低功耗MFCC特征提取方法及装置与流程

本发明涉及语音处理，特别涉及一种低功耗mfcc特征提取方法、一种低功耗mfcc特征提取装置和一种电子设备。

背景技术：

1、相关技术中，如图1所示，现有语音的梅尔频率倒谱系数(mfcc，mel frequencycepstrum coefficient)特征提取是将麦克风采集的语音时域信号经过adc转换为数字信号后，分别通过预加重、分帧、加窗、快速傅里叶变换、梅尔滤波、对数运算和离散余弦变换得到语音信号的特征值；其中，通过预加重、分帧及加窗模块增强被抑制的高频特征以及进行短时分析，通过快速傅里叶变换(fft，fast fourier transform)将时域语音信号转换到频域，并利用梅尔带通滤波对频域信号精简压缩，在各频段进行分析，最后进行对数运算和离散余弦变换，将各个频段的语音能量分布转换为语音mfcc特征；由于现有语音mfcc特征提取需要大规模电路的高频运算，且在运算过程中直接使用最大位宽进行计算，所以导致整体以及后处理模块功耗大，并容易出现位宽冗余，从而影响电路和系统的整体面积和功耗。

技术实现思路

1、本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种低功耗mfcc特征提取方法，通过获取mfcc特征中的第一阶幅值并量化位宽，以及将位宽反馈到前级精准量化每一级运算的输入位宽，从而在保证识别准确率的前提下对数据位宽进行截断，从而降低运算功耗。

2、为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出的一种低功耗mfcc特征提取方法，包括以下步骤：获取语音信号；采用不同的处理模块对所述语音信号进行预加重、分帧、加窗、快速傅里叶变换、梅尔滤波、对数运算和离散余弦变换处理，以得到所述语音信号对应的mfcc特征；获取所述mfcc特征中的第一阶幅值，并根据所述第一阶幅值生成对应的初始位宽，以便根据所述初始位宽对所述不同处理模块对应的位宽进行调整。

3、根据本发明实施例提出的低功耗mfcc特征提取方法，首先，获取语音信号；接着，采用不同的处理模块对语音信号进行预加重、分帧、加窗、快速傅里叶变换、梅尔滤波、对数运算和离散余弦变换处理，以得到语音信号对应的mfcc特征；最后，获取mfcc特征中的第一阶幅值，并根据第一阶幅值生成对应的初始位宽，以便根据初始位宽对不同处理模块对应的位宽进行调整；由此，通过获取mfcc特征中的第一阶幅值并量化位宽，以及将位宽反馈到前级精准量化每一级运算的输入位宽，从而在保证识别准确率的前提下对数据位宽进行截断，从而降低运算功耗。

4、另外，根据本发明实施例上述提出的低功耗mfcc特征提取方法还可以具有如下附加的技术特征：

5、可选地，还包括：根据所述第一阶幅值判断是否输出控制信号控制门控电路开启，以便延迟设备待机时间。

6、可选地，根据所述第一阶幅值生成对应的初始位宽，包括：判断所述第一阶幅值是否小于等于第一预设阈值，如果是，则设定初始位宽为第五预设阈值，如果否，则继续判断所述第一阶幅值是否小于等于第二预设阈值，如果是，则设定初始位宽为第六预设阈值；如果否，则继续判断所述第一阶幅值是否小于等于第三预设阈值，如果是，则设定初始位宽为第七预设阈值；如果否，则继续判断所述第一阶幅值是否小于等于第四预设阈值，如果是，则设定初始位宽为第八预设阈值。

7、进一步地，在获取所述mfcc特征中的第一阶幅值后，还判断所述第一阶幅值是否大于特征数据阈值，如果是，则清空计数器的计数值。

8、进一步地，所述第一预设阈值小于所述第二预设阈值，所述第二预设阈值小于所述第三预设阈值，所述第三预设阈值小于所述第四预设阈值；所述第五预设阈值小于所述第六预设阈值，所述第六预设阈值小于所述第七预设阈值，所述第七预设阈值小于所述第八预设阈值。

9、可选地，根据所述初始位宽对所述不同处理模块对应的位宽进行调整，包括：将所述初始位宽作为所述离散余弦变换的输入位宽，以便反馈至前级自适应调整不同处理模块对应的位宽。

10、可选地，根据所述第一阶幅值判断是否输出控制信号控制门控电路开启，包括：判断所述第一阶幅值是否小于等于所述特征数据阈值，如果是，则将计数器的计数值加一，并判断所述加一后的计数值是否大于等于第九预设阈值，如果是，则判断语音无效，并输出控制信号控制门控电路开启，并清空计数器的计数值。

