I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m pu t er   E ng ineering   ( I J E CE )   Vo l.   1 6 ,   No .   4 A u g u s t   20 2 6 ,   p p .   2 1 0 6 ~ 2 1 1 9   I SS N:  2088 - 8 7 0 8 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijece. v 1 6 i 4 . pp 2 1 0 6 - 2 1 1 9           2106       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij ec e. ia esco r e. co m   Spa tial a nd  cha n nel atte ntion me c ha nism  f o r spee c h disflue ncy   detec tion usin g  de ep learning   techni que       K us um a   H .   R . 1 , G .   Ses hik a la 2   1 D e p a r t me n t   o f   El e c t r o n i c s a n d   C o m mu n i c a t i o n ,   G l o b a l   A c a d e m y   o f   Te c h n o l o g y ,   B e n g a l u r u ,   I n d i a     2 S c h o o l   o f   E l e c t r o n i c s   a n d   C o mm u n i c a t i o n   E n g i n e e r i n g ,   R EV A   U n i v e r si t y ,   B e n g a l u r u ,   I n d i a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Sep   2 ,   2 0 2 5   R ev is ed   Ap r   1 7 ,   2 0 2 6   Acc ep ted   Ap r   2 6 ,   2 0 2 6       S tu tt e ri n g   is  a   sp e e c h   c o m m u n ica ti o n   d iso rd e r,   it   is   c h a ra c teriz e d   b y   re p e ti ti o n s,  p ro l o n g a ti o n ,   a n d   u n u su a p a u se t h a c a u se   i n terfe re n c e   with   th e   n a tu ra fl o o sp e e c h .   I n   re c e n ti m e s,  a u to m a ti c   sp e e c h   re c o g n it io n   a n d   sp e e c h   p ro c e ss in g   sy ste m h a v e   g a in e d   e n o rm o u s   a tt e n ti o n   b e c a u se   th e y   a re   u se d   i n   m o st   o f   th e   h u m a n   m a c h in e   in tera c ti o n   a p p li c a ti o n s.  H o we v e r,   th e   p e rfo rm a n c e   o f   th e se   s y ste m is  a ffe c ted   b y   stu tt e r   sp e e c h ,   stu tt e r   d e tec ti o n   is  th e   m a jo c h a ll e n g e   d u e   t o   s p e e c h   d isflu e n c ies .   To   a d d re ss   th is  m a jo r   c h a ll e n g e ,   th is   p a p e r   in tr o d u c e d   a   n o v e d e e p   lea rn in g   (DL)   b a se d   p a ra d ig m ,   wh ich   in teg ra tes   a   h y b rid   fe a tu re   e x trac ti o n   a lg o rit h m ,   wit h   th e   S p a ti a a n d   Ch a n n e l   a tt e n ti o n   m e c h a n ism   to   r e fin e   th e   fe a tu re a n d   fo r   re li a b le   d e tec ti o n   o s p e e c h   d isflu e n c y .   Th is   stu d y   is  c o n d u c ted   o n   m u lt i p le  st u tt e d a ta   se t   wh ich   in c l u d e s   UCLASS   (Re lea se   1 ,   Re lea se   2 ),   F lu e n c y Ba n k   a n d   S EP - 2 8 k .     Th e   m a jo d ra wb a c k   o a ll   t h e se   d a ta  se ts  is  d a ta  imb a lan c e .   To   r e d u c e   th is   imb a lan c e ,   th e   a u th o u se d   d a ta  a u g m e n tati o n   tec h n i q u e s ,   wh ich   in c l u d e s ,   n o ise ,   m u sic ,   re v e r b e ra ti o n   a n d   p it c h   sh ift in g   m e t h o d s.  Ho we v e r,   i n c re a sin g   th e   stu tt e d e tec ti o n   a c c u ra c y   re m a in a   c h a ll e n g in g   issu e .   T o   a d d re ss   th i s   issu e ,   th e   a u t h o p ro p o se d   a   h y b r id   fe a tu re   e x trac ti o n   m o d e l ,   wh ic h   e x trac ts   tem p o ra l,   c o n tex t u a l,   sp e c tral,   a n d   p i tch   i n fo rm a ti o n   fr o m   th e   sp e e c h   sig n a l.   Th e   o b tain e d   fe a tu re a re   th e n   p ro c e ss e d   th ro u g h   t h e   a tt e n ti o n   m e c h a n ism   wh e re   c h a n n e a n d   s p a ti a a tt e n ti o n   m o d e ls  h e l p   t o   re fin e   th e   fe a tu re s.  F in a ll y ,   a   m u lt icla ss   c o n v o lu ti o n a n e u ra n e two rk   (CNN c las sifier  is  u se d   to   d e tec t h e   stu t ter  e v e n t   in   th e   sp e e c h   sig n a ls.   Th e   re su lt sh o th a t   o u r   m o d e wit h   sp a ti a l   a n d   c h a n n e a tt e n ti o n   m e c h a n ism   p e rf o rm b e tt e th a n   e x isti n g   d e e p   lea rn in g   a p p ro a c h e s   a n d   a c c u ra tely   d e tec ts   stu tt e ri n g .   K ey w o r d s :   C las s if icatio n     Featu r ex tr ac tio n   Flu en cy B an k   Mu lticlas s   C NN   SEP - 28k   Stu tter     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 :   Ku s u m H .   R .   Dep ar tm en t o f   E lectr o n ics an d   C o m m u n icatio n ,   Glo b al  Aca d em y   o f   T ec h n o lo g y   B en g alu r u ,   I n d ia     E m ail:  k u s u m ar am an n a. h @ g m ail. co m       1.   I NT RO D UCT I O N   Sp e ec h ,   as  p r i m a r y   m o d o f   co m m u n i ca t io n   am o n g   h u m a n s ,   p l a y s   v it al  r o le  i n   h u m a n   i n te r ac ti o n .   No w   a   d a y s   a u t o m ati c   s p ee c h   r e co g n it io n   ( ASR )   s y s te m s   a r e   w id el y   u s e d .   