利索能及
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专利号: 2021103457767
申请人: 南京信息工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-30
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于马尔可夫随机场的联邦学习方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤1:设备A和设备B分别接受大量声音信息,分别得到各自的数据集DA和DB;

步骤2:设备A和设备B在本地进行语音识别,对输入数据进行数据提取,识别出虚假信息并剔除,将有用信息进行参数信息提取,提取有效的参数信息,进入步骤3;

步骤3:对步骤2中提取的参数进行归一化处理,设备A的参数记为xAi,设备B的参数记为xBi,根据公式(1) 将参数范围控制在[0,1]之间;

步骤4:步骤3中参数的取值范围进行归一化处理之后,将参数进行K‑MEANS聚类处理,聚类之后的参数相关性更加紧密,后续马尔可夫随机性也是基于参数之间的相关性进行模型建设;

步骤5:在步骤3中参数进行K‑MEANS聚类处理之后,参数出现概率的准确性与采样次数是正相关的,而且未出现的参数不一定就是不可能出现为了数据的平滑性,对参数进行Good‑Turning平滑处理;

步骤6:定义势函数随后构建马尔可夫随机场最佳的全局模型参数,在最大后验概率MAP框架下,需要通过先验概率和似然概率获得后验概率,进而求得MAP分析出各参数之间的相关性,最终得到概率图模型G(V,E);

步骤7:步骤1到步骤6为参数的预处理,预处理之后设备A和设备B在本地开始进行建模,本地模型参数基于前向神经网络和马尔可夫随机场,每次迭代更新选择的参数仅仅与上一次的参数相关;

步骤8:步骤7为参数基于马尔可夫性在本地建立模型,因为每次迭代仅仅与上一次参数相关,在迭代到上一次参数与本次迭代无区别时,本地迭代结束,至此设备A和B在本地建立好模型,构建全局神经网络根据公式(2) 其中m为最大团中的节点的个数, 是新的全局神经网络神经元的值, 是由阈值法挑选出的A,B客户端中相关性大的一对节点;

步骤9:将步骤8中已经迭代好的本地模型参数,上传到服务器端进行来联合建模,服务器端建模基于BPN‑马尔可夫模型进一步得到最优的联合训练参数,每次联合训练完成返回至各个本地设备,与本地模型进行对比,若模型不优于本地模型则进行BPN‑马尔可夫模型进行迭代训练联合模型,直至联合训练的模型优于本地模型,服务器端建模完成;

步骤10:步骤9之后,联邦建模的参数返回分发给设备A和设备B,设备A和B在优化的参数基础上更新自己的本地模型,若有新的参数输入进来,重复步骤1‑8进行将新的参数开始基于马尔可夫的联邦学习模型迭代。

2.如权利要求1所述的基于马尔可夫随机场的联邦学习方法,其特征在于,步骤1中,大量声音信息具体为:有效数据包括声音的音色、振幅、响度、临界距离和混响程度,噪声声音包含电视、手机发出的虚假报警信息。

3.如权利要求1所述的基于马尔可夫随机场的联邦学习方法,其特征在于,步骤2中,参数内容包括:反映时间、识别准确率、分析时间、单词中选定位置上的基音、激励频谱的估计斜率、选定语言环境中提前发声的存在、鼻辅音中极点频率的位置、选定元音的频谱特性、鼻辅音的频谱特性、选定元音的时长、擦音的频谱特性、元音的共振峰频率和共振峰带宽以及声门源的极点。