语音与图像处理技术作业指导书

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语音与图像处理技术作业指导书
第 1 章 引言.................................................................................................................................. 3
1 语音与图像处理技术概述............................................................................................. 3
2 作业目的与要求............................................................................................................. 3
第 2 章 语音信号处理基础........................................................................................................... 4
1 语音信号的特点与表示................................................................................................. 4
1.1 语音信号的特点......................................................................................................... 4
1.2 语音信号的表示......................................................................................................... 4
2 语音信号的预处理......................................................................................................... 5
2.1 预加重........................................................................................................................ 5
2.2 噪声消除.................................................................................................................... 5
2.3 静音检测与端点检测................................................................................................. 5
3 语音信号的时频分析..................................................................................................... 5
3.1 短时傅里叶变换（STFT）......................................................................................... 5
3.2 小波变换.................................................................................................................... 5
3.3 希尔伯特黄变换（HHT）........................................................................................... 5
3.4 基于高斯混合模型（GMM）的时频表示....................................................................5
第 3 章 声学与语音学基础........................................................................................................... 5
1 声学基本概念................................................................................................................ 5
1.1 声波与声速................................................................................................................ 5
1.2 声压与声强................................................................................................................ 6
1.3 频率与波长................................................................................................................ 6
1.4 音高与音量................................................................................................................ 6
2 语音学基本概念............................................................................................................. 6
2.1 发音器官.................................................................................................................... 6
2.2 元音与辅音................................................................................................................ 6
2.3 声调与语调................................................................................................................ 6
2.4 节奏与韵律................................................................................................................ 6
3 声学与语音学的应用..................................................................................................... 6
3.1 声学在语音信号处理中的应用................................................................................. 6
3.2 语音识别与合成......................................................................................................... 6
3.3 语音编码与传输......................................................................................................... 7
3.4 声学在语音通信中的应用......................................................................................... 7
第 4 章 语音识别技术................................................................................................................... 7
1 语音识别基本原理......................................................................................................... 7
1.1 声音信号的产生......................................................................................................... 7
1.2 语音信号的数字化表示............................................................................................. 7
1.3 语音识别系统基本架构............................................................................................. 7
2 特征提取与选择............................................................................................................. 7
2.1 常用特征提取方法..................................................................................................... 8
2.2 特征选择策略............................................................................................................. 8

3 语音识别算法................................................................................................................ 8
3.1 隐马尔可夫模型（HMM）........................................................................................... 8
3.2 支持向量机（SVM）................................................................................................... 8
3.3 深度神经网络（DNN）............................................................................................... 8
3.4 集成学习算法............................................................................................................. 8
第 5 章 说话人识别与确认........................................................................................................... 8
1 说话人识别技术概述..................................................................................................... 8
2 说话人特征提取............................................................................................................. 9
3 说话人识别算法............................................................................................................. 9
第 6 章 语音合成技术................................................................................................................... 9
1 语音合成基本原理......................................................................................................... 9
2 文本到语音的转换....................................................................................................... 10
3 语音合成算法.............................................................................................................. 10
第 7 章 图像处理基础................................................................................................................. 10
1 数字图像的基本概念................................................................................................... 10
1.1 图像的数字化表示................................................................................................... 10
1.2 图像的类别.............................................................................................................. 11
1.3 数学模型.................................................................................................................. 11
2 图像增强...................................................................................................................... 11
2.1 空间域增强.............................................................................................................. 11
2.2 频率域增强.............................................................................................................. 11
2.3 彩色图像增强........................................................................................................... 11
3 图像复原...................................................................................................................... 11
3.1 噪声模型与去噪....................................................................................................... 11
3.2 图像模糊与锐化....................................................................................................... 11
3.3 超分辨率复原........................................................................................................... 11
第 8 章 图像分割与特征提取..................................................................................................... 12
1 图像分割技术.............................................................................................................. 12
1.1 基本概念.................................................................................................................. 12
1.2 传统图像分割方法................................................................................................... 12
1.3 基于聚类的图像分割............................................................................................... 12
2 边缘检测算法.............................................................................................................. 12
2.1 基本原理.................................................................................................................. 12
2.2 经典边缘检测算子................................................................................................... 12
2.3 边缘检测功能评价................................................................................................... 12
3 区域生长与合并........................................................................................................... 12
3.1 区域生长算法........................................................................................................... 12
3.2 区域合并算法........................................................................................................... 12
3.3 区域生长与合并在实际应用中的优化.................................................................... 13
第 9 章 模式识别与机器学习..................................................................................................... 13
1 模式识别基本概念....................................................................................................... 13
1.1 模式识别的定义....................................................................................................... 13
1.2 模式识别的基本过程............................................................................................... 13
1.3 模式识别的主要方法............................................................................................... 13

9.2 统计模式识别方法....................................................................................................... 13
9.2.1 概率论基础.............................................................................................................. 13
9.2.2 参数估计.................................................................................................................. 13
9.2.3 判别函数和分类器设计........................................................................................... 13
9.3 机器学习算法在语音与图像处理中的应用................................................................ 13
9.3.1 机器学习概述........................................................................................................... 13
9.3.2 监督学习在语音与图像处理中的应用.................................................................... 14
9.3.3 无监督学习在语音与图像处理中的应用................................................................ 14
9.3.4 深度学习在语音与图像处理中的应用.................................................................... 14
第 10 章 语音与图像处理技术的应用........................................................................................ 14
10.1 语音与图像处理在生活中的应用............................................................................. 14
10.1.1 智能家居................................................................................................................ 14
10.1.2 娱乐与休闲............................................................................................................. 14
10.1.3 语音与聊天............................................................................................................. 14
10.2 语音与图像处理在工业中的应用............................................................................. 14
10.2.1 自动化生产............................................................................................................. 15
10.2.2 设备维护与管理..................................................................................................... 15
10.3 语音与图像处理在医疗领域的应用.......................................................................... 15
10.3.1 医学影像诊断......................................................................................................... 15
10.3.2 手术导航与辅助..................................................................................................... 15
10.4 语音与图像处理在安全监控领域的应用.................................................................. 15
10.4.1 人脸识别与追踪..................................................................................................... 15
10.4.2 声音识别与定位..................................................................................................... 15
第 1 章 引言
1.1 语音与图像处理技术概述
信息技术的飞速发展，语音与图像处理技术在多媒体通信、智能监控、人机
交互等领域发挥着越来越重要的作用。语音处理技术主要涉及语音信号的分析、
识别、合成等方面，而图像处理技术则包括图像获取、处理、分析和识别等环节。
本章将从基本概念、发展历程、研究现状等方面对语音与图像处理技术进行简要
概述。
1.2 作业目的与要求
本次作业旨在使同学们深入了解语音与图像处理技术的基本原理和方法，
提高实际操作能力，培养解决实际问题的素养。通过完成作业，同学们应达到以
下目的：
（1）掌握语音与图像处理技术的基本概念、原理和方法；

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