一种基于人工智能的英语口语练习分析比对系统技术方案

本发明专利技术涉及英语口语分析技术领域，公开一种基于人工智能的英语口语练习分析比对系统，通过利用拾音器和图像采集器采集学生用户练习各英语单词的发音音频和口型视频，进而将发音音频进行音波图转化分割处理，以此评判学生用户的英语口语发音是否标准，并在评判结束后基于发音音频数据的具象分割处理实现了发音错误的细化指向解析，使得评判结果更加深入，能够为发音辅助指导提供针对性的发音口型指导方向，与此同时通过学生用户存在发音错误的英语单词进行集中处理，确定学生用户对应的英语口语重点练习音素，并据此进行重点练习词库构建，实现了学生用户错误发音数据的高效利用，能够为练习者的未来发音练习提供有效参考。考。考。

【技术实现步骤摘要】
一种基于人工智能的英语口语练习分析比对系统


[0001]本专利技术涉及英语口语分析
，具体而言，是一种基于人工智能的英语口语练习分析比对系统。

技术介绍

[0002]英语在世界所有语言中用途最广,由于社会的不断发展进步,对综合型人才有大量的需求,很多学校对英语口语教学予以一定的重视,但由于学校的英语口语教学是一对多的教学模式，使得教学老师在教学过程中无法实时关注到每一个学生，导致难以为学生提供一对一均衡的口语教学,致使当前学校英语口语的教学收效甚微，在这种情况下，人们迫切需要一种一对一实时的口语教学形式，为了满足这种需求，基于人工智能的英语口语教学系统应运而生。
[0003]鉴于英语口语教学的关键在于发音教学，使得现在的英语口语教学系统侧重于发音校对，如公开号为CN109326160A的中国专利技术专利公开的一种英语口语发音校对系统，通过对练习者进行发音音频数据和口型图像数据采集，以此评判练习者的英语口语发音是否标准，并根据评判结果进行发音辅助指导，该专利技术在实际应用中存在如下缺陷：1、该专利技术在进行发音辅助指导时由于缺乏对发音错误的细化指向解析，导致难以为发音辅助指导提供针对性的发音口型指导方向，进而不仅降低了辅助指导效率，还直接影响了辅助指导效果。
[0004]2、该专利技术对练习者错误发音数据的利用形式过于单一，仅用于实现发音校正，致使错误发音数据的利用率较低，导致英语口语教学系统的使用功能过于局限，仅适合当前使用，无法为练习者的未来发音练习提供有效参考，潜在价值不高，不利于练习者发音标准度的快速提高，从而在一定程度上降低了练习者对英语口语教学系统的使用粘性。