T h e y   a r e   u s e d   i n   m o s t   o f   t h e   s p ee ch   r el ate d   ap p l ic ati o n s ,   f r o m   v i r t u al   la n g u a g e   ass is t an ts   t o   r ea l   ti m e   v o ic e   t o   te x t   tr a n s c r i p ti o n   s er v i ce s ,   es p e cia ll y   wh e r e   s u b t itl es   a r e   n e ed e d   t o   h el p   u n d e r s ta n d   s p o k e n   co n t e n t .   T h es e   s p ee c h   t o   te x t   c o n v e r te r s   p r ec is el y   d o es  th e   c o n v e r s i o n   b y   l ea r n i n g   n at u r al   s p ee ch   p at te r n s   b as ed   o n   p h o n e tic   a n d   li n g u is tic   s t r u ct u r es   [ 1 ] .   Des p i te   t h e   r a p i d   g r o w th   o f   ASR   s y s t em s ,   th ey   a r s t ill  f a ci n g   n o t a b le  c h al le n g es ,   p a r ti cu la r l y   i n   n o is y   c o n d iti o n s ,   w h e n   d e ali n g   w it h   d i f f er e n s p e a k e r s ,   a n d   m o s im p o r ta n tl y ,   w h e n   p r o ce s s in g   d is f l u en s p e ec h .   Dis f l u en cies   s u c h   as  r e p e titi o n s ,   p r o l o n g at io n s ,   in t er j ec t io n s ,   a n d   a b n o r m a p a u s es   i n t er r u p th n o r m al   f l o w   o f   s p ee ch ,   w h ic h   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:   2088 - 8 7 0 8         S p a tia l a n d   ch a n n el  a tten tio n   mec h a n is fo r   s p ee ch   d is flu en cy   d etec tio n     ( K u s u ma   H .   R . )   2107   n e g a ti v el y   a f f ec ts   ASR   p e r f o r m an ce   [ 2 ] B ec a u s tr ad iti o n al   ASR   m o d els  a r e   p r i m a r i l y   tr ai n e d   o n   f l u e n t   s p e ec h   p att e r n s ,   t h e y   s t r u g g l e   to   u n d er s ta n d   d is f l u en t   s p ee ch   e f f e cti v e ly .   As   a   r esu l t,   th ese   ir r e g u la r it ies   o f te n   lea d   to   t r a n s c r i p ti o n   er r o r s ,   a f f ec ti n g   th r e lia b il it y   o f   t h e   o u t p u i n   r ea l - w o r l d   ap p l ica ti o n s   [ 3 ] .   T h i n ef f i cie n t   b e h a v i o r   o f   t h A SR   s y s te m s   ig n it e d   r ese ar c h   i n t er est  i n   s p e ec h   p r o ce s s i n g   t ec h n i q u es   t h at   ca n   d ete ct  an d   h a n d le   d is f l u e n cies   ef f e cti v el y .   B y   i n t e g r ati n g   s u c h   m o d els   i n t o   ASR   s y s te m s ,   it   b e co m es   p o s s ib le   t o   i m p r o v e   b o t h   r ec o g n iti o n   ac c u r a cy   a n d   t h e   o v er all   u s er   e x p e r ie n ce   in   s p e ec h - d r i v en   a p p lic ati o n s .   Fo r   m a n y   s p ee c h - b as ed   a p p li ca t io n s ,   it  m i g h t   b e   h el p f u l   t o   k n o w   w h et h er   d is f l u e n c ies   a r e   p r ese n t   a n d   h o lo n g   t h ey   l ast  [ 4 ]   Sp ee ch   d is o r d er s   ar e   g e n er al ly   class if ied   in to   f o llo win g   ca teg o r ies  s u ch   as  d y s ar th r ia ,   ap r a x ia,   clu tter in g ,   lis p in g ,   a n d   s tu tter in g   [ 5 ] .   Ho wev er ,   th e   s tu tter in g   is   a   co m m o n   t y p e   o f   s p ee ch   d is f lu en cy ,   an d   it  is   also   ca lled   as  s tam m er in g   an d   it  af f ec ts   o v er all  1 o f   p o p u l atio n   g lo b ally   [ 6 ] th is   m ea n s   ar o u n d   7 0   m illi o n   p eo p le  wo r ld wid e.   Dev elo p m en tal  s tu tter in g   s tar ts   in   ch ild r en   ag ar o u n d   2   to   6   y ea r s ,   in   s p ee ch   d ev el o p in g   an d   lan g u ag e   d e v elo p m e n s ta g e.   Gen er all y ,   5 % - 1 0 o f   c h i ld r en   will  s tu tter   in   th e   lear n i n g   s tag e,   b u t   m o s will  r ec o v er   with o u an y   ass is tan ce   ev en tu ally .   Ap p r o x im ately   2 5 o f   ch ild r en   wh o   h av e   th is   co n d itio n   p er s is ted   in to   ad u lth o o d ,   b ec o m in g   p er m a n en ch allen g e .     W h en   it  co m es  to   g en d er ,   s tu tter in g   is   m o r e   co m m o n   in   m ales  th a n   f em al es,  with   4 :1   r ati o .   T h e   m aj o r   ch ar ac te r is tics   o f   th s tu tter in g   co n tain   s o u n d   r ep etitio n s ,   ab n o r m al   p a u s es,  p r o lo n g atio n s ,   s o u n d   r e p etitio n ,   wo r d   r ep etitio n ,   in ter jectio n s ,   an d   b lo c k s   wh ile   s p ea k in g .   T h s tu tter in g   s y m p to m s   ar n o s am i n   in d iv i d u als,  an d   d is o r d e r   p atter n   is   also   d if f e r en f r o m   p er s o n   to   p er s o n   a n d   ev en   wi th   th s am p er s o n   in   d if f er en s u r r o u n d i n g s   an d   em o tio n al  co n d itio n s .   Du to   all  th ese  u n ce r tain   c o n d itio n   d is f lu en cy   d etec tio n s   is   m o r c h allen g in g   t o   r esear ch e r s .   