基于TMS320C6713机械设备音频识别技术的开发

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传统视音频监控系统主要以视频信号为信息载体,视频信号自身的特点使基于视频的监控系统应用受到限制。与之相对,音频信号码率低,信息量多,作为监控系统的研究对象,有其独特的优势。音频监控主要研究音频识别的问题,人们对音频识别的研究主要是语音识别,相关技术已经进入实用阶段。   本文以语音识别的方法分析机械设备音频,主要研究语音识别的主流算法及嵌入式系统实现。针对机械设备音频的特点对算法进行优化,首先在MATLAB上进行仿真,然后对算法的应用特性进行分析,分别设计机械设备音频的软件程序及硬件平台,最后将机械设备音频识别技术应用到低温等离子体设备系统,实现了对设备工作状态的实时监控。具体工作如下:   1、研究机械设备音频识别的基本理论,首先选定MFCC参数(Mel Frequency Cepstrum Coefficient)和LPCC(Linear Predictive Cepstrum Coefficient)参数作为机械设备音频识别的特征参数,分别介绍它们的提取过程。然后探讨VQ(Vector Quantization)技术的原理和相关算法,包括码书设计算法和码字索引算法,以及空胞腔处理和初始码书选取的问题。接着详细讨论了DHMM模型(Discrete Hidden Markov Model)的概念及其三个基本问题,主要分析模型实现过程中需要解决的问题,包括前后向算法及其标定、Baum-Welch算法的单观察和多观察序列标定形式的设计及推导、Viterbi算法对数形式的实现等。   2、对机械设备音频识别技术的应用特性进行了分析,并进行了识别系统的软硬件设计。其中软件设计主要是DHMM在机械设备音频识别中的训练过程和识别过程。硬件以TMS320C6713 DSP为核心处理器,设计了多种外设接口,包括CAN、Ethernet、USB及UART等,能够方便地将音频识别模块加入到CAN总线和Ethernet网络中。   3、分析机械设备音频识别技术的具体应用,针对低温等离子体设备的真空系统,提取了其不同工作状态的音频信号,分别建立它们的DHMM模型,设计了识别程序,在硬件平台上实现了实时信号采集和处理,完成低温等离子体设备的在线识别和监控。
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