Deep Learning for Environmentally Robust Speech Recognition: An Overview of Recent Developments

Eliminating the negative effect of non-stationary environmental noise is a long-standing research topic for automatic speech recognition that stills remains an important challenge. Data-driven supervised approaches, including ones based on deep neural networks, have recently emerged as potential alternatives to traditional unsupervised approaches and with sufficient training, can alleviate the shortcomings of the unsupervised methods in various real-life acoustic environments. In this light, we review recently developed, representative deep learning approaches for tackling non-stationary additive and convolutional degradation of speech with the aim of providing guidelines for those involved in the development of environmentally robust speech recognition systems. We separately discuss single- and multi-channel techniques developed for the front-end and back-end of speech recognition systems, as well as joint front-end and back-end training frameworks

Max-margin Metric Learning for Speaker Recognition

Probabilistic linear discriminant analysis (PLDA) is a popular normalization approach for the i-vector model, and has delivered state-of-the-art performance in speaker recognition. A potential problem of the PLDA model, however, is that it essentially assumes Gaussian distributions over speaker vectors, which is not always true in practice. Additionally, the objective function is not directly related to the goal of the task, e.g., discriminating true speakers and imposters. In this paper, we propose a max-margin metric learning approach to solve the problems. It learns a linear transform with a criterion that the margin between target and imposter trials are maximized. Experiments conducted on the SRE08 core test show that compared to PLDA, the new approach can obtain comparable or even better performance, though the scoring is simply a cosine computation

PHONOTACTIC AND ACOUSTIC LANGUAGE RECOGNITION

Práce pojednává o fonotaktickém a akustickém přístupu pro automatické rozpoznávání jazyka. První část práce pojednává o fonotaktickém přístupu založeném na výskytu fonémových sekvenci v řeči. Nejdříve je prezentován popis vývoje fonémového rozpoznávače jako techniky pro přepis řeči do sekvence smysluplných symbolů. Hlavní důraz je kladen na dobré natrénování fonémového rozpoznávače a kombinaci výsledků z několika fonémových rozpoznávačů trénovaných na různých jazycích (Paralelní fonémové rozpoznávání následované jazykovými modely (PPRLM)). Práce také pojednává o nové technice anti-modely v PPRLM a studuje použití fonémových grafů místo nejlepšího přepisu. Na závěr práce jsou porovnány dva přístupy modelování výstupu fonémového rozpoznávače -- standardní n-gramové jazykové modely a binární rozhodovací stromy. Hlavní přínos v akustickém přístupu je diskriminativní modelování cílových modelů jazyků a první experimenty s kombinací diskriminativního trénování a na příznacích, kde byl odstraněn vliv kanálu. Práce dále zkoumá různé druhy technik fúzi akustického a fonotaktického přístupu. Všechny experimenty jsou provedeny na standardních datech z NIST evaluaci konané v letech 2003, 2005 a 2007, takže jsou přímo porovnatelné s výsledky ostatních skupin zabývajících se automatickým rozpoznáváním jazyka. S fúzí uvedených technik jsme posunuli state-of-the-art výsledky a dosáhli vynikajících výsledků ve dvou NIST evaluacích.This thesis deals with phonotactic and acoustic techniques for automatic language recognition (LRE). The first part of the thesis deals with the phonotactic language recognition based on co-occurrences of phone sequences in speech. A thorough study of phone recognition as tokenization technique for LRE is done, with focus on the amounts of training data for phone recognizer and on the combination of phone recognizers trained on several language (Parallel Phone Recognition followed by Language Model - PPRLM). The thesis also deals with novel technique of anti-models in PPRLM and investigates into using phone lattices instead of strings. The work on phonotactic approach is concluded by a comparison of classical n-gram modeling techniques and binary decision trees. The acoustic LRE was addressed too, with the main focus on discriminative techniques for training target language acoustic models and on initial (but successful) experiments with removing channel dependencies. We have also investigated into the fusion of phonotactic and acoustic approaches. All experiments were performed on standard data from NIST 2003, 2005 and 2007 evaluations so that the results are directly comparable to other laboratories in the LRE community. With the above mentioned techniques, the fused systems defined the state-of-the-art in the LRE field and reached excellent results in NIST evaluations.