn)參考語音樣本的自動更新。
運(yùn)用該語音輸入電話自動查號系統(tǒng)，自動查找電話號碼前，需按電話號簿分級輸入各隸屬單位名稱、單位名稱的漢字及電話號碼，然后由微處理機(jī)依次將隸屬單位名稱或單位名稱顯示在監(jiān)示器上，根據(jù)顯示的單位名稱的漢字，查號員把所有名稱從頭到尾說一遍，每說一個名稱，系統(tǒng)自動將這個名稱的語音進(jìn)行處理，處理后的語音信息，作為語音參考樣本按電話單位的隸屬關(guān)系依次存入硬盤子系統(tǒng)的硬盤中，上述過程稱為訓(xùn)練。
查號時，查號員由查號員耳機(jī)話筒中，得知用戶要查詢的單位名稱后，將轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)到語音信號處理及電話查號系統(tǒng)，對查號員話筒呼叫隸屬單位名稱和單位名稱，每呼叫一單位名稱，系統(tǒng)自動將這個名稱的語音進(jìn)行處理，處理后的語音信息，作為待識語音樣本與存在硬盤中的參考語音樣本，逐一用異或查表求差法進(jìn)行語音模式的匹配識別。當(dāng)確認(rèn)識別出的單位名稱正確后，微處理機(jī)按所編程序自動檢索出電話號碼。
上述訓(xùn)練和查號時，都需對查號員說的單位名稱進(jìn)行語音處理，語音處理的過程是查號員說一單位名稱，查號員耳機(jī)話筒[1]將語音變成電信號，通過轉(zhuǎn)換開關(guān)[5]，經(jīng)語音信號處理卡[61]的低通濾波及予放大器[611]，高頻提升電路[612]，自動增益控制電路[613]，比例放大器[614]，對輸入語音進(jìn)行予處理，再經(jīng)15通道濾波器組[615]和15通道檢波器組[616]及一全通放大器[617]，變成16路信號(前15路信號反映了語音在15個頻段上的頻譜值，后一路全通信號用來采集語音信號的過零率)，將這些信號送入一塊16通道A/D轉(zhuǎn)換卡[62]，A/D轉(zhuǎn)換卡對這16路信號采樣，其采樣數(shù)據(jù)送入微處理機(jī)[63]，進(jìn)行分塊四值化分析，把每個單位名稱的語音信息量由2400比特壓縮到24比特，這24比特的信息在訓(xùn)練時，作為參考語音樣本存在硬盤中，查號時作為待識語音樣本與參考語音樣本進(jìn)行語音模式的匹配識別。
檢索出的電話號碼，由微處理機(jī)[63]根據(jù)計算機(jī)軟件自動合成數(shù)字音，再經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換卡[68]變?yōu)槟M電信號，該電信號經(jīng)電話接續(xù)臺與語音信號處理及電話查號系統(tǒng)的接口卡[7]中的低通濾波器[71]和衰耗器[72]，由電話傳輸線[3]把清晰的電話號碼音送到用戶電話機(jī)[4]。為了查號員既能與用戶通話，又能把語音輸入到語音信號處理及電話查號系統(tǒng)[6]，在電話接續(xù)臺與語音信號處理及電話查號系統(tǒng)的接口卡[7]中，設(shè)置了一個不另加電源的匹配放大器[73]。
下面介紹本發(fā)明-語音輸入電話自動查號系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)及其與硬件的聯(lián)系。本系統(tǒng)由“分配”;“建表”;“查號”;“增、刪、改”;“列表、打印”;各部分組成(見附圖8)。這些軟件均存在硬盤中或固化在微處理機(jī)內(nèi)的只讀存貯器(ROM)中，軟件設(shè)計均采用樹型層次結(jié)構(gòu)，分多級安排所查單位名稱及隸屬單位名稱。