支持语音识别功能的Andriod记事本软件设计与实现

发布时间：2016-10-23 08:17

第 1 章 绪论 

1.1 研究背景与意义 
随着移动终端和互联网技术的不断更新和进步，带动了一批相关产业的发展。语音识别技术作为智能技术的重要组成部分，为人工智能的发展做出了重要的贡献[1-2]。二十年前，PC 刚刚在国内崭露头角，人们用 PC 进行办公，玩游戏等有限的事情，当时手机还不普及，用户群体非常小众化，十年前，PC 的功能变得多样化起来，而手机也渐渐开始普及，但功能主要局限在电话与短信等几个基本的功能上，接下来短短几年的时间的发展，随着以智能手机和平板为代表的智能移动终端的出现[3-4]，信息化的格局出现了天翻地覆的变化，智能移动终端体积小，携带方便，功能却不输 PC 端，这些优势使得智能移动终端在信息化建设中的地位越来越重要，用户群体正在从传统的 PC 端逐步地向智能移动端转移，很多以前必须要通过 PC 来做的事情，现在可以通过移动端轻松的完成，在这样一个大环境下，越来越多的资源投入到了移动终端领域，大量优秀的移动应用呈现井喷式的涌现，人们的使用习惯也随着科技的发展而改变，用手机浏览新闻、购物、看视频、理财、玩游戏等等，人们生活的方方面面都跟移动应用有着千丝万缕的关系，人们对手机应用依赖也越来越强[5-6]。 语音识别就是将人的语音通过一定的技术，转化为文字，并在特定的设备上显示的一种新技术，该技术的应用极为广泛[7-8]。语音识别技术被应用到智能手机领域，通过将语音识别为文字，或者通过语音识别技术实现智能拨号，直接说出手机号或者直接说出名字，智能手机实现自动拨号，这样不仅可以解放人类的双手，还能够节省不少宝贵的时间[8]。而且随着语音识别技术的不断发展进步，语音识别已经成为一种趋势和潮流，成为了众多手机应用软件所重点研究的对象[9-10]。 随着通信设备网络和计算机科学的不断发展，智能手机不再仅仅是通信网络的终端，还将成为互联网的通信终端，手机用户对移动设备的性能有了智能化和人性化的要求。目前具备语音识别功能已成为中高端主流的智能手机所必须具备的一个标志性功能。在很多特殊的环境中，比如驾车时人们会希望通过声音就能操作手机，从而让生活更便利、更安全、更现代化[11]。 
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1.2 国内外研究概况 
对语音识别技术的研究最早是在 1955 年，当时是一个叫做约翰逊的教授开发创造出来的，不过这个比较简单，只是实现了十个字母的语音识别，，可识别的数据量非常有限。但是这在语音识别技术领域它却是一个重的里程碑式的突破。后来在大约十年后，计算机技术的出现，这是一个历史性的进步，该技术非常重视线性规划和动态分析两项技术，其中线性规划技术为解决信号识别率低的问题，提供了一个很好的方法[12]。 大约过了十年以后，随着人们对语音识别技术的进一步认识，以及科学技术的不断进步和完善，人们研究语音识别技术的工具越来越先进，越来越科学。LP 技术（教练技术）的应用就是一个很好的证明，科学家利用 LP 技术实现了对个别词语的高效识别的功能[13-14]。 又是近十年的发展  ，科学技术又有了进步，新的技术水平和新的工艺不断得到广泛的使用，特别是人工神经网络技术的推广，对语音识别识别概率的显著拉升起到了很好的推动作用。随着 HMM（隐马尔可夫模型）模型的广泛应用，能够首次实现超过一千个字符的又好又快的识别效率，该模型的应用，被认为是语音识别技术发展史上的一个非常重要的里程碑事件[15-16]。 进入到 20 世纪末期，大型科技公司投入了大量资金对语音识别技术进行研究，通过一系列的实验方法，取得了一定的进步，但是在应用上还是存在很多弊端，还需要进一步的深入研究[17-18]。 
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第 2 章   语音记事本需求分析 

本章主要研究该系统的需求分析，其中主要包括：功能需求、非功能需求和约束三大部分，并对系统流程进行了梳理和简介，对完善系统需求分析起到了很好的导向作用。需求其实就是软件最基本最迫切最必须完成的任务，它包含功能、非功能以及约束[26-27]。 

2.1 功能需求分析 
在终端用户需求的收集方面，主要采取用户访谈和观察用户使用习惯的方法，通过分析用户的不同使用场景和操作习惯，结合一定的专家意见生成了用户需求。针对用户需求先通过系统用例图梳理需求如图 2-1 所示。 用户管理模块用来提供与用户个人相关的信息和服务，包含注册、登录、个人信息等功能。登录，用户输入正确的用户个人注册信息，才可登录，否则，登录失败。个人信息，界面显示与用户相关的信息，包括昵称，用户头像，登录次数等。用户可以通过录音、拍照、文字打开新建记录界面；点击录音开始新建记录：录音的前 20 秒转换成文本作为标题；录音可以暂停，取消暂停后继续录音；每个记录只能有一个录音；可以编辑录音文件；拍照/图片开始记录：每个记录只能有一个照片；文字输入开始新建记录：输入记录内容；每条记录最多可以输入 200 字；点击“保存”，将录音、照片和文本都保存，提示需要输入智能手机账号和密码能够保存网络，如果选择不保存网络，仅保存本地；如果设置了智能手机账号和密码，保存本地和网络。录音长度最多 2 分钟；照片最大 2M，总计最大容量：60M。 
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2.2 性能需求分析 

