I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m p ute E ng in ee ring   ( I J E CE )   Vo l.   11 ,   No .   2 A p r il   2 0 2 1 ,   p p .   1 7 9 6 ~ 1 8 0 3   I SS N:  2 0 8 8 - 8708 DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j ec e . v 1 1 i 2 . pp 1 7 9 6 - 1 8 0 3          1796       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij ec e. ia esco r e. co m   Desig n and  i m ple m en tatio n of  spee ch rec o g nition sy s te m   integra ted  w ith  in terne o things       Ade m o la   Abd ul k a re e m ,   T o b ilo ba   E .   So m ef un Oj i K .   Chin edu m ,   F eli x   Ag bet uy i   De p a rtme n o f   El e c tri c a a n d   In f o rm a ti o n   E n g in e e rin g ,   Co v e n a n t   U n iv e rsity ,   Ca n a a n   L a n d ,   Nig e ria       Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   J u l 1 4 ,   2 0 20   R ev i s ed   A u g   1 7 ,   2 0 2 0   A cc ep ted   No v   6 ,   2 0 2 0       T h e   p ro c e ss   o f   sp e e c h   re c o g n it io n   is  s u c h   t h a a   sp e e c h   sig n a l   f ro m   a   c li e n o u se is  re c e iv e d   b y   th e   sy ste m   th ro u g h   a   m icro p h o n e ,   t h e n   t h e   sy st e m   a n a ly se th is  sig n a a n d   e x trac ts  u se f u in f o rm a ti o n   f ro m   th e   sig n a w h ich   is  c o n v e rted   to   tex t.   T h is  stu d y   f o c u se o n   th e   d e sig n   a n d   im p lem e n tatio n   o f   a   sp e e c h   re c o g n it io n   sy ste m   in teg r a ted   w it h   in tern e o f   th i n g   (Io T to   c o n tro l   e lec tri c a a p p li a n c e a n d   d o o w it h   ra sp b e rry   p a a   c o re   e lem e n t.   T o   d e sig n   th e   sp e e c h   re c o g n it io n   sy ste m ,   d ig it a sig n a p ro c e ss i n g   (DSP tec h n i q u e   a n d   h id d e n   M a rk o v   m o d e we re   f u ll y   c o n sid e re d   f o p ro c e ss in g ,   e x trac ti o n   a n d   h ig h   p re d ictiv e   a c c u ra c y   o th e   s y ste m .   T h e   G o o g le  a p p li c a ti o n   p ro g ra m m in g   in terf a c e   ( A P I)  w a u se d   a a   c l o u d   se rv e to   sto re   c o m m a n d   a n d   g iv e   th e   s y ste m   to   a s se ss   to   th e   i n tern e t.   W it h   1 5 0   sp e e c h   sa m p les   o n   th e   s y ste m ,   a   h ig h   lev e o f   a c c u ra c y   o f   o v e 8 0 %   wa s o b tain e d .   K ey w o r d s :   Dig ital  s i g n al  p r o ce s s i n g   I n ter n et  o f   t h i n g   Ma r k o v   m o d el   P r o g r am m i n g   i n ter f ac e   T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   T o b ilo b E m m a n u el  So m e f u n     Dep ar t m en t o f   E lectr i ca l a n d   I n f o r m atio n   E n g in ee r i n g     C o v e n an t U n i v er s it y   C an aa n   L an d ,   KM   1 0 ,   I d ir o k o   R o o d ,   P .   M.   B .   1 0 2 3 ,   Ota,   Og u n   State ,   Nig er ia   E m ail:  to b i.s h o m e f u n @ co v e n an tu n i v er s it y . ed u . n g       1.   I NT RO D UCT I O N   Sp ea k in g   is   t h m aj o r   m ea n s   o f   co m m u n icatio n   b y   h u m a n .   T h er ar lo t o f   p r o ce s s es   i n v o l v ed   i n   th p r o d u ctio n   o f   s p ee c h .   A ls o ,   th er ar s ev er al  b o d y   p ar t s   th a aid   i n   th e   p r o d u ctio n   o f   s p ee ch ,   ap ar f r o m   th co m m o n l y   k n o w n   b o d y   p ar ts   s u c h   as   to n g u e,   m o u t h   a n d   lip s .   T h l u n g s ,   tr ac h ea ,   lar y n x ,   v o ca l   co r d ,   o r al  c a v i t y   a n d   n a s a l   c a v i t y   a r e   h i g h l y   i n v o l v e d   [ 1 ,   2 ] .   H u m a n   s p e e c h   i s   p r o d u c e d   b y   t h e   f l o w   o f   a i r   f r o m   t h e   l u n g s   t h r o u g h   t h e   l a r y n x .   I t   i s   p r o d u c e d   b y   i n h a l i n g   a n d   e x h a l i n g   t h r o u g h   t h e   n a s a l   a n d   o r a l   c a v i t y .   V o w e l   s o u n d s   ar p r o d u ce d   b y   th f lo w   o f   air   f r o m   th l u n g s   t h r o u g h   t h v o c al  co r d ,   m ak in g   t h e m   v ib r ate  [ 3 ] .   C o n s o n an t s   ca n   b p r o d u ce d   w h e n   th e   air   i s   p r ess ed   t h r o u g h   th e   clo s ed   v o ca r es u lti n g   i n   t u r b u le n a ir f lo w .   