11、为达到上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种低功耗mfcc特征提取装置，包括获取模块，用于获取语音信号；特征提取模块，用于采用不同的处理模块对所述语音信号进行预加重、分帧、加窗、快速傅里叶变换、梅尔滤波、对数运算和离散余弦变换处理，以得到所述语音信号对应的mfcc特征；控制模块，用于获取所述mfcc特征中的第一阶幅值，并根据所述第一阶幅值生成对应的初始位宽，以便根据所述初始位宽对所述不同处理模块对应的位宽进行调整。

12、根据本发明实施例的低功耗mfcc特征提取装置，通过获取模块获取语音信号；特征提取模块采用不同的处理模块对语音信号进行预加重、分帧、加窗、快速傅里叶变换、梅尔滤波、对数运算和离散余弦变换处理，以得到语音信号对应的mfcc特征；控制模块获取mfcc特征中的第一阶幅值，并根据第一阶幅值生成对应的初始位宽，以便根据初始位宽对不同处理模块对应的位宽进行调整；由此，通过获取mfcc特征中的第一阶幅值并量化位宽，以及将位宽反馈到前级精准量化每一级运算的输入位宽，从而在保证识别准确率的前提下对数据位宽进行截断，从而降低运算功耗。

13、另外，根据本发明实施例上述提出的低功耗mfcc特征提取装置还可以具有如下附加的技术特征：

14、可选地，所述控制模块还用于，根据所述第一阶幅值判断是否输出控制信号控制门控电路开启，以便延迟设备待机时间。

15、为达到上述目的，本发明第三方面实施例提出了一种电子设备，包括处理器、存储器和总线，其中，所述处理器和所述存储器通过所述总线完成相互间的通信；所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令能够执行如上述的低功耗mfcc特征提取方法。

16、根据本发明实施例的电子设备，通过低功耗mfcc特征提取方法能够在保证识别准确率的前提下对数据位宽进行截断，从而降低运算功耗。

技术特征：

1.一种低功耗mfcc特征提取方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的低功耗mfcc特征提取方法，其特征在于，还包括：根据所述第一阶幅值判断是否输出控制信号控制门控电路开启，以便延迟设备待机时间。

3.根据权利要求2所述的低功耗mfcc特征提取方法，其特征在于，根据所述第一阶幅值生成对应的初始位宽，包括：

4.根据权利要求3所述的低功耗mfcc特征提取方法，其特征在于，在获取所述mfcc特征中的第一阶幅值后，还判断所述第一阶幅值是否大于特征数据阈值，如果是，则清空计数器的计数值。

5.根据权利要求4所述的低功耗mfcc特征提取方法，其特征在于，所述第一预设阈值小于所述第二预设阈值，所述第二预设阈值小于所述第三预设阈值，所述第三预设阈值小于所述第四预设阈值；所述第五预设阈值小于所述第六预设阈值，所述第六预设阈值小于所述第七预设阈值，所述第七预设阈值小于所述第八预设阈值。

6.根据权利要求5所述的低功耗mfcc特征提取方法，其特征在于，根据所述初始位宽对所述不同处理模块对应的位宽进行调整，包括：将所述初始位宽作为所述离散余弦变换的输入位宽，以便反馈至前级自适应调整不同处理模块对应的位宽。

7.根据权利要求6所述的低功耗mfcc特征提取方法，其特征在于，根据所述第一阶幅值判断是否输出控制信号控制门控电路开启，包括：

8.一种低功耗mfcc特征提取装置，其特征在于，包括：

9.根据权利要求8所述的低功耗mfcc特征提取装置，其特征在于，所述控制模块还用于，根据所述第一阶幅值判断是否输出控制信号控制门控电路开启，以便延迟设备待机时间。

10.一种电子设备，其特征在于，包括处理器、存储器和总线，其中，

技术总结本发明公开了一种低功耗MFCC特征提取方法及装置，其中，该方法包括获取语音信号；采用不同的处理模块对语音信号进行预加重、分帧、加窗、快速傅里叶变换、梅尔滤波、对数运算和离散余弦变换处理，以得到语音信号对应的MFCC特征；获取MFCC特征中的第一阶幅值，并根据第一阶幅值生成对应的初始位宽，以便根据初始位宽对不同处理模块对应的位宽进行调整；由此，通过获取MFCC特征中的第一阶幅值并量化位宽，以及将位宽反馈到前级精准量化每一级运算的输入位宽，从而在保证识别准确率的前提下对数据位宽进行截断，从而降低运算功耗。技术研发人员：何伊妮,曹国忠,张涌受保护的技术使用者：厦门半导体工业技术研发有限公司技术研发日：技术公布日：2024/3/4