Mu ch   r esear ch   is   g o in g   on  but   ac h iev in g   s ig n i f ican t   m iles to n in   ac cu r ac y   is   s till   ch allen g in g .   T h s tu tter i n g   ca u s es  s ev er al  ch allen g es to   au to m atic  s p ee c h   r ec o g n itio n   s y s tem ,   m o s t lik ely   ad d r ess ed   ch allen g es a r d is cu s s ed :   A SR   s y s te m s   a r e   t r a i n e d   o n   h u g e   f l u e n t   s p e e c h   d a ta s et s ,   a n d   w o r k   s m o o t h l y   w it h   f l u e n s p e e c h ,   b u t h e y   s t r u g g l e   w i t h   s p e e c h   a b n o r m a l i t i es   li k e   s t u t t e r i n g .   S in c e   t h e   t r ai n i n g   d a t a   h a r d l y   c o n t a i n s   r a r e   s p e ec h   p a t t e r n s   s u c h   a s   s t u tt e r i n g ,   d u e   t o   t h i s ,   t h e   A SR   m o d e l   s u f f e r s   f r o m   u n d e r r a t e d   a c c u r a c y .   T h e r e f o r e ,   d e t e c t i o n   a n d   h a n d l i n g   t h e s e   d i s f l u e n ci es   is   v e r y   i m p o r t a n t o   i m p r o v e   t h e   a c c u r a c y   o f   A SR   s y s tem s .   T h e   d e t ec t i o n   o f   t h e s e   d is f l u e n c i es   c a n   b e   b e n ef i c i a l   f o r   AS R   s y s t e m s   i n   i m p r o v i n g   t h e   t r a n s c r i p t i o n   q u a li ty   a n d   i m p r o v i n g   t h e   A SR   a c c u r ac y .     I n   la n g u a g e   le a r n i n g   a n d   s p e ec h   t h e r a p y ,   d i s f l u e n c y   d et e c ti o n   p r o v i d e s   v a l u a b l e   f e e d b a c k   t o   u s e r s   a n d   p r o v i d e s   a d v i c o n   h o w   t o   i n c r e as e   f l u e n c y .   T h e s e   s y s t e m s   c a n   b e   a b l e   t o   f i n d   in s t a n c es   i n   w h i c h   s p e a k e r   h e s i t a te s   o r   c o r r e c ts   t h e m s e l v es ,   t h es e   i n f o r m a t i o n s   a r e   m o r e   h e l p f u l   i n   t h e   t h e r a p y   s e s s i o n .       R esear ch er s   h av co n ce n tr ate d   o n   d ev elo p in g   ef f icien tech n iq u es  to   d etec an d   r ec o g n i ze   s p ee ch   d is f lu en cies,  h en ce   en h an cin g   th p er f o r m a n ce   o f   ASR   s y s te m s .   I n itially ,   ea r ly   r u le - b ased   s y s tem s   wer e   u s ed   f o r   d is f lu en cy   d etec tio n   an d   r ec o g n itio n .   T h ese  d etec tio n   m eth o d s   d e p en d e n o n   m a n u al  a n n o tatio n ,   in   wh ich   s p ee ch   p ath o lo g is ts   wo u ld   an aly ze   r ec o r d i n g s   an d   f in d   d is f lu en cies  ac co r d in g   to   th at,   th e y   estab lis h ed   r u les  an d   p atter n s .   T h m o d e r n   a u to m atio n   s y s tem s   em p lo y e d   alg o r ith m s   to   i d en tify   d is f lu e n cies  v ia  ac o u s tic  ch ar ac ter is tics ,   d is f lu en ch ar ac ter is tics   s u ch   as  p au s es,  r ep ea ts   an d   h esit atio n s .   T h e   p r o g r ess io n   in   th f ield   th r o u g h o u t   th 1 9 9 0 s   an d   ea r l y   2 0 0 0 s ,   in c o r p o r ated   s tatis tical  m o d els  lik h id d en   Ma r k o v   m o d els  ( HM Ms)   ar r aised .   T h ese  m o d els  f ac ilit ated   in   ca p tu r in g   th s eq u en tial  ch ar ac ter is tics   o f   s p ee ch   b y   f in d i n g   p r o b a b ilit y   d is tr ib u tio n   o f   s p ee ch .   T h ese  m eth o d o lo g ies  s u f f er ed   f r o m   lim itatio n s   s u ch   as  u n p r ed ictab ilit y   an d   co n tex d e p en d e n cy .   T h e   2 0 0 0 s   witn ess ed   r ap id   g r o wth   in   m ac h i n lear n i n g   alg o r ith m s   lik “su p p o r v ec to r   m ac h in es”  ( SVMs),   w h ich   ef f icien tly   class if ies  s p ee ch   s eg m en in to   f lu en an d   d i s f lu en o n   th b asis   o f   ex tr ac te d   f ea tu r es,  p er f o r m an ce   o f   th ese  m o d els  ar e   g o o d ,   b u t   n ee d s   m o r h u m an   in te r v en tio n   f o r   f ea tu r e   ex tr ac tio n ,   an d   wh ich   is   h a v in g   lim ited   ab ilit y   to   ad o p t to   t h d iv er s s p ea k in g   s ty les an d   l an g u ag es    Dee p   lear n in g   tech n iq u es  ar e   in tr o d u ce d   in   th y ea r   2 0 1 0 s   an d   th er is   m ajo r   b r ea k t h r o u g h   in   d etec tio n   o f   d is f lu e n cy .   T h ese   tech n iq u es  co u ld   a u to m atica lly   lear n   th p atter n   o f   th d i v er s s p ee ch   p atter n s   an d   ex tr ac th r elev a n f ea tu r es.  Few  ex am p les  f o r   d ee p   le ar n in g   n etwo r k s   ar “r ec u r r en n eu r al  n etwo r k s   ( R NNs)  an d   “lo n g   s h o r t - te r m   m em o r y ”  ( L STM )   n etwo r k s .   