【摘要】：隨著人類(lèi)社會(huì)交流的增加和生活習(xí)慣的改變,嗓音疾病的發(fā)生率越來(lái)越高,因此臨床上對(duì)言語(yǔ)嗓音障礙的評(píng)估越來(lái)越重視,有關(guān)病理嗓音檢測(cè)分析的研究也越來(lái)越多。能夠?qū)Σ±砩ひ暨M(jìn)行準(zhǔn)確診斷是一切嗓音問(wèn)題解決的根本。本研究根據(jù)病理嗓音的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀以及目前的研究趨勢(shì),圍繞病理嗓音的聲學(xué)測(cè)量以及模式識(shí)別方法中的支持向量機(jī),展開(kāi)了病理嗓音客觀自動(dòng)分類(lèi)與評(píng)級(jí)的前瞻性研究,最終構(gòu)建了病理嗓音自動(dòng)分類(lèi)器。 由于病理嗓音分類(lèi)器的構(gòu)建需要輸入若干特征向量,因此本研究需進(jìn)行嗓音特征參數(shù)的選取研究。針對(duì)分類(lèi)器的特征向量集選取了和病理嗓音特征相關(guān)的基頻類(lèi)參數(shù)、振幅類(lèi)參數(shù)、共振峰類(lèi)參數(shù)、聲門(mén)類(lèi)參數(shù)、諧噪比參數(shù)以及倒譜類(lèi)參數(shù)共六大類(lèi)聲學(xué)參數(shù)。為了克服基頻提取時(shí)噪聲對(duì)計(jì)算結(jié)果的干擾,采用同態(tài)系統(tǒng)和倒譜分析這種對(duì)噪聲干擾不敏感的基頻提取方法進(jìn)行嗓音基頻的提取,并在此基礎(chǔ)上獲得了其它新的基頻類(lèi)參數(shù)、諧噪比參數(shù)和倒譜類(lèi)參數(shù)。 為了提高病理嗓音分類(lèi)器的分類(lèi)效率,本研究對(duì)所選聲學(xué)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。通過(guò)對(duì)病理嗓音聲學(xué)特征參數(shù)相互之間的相關(guān)性分析,以及病理嗓音感知特征和聲學(xué)特征的相關(guān)性分析,完成了病理嗓音聲學(xué)參數(shù)的兩次優(yōu)化；從而選取包含較多信息含量,最能反映病理嗓音特征的參數(shù)作為優(yōu)化后特征參數(shù)向量,輸入到病理嗓音分類(lèi)器中。 為了避免有限樣本量對(duì)研究結(jié)果的影響以及實(shí)現(xiàn)病理嗓音的非線(xiàn)性分類(lèi),本研究選擇支持向量機(jī)這種模式識(shí)別方法作為病理嗓音的分類(lèi)方法,其十分適合小樣本和非線(xiàn)性分類(lèi)問(wèn)題的研究。根據(jù)提取的所有聲學(xué)參數(shù)和優(yōu)化后的聲學(xué)參數(shù)分別建立了支持向量機(jī)的嗓音訓(xùn)練模型,從而構(gòu)建了兩個(gè)能夠?qū)φＩひ艉筒±砩ひ暨M(jìn)行自動(dòng)區(qū)分的病理嗓音二分類(lèi)器。然后采用交叉驗(yàn)證和ROC曲線(xiàn)相結(jié)合的驗(yàn)證方式對(duì)病理嗓音二分類(lèi)器的效果進(jìn)行檢驗(yàn)；這種檢驗(yàn)方式避免了有限樣本對(duì)驗(yàn)證結(jié)果的影響,推廣性佳,而且簡(jiǎn)單直觀。通過(guò)對(duì)分類(lèi)器的識(shí)別正確率和ROC曲線(xiàn)圖的研究發(fā)現(xiàn)：針對(duì)正常嗓音和病理嗓音識(shí)別的病理嗓音二分類(lèi)器的分類(lèi)效果極佳,識(shí)別率達(dá)到96%-98%,基本可以實(shí)現(xiàn)二者的區(qū)分。 為了克服各類(lèi)別嗓音樣本數(shù)量不均衡的問(wèn)題,以及避免分類(lèi)重疊和不可分類(lèi)的情況出現(xiàn),本研究在病理嗓音二分類(lèi)器的基礎(chǔ)上,采用一對(duì)一的方法,根據(jù)提取的所有聲學(xué)參數(shù)和優(yōu)化后的聲學(xué)參數(shù),分別構(gòu)建了兩個(gè)能夠?qū)Σ±砩ひ羲募?jí)嚴(yán)重程度進(jìn)行自動(dòng)等級(jí)劃分的病理嗓音四分類(lèi)器。然后采用交叉驗(yàn)證和ROC曲線(xiàn)相結(jié)合的驗(yàn)證方式對(duì)病理嗓音四分類(lèi)器的效果進(jìn)行檢驗(yàn)；通過(guò)對(duì)分類(lèi)器的識(shí)別正確率和ROC曲線(xiàn)圖的研究發(fā)現(xiàn)：針對(duì)病理嗓音等級(jí)評(píng)價(jià)的病理嗓音四分類(lèi)器具有一定的分類(lèi)效果,識(shí)別率達(dá)到73%～84%,但不如病理嗓音二分類(lèi)器；基于優(yōu)化后參數(shù)的病理嗓音分類(lèi)器的分類(lèi)效果略低于原始參數(shù),在追求分類(lèi)效率的情況下可以使用基于優(yōu)化后參數(shù)的病理嗓音分類(lèi)器進(jìn)行分類(lèi)。 病理嗓音自動(dòng)分類(lèi)器不只針對(duì)病理嗓音和正常嗓音兩種類(lèi)型進(jìn)行客觀化區(qū)分,還針對(duì)病理嗓音的四級(jí)嚴(yán)重程度進(jìn)行客觀化的等級(jí)評(píng)價(jià)。對(duì)病理嗓音自動(dòng)化分類(lèi)與評(píng)級(jí)的研究使得嗓音障礙的評(píng)估不受到主觀差異、語(yǔ)言環(huán)境等因素的影響,能夠更加客觀化。
【學(xué)位授予單位】：華東師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類(lèi)號(hào)】：R767.92

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本文編號(hào)：2521644