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专利号: 2023116250580
申请人: 山东同其万疆科技创新有限公司
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-07-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种英语教学管理系统,其特征在于,包括:声音采集单元、教师声音提取单元、声音特征提取单元、中英文声音分类单元和英文音准识别单元;

所述声音采集单元用于采集英语教学课堂的声音信号;所述教师声音提取单元用于从英语教学课堂的声音信号中提取出教师声音信号;所述声音特征提取单元用于从教师声音信号提取声音特征,其中,声音特征包括:功率特征值和相位特征值;所述中英文声音分类单元用于对声音特征进行分类,在分类类型为英文时,通过英文音准识别单元处理声音特征,得到音准评估值;

所述声音特征提取单元包括:时频转换子单元、信号分段子单元、功率特征提取子单元和相位特征提取子单元;

所述时频转换子单元用于将教师声音信号转换为频域信号;

所述信号分段子单元用于将频域信号划分为多段,得到多段频域子信号;

所述功率特征提取子单元用于提取每段频域子信号的功率特征值;

所述相位特征提取子单元用于提取每段频域子信号的相位特征值;

所述功率特征提取子单元的表达式为:

其中,Pe为每段频域子信号的功率特征值,Pi为每段频域子信号中第i次谐波分量的功率,N为谐波分量的数量,i为谐波分量的编号;

所述相位特征提取子单元的表达式为:

其中,Se为每段频域子信号的相位特征值,Si为每段频域子信号中第i次谐波分量的相位,N为谐波分量的数量,i为谐波分量的编号;

所述中英文声音分类单元包括:功率估计子单元、相位估计子单元和分类子单元;

所述功率估计子单元用于估计功率特征值的功率份额;

所述相位估计子单元用于估计相位特征值的相位份额;

所述分类子单元用于根据功率份额和相位份额进行分类,得到分类类型,其中分类类型包括:英文和中文;

所述功率估计子单元的表达式为:

所述相位估计子单元的表达式为:

其中,Z1为功率份额,Z2为相位份额,Pe,j为第j个功率特征值,wP,j为第j个功率特征值Pe,j的权重,bp,j为第j个功率特征值Pe,j的偏置,Se,j为第j个相位特征值,wS,j为第j个相位特征值Se,j的权重,bS,j为第j个相位特征值Se,j的偏置,M为相位特征值或功率特征值的数量,j为相位特征值或功率特征值的编号。

2.根据权利要求1所述的英语教学管理系统,其特征在于,所述教师声音提取单元包括:分解子单元、筛选子单元和重构子单元;

所述分解子单元用于采用小波变换对英语教学课堂的声音信号进行分解,得到多个小波分解系数;

所述筛选子单元用于计算每个小波分解系数与教师历史集合中每个元素的相似值,筛选相似值大于相似阈值的小波分解系数,其中,教师历史集合为存储教师声音的小波分解系数的集合;

所述重构子单元用于将筛选出的小波分解系数进行重构处理,得到教师声音信号。

3.根据权利要求1所述的英语教学管理系统,其特征在于,所述中英文声音分类单元的表达式为:,

其中,y为英文声音分类单元的输出,e为自然常数,在英文声音分类单元的输出y大于

0.5时,分类类型为英文,在英文声音分类单元的输出y小于等于0.5时,分类类型为中文。

4.根据权利要求1所述的英语教学管理系统,其特征在于,所述英文音准识别单元包括:第一CNN网络、第二CNN网络、第一双层LSTM、第二双层LSTM、Concat层、第一卷积块、第二卷积块和全连接层;

所述第一CNN网络的输入端用于输入教师声音信号对应的功率特征值,其输出端与第一双层LSTM的输入端连接;所述第二CNN网络的输入端用于输入教师声音信号对应的相位特征值,其输出端与第二双层LSTM的输入端连接;所述Concat层的输入端分别与第一双层LSTM的输出端和第二双层LSTM的输出端连接,其输出端与第一卷积块的输入端连接;所述第二卷积块的输入端与第一卷积块的输出端连接,其输出端与全连接层的输入端连接;所述全连接层的输出端作为英文音准识别单元的输出端。