T h ese  tech n i q u es  r e d u ce   h u m an   in ter v en tio n   in   f ea tu r ex tr ac tio n   a n d   n etwo r k s   ar ef f icien to   ca p tu r t h co n tex tu al  an d   s p atial  in f o r m atio n   o f   s p ee ch   wh ich   im p r o v es  th d etec tio n   o f   d is f lu en cies.  T h m o d el  p er f o r m a n ce   ca n   b in cr ea s ed   as  lo n g   as  y o u   p r o v id atten tio n   to   m o s r ele v an p ar ts   o f   th s p ee ch   s ig n al ,   it  lead s   to   b etter   id en tific atio n   o f   d is f lu en cies  in   b etwe en   f lu en t sp ee c h .     Pre s en tly ,   co n v o l u tio n   n e u r al   n etwo r k s - b ased   m o d els  h av e   g ain ed   m ass iv atten tio n   i n   s p ee ch   p r o ce s s in g   s y s tem   b ec au s o f   th eir   co m p eten ce   to   lear n   th f ea tu r v ar iatio n   ef f icie n tly .   I n   th is   p ap er   r esear ch er s   u s ed   n o v el  d ee p   lear n in g   ( DL )   a p p r o ac h   an d   b r o u g h t   o u n ew   ar ch itectu r f o r   s tu tter   d etec tio n .   T h m ain   s tep s   f o llo wed   in   th i s   n ew  ar ch itectu r ar e   as f o llo ws.   a.   B y   d o wn   s am p lin g   th d o m in an class   f o r   ea ch   task wh ich   is   s till   th f lu en t   class we  ar ab le  to   f ix   th e   class   im b alan ce   is s u e.   W h a v lim itatio n s   with   th s p ee c h   d is f lu en c y   d atasets   th er ef o r ex p e r im en tin g   with   “d ee p   n eu r al  n etwo r k   ( DNN) ”  m eth o d s   b ec o m ch allen g in g   is s u e.   T o   ad d r ess   th is   is s u e,   we   h av e   in co r p o r ated   r o b u s d ata  au g m en tatio n   m eth o d   wh ich   c o n s id er s   n o is e,   r ev e r b er atio n ,   m u s ic  an d   p itch   s h if t to   p r o d u ce   th a u g m e n ted   d ata.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   1 6 ,   No .   4 Au g u s t   20 2 6 :   2 1 0 6 - 2 119   2108   b.   I n   n ex t stag e,   we  f o cu s   o n   in tr o d u cin g   n ew  “f ea tu r ex tr ac t io n ”  m eth o d   wh er we  e x tr ac t   s p ec tr al,   p itch ,   tem p o r al  an d   co n te x tu al  f ea tu r e.     c.   I n   o r d e r   to   r ef in th ese  f ea tu r es,  we  in co r p o r ate  atten tio n   m ec h an is m s   wh er f ea tu r es  ar r ef in ed   th r o u g h   ch an n el  an d   s p atial  atten tio n   m ec h an is m s .   T h f in al  o b tain ed   f ea tu r es a r f u s ed   an d   p r o c ess ed   th r o u g h   th m u lticlas s   C NN  clas s if ier   to   g et  th f in al  o u tc o m e.   R em ain in g   p ar t   o f   th is   ar ticl is   s tr u ctu r ed   as:  s ec tio n   2   p r esen ts   b r ie f   d is cu s s io n   o n   ex is tin g   m eth o d s   o f   s p ee ch   d is f lu en cy   d etec tio n ,   s ec tio n   3   illu s tr ates th p r o p o s ed   DL   b ased   s o lu tio n   f o r   th is   r esear ch ,   s ec tio n   4   p r esen ts   th o u tco m o f   p r o p o s m o d el  a n d   c o m p ar ativ an al y s is   with   s tan d ar d   m eth o d s ,   last ly ,   s ec tio n   5   co m p letes th ar ticle   b y   p r esen tin g   co n clu d in g   r em ar k s   ab o u t t h is   r esear ch .       2.   L I T E R AT U RE   R E VI E   T h is   s ec tio n   p r esen ts   an   o v er v iew  ab o u t   ex is tin g   m eth o d s   f o r   s p ee c h   an al y s is   an d   s tu tte r   d etec tio n   b y   em p l o y in g   m ac h in e   lear n i n g   an d   d ee p   lear n in g   f r a m ewo r k .   T h tr ad itio n al  m eth o d s   m an u ally   an al y ze   th e   in s tan ce s   o f   d if f er en t ty p es o f   s tu tter in g   an d   ex p r ess   as r atio   o f   s tu tter   ev en t to   to tal  wo r d s   in   s p ee ch   s eg m en t.   Ho wev er ,   th is   m an u al   p r o ce s s   in cr ea s es  tim an d   co m p le x ities ,   m o r eo v er ,   it  r eq u ir es  h u m an   in v o lv em en t   th u s   it  is   m o r ch allen g in g   is s u to   ad d r ess .   T h m a n u al  d et ec tio n   o f   s tu tter in g   p o s es  s ev er al  ch allen g es  s u ch   as  d is tin g u is h in g   s tu tter in g   a m o n g   o th e r   s p ee ch   d is f lu e n cies.  Mo r eo v er ,   co n s is ten d ete ctio n   o f   s tu tter in g   ac cu r ac y   is   af f ec ted   to   th s ev er ity   an d   s tu tter in g   f r eq u en cy   wh ich   also   v ar ies  f o r   ea c h   s p e ak er .   Fu r th e r m o r e,   th ag o f   s p ea k er ,   g e n d er   an d   lan g u ag also   co m p licates  th s tu tter   id en tific atio n   p r o ce s s .   T h er ef o r e ,   r esear ch er s   h av u s ed   m ac h i n lear n in g   f r am ewo r k s   f o r   v ar io u s   s p ee ch   p r o ce s s in g   task s   s u ch   as  s p ee ch   f ilter in g ,   s p ee ch   r ec o g n itio n ,   s p ee ch   d en o is in g .   