CN212061864U - 一种双语教学中的语音识别话筒 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供一种双语教学中的语音识别话筒装置，所述装置包括：麦克风和手柄；所述麦克风内设置有声音探头；所述手柄表面设置有电源输入开关、模式选择按钮及显示屏，所述手柄内部设置有语音输入接口、时长计算装置及分析装置等；所述声音探头与语音输入接口连接，所述语音输入接口与模式选择按钮连接；所述语音输入接口依次连接所述时长计算装置、分析装置以及显示屏。上述实用新型具有如下有益效果：本话筒是应用于双语教学中具备辅助评价、实时提示、后台存储和课后分析功能的教学装置，在不增加复杂度的情况下，从流畅度进行语言间分段(词)，改进现有识别模型，解决在双语教学评价中非母语语音分析及识别的困难。

Description

一种双语教学中的语音识别话筒

技术领域

本实用新型涉及语音识别领域，尤其涉及一种双语教学中的语音识别话筒，即一种双语教学中具备语音识别功能用于辅助教学及评价话筒装置。

背景技术

随着现代社会信息的全球化，双语以及多语混合的语言现象日趋普遍，随之而产生的双语或多语语音识别也成为语音识别研究领域的热点。双语教学在当今的教育体系中占据不可或缺的地位，时间跨度从幼儿教育，小学、中学乃至高等教育，教学的内容涉及自然基础科学、管理、计算机、医学等多个领域，甚至在法律、哲学等人文学科应用广泛。双语教学主体涉及教师和学生，教学过程中(例如商务类案例教学)，关键一环在于建立客观、公正、合理符合双语教学规律和特点的认定、评价和考核机制。现有双语教学考核体系中最基本要求是发言者使用两种语言的比例，每种语言涵盖的教学大纲中知识点状况等。目前的双语识别模型多集中在发音及言语使用习惯上，非母语识别的准确度和复杂度之间难于平衡，无直接可应用于课堂教学的设备。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种双语教学中的语音识别话筒，通过语音输入的流畅度来计算双语中不同语言的比例，通过限定关键字来解决非母语识别的准确性，在不提升系统复杂度的条件下具备教学属性。

本实用新型实施例提供了一种双语教学中的语音识别话筒，一种双语语音识别的教学话筒，所述话筒包括：

麦克风和手柄；

所述麦克风内部设置有声音探头；

所述手柄表面设置有电源输入开关、模式选择按钮以及显示屏，所述手柄内部设置有语音输入接口、主语言识别装置、主语言时长计算装置、插入语时长计算装置及分析装置；

所述声音探头与语音输入接口连接，所述语音输入接口与模式选择按钮连接；

所述语音输入接口依次连接所述时长计算装置、分析装置以及显示屏。

进一步的，所述手柄内部还设置有相互连接的插入语筛选装置以及插入语时长计算装置；所述插入语筛选装置与所述主语言识别装置连接，所述插入语时长计算装置与所述分析装置连接。

进一步的，所述主语言时长计算装置内设置有主语言知识点关键字库，所述主语言的关键字包括能够由主语言识别模型识别的与课程知识点相关的关键字、课程教学环境相关的关键字、课程相关的人名以及课程相关的地名等。

优选的，所述手柄内部还设置有依次连接的插入语知识点关键字更新装置、插入语知识点关键字库以及插入语知识点关键字识别装置；所述插入语知识点关键字识别装置与所述分析装置连接。

优选的，所述插入语知识点关键字更新装置根据课程需要更新插入语知识点关键字库，所述更新后的插入语知识点关键字库存储在所述插入语知识点关键字库中。

优选的，所述插入语知识点关键字库包括能够由使用者录入的与课程知识点相关的插入语关键字、课程教学环境相关的插入语关键字、课程相关的插入语人名以及课程相关的插入语地名等。

优选的，所述手柄内部还设置有文本信息统计装置，所述文本信息统计装置与所述分析装置连接；数据库标记装置，所述数据库标记装置与所述分析装置连接。

优选的，所述的双语教学中的语音识别话筒，其特征在于，所述手柄表面还设置有关键字输入开关，所述关键字输入开关与插入语知识点关键字更新装置连接。

上述技术方案具有如下有益效果：因为采用了根据流畅度进行时长计算的技术手段，所以达到了在不增加系统复杂度的情况下，解决了分析、识别非母语在双语教学过程中的困难。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型的双语教学中的语音识别话筒示意图；

图2是本实用新型手柄内部的装置结构示意图。

附图标号：101、麦克风；102、声音探头；103、电源输入开关；104、模式选择按钮；105、显示屏；106、关键字输入开关。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例提供了一种双语教学中的语音识别话筒装置，如图1所示，所述双语教学中的语音识别话筒装置包括：

