臺灣博碩士論文加值系統

新生兒在未學習用語言表達自己的情感之前，常以哭鬧的形式來傳達自己的需求給父母，讓父母親得知他當下的情緒。嬰兒的哭鬧可分為“生理性”和“病理性”兩大類，雖然臨床上已知嬰兒哭鬧的幾種原因，但對於實際的分辨上，大多都是以“經驗”法則來判斷，欠缺客觀性。因此本研究將對正常嬰兒的“生理性”哭聲做辨識，達到利用科學的方法，客觀地得知嬰兒為何原因而哭泣。
本研究採用之嬰兒哭聲來源為至中國醫藥大學附設醫院嬰兒房所錄音，共計31筆嬰兒飢餓時發出之哭聲和29筆打針時疼痛所發出之哭聲，皆為無疾病的正常嬰兒，年齡介於剛出生2~8天。所有錄取之嬰兒哭聲訊號，取樣頻率皆為8 KHz，位元解析率為16bits，而每筆訊號長度皆為2秒。研究方法首先利用自相關函數計算出基頻，接著依據能量曲線，設定門檻值，完成端點偵測，並根據偵測出之語音段，擷取出三種參數：短時距能量(音量)、基頻(音調)和發聲持續時間(音長)。觀察三種參數於飢餓與針痛哭聲之差異，得到針痛哭聲之音量、音調與音長皆高於飢餓哭聲，利用t-檢定皆有統計上意義(P<0.05)。並使用動態時軸校正分別量化飢餓與針痛的短時距能量與基頻參數差異，以強健訓練法訓練我們的參考樣本，分別得到兩組哭聲情況之參考樣本，依次將哭聲測試樣本與兩組哭聲情況之參考樣本執行動態時軸校正，最後結果得到85.71%的辨識效果。綜合此兩項結果，得到音量、音調與音長於嬰兒哭聲為有效之參數，並且得到動態時軸校正於嬰兒哭聲識別為有用的方法。

Before learning how to express the emotions with language, newborn babies usually express how they feel to parents through crying. Infant cries include two kinds of situation, “physiology” and “pathology”. Although several reasons of infant cries are well known in clinical practice, there are not enough reliable and objective criteria to recognize infant cries. The main purpose of this study is to recognize physiological cries in normal infants for helping to take care of infants. Thirty-one infant cries of hunger and twenty-nine infant cries of pain were recorded in the baby’s room of China Medical University Hospital. All infants were healthy and were born within 2~8 days. The sampling rate is 8K Hz and the bit resolution rate is 16 bits. All recorded signals of infant cries have the length of 2 seconds. Autocorrelation function was used to estimate the fundamental frequency. The endpoints of each sample cry were detected via the energy curve of infant cries. Three parameters, short-time energy (volume), fundamental frequency (pitch) and voice duration (duration), were extracted. The results revealed that the volume, pitch and duration of painful cries are larger than hunger cries with statistical significance using t-test. Dynamic time warping (DTW) was applied to quantify the difference of parameters of short-time energy and fundamental frequency in the cries of hunger and pain. Two trained reference patterns, hunger and pain, were established by robust training. The recognition rate is 85.17%. In conclusion, volume, pitch and duration are useful parameters to investigate infant cries and DTW is a useful tool to recognize infant cries.

中文摘要 i
Abstract ii
目錄 iii
圖目錄 v
表目錄 vi
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機與目的 2
1.3 文獻回顧 3
第二章 理論探討 6
2.1 語音的產生與認識 6
2.2 語音信號的基礎理論分析 9
2.2.1 自相關函數 9
2.2.2 端點偵測 11
2.2.3 語音特徵參數 13
2.3 動態時軸校正演算法 16
第三章 材料與方法 21
3.1 材料與設備 21
3.2 參數擷取 22
3.3 識別方法 24
3.4 強健訓練 27
第四章 結果與討論 28
4.1 參數結果 28
4.2 識別結果 31
4.3 討論 32
第五章 結論與未來展望 35
5.1 結論 35
5.2 未來方向 36
參考文獻 37
附 錄 一 40
附 錄 二 45

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