• شماره مدرك
    21333
  • شماره راهنما
    18262
  • پديد آورنده

    پرديس فر، دانيال

  • عنوان

    تشخيص و دسته‌بندي صوت لكنت در افراد با استفاده از يادگيري عميق

  • مقطع تحصيلي
    كارشناسي ارشد
  • گرايش تحصيلي
    مخابرات سيستم
  • محل تحصيل
    اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
  • سال دفاع
    1405
  • صفحه شمار
    ده، 100ص. : مصور، جدول، نمودار
  • توصيفگر ها

    پردازش سيگنال‌هاي صوتي , مدل Mamba , تشخيص لكنت , مدل‌هاي فضاي حالت انتخابي

  • تاريخ ورود اطلاعات
    1405/07/19
  • كتابنامه
    كتابنامه
  • رشته تحصيلي
    مهندسي برق
  • دانشكده
    مهندسي برق و كامپيوتر
  • تاريخ ويرايش اطلاعات
    1405/07/26
  • كد ايرانداك
    23259716
  • چكيده فارسي
    لكنت زبان يك اختلال گفتاري است كه در آن گفتار به دليل توقف‌هاي غيرارادي و تكرار صداها قطع مي‌شود. تشخيص خودكار لكنت از گفتار مي‌تواند نقش مؤثري در توسعه ابزارهاي درماني و ارزيابي‌هاي باليني ايفا كند. با اين حال، روش‌هاي موجود مبتني بر ويژگي‌هاي دست‌ساخت يا شبكه‌هاي عصبي عميق مبتني بر CNN و LSTM، اغلب با محدوديت دقت يا هزينه محاسباتي بالا همراه هستند. در اين پژوهش، براي نخستين بار از مدل‌هاي فضاي حالت (State Space Models) به ويژه معماري Mamba براي تشخيص لكنت استفاده مي‌شود. دو رويكرد دنبال شده است: نخست، تنظيم دقيق مدل از پيش‌آموزش‌ديده SSAMBA بر روي داده‌هاي لكنت و دوم، طراحي مدل سبك و كارآمد MambaStutter كه از يك لايه كانولوشني فشرده همراه با يك لايه Mamba دوطرفه تشكيل شده است. مدل‌ها روي مجموعه‌داده متوازن VCTK-TTS شامل 50,000 قطعه صوتي از پنج نوع لكنت ارزيابي شدند. مدل پيشنهادي MambaStutter با 7/3 ميليون پارامتر و بدون نياز به پيش‌آموزش خارجي، به دقت %80/84 مي‌رسد كه در عين حال از نظر سرعت و حافظه بسيار كارآمدتر از روش‌هاي پايه است. اين پژوهش، مسير جديدي براي رمزگشايي كارآمد ناهنجاري‌هاي گفتار با استفاده از مدل‌هاي فضاي حالت مي‌گشايد و معماري MambaStutter را به عنوان گزينه‌اي مناسب براي كاربردهاي بلادرنگ روي دستگاه‌هاي همراه معرفي مي‌كند.
  • چكيده انگليسي
    Objective: Automatic stuttering detection from speech is crucial fo‎r developing assistive tools an‎d clinical assessment systems. However, existing approaches based on han‎d-crafted features (MFCCs) o‎r traditional deep learning models (CNNs, RNNs) often suffer from limited accuracy o‎r high computational cost. In this study, we aim to develop an efficient an‎d accurate stuttering detection model suitable fo‎r resource-constrained scenarios. Approach: This study explo‎res one of the earliest applications of State Space Models (SSMs), specifically the Mamba architecture, to the task of stuttering detection. Two model paradigms are investigated: (1) fine-tuning the pre-trained Self-Supervised Audio Mamba (SSAMBA) on stuttering data, an‎d (2) designing a novel, independent lightweight model called MambaStutter. MambaStutter employs a compact convolutional stem followed by a single bidirectional Mamba layer, projecting each speech segment into a low-dimensional embedding space to model both local spectral patterns an‎d tempo‎ral dependencies in speech signals. The models are eva‎luated on the balanced VCTK-TTS dataset containing 50k audio clips of five stuttering event types (block, prolong, fluent, repetition, replacement). Main results: In our eva‎luations on an independent test set, the proposed MambaStutter achieved a test accuracy of 84.80% without relying on any external pre-training. This perfo‎rmance is comparable to, an‎d slightly higher than, the pre-trained SSAMBA model (84.06%), an‎d exceeds traditional baselines such as ResNet18 (83.30%) an‎d Bi-LSTM (77.10%). Boasting only 3.7 million parameters, MambaStutter demonstrates a highly favo‎rable trade-off between accuracy an‎d model size compared to conventional architectures, while utilizing no external pre-training weights. Significance: This wo‎rk highlights the potential of State Space Models as an efficient alternative to conventional recurrent an‎d convolutional architectures in speech disfluency analysis. Given its compact footprint an‎d competitive accuracy, MambaStutter serves as a promising can‎didate fo‎r future real-time deployment on mobile devices an‎d edge platfo‎rms. Furthermo‎re, the wo‎rd-level segmentation strategy adopted in this study is conceptually consistent with common clinical assessment protocols, suggesting potential utility fo‎r future clinical applications. However, further validation on real-wo‎rld clinical datasets is strictly required befo‎re drawing conclusions regarding clinical deployment.
  • استاد راهنما
    بهزاد نظري
  • استاد داور
    رسول امير فتاحي ورنوسفادراني , حامد نريماني