麦克风101和手柄；

所述麦克风内部设置有声音探头102；即话筒使用者自行选择语音输入模式后，通过麦克风101接收话筒使用者发出的语音请求；

所述手柄表面设置有电源输入开关103、模式选择按钮104以及显示屏105，所述手柄内部设置有语音输入接口、主语言识别装置、主语言时长计算装置、插入语时长计算装置及分析装置，麦克风101与语音输入接口之间通过有线或者无线(如WIFI)连接，声音探头将接收到的电子信号传输至话筒内部的主语言识别装置，语音识别装置是一种基于嵌入式的语音识别技术，其中包括语音识别芯片和一些其他的附属电路，能够方便的与主控芯片进行通信，该装置可以比较方便的嵌入到产品中使用，实现语音交互，例如采用Syn7318语音识别模块的语音识别装置，使用过程中，上位机发送启动语音识别功能的命令给语音模块，模块把从麦克风采集到的语音数据，通过内部的识别模块进行转换成相应的识别结果，通过通信接口回传给控制器。

所述声音探头102与语音输入接口连接，所述语音输入接口与模式选择按钮104连接，即话筒使用者根据语言熟悉或者流畅程度选择不同的使用模式，模式选择装置可以选择三种：中英模式、英中模式、其他语言接口，模式不同，对应的主语言的识别模型不同，而且在每一种模式下都有不同的学习等级，等级不同，对应的停顿时间阈值不同，此为下限，也就是停顿时间过长，次数过多可直挂评价为不合格。话筒使用者可以根据学习要求以及训练难度选择不同的等级。该实施例假设用户选择了中英文模式(主语言为中文，插入语为英文)。

所述语音输入接口依次连接所述时长计算装置、分析装置以及显示屏105；麦克风将话筒使用者的声音转换成电子信号，声音探头将接收到的电子信号传输至话筒内部的主语言识别装置，识别出主语言中的知识点关键字(可按词频排列)，并存储到主语言知识点关键字库，根据用户设置的间隔时间(或停顿时间)阈值参数可计算出主语言的使用时间长度，由于用户主语言(母语)表达上较流畅，在语言切换时即用插入语(非母语)表达时会出现由于语言习惯改变而带来的停顿，分析停顿时间，根据每个人说话的特点，可以设置间隔时间上的阈值参数，这样可以规避主语言与插入语混合状况下的句间停顿或句内停顿，假定超过停顿阈值参数即为两种语言的切换，从而提高切换的识别率，而不需要进行逐个分词或逐个识别，对于中英文中的近音词一般由主语言模型识别(如BEIJING，北京)。

优选的，如图2所示，所述手柄内部还设置有相互连接的插入语筛选装置以及插入语时长计算装置；所述插入语筛选装置与所述主语言识别装置连接，所述插入语时长计算装置与所述分析装置连接，主语言识别装置识别后将结果写入主语言知识点关键字库的，通过主模型确定了主语言的使用长度以后，用总时间减去噪声以后可以认为是插入语(非母语)时长，对非母语进行针对用户输入特定关键词的识别，这样降低了非母语识别的难度，又适合了教学评价应用的需求，去噪包括去除干扰信息，包括过长的停顿时间(可能是思考时间，习惯性的口头禅时间、特殊的句间停顿等)或非演讲者的声音等。

优选的，所述主语言时长计算装置内设置有主语言知识点关键字库，所述主语言的关键字包括能够由主语言识别模型识别的与课程知识点相关的关键字、课程教学环境相关的关键字、课程相关的人名以及课程相关的地名等。

优选的，所述手柄内部还设置有依次连接的插入语知识点关键字更新装置、插入语知识点关键字库以及插入语知识点关键字识别装置；所述插入语知识点关键字识别装置与所述分析装置连接，插入语知识点关键字库根据不同的课程内容进行实时更新，插入语知识点关键字识别装置调取插入语知识点关键字库,进行特定的插入语关键字识别，降低了由非母语口音带来的识别难度，在不增加系统复杂度的基础上提高识别率，满足了评价应用需求。

优选的，所述插入语知识点关键字更新装置根据课程需要更新插入语知识点关键字库，插入语的识别主要是集中在插入语关键词上。

优选的，所述插入语知识点关键字库包括能够由使用者录入的与课程知识点相关的插入语关键字、课程教学环境相关的插入语关键字、课程相关的插入语人名以及课程相关的插入语地名等。

优选的，所述手柄内部还设置有文本信息统计装置，所述文本信息统计装置与所述分析装置连接；数据库标记装置，所述数据库标记装置与所述分析装置连接。装置中的信息有两类：实时信息和非实时离线信息。实时信息会显示在显示屏上，包括主语言时长，插入语时长、主语言与插入语时长比率及关键字列表、关键字出现次数等信息用于演讲者的实时提示或评价，有效地解决了演讲者跑题，无效信息占用公共时间的问题。数据库中的信息为非实时信息，可以多种格式(如.xls,.pdf等)用于课后学生发言的总结及教师教学的客观参照。文本信息的统计装置用于中、英文知识点的出现情况的实时分析与统计，教师可依据中英文知识点出现的情况，包括中、英文知识点列表，频率等客观信息给出学生现场评价结果。该装置的实时与非实时信息可以帮助学生分析学生学习情况，指导未来学习计划，是教与学过程控制重要的信息记录。