查號員先用“分配”軟件，分配各級單位數(shù)、建立索引表，再用“建表”軟件，按級依次輸入各級單位名稱及電話號碼。之后在附圖9所示“訓(xùn)練”軟件的控制下，根據(jù)屏幕上顯示的單位名稱、查號員按級依次將要查詢電話的全部單位名稱及隸屬單位名稱呼叫一遍。每呼一單位名稱，單位名稱的語音經(jīng)查號員耳機(jī)話筒[1]、通過轉(zhuǎn)換開關(guān)[5]、進(jìn)入語音信號處理及電話查號系統(tǒng)[6]，該系統(tǒng)內(nèi)的語音信號處理卡[61]對輸入語音信號進(jìn)行予處理和分析。產(chǎn)生16路信號。這些信號經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換[62]進(jìn)入微處理機(jī)[63]。在“訓(xùn)練”軟件的控制下，采集該單位名稱的語音信息，用信息壓縮的方法，壓縮語音信息。從而獲得參考語音樣本。該級的全部單位名稱“訓(xùn)練”完后，將全級參考語音樣本送入語音信號處理及電話查號系統(tǒng)[6]內(nèi)的硬盤子系統(tǒng)[66]的硬盤中。經(jīng)上述過程就把全部單位名稱、電話號碼及相應(yīng)的參考語音樣本輸入了硬盤。當(dāng)用戶要查某單位的電話號碼時，從用戶電話機(jī)[4]的話筒，呼叫待查的單位名稱，經(jīng)電話傳輸線[3]、電話接續(xù)臺[2]、查號員耳機(jī)話筒[1]傳到查號員耳中。查號員得知用戶待查電話號碼的單位名稱后，將轉(zhuǎn)換開關(guān)[5]與語音信號處理及電話查號系統(tǒng)[6]連接，同時查號員呼叫待查的單位名稱，此單位名稱的語音信號進(jìn)入語音信號處理及電話查號系統(tǒng)[6]。該系統(tǒng)內(nèi)的語音信號處理卡[61]，對輸入的單位名稱的語音信號進(jìn)行予處理和分析，產(chǎn)生16路信號。這些信號經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換[62]，進(jìn)入微處理機(jī)[63]。在附圖10所示的“查號”軟件的控制下，先自動采集語音信息，再壓縮語音信息，從而獲得待識語音樣本。該待識語音樣本與存在硬盤子系統(tǒng)[66]的硬盤中的，經(jīng)“訓(xùn)練”時獲得的參考語音樣本進(jìn)行模式匹配。識別出該語音信號對應(yīng)的單位名稱，根據(jù)這第一級(附圖10)中(JS＝1)的單位名稱，按樹型結(jié)構(gòu)和“分配”時獲得的索引表，從硬盤中把下一級(JS＝2)的全級單位名稱及參考語音樣本調(diào)入內(nèi)存。查號員再呼第二級的單位名稱，照上述“查號”過程，識別出所呼的第二級單位名稱。如此繼續(xù)下去，直到(JS＝n)時，識別出第n級單位名稱，若n是最后一級時，就檢索出了電話號碼。根據(jù)電話號碼進(jìn)行語音合成。最后通過按微處理機(jī)鍵盤上的一報號鍵，該合成音進(jìn)入電話接續(xù)臺與語音信號處理及電話查號系統(tǒng)的接口卡[7]、再經(jīng)電話接續(xù)臺[2]、電話傳輸線[3]、傳給用戶電話機(jī)[4]。從而實現(xiàn)了查號員用自然語音直接輸入微處理機(jī)、通過語音識別、自動檢索電話號碼，經(jīng)語音合成將電話號碼報給用戶的查號方式。當(dāng)需要修改、刪除、增加要查詢電話的單位時，查號員讓微處理機(jī)執(zhí)行“增、刪、改”軟件。當(dāng)需要列寫或打印系統(tǒng)內(nèi)建立的待查電話單位名稱和電話號碼即電話號碼簿時，查號員讓微處理機(jī)執(zhí)行列表、打印軟件。