D u to   th e   v ib r atio n   o f   t h v o ca co r d s ,   s o u n d s   ca n   b p r o d u ce d   [ 4 ] .   E ac h   s o u n d ,   w o r d   o r   s p ee ch   v ib r ates  d if f er e n tl y .   T h f r eq u en c y   o f   t h v ib r atio n   is   ca lled   p itch .   I n   r ef er en ce   [ 5 ] ,   th s o u r ce - f ilter   th eo r y   o f   s p ee ch   p r o d u ctio n   w a s   in tr o d u ce d ,   w h ic h   ex p la in s   h o w   s p ee c h   is   p r o d u ce d .   A cc o r d in g   to   [ 5 ] ,   s p ee ch   p r o d u ctio n   is   in   t w o   s tag e s .   I n   t h f ir s s ta g e,   air   f lo w s   t h r o u g h   th v o ca co r d s   to   p r o d u ce   b asic  s ig n al.   T h is   b asic  s i g n a i s   k n o w n   as t h s i g n al  s o u r ce .     T h r ec o g n itio n   o f   th e   s p ea k e r   is   t h p r o ce s s   o f   r ec o g n i s in g   s p ea k er   f r o m   t h u n iq u i n f o r m at io n ,   w h ic h   i s   p r ese n in   th e   w a v o f   t h w o r d .   T h is   tech n iq u e   u s es  t h e   s p ea k er 's  v o ice  to   c h ec k   t h id en tit y   o f   th e   r ap p o r teu r   an d   co n tr o ac ce s s   to   s er v ice s   s u ch   a s   co m p o s itio n   f r o m   v o ice,   s ec u r it y ,   i n f o r m atio n   s er v ice,   r e m o te  ac ce s s   to   co m p u ter ,   p u r ch ase s ,   etc.   A   lo o f   h a n d ic ap   ( b lin d ,   lam e)   a n d   ag ed   p er s o n s   i n   s o ciet y   h a v e   li m ited   ca p ac it y   to   p er f o r m   ce r tain   ta s k s   d u to   t h eir   p h y s ical   an d   e n v ir o n m en ta co n d itio n s   [ 6 ,   7 ] .   Mo s t   o f ten   th e y   r eq u ir h u m a n   h elp   in   s ev er al  o f   t h eir   ac ti v itie s   wh ich   u s u a ll y   co s h u g s u m   i f   t h p er s o n   i s   n o th eir   f a m i l y   m e m b er   an d   p er s o n s   w h o   r e n d er   s u c h   s er v ices  ar v er y   m in i m a [ 8 ,   9 ] .   T h is   w o r k   s ee k s   to   h el p   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       Desig n   a n d   imp leme n ta tio n   o f   s p ee ch   r ec o g n itio n   s ystem  in teg r a ted   …  ( A d emo la   A b d u lka r ee m )   1797   th p h y s icall y   ch al len g ed   o r   d is ab led   in d iv id u al  to   p er f o r m   th m o s b asic  tas k s ,   s u ch   a s   o p en in g   d o o r s ,   t u r n i n g   o n / o f f   e l e c t r i c a l   d e v i c e s ,   c a l l i n g   a   m o b i l e   l i n e ,   a u t o m a t e d   a c t i v i t i e s   a n d   m u c h   m o r e   t h r o u g h   t h e   u s e   o f   v o ice.   I is   li k telec o m m u n icatio n   s er v ice  th at   aid s   atte n tio n   to   th n ee d   o f   t h d i s ab led   v ia  a u to m at io n   [ 1 0 ,   1 1 ] .   W ith   th e   r ec en tr en d   in   a u to m atio n   a s   m ea n s   o f   co n tr o s y s te m s   i n   d if f er e n ar ea s   [ 1 2 - 1 6 ] ,   th is   w o r k   d ee m s   it  f it  to   in te g r ate  au to m a tio n   t o   m ee s o m o f   th n ee d s   o f   t h d is ab led   in d iv id u a l.  T h p r o p o s ed   m o d el  in   th is   s t u d y   i s   l i m i t e d   t o   t h e   s o u n d   o r   s p e e c h   r e c o g n i t i o n   m o d e   o f   a u t h e n t i c a t i o n .   A l t h o u g h   t h e r e   i s   a n o t h e r   a u t h e n t i c a t i o n   m o d e   t o   g a i n   a c c e s s   s u c h   R F I D   [ 1 7 - 1 9 ] ,   b i o m e t r i c s   [ 2 0 - 2 2 ] ,   P I N   [ 2 3 ,   2 4 ]   a n d   o r   a   co m b i n atio n   [ 2 5 - 2 7 ] ,   th is   s tu d y   f o c u s es o n   th v o ice  r ec o g n itio n .       2.   M AT E RIAL S   AND  M E T H O DS   T h b u lk   o f   th is   w o r k   h a n g s   o n   th s o f t w ar p ar t,  alth o u g h   t h h ar d w ar p ar is   also   im p o r tan t.  Mo s o f   t h h ar d w ar co m p o n e n ts   u s ed   w er e   r ea d y - m ad e;  th e   te ch n ica asp ec t   o f   th e   h ar d w ar lies   o n   t h e   co r r ec t   r atin g s   o f   all  t h co m p o n e n t s   an d   r ig h co n n ec tio n .   I n   th i s   w o r k ,   th R asp b er r y   P s i n g le  b o ar d   co m p u ter   ( SB C )   s o f t w ar is   d ep lo y ed   f o r   th d esig n   o f   s p ee c h   r ec o g n it io n   s y s te m .   