T h e   ef f icie n p atter n   lea r n in g   n atu r o f   m ac h in an d   d ee p   lear n in g   ap p r o ac h es h as a ttra cted   r esear ch er s   to   im p lem en t i t f o r   s tu tter   d etec tio n .     R ec en s tu d ies  o n   au to m atic  s tu tter   d etec tio n   h av b ee n   r elied   o n   d ee p   lear n in g   f r am e wo r k s   th at  u s es  ac o u s tic  f ea tu r es  an d   tem p o r al  m o d ellin g .   Ko u r k o u n ak is   et  a l.   [ 7 ]   p r o p o s ed ,   “Fl u en tNet , ”  h y b r i d   f r am ewo r k   co n s is ts   o f   “Sq u ee ze - an d - ex citatio n   r esid u al   co n v o lu tio n al  n eu r al  n etw o r k ”  alo n g   with   b id ir ec tio n al  lo n g - s h o r ter m   m em o r y   ( B i - L STM )   lay er s .   T h is   p er f o r m a n ce   o f   th is   m o d el   m ain ly   f o cu s s es  o n   ac o u s tic  q u ality   o f   th d ata  in p u an d   ef f icien tl y   ca p tu r es  b o th   tem p o r al  an d   s p ec tr al  f ea tu r es  o f   th s tu tter   s p ee ch .   He  also   in tr o d u ce d   d ee p   lear n in g - b ased   s o lu tio n   to   ad d r ess   th d ata  im b alan ce   is s u ex is in   th e   s tu tter   d atasets .   Similar ly ,   Sh eik h   et  a l.   [ 8 ] ,   [ 9 ]   i n tr o d u ce d   a   d ee p   lear n in g   f r am ewo r k   f o r   s tu tter   d etec tio n   b y   h ig h lig h tin g   im p ac o f   m u lti - task   lear n in g   an d   ad v er s ar ia lear n in g   to   lear n   th r o b u s s tu tter   attr ib u tes.  Ho wev er ,   b o th   th s tu d ies  ar lim ited   t o   co n tr o lled   en v ir o n m e n ts ,   n o t   co m p atib le  with   u n co n tr o lled   en v ir o n m en ts   lik n o is y   e n v ir o n m en ts .     Ma n y   wo r k s   h av e   b ee n   f o c u s ed   o n   f ea tu r e   r ep r esen tatio n   b y   in teg r atin g   atten tio n   m ec h an is m   an d   m u lti - f ea tu r f u s io n .   Al - B an n et  a l.   [ 1 0 ]   in tr o d u ce d   s p a tial  an d   tem p o r al  atten tio n - b ased   f r am ewo r k   in   wh ich ,   th e   f ea tu r e   ex tr ac tio n   m ain ly   f o cu s es  o n   ac o u s tic  f ea tu r es  b y   co n s id er i n g   d if f er en p itch ,   tim a n d   f r eq u e n cy   d o m ain   f ea tu r es.  Fu r th er ,   s p atial  an d   tem p o r al   atten tio n   m ec h an is m s   ar e   also   in co r p o r ated   to   o b tain   r o b u s t   f ea tu r r ep r esen tatio n .   T o   in cr ea s th lear n i n g   p er f o r m an ce   b id ir ec tio n al  L STM   ( B i - L STM )   class if ier   is   u s ed .   Simh et  a l.   [ 1 1 ]   p r o p o s ed   f ea tu r s p ac e - b ased   class if icatio n   m o d el  t o   d etec th e   s tu tter   ev en ts   in   s p ee ch   in   w h ich .   T h ey   u s ed   “z e r o - tim win d o w in g   ce p s tr al  co ef f icien ts   ( Z T W C C ) ”  f o r   f ea tu r e   ex tr ac tio n ,   th e x tr ac ted   f ea t u r es  ar p r o ce s s ed   th r o u g h   m u ltip le  class if icatio n   alg o r ith m ,   s u ch   as  L STM ,   SVM  an d   B i - L STM   to   m ea s u r th e   o v e r all  p e r f o r m an ce   t h is   m o d el  u s ed   h an d cr a f ted   a co u s tic  f ea tu r es  f o r   th is   s tu d y ,   an d   it is   n o f lex ib l e.   I n   co n tr ast  to   co n v en tio n al  ac o u s tic  b ased   m eth o d s ,   Das  et  a l.   [ 1 2 ]   h i g h lig h ted   th k ey   li m itatio n s   o f   th ex is tin g   tech n i q u es,  s u ch   a s   th eir   d ep en d en cy   o n   th r ec o r d in g   c o n d itio n s .   I n   o r d e r   to   d ea with   th is   is s u e,   au th o r s   in co r p o r ated   v is u al  cu es  b y   ca p tu r in g   th f ac ial  m u s cle  m o v em en u s in g   C NN  b ased   ap p r o ac h   to   p r ed ict  th e   s tu tter in g   f ea tu r e s   an d   d em o n s tr atin g   th e   ch e ek   an d   lip   d y n am ic   m o v e m en ts   to   p r ed ict  t h u p co m in g   u tter an ce   an d   s tu tte r   ev en t.  Alth o u g h   t h is   m u ltimo d al  ap p r o ac h   im p r o v es  ef f icien cy ,   it  in tr o d u ce s   h ar d war co m p lex ity   in   o th er   h an d ,   s o   it  is   m ajo r   ch allen g to   im p lem en in   r ea wo r l d .   Fu r th er   ex te n s io n   o f   d ee p   lear n in g   alg o r ith m   f o r   s tu tter   ev e n d etec tio n ,   Al - B an n et  a l .   [ 1 3 ]   em p l o y ed   lo g   Me l   s p ec tr o g r am   al o n g   with   2 atr o u s   co n v o lu tio n   d esig n   wh ich   h elp s   to   lear n   b o th   s p ec tr al  an d   tem p o r al  attr ib u tes  f o r   th g iv en   s p ee ch   s ig n al.   O n   o th er   h a n d   Sh eik h   et   a l.   [ 1 4 ]   i n tr o d u ce d   an o th e r   d ee p   lea r n in g - b ased   ar c h itectu r e   S tu tter N et   wh ich   is   u s ed   to   tim d elay   n e u r al  n etwo r k   to   c ap tu r th c o n tex tu al  i n f o r m at io n   ab o u th g i v en   s p ee ch   s ig n al,   th is   wo r k   m ain l y   f o cu s es o n   th ac o u s tic  s ig n al  an aly s is .     W ah ee d   et  a l.   [ 1 5 ]   p r esen te d   “b r ain   c o m p u ter   in ter f ac e”   ( B C I )   b ased   m o d el  to   a n aly ze   th e   elec tr o en ce p h al o g r am   ( E E G)   s ig n al  o f   t h p e r s o n   wh o   s tu tt er   ( PW S)  in   o r d er   to   id e n tify   t h th at  wh at   k in d   o f   em o tio n s   ar d o m in ati n g   f o r   th PW ca s es.  An   E E b as ed   m in d - wav s en s o r   was  u s ed   to   ac q u ir n e u r al   s ig n als  u s in g   th E E G   m a ch in f o r   f u r th er   an aly s is   b y   h i g h lig h tin g   th e   d if f er e n p o ten tials   o f   th p h y s io lo g ical  s ig n als  to   u n d e r s tan d   s tu tter   r elate d   co g n itiv an d   em o tio n al  p atter n .   Sh o n ib ar et  a l.   [ 1 6 ]   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:   2088 - 8 7 0 8         S p a tia l a n d   ch a n n el  a tten tio n   mec h a n is fo r   s p ee ch   d is flu en cy   d etec tio n     ( K u s u ma   H .   R . )   2109   p r o p o s ed   m eth o d   ca lled   as  “d etec an d   p ass ”  to   im p r o v th au to m atic  s p ee ch   r ec o g n itio n   s y s tem   f o r   PW S,  wh ich   is   tr ain ed   o n   lim ited   d ata  an d   f o cu s   o n ly   o n   ac o u s tic  f ea tu r es  o f   th e   s tu tter   s p ee ch .   Similar ly ,   Ko u r k o u n ak is   et   a l.   [ 1 7 ]   d e v elo p ed   d ee p   r esid u al  d ee p   le ar n in g   f r am ewo r k ,   wh ich   is   a ls o   d ep en d s   o n   th e   ac o u s tic  f ea tu r es  an d   wh ich   em p lo y e d   B id ir ec tio n al  lo n g   s h o r t - ter m   m em o r y   ( B i - L STM )   alg o r ith m   to   class if y   s tu tter   d is f lu en cies.  Alh ar b i   et  a l.   [ 1 8 ]   in tr o d u ce d   lig h tly   s u p er v is ed   ap p r o a ch   f o r   d etec tio n   o f   s tu tter   s p ee ch   in   ch ild r e n s   s p ee ch .       Ov er all ,   ex is tin g   s tu d ies  d em o n s tr ated   s ig n if ican p r o g r ess   in   s tu tter   s p ee ch   d etec tio n   u s in g   m ac h in e   lear n in g   a n d   d ee p   lea r n in g   tech n iq u es.  Ho wev e r ,   th e   m ajo r ity   o f   th ese  ap p r o ac h es  ar p r e d o m in a n tly   d ep en d i n g   m ain ly   o n   ac o u s tic  f ea tu r es,   an d   th ese  f ea tu r es  ar m o r e   o f ten   ev alu ated   u n d er   th co n tr o lled   en v ir o n m en t,  th ese  ar th m ain   lim itatio n s   o f   th ex is tin g   s tu d ies.  Mo r eo v er ,   b y   g i v in g   litt le  atten tio n   to   lig h tweig h ar ch itectu r es  is   m ak in g   m o d el  m o r e   ca p ab le   o f   ca p tu r in g   b o th   s p ec tr al  a n d   s p atial - tem p o r al   s p ee ch   ch ar ac ter is tics .   T h ese  ar e   th m ain   lim itatio n s ,   wh ich   em p h asize   th e   n ee d   f o r   t h r o b u s an d   g en er alize d   f r am ewo r k s   wh ic h   ar m o r r eliab le  ac r o s s   d if f er en d atasets ,   en v ir o n m en tal  co n d itio n s   an d   r ea l - wo r ld   s p ea k i n g   co n d itio n s .   T h e   au th o r   m ai n ly   c o n ce n t r ated   o n   th ese   lim itatio n s   an d   th e   p r esen wo r k   aim s   t o   ad d r ess   th ese  is s u es b y   in teg r a tin g   ch an n el  an d   s p atial  atten ti o n   m ec h a n is m s .     Stu tter in g   d etec tio n   alg o r ith m s   ar b r o ad l y   class if ied   in t o   m ac h i n lear n in g ,   d ee p   le ar n in g ,   an d   h y b r id   f r am ew o r k s .   T h e   tr a d itio n al  m ac h in e   lear n in g   alg o r ith m s   m ain ly   d ep e n d s   o n   th m an u al   f ea tu r e   ex tr ac tio n ,   an d   wh ich   h as   lim ited   ad ap tab ilit y   to   s p ee ch   v ar iab ilit y .   Dee p   lear n in g   an d   h y b r id   f r am ewo r k s   s h o m o r ac cu r ac y   th an   th e   tr ad itio n al  m eth o d .   T h ese  ar th m ain   ad v a n tag es  th at  m ak e   th atten tio n - b ased   d ee p   o r   h y b r id   f r am ew o r k s   m o r r o b u s an d   s u itab le  tech n iq u f o r   s tu tter   d etec ti o n   ac r o s s   d if f er e n d ata  s ets an d   d iv er s s p ee ch   c o n d itio n s .       3.   P RO P O SE M O D E L     T h is   s ec tio n   p r esen ts   th p r o p o s ed   d ee p   lear n in g - b ased   m o d el  f o r   s tu tter   e v en d ete ctio n .   T h e   co m p lete  ar ch itectu r e   is   d iv id ed   in to   f o llo win g   s tep s :   a.   