下面通過附圖6、7，介紹一個實施例，為清楚起見，幾個大的部分以虛線框出，附圖6與附圖4各部分一一對應(yīng)，附圖7與附圖5各部分一一對應(yīng)，附圖6中的A、B是一片自動增益控制芯片的兩部分，A用于構(gòu)成自動增益控制電路，B用于構(gòu)成全通放大器。其他符號都是本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員慣用的。不一標(biāo)明。
本發(fā)明-語音輸入電話自動查號系統(tǒng)兼有三種功能一、人工查號報號;二、鍵盤輸入數(shù)字，微處理機(jī)自動檢索查號，合成音自動報號;三、自然語音輸入，微處理機(jī)自動檢索，合成語音自動報號。利用本發(fā)明查號速度快，從電話查號員接到用戶詢問，到報出電話號碼約需3～10秒，準(zhǔn)確率高，不使用修改鍵時，語音識別的準(zhǔn)確率達(dá)97%，輔以修改鍵后，查號可絕對準(zhǔn)確。單位名稱均使用漢字顯示，方便易看。該系統(tǒng)具有分配、建表、查號、列表、擴(kuò)充、刪除、修改、打印電話號簿、語音識別檢測、語音信號處理卡檢測、單位名稱及電話號碼成批增、刪、改等工作方式;參考語音樣本，可根據(jù)需要自動更新，且根據(jù)需要可同時存儲多名電話查號員的參考語音樣本，便于多名電話查號員共用此系統(tǒng)查號。
說明書附圖的簡單說明附圖1為電話人工查號系統(tǒng)方框圖。
1.查號員耳機(jī)話筒2.電話接續(xù)臺3.電話傳輸線4.用戶電話機(jī)附圖2為語音輸入電話自動查號系統(tǒng)方框圖。
1.查號員耳機(jī)話筒2.電話接續(xù)臺3.電話傳輸線4.用戶電話機(jī)5.轉(zhuǎn)換開關(guān)6.語音信號處理及電話查號系統(tǒng)7.電話接續(xù)臺與語音信號處理及電話查號系統(tǒng)的接口卡附圖3為附圖2中語音信號處理及電話查號系統(tǒng)的詳細(xì)方框圖。
61.語音信號處理卡62.A/D轉(zhuǎn)換卡63.微處理機(jī)64.打印機(jī)65.監(jiān)示器66.硬盤子系統(tǒng)67.軟盤子系統(tǒng)68.D/A轉(zhuǎn)換卡其中的點線表示多路的意思。
附圖4為附圖3中語音信號處理卡[61]的細(xì)分方框圖。
611.低通濾波及予放大器612.高頻提升電路613.自動增益控制電路614.比例放大器615.15通道帶通濾波器組616.15通道檢波器組617.全通放大器618.時鐘發(fā)生電路其中點線表示多路之意。
附圖5為附圖2中電話接續(xù)臺與語音信號處理及電話查號系統(tǒng)的接口卡[7]的細(xì)分方框圖。
71.低通濾波器72.衰耗器73.匹配放大器附圖6本發(fā)明主要部分之一-語音信號處理及電話查號系統(tǒng)[7]的具體線路圖(與附圖4相對應(yīng)，標(biāo)號也一一對應(yīng))。其中A、B是自動增益控制芯片的兩部分。其余部件均采用本技術(shù)領(lǐng)域普通技術(shù)人員慣用符號，不一一列出，至于具體參數(shù)要根據(jù)具體情況進(jìn)行調(diào)整。
附圖7為附圖5電話接續(xù)臺與語音信號處理及電話查號系統(tǒng)的接口卡的方框圖的對應(yīng)線路圖。虛線方框?qū)⒕€路分為三部分，并標(biāo)有71，72，73，分別與附圖5中的三部分一一對應(yīng)。
附圖8為語音輸入電話自動查號系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)框圖。
附圖9為訓(xùn)練軟件框圖。
附圖10為查號軟件框圖。
附圖11為語音信號波形的能量與采樣幀數(shù)的示意圖。