T h R asp b er r y   P s o f t w ar is   u s ed   to   co n f i g u r th h ar d w ar f o r   th r eq u ir ed   ac tio n .   A s   th i s   w o r k   is   b ased   o n   in ter n et  o f   t h i n g s   ( I o T ) ,   in ter n et  co n n ec ti v it y   is   r eq u ir ed   to   b s etu p .   I n   th i s   w o r k ,   in ter n et  co n n ec ti v it y   is   g o tte n   th r o u g h   USB   W i - Fi  ad ap ter .   Fo r   ea s o f   id en ti f icatio n ,   F ig u r 1   s h o w s   t h b lo ck   d iag r a m   o f   th p r o p o s ed   s y s te m .             Fig u r 1 .   B lo ck   d iag r a m   f o r   th s p ee ch   r ec o g n it io n   s y s te m       3.   DE S I G SPEC I F I C AT I O N S   T h d esig n   s p ec i f icatio n s   o f   th s p ee c h   r ec o g n it io n   f o r   ac ce s s   co n tr o m o d u le  d ea ls   w it h     th co n d itio n s   n ec ess ar y   f o r   t h f u n ctio n alit y   o f   t h m o d u l o p ti m all y .   Fo r   t h i s   w o r k ,   t w o   t y p es   o f   d es ig n   s p ec if icatio n s   w o u ld   b co n s i d er ed   n am e l y h ar d w ar a n d   s o f t w ar s p ec if ica tio n s       3 . 1 .   H a rdw a re   s pecif ica t io ns   T h h ar d w ar s p ec if icat io n   d e als  w it h   t h o p ti m al  co n d itio n s   n ec e s s ar y   f o r   th e   m o d u le  to   f u n c tio n .   T h ese  co n d itio n s   i n cl u d e:   a.   Op er at in g   c u r r en t:   T h cu r r en s o u r ce   n ee d ed   to   p o w er   u p   th r a s p b er r y   p i,  a n d   all  th p er ip h er al   d ev ices a ttac h ed   to   it sh o u ld   p r o v id at  least 2   A   o f   c u r r en t.   b.   Op er atin g   v o lta g e:  T h o p er atin g   v o lta g b y   w h ich   t h r asp b er r y   p f u n ctio n s   i s   5   V .   T h cu r r en co m p e n s ate s   to   p r o v id r eq u ir ed   p o w er   o f   ab o u 1 0   W .   ( 5   V   x   2   A   =   10   W ) .   I ca n   b s e en   t h at  t h is   i s   v er y   lo w   p o w er   d ev ice.   Ass u m in g   7 5 0 0   m Ah   b atter y   i s   u s ed   to   p o w er   u p   t h is   d e v ice,   t h m o d u le  ca n   last   f o r   al m o s t 4   h o u r s   b e f o r b atter y   r ec h ar g w o u ld   b r eq u ir ed .     c.   Op er atin g   te m p er atu r e:  T h o f f icial  o p er atin g   te m p er at u r r an g f o r   th r asp b er r y   p is   f r o m   - 4 0 ℃  to   8 5 ℃.   A s   t h te m p er at u r b eg i n s   to   ap p r o ac h   8 2 ℃,   th p er f o r m an ce   i s   th er m all y   th r o ttled .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  11 ,   No .   2 A p r il 2 0 2 1   :   1 7 9 6   -   1803   1798   3 . 2 .   So f t wa re   s pecif ica t io ns   T h s o f t w ar s p ec if icat io n s   n e ce s s ar y   f o r   th m o d u le  to   r u n   o p tim a ll y   i n cl u d e:   a.   T h R A s ize T h R A s iz r eq u ir ed   f o r   th is   p r o j ec t   is   5 1 2   MB  an d   th r asp b er r y   p i   ze r o   m ee ts   t h is   s p ec if icatio n .   b.   T h R OM   s ize T h m i n i m u m   R OM   s ize  ( s to r ag s p ac o f   th m icr o SD  ca r d )   is   8   GB .   I n   th i s   p r o j ec t ,   an   8   GB   class   1 0   m icr o SD c ar d .   T h is   m e m o r y   ca r d   h as a   v er y   h i g h   r ea d   an d   w r ite  s p ee d   o f   1 0   MB /s .     c.   T h e   p r o c e s s o r :   T h e   p r o c e s s o r   t h a t   i s   n e c e s s a r y   f o r   r u n n i n g   t h e   s o f t w a r e   o f   t h i s   p r o j e c t   w o r k   i s   t h e   B r o ad co m   B C M2 8 3 5   s y s te m   o n   c h ip   ( So C )   w ith   a n   A R 1 1   C P r u n n in g   1   GHz.   d.   T h o p e r atin g   s y s te m T h o p er atin g   s y s te m ,   w h ich   t h r asp b er r y   p ( th co n tr o u n i o f   th m o d u le)   r u n s   is   Deb ia n   b ased   d is tr ib u tio n .   I i s   m o u n ted   o n   a n   S ca r d ,   w h ich   ta k e s   at  leas 4   GB   o f   s p ac e.   T h Deb ian   d is tr ib u tio n   i s   k n o w n   as  R asp b ian .   F i g u r e   2   s h o w s   t h e   c i r c u i t   d i a g r a m   o f   t h e   p r o p o s e d   s y s t e m   a n d   i t   i s   d r aw n   f r o m   E a s y E d a   a p p l i c a t i o n .           Fig u r 2 .   