Data   co llectio n   an d   d ata  lo ad in g T h is   s tag we  co n s id er ed   m u lti - d o m ain   s p ee ch   d ata  f o r   f u r th er   p r o ce s s in g .   I n   o u r   w o r k   we  c o n s id er ed   Flu en c y B an k ,   SEP - 2 8 k   an d   UC lass   ( R elea s 1   &   2 )   d ataset.   T h o v er all  d ataset  s ize  is   4 0   h r s .   c o m b in in g   u n la b eled   an d   lab ell ed   d ata.   b.   D a t a   a u g m e n ta t i o n T h e   d a t ase t   w h i c h   w a r e   c o n s i d e r i n g   h a s   li m i t e d   s a m p le s   w it h   l a b el s   t h e r e f o r e ,   we  i n c o r p o r a t e   d a t a   a u g m e n t a t i o n   s t e p s   t o   i n c r e a s e   t h e   a v a il ab l e   d a t a   f o r   t r a i n i n g .   w h i c h   a p p l i e s   t e m p o r a a u g m e n t a t i o n   s u c h   as   r a n d o m   p i t c h   s h i f t ,   r e v e r b e r a t i o n   a n d   wh i t e   n o i s e .     c.   F e a t u r e   e x t r a c t i o n T h e   a u g m e n t e d   d a t a   i s   p r o c ess e d   t h r o u g h   f e a t u r e   e x t r a ct i o n   p h a s e   w h e r e   w e   a p p l y   C N N   b as e   m o d e l   t o   e x t r a c t   th e   r o b u s t   f e a t u r e s   s u c h   a s   s p e c t r a l   f e at u r e s ,   p i tc h ,   t e m p o r a l   f e a t u r e s   a n d   c o n t e x t u a l   f e a t u r es .   t h e   d e ta i l ed   f e a t u r e   e x t r a c t i o n   al g o r i t h m s   d i s c u s s e d   i n   n e x t   s e c ti o n .     d.   Featu r r ef in em en t:   Fo r   f ea tu r r ef in em en s tag e,   ea r lier   ex tr ac ted   f ea tu r es  ar g iv en   a s   in p u t,  in   th is   p ar ticu lar   s tag we  h av in c o r p o r ated   atten tio n   m ec h a n is m   wh ich   h elp s   to   f o c u s   o n   im p o r tan attr ib u tes  with   r ed u ce d   c o m p u tatio n al  c o m p lex ity .   T h f ea tu r ex tr ac t io n   p h ase  also   in clu d es  s h o r t er m   en er g y   an d   co r r elatio n   f ac t o r   attr ib u tes.   e.   C o n ca ten atio n   an d   m u lti - class   class if icatio n :   On ce   th f ea tu r es  ar ex tr ac ted ,   we  co n ca te n a te  all  attr ib u tes  an d   ap p ly   C NN  b ased   m u lti   class if ier   m o d el.   Fu r th er   th o u tco m o f   class if icatio n   m o d u les  is   u s ed   to   p er f o r m   th class if icatio n   an al y s is .     Fig u r 1   d ep icts   th d etailed   a r ch itectu r o f   p r o p o s ed   s tu tter   d etec tio n   m o d el.   T h e x p er i m en tal  d ata  u s ed   in   th is   wo r k   is   o b tain ed   f r o m   p u b licly   av ailab le  r eso u r ce s   an d   f u r th er   d etails  ab o u th d a tab ase   d escr ib ed   in   s ec tio n   4 . 2 .             Fig u r 1 .   Sp ee c h   f ea tu r e   ex tr a ctio n   an d   s p atial  an d   ch an n el  atten tio n - b ased   m u lticlas s   clas s if icatio n   b lo ck   d iag r am   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   1 6 ,   No .   4 Au g u s t   20 2 6 :   2 1 0 6 - 2 119   2110   3 . 1 .     Da t a   a ug m ent a t io n   As  d is cu s s ed   b ef o r th at  we  h av lim ited   lab elled   d ataset  th er ef o r d ata  au g m en tatio n   p r o ce s s   is   in co r p o r ated   in   th is   wo r k .   Data   au g m en tatio n   is   wid el y   u tili ze d   m eth o d   aim ed   at  en r ich in g   b o th   th e   q u an tity   an d   d iv er s ity   o f   a n n o tated   tr ain in g   d ata ,   th er eb y   e n h an cin g   th r o b u s tn ess   o f   d e ep   n eu r al  n etwo r k s   ( DNNs)   wh ile  m itig atin g   o v e r   f itti n g .   I n   th e   r ea lm   o f   n o r m al  s p ee ch   r ec o g n itio n ,   d ata   au g m e n tatio n   h as  p r o v e n   to   b p ar ticu lar l y   ef f ec tiv in   ad d r ess in g   d ata  s ca r city   an d   im p r o v in g   t h p er f o r m an ce   o f   v a r io u s   DNN  ac o u s tic  tech n iq u es  [ 1 ] ,   [ 4 ] ,   [ 1 6 ] .   Nu m e r o u s   au g m en tatio n   tech n iq u es  h av b ee n   e x p lo r ed ,   in clu d in g   p itch   ad ju s tm en t,  s p ec tr al   d i s to r tio n ,   tem p o   p er t u r b atio n ,   s p ee d   p er t u r b atio n ,   cr o s s - d o m ain   ad a p tatio n ,   ad d itio n   o f   n o is to   clea n   s p ee ch ,   s p ec tr o g r am   m an ip u latio n   in v o lv in g   f r eq u e n cy   an d   t im m ask in g ,   m ix - s p ee ch ,   am o n g   o th e r s   [ 1 ] ,   [ 4 ] ,   [ 7 ] ,   [ 1 7 ] .   Ho wev er ,   t h er h as  b ee n   n o tab ly   s ca n atten tio n   d ir ec ted   to war d s   d ata  au g m e n tatio n   tailo r ed   s p ec if ically   f o r   th s p ee c h   d is o r d er   d o m ain   [ 5 ] ,   [ 6 ] ,   [ 9 ] .   T h er ef o r e,   we  co n s id er   4   d if f er en t ty p es o f   s am p les to   a u g m en t th e   d ata  wh ich   a r e:   a.   