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EdgeCRNN:面向边缘计算的关键词检测声学特征增强模型

Yamin Wen Kai Ye Shunzhi Yang Zheng Gong Yungen Wei

摘要

关键词检测(Keyword Spotting, KWS)是自动语音识别(Automatic Speech Recognition, ASR)领域的重要分支,已广泛应用于边缘计算设备中。KWS的目标是在保证高识别准确率的同时,实现较低的误报率(False Alarm Rate, FAR),并有效降低内存占用、计算开销和延迟。然而,边缘计算设备受限的资源条件给KWS应用带来了严峻挑战。为此,轻量级深度学习模型与网络结构在KWS任务中取得了良好效果,兼顾了高效性与性能。本文提出一种专为边缘计算设备设计的新一代卷积循环神经网络(Convolutional Recurrent Neural Network, CRNN)架构——EdgeCRNN。该模型基于深度可分离卷积(depthwise separable convolution)与残差连接(residual structure)构建,并引入特征增强机制。在Google Speech Commands数据集上的实验结果表明,EdgeCRNN在Raspberry Pi 3B+设备上可实现每秒处理11.1个音频片段的推理速度,较Tpool2模型提升2.2倍。在保持高效推理性能的同时,EdgeCRNN的识别准确率达到98.05%,性能表现具有显著竞争力。


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