C ir cu i t d ia g r a m       3 . 3 .   Desig n a na ly s is     L et  ( )   r ep r esen ts   s p ee ch   s i g n al   w h ich   i s   f u n c tio n   o f   ti m e.   T h tim v ar y i n g   s p ec tr u m   o f   t h e   s p e e c h   c a n   b e   o b t a i n e d   f r o m   t h e   t im e   v a r y i n g   F o u r i e r   t r a n s f o r m   o f   t h e   s i g n a l    ( )   a s   s h o w n   i n   F i g u r e   3 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       Desig n   a n d   imp leme n ta tio n   o f   s p ee ch   r ec o g n itio n   s ystem  in teg r a ted   …  ( A d emo la   A b d u lka r ee m )   1799       Fig u r 3 .   T im v ar y in g   s p ec t u r m   o f   s p ee ch     p r o d u ctio n       3 . 4 .   F o urier  m et ho d s   T h e   s h o r t - t i m e   F o u r i e r   t r a n s f o r m   o f   t h e   s p e e c h   s i g n a l   ( )   c a n   b e   c a l c u l a t e d   u s i n g   ( 1 )   a s   g i v e n   i n   [ 2 8 ] .     Xn ( ω ) = (  ) =   ( 1 )     w h er in d ex   n   is   r ef er r ed   to   as  tim n T ,   w h ic h   m ea n s   t h a Xn ( ω ) =( n T ,   w ) .   B y   in v er s Fo u r ier   tr an s f o r m ,   ( )   ( s p ee ch   s ig n al)   is   r ec o v er ed   a s   s h o w n   i n   ( 2 ) :     = 1 2 ( )     ( 2 )     Sin ce    ( )   is   f u n ctio n   o f   t i m a n d   it  ch an g e s   as  ti m ch a n g e s ,   it  is   s a m p led   at  r ate  th at  all o w s   th s p ee c h   ( )   to   b r ec o n s tr u cted .   W ith   th b an d w id t h ,   B x   o f   th s p ee c h   s i g n al  ( )   b ein g   ap p r o x i m ate l y   eq u al  to   5 k Hz,   th e   s a m p lin g   r ate  f r eq u e n c y   ( Fs )   i s   t h er ef o r eq u als  1 0   k Hz.   Fo r   t h Ha m m in g   w in d o w   o f   len g th   N= 1 0 0 ,   ( w n ) ,   u s i n g   ( 3 ) ,   t h b an d w id th   B   is   f o u n d   to   b e     = 2      ( 3 )     = 20 , 000 100 = 200        T h N y q u i s r ate   f o r   t h s h o r t - ti m Fo u r ier   tr a n s f o r m   is   t w ice   t h t h b a n d w id th   B ,   t h er ef o r e,   th e   N y q u i s t   r ate  eq u al s   4 0 0   Hz.   Hen ce ,   at  F s   eq u al s   1 0 , 0 0 0 ,   i r eq u ir es  v a lu o f    (  )   ev er y   2 5   s a m p les.   Sin ce   N= 1 0 0 ,   th w i n d o w s   s h o u ld   o v er lap   b y   7 5 [ 2 8 ] .     3 . 5 .   G a us s ia m i x t ure  m o del ( G M M )   Fo r   Gau s s ian   m ix t u r m o d el ,   ( 4 )   g iv es  a   n o n - s i n g u lar   m u lti v ar i ate  n o r m al  d is tr ib u tio n   o f   a   d - d i m en s io n al  r a n d o m   v ar iab le  x   [ 2 9 ] :     ( ) =   1 2 2 | | ( 1 2 ( ) ( 1 ) ( + 1 )     ( 4 )     Mu lti v ar iate  d ata  ar o b s er v a tio n   t h at  ar m ad o n   m o r t h an   o n v ar iab le,   I n   ( 3 )   ( )   is   c alled   p r o b a b ilit y   d en s it y   f u n ctio n   f o r m u la,     is   t h m ea n   v ec to r   ( × 1    )   an d                 [   ×     ]   o f   th n o r m all y   d is tr ib u ted   r an d o m   v ar iab le  X I n   ( 4 )   th m ea n   v ec to r   ( ex p ec ted   v e cto r )   is   as   s h o w n   in   ( 5 ) :       ( )  ( )   ( )   ( 5 )     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  11 ,   No .   2 A p r il 2 0 2 1   :   1 7 9 6   -   1803   1800   T h s a m p le  m ea n   ap p r o x i m ati o n   as s h o w n   i n   ( 6 )     1 = 1 = 1   ( 6 )     w h er th n u m b er   o f   s a m p les  is     an d     ar th m el - ce p s tr al  f e atu r v ec to r .     T h e   e x p r e s s i o n   f o r   v a r i a n c e - c o v a r i a n c e   m a t r i x   o f   a   m u l t i - d i m e n s i o n a l   r a n d o m   v a r i a n c e   i s   d e s c r i b e d   i n   ( 7 ) :     = 1 1 ( ) ( ) = 1 1 [  (  ) ] = 1 = 1      ( 7 )     w h er th s a m p le  m ea n     is   o b tain ed   f r o m   ( 5 )   an d   th s ec o n d   o r d er   s u m   m atr i x      as sh o w n   in   ( 8 )   [ 2 8 ] .      = 1 = 1   ( 8 )     w h e n   th p r ep ar atio n   in f o r m a tio n   is   p r ep ar ed   an d   th r ea s o n   f o r   an   in d ep en d e n m o d el  th at  is   s a v ed   as  th e   p r ev io u s   s tati s tics   is   a s s e m b le d ,   m an y   s p ea k er s   ar u s ed   to   a d v an ce   t h Ga u s s ia n   p ar a m ete r s   an d   co ef f icie n t s ,   u s i n g   s ta n d ar d   p r o ce d u r es,  f o r   ex a m p le,   m ax i m u m   li k e lih o o d   esti m atio n   ( ML E ) ,   m ax i m u m   p o s ter io r   r eg u lat io n   ( MP R )   a n d   m a x i m u m   li k eli h o o d   lin ea r   r e g r ess io n   ( M L L R ) .   