所谓的非功能需求其实是针对功能需求而言的，无法再功能需求中体现的用户需求。可以包括是否保证数据不丢失、系统多长时间崩溃一次、能够同时给多少用户提供服务等等。本课题中提到的非功能需求主要分为业务模型、数据量计算、总体性能规格、总体可靠性规格等方面内容。 根据前期调研的用户群及使用习惯，采用每条数据量计算和估算用户操作数量及使用频度的方式，初步确定所需存储空间。具体用户量算如表 2-1 所示。 以随时记语音图片数据为例，按照 10 万用户，每个数据 680K 计算，13G/天，约合46.5T/年的存储空间。而记事本文本数据如果按照 20 万用户，每个数据 60Byte 计算，11.5M/天，约合 4.05G/年的存储空间,因此总的存储空间就是 46T 左右,语音识别记事本列表查询响应时间应小于 2.5 秒。服务器关键性能指标如表 2-2 所示。 

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第 3 章  语音记事本系统设计 .......... 9 
3.1 系统总体设计 ........... 9 
3.1.1 软件层次架构 ....... 9 
3.1.2 系统功能结构 ...... 10 
3.2 系统各功能模块设计 .... 11 
3.2.1  用户管理模块设计 ......... 11 
3.2.2  语音录入模块设计 ......... 14 
3.2.3  语音转文字模块设计 ....... 16 
3.2.4  文件上传与同步模块设计 ........... 18 
3.3 数据库设计 .... 20 
3.4 本章小结 ...... 24 
第 4 章 语音记事本系统实现 .......... 25  
4.1 系统运行环境与开发工具 ...... 22
4.2 系统各功能模块实现 ........... 26 
4.3 数据库实现 .... 36 
4.5 本章小结 ...... 38 
第 5 章  语音记事本系统测试 ......... 39 
5.1 测试方法 ...... 39 
5.2 测试过程 ...... 40 
5.3 测试结果 ...... 43 
5.4 本章小结 ...... 43 

第 5 章   语音记事本系统测试 

5.1 测试方法 
本应用使用 Eclipse 开发，安装 Android SDK Manager 下载相应的工具包后，可以使用模拟器来对应用进行测试，不过考虑到模拟器的运行速度较慢，最终还是选择采用真机来进行测试，这里选用了联想的一款手机，型号 A850+，主屏尺寸 5.5 英寸，分辨率 960*540，Android 版本 4.2.2。生成 APK 文件后，在 cmd 中执行命令 adb install APK路径，即可将 APK 安装到手机中，点开应用即可开始测试，为了保障测试的流畅性，使用 WIFI 的环境。 本系统在已成功连接互联网的安卓智能手机平台上进行测试，系统的测试环境如表5-1 所示。 软件测试是软件工程中非常重要的组成部分，它决定了最终软件的质量。也就是说通过测试能够发现软件在设计和实现中的问题，比如：查找漏洞、发现安全隐患、查找不一致等等。或者可以说测试其实就是对软件需求的有效性真实性和达标性的对比，得出的结论就是软件是否满足了需求。当然，软件测试也不能随意开展，它必须有自己一套完整的做事方法和纪律。从质量管理或者说风险管理的角度来说，软件测试首先要遵从的就是尽可能早的接入测试，也就是随工测试，一边开发一边测试，这样不至于把问题越积攒越大，减少项目后期的修改成本和失败风险；另外还需要利用替换测试人员的方法来减少错误，众所周知，自己做的工作自己去查找问题，能够发现问题的概率将会大大降低，很多明显的错误必须依靠第三方来测试才能发现。 
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总结 

语音识别技术作为智能技术的重要组成部分，为人工智能的发展做出了重要的贡献。在当前信息技术研究界，其中的热点也有语音识别这项技术，该技术的实现提高了电子产品的可操作性，逐渐成为了人机交互的重要方式，成为了具有革命性和时代性的重要新兴产业，也成为了国内和国外科学界和产业界所关注的焦点。特别是现在智能手机发展迅猛，如果将语音识别与智能手机相结合，就能真正从用户的使用角度解决诸多应用场景问题，例如语音记录日志，语音打电话、发短信等等。 本文设计出一款安卓智能手机上的语音识别记事本软件。基本涵盖一些基础功能，力图达到简单易用、功能全面、界面清晰的目的，包括语音识别、命令适配、终端语音控功能、语音实时输入文本等模块。 主要工作如下： 
1.  研究安卓手机应用软件设计所涉及的相关技术和方法，重点研究该软件设计涉及的语音识别技术、开发工具、数据库技术等关键技术，这些工作是支持语音识别功能的Andriod 记事本软件设计与实现的基础。 
2.  对软件进行需求分析，其中主要包括：功能需求、非功能需求和约束三大部分，并对系统流程进行了梳理和简介，对完善系统需求分析起到了很好的导向作用。需求其实就是软件最基本最迫切最必须完成的任务，它包含功能、非功能以及约束。 
3.  确定了支持语音识别功能记事本软件在安卓智能手机端的设计方案，主要从系统所要实现的系软件层次架构、功能方面设计、以及语音识别的数据库三个方面进行了设计。 
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参考文献(略)

本文编号：150054