Adaptation of speech recognition systems to selected real-world deployment conditions

Tato habilitační práce se zabývá problematikou adaptace systémů rozpoznávání řeči na vybrané reálné podmínky nasazení. Je koncipována jako sborník celkem dvanácti článků, které se touto problematikou zabývají. Jde o publikace, jejichž jsem hlavním autorem nebo spoluatorem, a které vznikly v rámci několika navazujících výzkumných projektů. Na řešení těchto projektů jsem se podílel jak v roli člena výzkumného týmu, tak i v roli řešitele nebo spoluřešitele. Publikace zařazené do tohoto sborníku lze rozdělit podle tématu do tří hlavních skupin. Jejich společným jmenovatelem je snaha přizpůsobit daný rozpoznávací systém novým podmínkám či konkrétnímu faktoru, který významným způsobem ovlivňuje jeho funkci či přesnost. První skupina článků se zabývá úlohou neřízené adaptace na mluvčího, kdy systém přizpůsobuje svoje parametry specifickým hlasovým charakteristikám dané mluvící osoby. Druhá část práce se pak věnuje problematice identifikace neřečových událostí na vstupu do systému a související úloze rozpoznávání řeči s hlukem (a zejména hudbou) na pozadí. Konečně třetí část práce se zabývá přístupy, které umožňují přepis audio signálu obsahujícího promluvy ve více než v jednom jazyce. Jde o metody adaptace existujícího rozpoznávacího systému na nový jazyk a metody identifikace jazyka z audio signálu. Obě zmíněné identifikační úlohy jsou přitom vyšetřovány zejména v náročném a méně probádaném režimu zpracování po jednotlivých rámcích vstupního signálu, který je jako jediný vhodný pro on-line nasazení, např. pro streamovaná data.This habilitation thesis deals with adaptation of automatic speech recognition (ASR) systems to selected real-world deployment conditions. It is presented in the form of a collection of twelve articles dealing with this task; I am the main author or a co-author of these articles. They were published during my work on several consecutive research projects. I have participated in the solution of them as a member of the research team as well as the investigator or a co-investigator. These articles can be divided into three main groups according to their topics. They have in common the effort to adapt a particular ASR system to a specific factor or deployment condition that affects its function or accuracy. The first group of articles is focused on an unsupervised speaker adaptation task, where the ASR system adapts its parameters to the specific voice characteristics of one particular speaker. The second part deals with a) methods allowing the system to identify non-speech events on the input, and b) the related task of recognition of speech with non-speech events, particularly music, in the background. Finally, the third part is devoted to the methods that allow the transcription of an audio signal containing multilingual utterances. It includes a) approaches for adapting the existing recognition system to a new language and b) methods for identification of the language from the audio signal. The two mentioned identification tasks are in particular investigated under the demanding and less explored frame-wise scenario, which is the only one suitable for processing of on-line data streams

Translating English verbal collocations into Spanish: On distribution and other relevant differences related to diatopic variation

Language varieties should be taken into account in order to enhance fluency and naturalness of translated texts. In this paper we will examine the collocational verbal range for prima-facie translation equivalents of words like decision and dilemma, which in both languages denote the act or process of reaching a resolution after consideration, resolving a question or deciding something. We will be mainly concerned with diatopic variation in Spanish. To this end, we set out to develop a giga-token corpus-based protocol which includes a detailed and reproducible methodology sufficient to detect collocational peculiarities of transnational languages. To our knowledge, this is one of the first observational studies of this kind. The paper is organised as follows. Section 1 introduces some basic issues about the translation of collocations against the background of languages’ anisomorphism. Section 2 provides a feature characterisation of collocations. Section 3 deals with the choice of corpora, corpus tools, nodes and patterns. Section 4 covers the automatic retrieval of the selected verb + noun (object) collocations in general Spanish and the co-existing national varieties. Special attention is paid to comparative results in terms of similarities and mismatches. Section 5 presents conclusions and outlines avenues of further research.Published versio

Design of a Controlled Language for Critical Infrastructures Protection

We describe a project for the construction of controlled language for critical infrastructures protection (CIP). This project originates from the need to coordinate and categorize the communications on CIP at the European level. These communications can be physically represented by official documents, reports on incidents, informal communications and plain e-mail. We explore the application of traditional library science tools for the construction of controlled languages in order to achieve our goal. Our starting point is an analogous work done during the sixties in the field of nuclear science known as the Euratom Thesaurus.JRC.G.6-Security technology assessmen

On Distant Speech Recognition for Home Automation

The official version of this draft is available at Springer via http://dx.doi.org/10.1007/978-3-319-16226-3_7International audienceIn the framework of Ambient Assisted Living, home automation may be a solution for helping elderly people living alone at home. This study is part of the Sweet-Home project which aims at developing a new home automation system based on voice command to improve support and well-being of people in loss of autonomy. The goal of the study is vocal order recognition with a focus on two aspects: distance speech recognition and sentence spotting. Several ASR techniques were evaluated on a realistic corpus acquired in a 4-room flat equipped with microphones set in the ceiling. This distant speech French corpus was recorded with 21 speakers who acted scenarios of activities of daily living. Techniques acting at the decoding stage, such as our novel approach called Driven Decoding Algorithm (DDA), gave better speech recognition results than the baseline and other approaches. This solution which uses the two best SNR channels and a priori knowledge (voice commands and distress sentences) has demonstrated an increase in recognition rate without introducing false alarms