技术实现思路

[0005]为解决上述技术问题，本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种基于人工智能的英语口语练习分析比对系统，包括：学生用户登录模块，用于由学生用户通过注册账号登录系统。
[0006]发音音频采集模块，用于在学生用户练习英语单词的过程中利用拾音器采集学生用户练习各英语单词的发音音频。
[0007]口型视频采集模块，用于在学生用户练习英语单词的过程中利用图像采集器采集学生用户练习各英语单词的口型视频。
[0008]比对信息库，用于存储各英语单词对应的标准发音音频和标准口型视频，并存储各音素表征类型对应的发音主导因子。
[0009]发音标准评估模块，用于提取各英语单词的标准发音音频，进而将学生用户练习各英语单词的发音音频与对应英语单词的标准发音音频进行对比分析，评估学生用户练习各英语单词的发音标准度。
[0010]关键英语单词识别模块，用于基于学生用户练习各英语单词的发音标准度识别出
关键英语单词。
[0011]发音错误音节解析模块，用于解析各关键英语单词对应的发音错误音节。
[0012]关键英语单词发音指导模块，用于提取各关键英语单词的口型视频，并结合各关键英语单词对应的发音错误音节进行发音指导。
[0013]重点练习音素确定模块，用于将各关键英语单词对应的发音错误音节进行综合对比分析，从中确定学生用户对应的英语口语重点练习音素。
[0014]重点练习词库构建存储模块，用于根据学生用户对应的英语口语重点练习音素进行重点练习词库构建，并存储。
[0015]进一步地，所述评估学生用户练习各英语单词的发音标准度包括以下步骤：A1、依次将学生用户练习各英语单词的发音音频和各英语单词的标准发音音频进行音波图转化，得到学生用户练习各英语单词的发音波形图和各英语单词的标准发音波形图。
[0016]A2、将各英语单词进行音节划分，并对各音节进行编号，同时计算各音节对应的字母占比率。
[0017]A3、分别从各英语单词的标准发音波形图、学生用户练习各英语单词的发音波形图中标记出音波单体，其中音波单体与音节一一对应。
[0018]A4、从学生用户练习各英语单词的发音波形图中提取各音节所属音波单体的幅值和发音时间区间，其中发音时间区间由初始发音时间点和结束发音时间点构成，并从各英语单词的标准发音波形图中提取各音节所属音波单体的标准幅值和标准发音时间区间。
[0019]A5、借助公式统计得到学生用户练习各英语单词中各音节对应的发音标准度CP
ij
，其中i表示为英语单词的编号，i＝1,2,
…
,n，n表示为学生用户练习的英语单词数量，j表示为音节编号，j＝1,2,...,m，m表示为英语单词中存在的音节数量，p
ij
表示为学生用户练习第i个英语单词中第j个音节所属音波单体的幅值，p
ij
′
表示为第i个英语单词中第j个音节所属音波单体的标准幅值，t
ij
a、t
ij
b分别表示为学生用户练习第i个英语单词中第j个音节所属音波单体的初始发音时间点、结束发音时间点，t
ij
a
′
、t
ij
b
′
分别表示为第i个英语单词中第j个音节所属音波单体的标准初始发音时间点、标准结束发音时间点，R
ij
表示为学生用户练习第i个英语单词中第j个音节对应的发音时长符合度，α、β分别表示为预设的幅值、发音时间对应的权衡因子，且α+β＝1。
[0020]A6、将CP
ij
代入评估公式得到学生用户练习各英语单词的发音标准度Q
i
，λ
ij
表示为第i个英语单词中第j个音节对应的字母占比率。
[0021]进一步地，所述R
ij
的表示公式为e表示为自然常数。
[0022]进一步地，所述关键英语单词的识别方式为将学生用户练习各英语单词的发音标
准度与设置的合格发音标准度进行对比，若学生用户练习某英语单词的发音标准度小于设置的合格发音标准度，则将该英语单词记为关键英语单词。
[0023]进一步地，所述解析各关键英语单词对应的发音错误音节如下解析方式为：将学生用户练习各关键英语单词中各音节对应的发音标准度与相应音节的发音标准度阈值进行对比，从中筛选出各关键英语单词中小于发音标准度阈值的音节作为各关键英语单词对应的发音错误音节。
[0024]进一步地，所述基于各关键英语单词对应的发音错误音节进行发音指导具体包括以下步骤：B1、根据各关键英语单词对应的发音错误音节从学生用户练习各关键英语单词的发音波形图中定位出发音错误音节对应的音波单体，将其记为特定音波单体。
