[发明专利]一种集光、振动刺激于一体的语音信号输出装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及声学领域，具体涉及一种集光、振动刺激于一体的语音输出装置及方法。

背景技术

语言是人类特有的功能，声音是人类常用的工具，是相互传递信息最重要也是最基本的手段。声音是由物体的振动产生，以声波的形式在介质中传播，介质主要可分为固体、液体以及气体。声波振动内耳的听小骨，它就是我们觉察到的声音。

随着科学技术的发展，语音识别技术也越来越成熟。语音识别技术是将人类语音中的词汇内容转换为计算机可读的输入，例如按键、二进制编码或字符序列。计算机分析语言信号的目的是为方便有效提取表示语音信号所携带的信息，这种方法所需要的准确度是由语音中特定信息决定。一个完整的语音信号识别系统分为三部分：语音信号预处理与特征提取；声学模型与模式匹配；语言模型与语言处理。

目前，语音识别技术被广泛应用。其中，较为常见的是利用数字信号处理器(DSP)与相关语音识别算法(如：HMM，深度学习)相结合来实现的。由于DSP芯片特殊的硬件构造，其在数字信号处理方面有很大优势，主要表现为能够快速有效的实现各种类型的数字信号处理的算法。其强大的计算能力使得其以数字的形式来完成对信号变换、滤波、估值、增强、压缩、识别等处理，并给出期望的输出形式。

20世纪60年代，DSP技术才日趋成熟。在现实生活中几乎所有的信号均是模拟信号，因此用户必须将模拟信号转换为数字信号才能被数字处理器所用。模拟信号即是一系列连续的变量，现实生活中模拟信号处处可见，如说话时声音的强度，光照强度，压力等。并且人类可以感知各种不同的模拟信号，如耳朵来感知声音的强度，用眼睛来感知光照的强度等。当人类器官接收到诸如此类的模拟信号时，将它们转化为电信号，之后把它们送到人类的处理器即大脑当中。在语音识别系统中，需选用DSP处理器来完成对语音信号的处理。由于DSP处理器是以数字的形式来完成对语音信号进行处理，所以首先必须通过A/D转化器将语音信号数字化。

随着语音处理技术的快速发展，人类之间交流可以不受时间、空间约束。然而，部分因身体器官有缺陷的人类，尤其是聋哑人和聋盲人，却无法享受这种便利。因此，急需发展方便残障人士(如聋哑人、聋盲人等)与普通人之间语言交流的装备。

国内专利号为CN202601031U，名称为“一种便于聋盲人士与普通人的沟通翻译设备”的专利，其包括内存储有翻译程序的翻译主机，翻译主机连接有用于普通人和聋哑人输入信息的输入终端以及用于盲人输出输入盲人可识别形式信息的点字终端。该设备可以将普通人的语音信息、手势信息以及通过键盘、手写板输入的文字信息转换为盲人可识别的点字和聋哑人识别的手语，同时也可以将盲人发出的点字和聋哑人的手语信息转换为普通人可识别的文字信息和语音信息，可极大方便普通人与盲人之间的沟通。

上述专利所涉及的一种便于聋盲人士与普通人士的沟通翻译设备，但其不能将语言文字或盲文实时以具有凹凸感、字形表面作小振幅振动，可触觉感知的表面发光文字或盲文形式输出。

发明内容

本发明的目的是提供一种集光、振动刺激于一体的语音信号输出装置及方法，该装置体积小巧，便于携带且处理信息迅速，用于普通人与聋哑人、聋盲人之间的交流。

一种集光、振动刺激于一体的语音信号输出装置，包括：

原始信号采集存储单元，用于采集个体发出的原始语音信号，经模数(A/D)转换后，以数字信号形式存储；

语音识别单元，用于实时分析由原始信号采集存储单元存储的数字语音信号，采用既有语音识别算法，识别原始语音信号的具体语言信息；

目标语言翻译单元，用于将语音识别单元分析处理后的语音信息，翻译成对应的语言文字；

盲文转换单元，用于将目标语言翻译单元翻译的语言文字，转化为相应的盲文；

目标语言输出单元，将由目标语言翻译单元、盲文转换单元得到的语言文字或盲文，利用可上下伸缩的n×n根振动柱形成的方形阵列，输出具有凹凸感、字形所在平面振动柱小振幅振动、且可通过触觉感知的文字或盲文。

所述的原始信号采集存储单元利用声音传感器将声信号转变为电信号，电信号经放大器放大和A/D转换后，得到数字语音信号。

所述的语音识别单元通过数字信号处理器(DSP)和既有语音识别算法识别原始语音信号中包括的具体语言信息。其中，DSP为TMS320C5000DSP系列的DSP。