1.噪音2.輔音3.過渡音4.最短元音5.兩字間過渡音6.尾音7.噪音w(t)語音信號波形的能量t采樣幀數(shù)
權(quán)利要求
1.一種語音輸入電話自動查號系統(tǒng)，包括查號員耳機(jī)話筒[1]，電話接續(xù)臺[2]，電話傳輸線[3]及用戶電話機(jī)[4]，其特征在于，用語音識別和合成技術(shù)實現(xiàn)自然語音輸入，微處理機(jī)自動查號、報號，在查號員耳機(jī)話筒[1]與電話接續(xù)臺[2]之間，順次連入轉(zhuǎn)換開關(guān)[5]，語音信號處理及電話查號系統(tǒng)[6]，電話接續(xù)臺與語音信號處理及電話查號系統(tǒng)的接口卡[7]，所說的語音信號處理及電話查號系統(tǒng)[6]，依次由語音信號處理卡[61]，A/D轉(zhuǎn)換卡[62]，微處理機(jī)[63]，D/A轉(zhuǎn)換卡[68]連接而成，與微處理機(jī)[63]連接的還有硬盤子系統(tǒng)[66]，軟盤子系統(tǒng)[67]，打印機(jī)[64]，監(jiān)示器[65]；上述的語音信號處理卡[61]，依次由低通濾波器[611]，高頻提升電路[612]，自動增益控制電路[613]，比例放大器[614]，15通道帶通濾波器組[615]，15通道檢波器組[616]及全通放大器[617]構(gòu)成；所說的電話接續(xù)臺與語音信號處理及電話查號系統(tǒng)的接口卡[7]，由低通濾波器[71]，衰耗器[72]及匹配放大器[73]構(gòu)成；且在上述微處理機(jī)[63]的硬盤子系統(tǒng)[66]或微處理機(jī)內(nèi)的只讀存貯器(ROM)中，存儲了本系統(tǒng)要用的全部語音識別、自動檢索查號、合成電話號碼為語音的軟件，和用戶單位名稱及相應(yīng)語音的特征信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的語音輸入電話自動查號系統(tǒng)，其特征在于所說的語音識別方法是指在獲取原始語音信息時采用“過零率、能量及多級制約”方法;在壓縮語音信息時，采用分塊四值化方法;在模式匹配時，采用異或查表求差法;在安排和存儲單位名稱及相應(yīng)語音的特征信息時采用了多級樹型層次結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)軟件設(shè)計由“分配”，“建表”，“訓(xùn)練”，“增、刪、改”，“列表、打印”各部分組成。這些軟件均存儲在硬盤或固化在微處理機(jī)內(nèi)的只讀存貯器(ROM)中。
全文摘要
本發(fā)明——語音輸入電話自動查號系統(tǒng)，用語音識別和合成技術(shù)實現(xiàn)自然語音輸入，微處理機(jī)自動查號、報號，由查號員耳機(jī)話筒，轉(zhuǎn)換開關(guān)，語音信號處理及電話查號系統(tǒng)，電話接續(xù)臺與語音信號處理及電話查號系統(tǒng)的接口卡，電話接續(xù)臺，電話傳輸線和用戶電話機(jī)構(gòu)成，該系統(tǒng)實現(xiàn)了自然語音輸入、微處理機(jī)自動檢索查號、自動合成語音報號。系統(tǒng)操作簡便，漢字顯示清晰，查號準(zhǔn)確、快速，報號音清楚，易于增、刪、改和更新電話號碼簿，減輕了勞動強(qiáng)度，提高了電話傳輸線的效率，適用于中小城市的查號臺。
文檔編號H04M3/42GK1044020SQ89100020
公開日1990年7月18日 申請日期1989年1月5日 優(yōu)先權(quán)日1989年1月5日
發(fā)明者胡起秀, 方棣棠, 吳文虎, 蔡蓮紅 申請人:清華大學(xué)