优选的，所述手柄表面还设置有关键字输入开关，所述关键字输入开关与插入语知识点关键字更新装置连接，教师根据不同的课程录入不同的插入语关键字及知识点，连接关键字更新装置，关键字更新装置将更新后的关键字及知识点存储于插入语知识点关键字库，插入语知识点关键字识别装置调用插入语知识点关键字库，对插入语进行识别，连接分析装置，对统计出的数据进行分析。

本实用新型的话筒的应用，解决了双语教学过程中语音识别出现的非母语识别的困难；对应于上述话筒结构，其实现方式如下：

所述系统中话筒使用者自行选择语音输入模式，话筒使用者根据语言流畅程度选择不同的学习模式，推荐用户使用母语或者流畅度高的语言作为主语言识别的模型，每一种学习模式下包括三等级，用户可以选择不同的学习难度，学习难度用阈值(也就是停顿时间)来表示，当停顿时间超过了阈值，系统就认为此次评价不合格。经麦克风将声音转换成电子信号，声音探头将接收到的电子信号传输至话筒内部的主语言识别装置，将识别出来的关键字，关键字的识别依靠词频，存入主语言知识点关键字库，并计算出主语言的使用的时间长度，其他时间进行去噪(包括去除非演讲人的声音，无效停顿等)以后可以认为是插入语(非母语)时长，调用插入语知识点关键字库，对插入语进行语音分析，确定插入语中关键词出现的情况，再通过分析装置对数据信息整合和统计，譬如中、英文的时长比例，中文关键字列表及出现的频率，英文关键词出现的频率，中、英文关键词的对应情况等来指导未来学习计划。

该系统以流畅度为出发点，以时间作为度量参数，通过主模型确定主语言使用长度，其他时间去噪后就是插入语时长，而且对于非母语发音的插入语的识别局限于教师录入的关键字知识点上。因此，本系统可以在不增加系统复杂度的情况下，仅通过改进现有模型，就可以解决在识别非母语过程中出现的困难。

本申请的优点如下：

1、本话筒是应用于双语教学(如高等教育)中，具备现场评价、辅助提示和课后分析功能的教学用装置，在不增加系统复杂度的情况下，通过增加并改进现有识别模型，解决了在双语教学评价中非母语语音分析及识别的困难；2、现有的语音识别多从发音及言语习惯或语义上下文的角度来识别，本装置主要从流畅度的角度来进行不同语言间分段(词)，并将装置的实时显示和后台处理依据应用有效地集成；3、本装置中有多个教学数据库，可以进行与双语教学相关的多种评价及统计功能。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种双语教学中的语音识别话筒，其特征在于，所述话筒包括：

麦克风(101)和手柄；

所述麦克风(101)内部设置有声音探头(102)；

所述手柄表面设置有电源输入开关(103)、模式选择按钮(104)以及显示屏(105)，所述手柄内部设置有语音输入接口、主语言识别装置、主语言时长计算装置、插入语时长计算装置及分析装置；

所述声音探头(102)与语音输入接口连接，所述语音输入接口与模式选择按钮(104)连接；

所述语音输入接口依次连接所述时长计算装置、分析装置以及显示屏(105)。

2.如权利要求1所述的双语教学中的语音识别话筒，其特征在于，所述手柄内部还设置有相互连接的插入语筛选装置以及插入语时长计算装置；所述插入语筛选装置与所述主语言识别装置连接，所述插入语时长计算装置与所述分析装置连接。

3.如权利要求2所述的双语教学中的语音识别话筒，其特征在于，所述主语言时长计算装置内设置有主语言知识点关键字库，所述主语言的关键字包括能够由主语言识别模型识别的课程知识点的关键字、课程教学环境的关键字、课程人名以及课程地名。

4.如权利要求3所述的双语教学中的语音识别话筒，其特征在于，所述手柄内部还设置有依次连接的插入语知识点关键字更新装置、插入语知识点关键字库以及插入语知识点关键字识别装置；所述插入语知识点关键字识别装置与所述分析装置连接。

5.如权利要求4所述的双语教学中的语音识别话筒，其特征在于，所述插入语知识点关键字更新装置根据课程需要更新插入语知识点关键字库。

6.如权利要求5所述的双语教学中的语音识别话筒，其特征在于：所述插入语知识点关键字库包括能够由使用者录入的课程知识点插入语关键字、课程教学环境插入语关键字、课程插入语人名以及课程插入语地名。

7.如权利要求6所述的双语教学中的语音识别话筒，其特征在于，所述手柄内部还设置有：

文本信息统计装置，所述文本信息统计装置与所述分析装置连接；

数据库标记装置，所述数据库标记装置与所述分析装置连接；数据库标记装置中的信息为分析装置中的非实时信息，显示屏中的信息为分析装置中的实时信息。

8.如权利要求7所述的双语教学中的语音识别话筒，其特征在于，所述手柄表面还设置有关键字输入开关(106)，所述关键字输入开关(106)与插入语知识点关键字更新装置连接。

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