Distant speech recognition for home automation: Preliminary experimental results in a smart home

International audienceThis paper presents a study that is part of the Sweet-Home project which aims at developing a new home automation system based on voice command. The study focused on two tasks: distant speech recognition and sentence spotting (e.g., recognition of domotic orders). Regarding the first task, different combinations of ASR systems, language and acoustic models were tested. Fusion of ASR outputs by consensus and with a triggered language model (using a priori knowledge) were investigated. For the sentence spotting task, an algorithm based on distance evaluation between the current ASR hypotheses and the predefine set of keyword patterns was introduced in order to retrieve the correct sentences in spite of the ASR errors. The techniques were assessed on real daily living data collected in a 4-room smart home that was fully equipped with standard tactile commands and with 7 wireless microphones set in the ceiling. Thanks to Driven Decoding Algorithm techniques, a classical ASR system reached 7.9% WER against 35% WER in standard configuration and 15% with MLLR adaptation only. The best keyword pattern classification result obtained in distant speech conditions was 7.5% CER

Speech Activity and Speaker Change Point Detection for Online Streams

Disertační práce je věnována dvěma si blízkým řečovým úlohám a následně jejich použití v online prostředí. Konkrétně se jedná o úlohy detekce řeči a detekce změny mluvčího. Ty jsou často nedílnou součástí systémů pro zpracování řeči (např. pro diarizaci mluvčích nebo rozpoznávání řeči), kde slouží pro předzpracování akustického signálu. Obě úlohy jsou v literatuře velmi aktivním tématem, ale většina existujících prací je směřována primárně na offline využití. Nicméně právě online nasazení je nezbytné pro některé řečové aplikace, které musí fungovat v reálném čase (např. monitorovací systémy).Úvodní část disertační práce je tvořena třemi kapitolami. V té první jsou vysvětleny základní pojmy a následně je nastíněno využití obou úloh. Druhá kapitola je věnována současnému poznání a je doplněna o přehled existujících nástrojů. Poslední kapitola se skládá z motivace a z praktického použití zmíněných úloh v monitorovacích systémech. V závěru úvodní části jsou stanoveny cíle práce.Následující dvě kapitoly jsou věnovány teoretickým základům obou úloh. Představují vybrané přístupy, které jsou buď relevantní pro disertační práci (porovnání výsledků), nebo jsou zaměřené na použití v online prostředí.V další kapitole je předložen finální přístup pro detekci řeči. Postupný návrh tohoto přístupu, společně s experimentálním vyhodnocením, je zde detailně rozebrán. Přístup dosahuje nejlepších výsledků na korpusu QUT-NOISE-TIMIT v podmínkách s nízkým a středním zašuměním. Přístup je také začleněn do monitorovacího systému, kde doplňuje svojí funkcionalitou rozpoznávač řeči.Následující kapitola detailně představuje finální přístup pro detekci změny mluvčího. Ten byl navržen v rámci několika po sobě jdoucích experimentů, které tato kapitola také přibližuje. Výsledky získané na databázi COST278 se blíží výsledkům, kterých dosáhl referenční offline systém, ale předložený přístup jich docílil v online módu a to s nízkou latencí.Výstupy disertační práce jsou shrnuty v závěrečné kapitole.The main focus of this thesis lies on two closely interrelated tasks, speech activity detection and speaker change point detection, and their applications in online processing. These tasks commonly play a crucial role of speech preprocessors utilized in speech-processing applications, such as automatic speech recognition or speaker diarization. While their use in offline systems is extensively covered in literature, the number of published works focusing on online use is limited.This is unfortunate, as many speech-processing applications (e.g., monitoring systems) are required to be run in real time.The thesis begins with a three-chapter opening part, where the first introductory chapter explains the basic concepts and outlines the practical use of both tasks. It is followed by a chapter, which reviews the current state of the art and lists the existing toolkits. That part is concluded by a chapter explaining the motivation behind this work and the practical use in monitoring systems; ultimately, this chapter sets the main goals of this thesis.The next two chapters cover the theoretical background of both tasks. They present selected approaches relevant to this work (e.g., used for result comparisons) or focused on online processing.The following chapter proposes the final speech activity detection approach for online use. Within this chapter, a detailed description of the development of this approach is available as well as its thorough experimental evaluation. This approach yields state-of-the-art results under low- and medium-noise conditions on the standardized QUT-NOISE-TIMIT corpus. It is also integrated into a monitoring system, where it supplements a speech recognition system.The final speaker change point detection approach is proposed in the following chapter. It was designed in a series of consecutive experiments, which are extensively detailed in this chapter. An experimental evaluation of this approach on the COST278 database shows the performance of approaching the offline reference system while operating in online mode with low latency.Finally, the last chapter summarizes all the results of this thesis