No w ,   th e   f r a m e   i s   r ea d y   to   p la y   th e   en lis t m e n t.  E n r o ll m e n ca n   b e   co m p leted   b y   ta k i n g   an   ex a m p le  o f   an   o b j ec tiv v o ice  s o u n d   a n d   ad j u s ti n g   it   s o   th at  it  is   id ea f o r   ad j u s ti n g   th is   e x a m p le.   T h is   g u ar an tee s   th at  th p r o b ab ilit ies  r etu r n ed   w h e n   co o r d in atin g   s i m i lar   ex a m p le  w i th   t h ad a p ted   m o d el  w o u ld   b m a x i m u m .     3 . 6 .   H idd en  M a rk o v   m o del  ( H M M )   Hid d en   Ma r k o v   m o d el  is   m o d el  b ased   o n   a u g m e n ti n g   t h Ma r k o v   c h ai n .   Ma r k o v   c h ai n   i s   a   n o n - lin ea r   m o d el  th at  is   o f te n   u s e d   to   r ep r esen s eq u en ce   o f   p o s s ib le  ev en s u c h   th at  th p r o b ab ilit y   th a ev en   ev en t   w o u ld   o cc u r   i s   d ep en d en s o lel y   o n   th e   p r ev io u s   o n e.   Fig u r 4   s h o w s   Ma r k o v   ch ain   f o r   ass i g n i n g   p r o b a b ilit y   to   s eq u en ce   o f   w o r d s ,   1 , 2 .   i.e   ( th p r o b ab ilit y   f o r   u s er   to   s a y   T O”  af ter   s a y in g   t h e   w o r d   GO”   i s   0 . 4 )   th s p ee c h   r ec o g n it io n   m a k d ec i s io n   b as ed   th m o s p r o b ab ly   n e x t   s tate,   w h ic h   m ea n s   f r o m   t h Fi g u r 3 ,   th s y s te m   is   m o s li k el y   to   m o v to   B E D”  w it h   GO”   as  t h i n itial  s tate.   T h tr an s itio n   p r o b a b ilit y   m a tr ix   i s   g i v e n   as  f o llo w s :     [ 11 12 13 21 22 23 31 32 33 ] = [ 0 . 1 0 . 4 0 . 5 0 . 5 0 0 . 5 0 . 6 0 . 2 0 . 2 ]             Fig u r 4 .   Ma r k o v   ch ai n   [ 3 0 ]       T h f o llo w i n g   co m p o n en ts   ar e   r eq u ir ed   f o r   m ar k o v   ch ai n :     * = 1 2 .     s et  o f   s tate   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       Desig n   a n d   imp leme n ta tio n   o f   s p ee ch   r ec o g n itio n   s ystem  in teg r a ted   …  ( A d emo la   A b d u lka r ee m )   1801   * =   11 , 12 , . 1 , .  ,   a   tr an s itio n   p r o b ab ilit y   m a tr i x      = 1     = 1       * =   1 , 2 ,     an   in itial p r o b ab lit y   d is tr b u ti o n .     = 1     = 1       T h p r o b ab ilit y   th at   Ma r k o v   ch ai n   w ill  b e g i n   in   s tate    is   .   T h f lo w   ch ar f o r   th p r o ce is   g i v e n   in   Fi g u r 5 .           Fig u r 5 .   Flo w   c h ar t     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  11 ,   No .   2 A p r il 2 0 2 1   :   1 7 9 6   -   1803   1802   4.   RE SU L T A ND  D I SCU SS I O NS   T h p r o p o s ed   s y s te m   w as  te s ted   s ev er all y   to   m ea s u r an d   ascer tain   its   ac c u r ac y .   T h s p ea k er   r ec o g n is er   w as   tr ain ed   w it h   v ar io u s   s p ee ch   s a m p le s .   Af ter w ar d ,   ca n d id ate  w a s   e n r o lle d   f o r   t h s y s te m   i n   o r d er   to   co n f ir m   t h ac c u r ac y   o f   th s y s te m .   T h s p ee ch   o f   t h ca n d id ate  w as ta k e n   u n d er   d if f er e n t c o n d itio n s   to   s h o w   th e   p er f o r m a n ce   o f   t h m o d u le  w it h   t h te s s a m p l es  o f   th e   s p ea k er s   v o ice  alr e ad y   i n   t h d atab ase.   T h co n d itio n s   u n d er   w h ic h   th ca n d id ate  v o ice  w a s   ta k en   i n clu d e:     C r o w d ed   p lace   w it h   b ac k g r o u n d   n o is e;     Sil en t p lace   w it h   lit tle  o r   n o   b ac k g r o u n d   n o i s e;     A   co n d itio n   s u ch   t h at  t h s p ea k er s   v o ice  w as lo w ; a n d     A   co n d itio n   s u ch   t h at  t h s p ea k er s   v o ice  w as lo u d .   B y   t h e s e   f o u r   d i f f e r e n t   c o n d i t i o n s ,   r e c o g n i t i o n   a c c u r a c y   o f   t h e   s y s t e m   i s   o b t a i n e d   a s   s h o w n   i n   F i g u r e   6 .           