手语到普通话/藏语语音转换系统的实现

为了满足聋哑人与正常人交流的需求，研究者们致力于开发能够实现手语到语音转换的系统。这样的系统对于改善聋哑人的社交能力及生活质量具有重要意义。本研究介绍了一种通过深度学习方法实现手语到普通话和藏语语音转换的系统。该系统融合了基于受限玻尔兹曼机（RBM）调节和深度反馈微调的深度学习技术，支持向量机（SVM）对手势的识别分类，以及基于隐马尔可夫模型（HMM）的语音合成技术。 深度学习技术中的受限玻尔兹曼机（RBM）被用来初始化深度模型的权值。RBM是一种无监督学习的神经网络，通常用于特征学习和数据预处理。通过RBM的调节，可以得到适合深度学习模型输入的数据格式，并对模型进行有效的初始化。深度模型包括多个层次，RBM可以调节相邻层之间的权值，从而实现权值的优化。通过反馈微调，系统可以提取出样本的本质特征，更好地处理输入数据。 支持向量机（SVM）是一种监督学习的方法，常用于分类和回归分析。在本研究中，SVM被用于识别和分类30种不同的静态手势。根据手势识别出的语义信息，系统能够获取手势的上下文相关标注。上下文相关标注对于后续的语音合成过程至关重要。 语音合成技术中的隐马尔可夫模型（HMM）是一种统计模型，用于描述系统的动态特性。在语音合成领域，HMM可以用来模拟语音信号的生成过程。研究者们利用说话人自适应训练技术，通过HMM实现了汉藏双语语音合成系统。该系统可以根据手势识别出的上下文相关标注，将手势信息转换成普通话或藏语语音。 实验结果表明，该系统在静态手势识别上达到了93.6%的高识别率。转换成语音后，平均MOS得分为4.0分，这表明语音质量高，接近自然人的发音水平。这一系统的设计和实现对于手语的识别和转换技术来说，具有突破性的进步。 目前，尽管基于计算机视觉的手语识别技术已获得越来越多的关注，但其多集中在单一领域，鲜有研究同时考虑语音输出问题。本研究将语音合成系统与手语识别技术相结合，实现了手语到语音的转换，对于解决残疾人的交流问题具有重要的研究意义。 早期的研究使用数据手套来实现手势到语音的实时转换。但这种方法存在操作不便、设备昂贵和难以推广的问题。相比之下，本研究提出的方法无需穿戴复杂的数据手套，仅通过手势识别即可转换成语音，降低了成本且提高了实用性。 本研究展示了系统框架，并详述了手势识别的具体过程。手势识别过程首先通过RBM进行权值初始化，然后利用深度模型进行反馈微调，最终通过SVM实现静态手势的识别和分类。识别过程基于两位不同测试人打出的30种静态手势，这些手势代表了丰富的语义信息。 研究得到了国家自然科学基金、甘肃省杰出青年基金和甘肃省自然科学基金的支持，这表明了该研究方向的重要性和应用前景。通过相关领域专家和团队的努力，未来有望进一步优化和提升手语到语音转换系统的性能，使之能够更广泛地服务于社会，帮助言语障碍者更好地融入社会生活。