[0025]B2、从学生用户练习各关键英语单词的发音波形图中提取指定音波单体对应的发音时间区间，将其记为特定时间区间，以此从相应关键英语单词的口型视频中截取特定时间区间对应的口型视频段，记为特定口型视频段。
[0026]B3、从各关键英语单词对应的特定口型视频段中截取有效口型图像，并从中提取口型特征参数，其中口型特征参数包括唇部张开形状、舌头卷曲形状和舌尖放置位置。
[0027]B4、从比对信息中提取各关本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于人工智能的英语口语练习分析比对系统，其特征在于，包括：学生用户登录模块，用于由学生用户通过注册账号登录系统；发音音频采集模块，用于在学生用户练习英语单词的过程中利用拾音器采集学生用户练习各英语单词的发音音频；口型视频采集模块，用于在学生用户练习英语单词的过程中利用图像采集器采集学生用户练习各英语单词的口型视频；比对信息库，用于存储各英语单词对应的标准发音音频和标准口型视频，并存储各音素表征类型对应的发音主导因子；发音标准评估模块，用于提取各英语单词的标准发音音频，进而将学生用户练习各英语单词的发音音频与对应英语单词的标准发音音频进行对比分析，评估学生用户练习各英语单词的发音标准度；关键英语单词识别模块，用于基于学生用户练习各英语单词的发音标准度识别出关键英语单词；发音错误音节解析模块，用于解析各关键英语单词对应的发音错误音节；关键英语单词发音指导模块，用于提取各关键英语单词的口型视频，并结合各关键英语单词对应的发音错误音节进行发音指导；重点练习音素确定模块，用于将各关键英语单词对应的发音错误音节进行综合对比分析，从中确定学生用户对应的英语口语重点练习音素；重点练习词库构建存储模块，用于根据学生用户对应的英语口语重点练习音素进行重点练习词库构建，并存储。2.根据权利要求1所述的一种基于人工智能的英语口语练习分析比对系统，其特征在于：所述评估学生用户练习各英语单词的发音标准度包括以下步骤：A1、依次将学生用户练习各英语单词的发音音频和各英语单词的标准发音音频进行音波图转化，得到学生用户练习各英语单词的发音波形图和各英语单词的标准发音波形图；A2、将各英语单词进行音节划分，并对各音节进行编号，同时计算各音节对应的字母占比率；A3、分别从各英语单词的标准发音波形图、学生用户练习各英语单词的发音波形图中标记出音波单体，其中音波单体与音节一一对应；A4、从学生用户练习各英语单词的发音波形图中提取各音节所属音波单体的幅值和发音时间区间，其中发音时间区间由初始发音时间点和结束发音时间点构成，并从各英语单词的标准发音波形图中提取各音节所属音波单体的标准幅值和标准发音时间区间；A5、借助公式统计得到学生用户练习各英语单词中各音节对应的发音标准度CP
ij
，其中i表示为英语单词的编号，i＝1,2,...,n，n表示为学生用户练习的英语单词数量，j表示为音节编号，j＝1,2,
…
,m，m表示为英语单词中存在的音节数量，p
ij
表示为学生用户练习第i个英语单词中第j个音节所属
音波单体的幅值，p
ij
′
表示为第i个英语单词中第j个音节所属音波单体的标准幅值，t
ij
a、t
ij
b分别表示为学生用户练习第i个英语单词中第j个音节所属音波单体的初始发音时间点、结束发音时间点，t
ij
a
′
、t
ij
b
′
分别表示为第i个英语单词中第j个音节所属音波单体的标准初始发音时间点、标准结束发音时间点，R
ij
表示为学生用户练习第i个英语单词中第j个音节对应的发音音调符合度，α、β分别表示为预设的幅值、发音时间对应的权衡因子，且α+β＝1；A6、将CP
ij
代入评估公式得到学生用户练习各英语单词的发音标准度Q
i
，λ
ij
表示为第i个英语单词中第j个音节对应的字母占比率。3.根据权利要求2所述的一种基于人工智能的英语口语练习分析比对系统，其特征在于：所述R
ij
的表示公式为e表示为自然常数。4.根据权利要求1所述的一种基于人工智能的英语口语练习分析比对系统，其特征在于：所述关键英语单词的识别方式为将学生用户练习各英语单词的发音标准度与设置的合格发音标准度进行对比，若学生用户练习某英语单词的发音标准度小于设置的合格发音标准度，则将该英语单词记为关键英语单词。5.根据权利要求3所述的一种基于人工智能的英语口语练习分析比对系统，其特征在于：所述解析各关键英语单词对应的发音错误音节如下解析方式为：将学生用户练习各关键英语单词...

【专利技术属性】
技术研发人员：李诚，李娜，李晓明，
申请(专利权)人：齐齐哈尔大学，
类型：发明
国别省市：