Fig u r 6 .   R esu lt o f   tes ts   ca r r ied   o u t o n   s a m s p ea k er   u n d er   d if f er en t c o n d it io n s       w h er   =   A   co n d itio n   o f   cr o w d ed   p lace   w it h   b ac k g r o u n d   n o is e;   =   A   co n d itio n   o f   s ile n t p lace   w it h   litt le  o r   n o   b ac k g r o u n d   n o is e;   =   A   co n d itio n   s u c h   th at  t h s p ea k er s   v o ice  w as lo w ; a n d   =   A   co n d itio n   s u ch   t h at  t h s p ea k er s   v o ice  w as lo u d   T ab le  1   s h o w s   t h ac c u r ac y   o f   s a m p les ta k e n .       T ab le  1 .   A cc u r ac y   o f   t h s a m p le  tak en   S / N o .   T e st   C o n d i t i o n   N u mb e r   o f   A c c u r a c y   P e r c e n t a g e   ( %)   A.   A   c o n d i t i o n   o f   c r o w d e d   p l a c e   w i t h   b a c k g r o u n d   n o i se ;   97   6 4 . 6 7   B.   A   c o n d i t i o n   o f   si l e n t   p l a c e   w i t h   l i t t l e   o r   n o   b a c k g r o u n d   n o i se ;   1 2 3   8 2 . 0 0   C.   A   c o n d i t i o n   su c h   t h a t   t h e   s p e a k e r s v o i c e   w a s l o w ;   a n d   1 3 7   9 1 . 3 3   D.   A   c o n d i t i o n   su c h   t h a t   t h e   s p e a k e r s v o i c e   w a s l o u d .   1 1 0   7 3 . 3 3       5.   CO NCLU SI O N   AND  R E C O M M E NDATI O N   T h is   w o r k   h a s   s u cc es s f u ll y   co n s tr u cted   p r o to ty p s p ee c h   r ec o g n itio n   s y s te m   f o r   h o m a u to m at io n   u s i n g   R asp b er r y   P Si n g le  B o ar d   C o m p u ter .   T h p r o to t y p w o r k ed   w e ll  a n d   g a v a   v ar y   p r o m i s in g   r es u lt   f o r   r ea p r o d u ctio n .   W ith   n o is i n ter f er e n ce   ( i.e .   w o r s s ce n ar io   en v ir o n m e n tal  co n d itio n   in   ter m s   o f   n o is e) ,   v er y   g o o d   r esu lt  w as o b tain ed   w it h   ap p r o x i m a tel y   6 5 % a cc u r ac y   a n d   th h i g h e s t a cc u r ac y   r ec o r d e d   w as 9 1 %.  T h w o r k   ca n   f i n d   ap p licatio n   i n   d if f er en p lace s   an d   f iel d s   d ep en d in g   o n   th w o r k   to   b ca r r ied   o u t.  T h r esp o n s ti m o f   t h is   m o d u le  is   r elati v el y   f ast.  Fu r t h er   w o r k   ca n   b d o n b y   ad d in g   m o r ap p lian ce s ,   v o ice   r ec o g n itio n   m o d u le  to   en s u r e   s ec u r it y   f o r   h o m a u to m ati o n   an d   tr ai n in g   o f   v o ice  r ec o g n itio n   m o d u le  to   ad j u s t to   d iv er s v o ice  co n d iti o n   o f   th u s er .   Mo r eso ,   o th er   m ea n s   o f   a u th e n tica tio n   ca n   b ad d ed .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       Desig n   a n d   imp leme n ta tio n   o f   s p ee ch   r ec o g n itio n   s ystem  in teg r a ted   …  ( A d emo la   A b d u lka r ee m )   1803   ACK NO WL E D G E M E NT S   T h au th o r s   ac k n o w led g C o v en an t U n i v er s it y   f o r   h er   f i n an cial  s u p p o r t.       RE F E R E NC E S     [1 ]   D.  Bli sc h a k ,   e t   a l. ,   " Us e   o f   sp e e c h - g e n e ra ti n g   d e v ice s:   In   su p p o rt  o f   n a tu ra sp e e c h , "   Au g me n ta t ive   a n d   a lt e rn a ti v e   c o mm u n ica t io n ,   v o l.   1 9 ,   n o .   1 ,   p p .   2 9 - 3 5 ,   2 0 0 3 .   [2 ]   M .   M il ls,  " A id   f o sp e e c h   th e ra p y   a n d   a   m e th o d   o f   m a k in g   sa m e , "   e d Go o g le  Pa ten ts ,   1 9 8 4 .   [3 ]   K.  N.  S tev e n s a n d   A .   S .   H o u se ,   " A n   a c o u stica th e o ry   o f   v o w e p ro d u c ti o n   a n d   so m e   o f   it s im p li c a ti o n s,"   J o u rn a o f   S p e e c h   a n d   He a rin g   Res e a rc h ,   v o l.   4 ,   p p .   3 0 3 - 3 2 0 ,   1 9 6 1 .   [4 ]   K.  Nish ik a w a ,   e a l. ,   " S p e e c h   p la n n i n g   o f   a n   a n th ro p o m o rp h ic  talk in g   ro b o f o c o n so n a n so u n d p ro d u c ti o n , "   i n   Pro c e e d in g 2 0 0 2   IEE In ter n a t io n a C o n f e r e n c e   o n   R o b o t i c s   a n d   A u t o m a t i o n   ( C a t .   N o .   0 2 C H 3 7 2 9 2 ) W a s h i n g t o n ,   D C ,   U S A ,   v o l .   2 ,   2 0 0 2 p p .   1 8 3 0 - 1835.   [5 ]   G .   F a n t,   " T h e   so u rc e   f il ter co n c e p in   v o ice   p ro d u c ti o n , "   S T L - QP S R ,   v o l.   1 ,   p p .   2 1 - 3 7 ,   1 9 8 1 .   [6 ]   A .   Is m a il ,   S .   A b d lera z e k ,   a n d   I.   M .   El - He n a wy ,   " De v e lo p m e n o f   S m a rt  He a lt h c a re   S y ste m   Ba se d   o n   S p e e c h   R e c o g n i t i o n   U s i n g   S u p p o r t   V e c t o r   M a c h i n e   a n d   D y n a m i c   T i m e   W a r p i n g , "   S u s t a i n a b i l i t y ,   v o l .   1 2 ,   n o .   6 ,   p .   2 4 0 3 ,   2 0 2 0 .   [7 ]   R.   G o n z a lez ,   e a l, ,   " V o ice   Re c o g n it io n   S y ste m   to   S u p p o r L e a rn in g   P latf o rm Orie n ted   t o   P e o p le  w it h   V isu a l   Disa b il it ies , "   in   I n ter n a t io n a l   Co n fer e n c e   o n   U n ive rs a Acc e ss   in   Hu ma n - C o mp u ter   In ter a c ti o n ,   2 0 1 6 ,   p p .   6 5 - 7 2 .   [8 ]   T .   G o m a n d   A .   G ri ff it h ,   " D e v e l o p i n g   in telli g e n w h e e lch a irs  f o r   th e   h a n d ica p p e d , "   in   A s sistiv e   T e c h n o lo g y   a n d   A rti f icia In telli g e n c e ,   S p rin g e r p p .   1 5 0 - 1 7 8 ,   1 9 9 8 .   [9 ]   R.   C.   Ha n d e l,   " T h e   ro le  o f   th e   a d v o c a te  in   s e c u rin g   th e   h a n d ica p p e d   c h il d ' rig h to   a n   e ffe c ti v e   m in ima e d u c a ti o n , "   Oh io   S t a te Un ive rs it y ,   v o l.   3 6 ,   p .   3 4 9 ,   1 9 7 5 .   [1 0 ]   T .   E.   S o m e f u n ,   C.   O.  A .   Aw o so p e ,   a n d   C.   S ik a ,   " De v e lo p m e n o f   a   re se a rc h   p ro jec re p o sito ry , "   T EL KOM NIKA   Teleco mmu n ica tio n ,   C o mp u ti n g ,   E lectro n ics a n d   C o n tr o l ,   v o l.   1 8 ,   n o .   1 ,   p p .   1 5 6 - 1 6 5 ,   2 0 2 0 .   [1 1 ]   A .   A d e m o la,   T .   S o m e f u n ,   A .   Ag b e tu y i,   a n d   A .   Olu fa y o ,   " Web   b a se d   f in g e rp rin ro ll   c a ll   a tt e n d a n c e   m a n a g e m e n s y s t e m , "   I n t e r n a t i o n a l   J o u r n a l   o f   E l e c t r i c a l   a n d   C o m p u t e r   E n g i n e e r i n g   ( I J E C E ) ,   v o l .   9 ,   n o .   5 ,   p p .   4 3 6 4 - 4 3 7 1 ,   2 0 1 9 .   [1 2 ]   Y.  Ya m a z a k a n d   J.  M a e d a ,   " Th e   S M A RT   s y st e m a n   in teg ra ted   a p p l ica ti o n   o f   a u to m a ti o n   a n d   i n f o rm a ti o n   tec h n o l o g y   in   p ro d u c ti o n   p ro c e ss , "   Co mp u ter s in   In d u stry ,   v o l.   3 5 ,   n o .   1 ,   p p .   8 7 - 9 9 ,   1 9 9 8 .   [1 3 ]   L .   Ko c ú ro v á ,   I.   S .   Ba lo g h ,   a n d   V .   A n d r u c h ,   " S o lv e n m icro e x tra c ti o n a   re v iew   o f   re c e n e ff o rts  a a u to m a ti o n , "   M icr o c h e mic a J o u rn a l ,   v o l.   1 1 0 ,   p p .   5 9 9 - 6 0 7 ,   2 0 1 3 .   [1 4 ]   S .   E.   S h lad o v e a n d   C.   S y ste m a ti c s,  " R e c e n in tern a ti o n a a c ti v it y   in   c o o p e ra ti v e   v e h icle - h ig h wa y   a u to m a ti o n   s y ste m s,"   Un it e d   S t a tes .   Fed e ra l   Hig h wa y   Ad mi n istra ti o n .   Offi c e   o Co rp o ra te R e s e a rc h ,   p p .   1 - 9 5 ,   2 0 1 2 .   [1 5 ]   C.   v o n   A lt ro c k   a n d   J.  G e b h a rd t,   " Re c e n su c c e s s f u f u z z y   lo g ic  a p p li c a ti o n in   in d u strial  a u to m a ti o n , "   in   Pro c e e d in g o IE EE   5 th   I n ter n a t io n a F u zz y   S y ste ms ,   Ne w   Orle a n s,  LA ,   USA v o l.   3 ,   p p .   1 8 4 5 - 1 8 5 1 ,   1 9 9 6 .   [1 6 ]   L .   Ka m e li a ,   S .   A .   No o rh a ss a n ,   M .   S a n jay a ,   a n d   W .   E.   M u ly a n a ,   " Do o r - a u to m a ti o n   sy ste m   u sin g   b lu e t o o t h - b a se d   a n d r o i d   f o r   m o b i l e   p h o n e , "   A R P N   J o u r n a l   o f   E n g i n e e r i n g   a n d   A p p l i e d   S c i e n c e s ,   v o l .   9 ,   n o .   1 0 ,   p p .   1 7 5 9 - 1 7 6 2 ,   2 0 1 4 .   [1 7 ]   A .   A b d u lk a re e m ,   I.   U.  Di k e ,   a n d   F .   Olo w o n o n i,   " De v e lo p m e n o a   ra d io   f re q u e n c y   id e n ti f ica ti o n   b a se d   a tt e n d a n c e   m a n a g e m e n a p p li c a ti o n   w it h   a   p icto rial  d a tab a se   f ra m e w o rk , "   In ter n a ti o n a l   J o u r n a l   o f   Res e a rc h   i n   In fo rm a t io n   T e c h n o l o g y   ( IJ RIT ) ,   v o l.   2 ,   n o .   4 ,   p p .   6 2 1 - 6 2 8 ,   2 0 1 4 .   [1 8 ]   A .   Ju e ls,  " RF ID   se c u rit y   a n d   p r iv a c y A   re s e a rc h   su rv e y , "   IEE jo u r n a l   o n   se lec ted   a re a i n   c o mm u n ica ti o n s   v o l.   2 4 ,   n o .   2 ,   p p .   3 8 1 - 3 9 4 ,   2 0 0 6 .   [1 9 ]   A .   A b d u lk a re e m ,   C.   Aw o so p e ,   a n d   A .   T o p e - Ojo ,   " De v e lo p m e n a n d   im p le m e n tatio n   o f   a   m in iatu re   RF ID s y ste m   in   a   sh o p p i n g   m a ll   e n v i ro n m e n t, "   I n ter n a ti o n a J o u r n a o El e c trica a n d   Co mp u ter   En g i n e e rin g   ( IJ ECE ) ,   v o l.   9 ,     n o .   2 ,   p p .   1 3 7 4 - 1 3 7 8 ,   2 0 1 9 .   [2 0 ]   M .   L o u r d e   a n d   D.   Kh o sla ,   " F in g e rp rin I d e n ti f ica ti o n   in   Bio m e tri c   S e c u rit y S y ste m s,"   In ter n a ti o n a l   J o u r n a l   o f   Co mp u ter   a n d   El e c trica En g in e e rin g ,   v o l.   2 ,   n o .   5 ,   p p .   8 5 2 - 8 5 5 ,   2 0 1 0 .   [2 1 ]   D.  Bh a tt a c h a r y y a ,   R.   Ra n jan ,   F .   A li sh e ro v ,   a n d   M .   Ch o i ,   " Bio m e tri c   a u th e n ti c a ti o n A   re v ie w , "   In ter n a ti o n a l   J o u rn a o u - a n d   e - S e rv ice ,   S c ien c e   a n d   T e c h n o lo g y ,   v o l.   2 ,   n o .   3 ,   p p .   1 3 - 2 8 ,   2 0 0 9 .   [2 2 ]   N.  L .   Clark e ,   S .   M .   F u r n e ll ,   a n d   P .   L .   Re y n o ld s,  " Bio m e tri c   a u th e n ti c a ti o n   f o m o b il e   d e v ice s,"   IEE S e c u rity  &   Priva c y v o l.   1 3 ,   p p .   70 - 7 3 ,   2 0 1 5 .   [2 3 ]   T .   V a n   Ng u y e n ,   N.  S a e - Ba e ,   a n d   N.  M e m o n ,   " DR AW - A - P IN:  A u th e n ti c a ti o n   u si n g   f in g e r - d ra wn   P IN  o n   to u c h   d e v ice s, c o mp u ter &   se c u rity ,   v o l.   6 6 ,   p p .   1 1 5 - 1 2 8 ,   2 0 1 7 .   [2 4 ]   J.  S a v il le,  " A u th e n ti c a ti o n   of   P IN - L e ss   T ra n sa c ti o n s,"   G o o g le P a te n ts,   2 0 0 8 .   [2 5 ]   W .   S h a tf o rd ,   " Bio m e tri c   b a se d   a u th e n ti c a ti o n   sy ste m   w it h   ra n d o m   g e n e ra ted   P IN,"   G o o g le  P a ten ts ,   2 0 0 6 .   [2 6 ]   F .   Ok u m u ra ,   A .   Ku b o ta,  Y.   Ha to ri,   K.  M a tsu o ,   M .   Ha sh im o to ,   a n d   A .   Ko ik e ,   " stu d y   o n   b io m e tri c   a u th e n ti c a ti o n   b a se d   o n   a rm   s we e p   a c ti o n   w it h   a c c e lera ti o n   se n so r, "   in   2 0 0 6   In ter n a ti o n a S y mp o siu o n   In telli g e n S ig n a l   Pro c e ss in g   a n d   Co mm u n ica ti o n s T o tt o ri ,   2 0 0 6 ,   p p .   2 1 9 - 2 2 2 .   [2 7 ]   Y.  L i,   J.  Ya n g ,   M .   X ie,  D.  Ca rlso n ,   H.  G .   Ja n g ,   a n d   J.  Bian ,   " Co m p a riso n   o f   P IN - a n d   p a tt e rn - b a se d   b e h a v io ra l   b io m e tri c   a u th e n ti c a ti o n   o n   m o b i le  d e v ice s, "   in   M IL COM   2 0 1 5 - 2 0 1 5   I EE M il it a ry   Co mm u n ica ti o n Co n fer e n c e T a m p a ,   F L ,   2 0 1 5 ,   p p .   1 3 1 7 - 1 3 2 2 .   [2 8 ]   S .   E.   L e v in so n ,   " M a th e m a ti c a m o d e ls f o sp e e c h   tec h n o l o g y , "   W il e y   On li n e   L i b ra ry ,   2 0 0 5 .   [2 9 ]   S .   K.  P a tel,   J.  M .   Dh o d iy a ,   a n d   D.  C.   Jo sh i ,   " M a th e m a ti c a M o d e Ba se d   o n   Hu m a n   S p e e c h   Re c o g n it io n   a n d   B o d y   Re c o g n it io n , "   In ter n a ti o n a l   J o u r n a o E n g in e e rin g   Res e a rc h   &   T e c h n o l o g y   ( IJ ER T ) ,   v o l.   1 ,   n o .   4 ,   p p .   1 - 5 ,   2 0 1 2 .   [3 0 ]   L .   R.   Ra b in e r,   " tu to rial  o n   h id d e n   M a rk o v   m o d e ls  a n d   se lec ted   a p p li c a ti o n in   sp e e c h   re c o g n it io n , "   Pro c e e d in g s   o t h e   IEE E ,   v o l.   7 7 ,   n o .   2 ,   p p .   2 5 7 - 2 8 6 ,   1 9 8 9 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.