Mu s ic:  T h in itial  clea n   s tu tter in g   v o ice  s am p le  is   co m b in ed   with   o n e   r an d o m   m u s i s am p le  f r o m   MU SAN.   ( s ig n al - to - n o is r atio   ( SNR ) : 5 - 15   d B ) .   b.   No is e:  Sam p les  o f   MU SAN  s o u n d s   ar e   p lace d   in to   th e   s tu tter in g   s p ee c h   at   1 - s ec o n d   i n ter v als.  ( SNR   0 - 15   d B ) .   c.   B ab b le:  T h in itial  clea n   s tu tt er ed   s p ee ch   s am p le  is   s u p p le m en ted   b y   s p ee ch   s am p les  f r o m   th r ee   t o   s ev en   r an d o m l y   ch o s en   s p ea k er s .   ( S NR : 1 3 - 20   d B ) .   d.   R ev er b : T h “c lean ”  tr ai n in g   s et  u n d er g o es c o n v o lu tio n   with   s im u lated   r o o m   im p u ls r esp o n s es.   T h is   m o d el  u s es  wav Au g m en an d   to r ch au d io   lib r ar ies  to   i n co r p o r ate  th ese  a u g m en tatio n s .   L et  u s   co n s id er   th at    r ep r esen th   as  th o r ig in al  clea n   s tu tter in g   s p ee ch   s am p le,     as  th s in g le  m u s ic  s am p le   r an d o m l y   s elec ted   f r o m   MU S AN,     as  th n o is s am p le  r an d o m ly   s elec ted   f r o m   MU SAN  n o is es  at  th e     s ec o n d   in ter v al,     as  th co m b in ed   s p ee ch   s am p les  f r o m   r an d o m ly   s elec ted   3 - 7   s p ea k er s ,   an d     as  th clea n   tr ain in g   s et  co n v o lv e d   with   s i m u lated   r o o m   im p u ls r esp o n s es.  B ased   o n   th ese  s ig n als  th au g m e n tatio n   ca n   b ex p r ess ed   as:   a.   Mu s ic  au g m en tatio n     =   +     b.   No is au g m en tatio n        = +   = 1   wh er   is   th to tal  n u m b e r   o f   1 - s ec o n d   in ter v al    c.   B ab b le  au g m en tatio n      = +   d.   R ev er b   au g m e n tatio n     =     3 . 2 .     F e a t ure  ex t r a ct io n   T h f ea tu r ex tr ac tio n   is   m ain   s tep   in   an y   s p ee ch   an aly s i s .   T h er ef o r e,   in   o u r   wo r k   we  u s ed   m o s ef f icien C NN  b ased   DL   alg o r ith m   f o r   f ea tu r ex tr ac tio n   p r o ce s s   to   d etec th s tu tter   ev en ts   [ 7 ] ,   [ 1 4 ] ,   [ 1 9 ] ,   [ 2 0 ] .   W u s ed   s tu tter   ev en ts   with   an n o tatio n ,   an d   th is   tem p o r al  an n o tatio n   s p ec if ies  s p e cif ic  ty p o f   s tu tter   ev en in   th s p ee ch   s ig n al.   A d d itio n ally ,   th ese  an n o tatio n s   g iv d etail  in f o r m atio n   o f   th s p ec if ic  s eg m en t,  alo n g   with   s tar tin g   p o in t o f   t h ev en t   an d   en d i n g   p o in t   o f   th ev en t   with in   s p ee ch   s ig n al  [ 1 8 ] ,   [ 2 1 ] .   T y p ically ,   in   SED  m o d els,   th d u r atio n   o f   t h tem p o r al  r eg io n   r a n g es  b etwe en   th r ee   an d   f iv e   s ec o n d s .   Fix ed - s ized   r eg io n   s u p er v is ed   lear n i n g   m o d els  ar well - s u ited   f o r   th SED  task   [ 7 ] ,   [ 1 7 ] .   I n   wh ich   th ac o u s tic  r eg io n s   an d   an n o tatio n s   s er v as tr ain i n g   d ata  f o r   th m o d el.   T h o b tain ed   s p ee ch   s ig n al  is   th en   p r o ce s s ed   th r o u g h   t h e   f ea tu r ex tr ac tio n   m o d u le  wh er we  ex tr ac s p ec tr al,   p itch   tem p o r al  an d   co n tex t u al  f ea tu r es  o f   s p ee ch   s ig n al   [ 2 2 ] ,   [ 2 3 ] .     3 . 3 .     Sp ec t ra l f e a t ure  ex t ra ct io n   T h ac o u s tic  en er g y   ca n   b d e tecte d   with   th e   h elp   o f   s p ec tr a r ep r esen tatio n .   I n   t h is   wo r k ,   we  u tili ze   th MFC C   f ea tu r ex tr ac tio n   m o d el.   I co n v er ts   th au d i o   s ig n al  in to   co ef f icien ts   to   ca p tu r th s p ec tr al  ch ar ac ter is tics   o n   q u asi - lo g ar ith m ic  f r eq u e n cy   s ca le  [ 2 2 ] ,   [ 2 3 ] .   T h p r o ce s s ed   s ig n al  is   tr an s f o r m ed   in to   th e   f r eq u e n cy   d o m ai n   u tili zin g   th s h o r t - tim Fo u r ier   tr an s f o r m   ( STFT ) ,   em p lo y in g   h o p   len g th   o f   ( 0 . 0 1 0 ×   )   an d   ( 0 . 0 2 5 ×    ) .   Fo llo win g   th i s ,   s et  o f   6 4   f ilter   b an k s   is   em p lo y ed   o n   t h f r e q u en c y   d o m a in   s ig n al  to   d er i v Me l - f r eq u e n cy   ce p s tr al  co ef f icien ts   ( MFC C )   v ec to r   r e p r esen tin g   ea ch   ac o u s tic  p o r tio n   [ 1 7 ] ,   [ 2 2 ] ,   [ 2 4 ] ,   [ 2 5 ] .   W h ile  th s p ec tr al  f ea tu r r ep r esen tatio n   is   cr u cial   f o r   ca p tu r in g   f r eq u e n cy   in f o r m atio n ,   it' s   eq u ally   im p er ativ to   co n s id er   p itch   an d   tim e   in f o r m atio n   f o r   s tu tter   d etec tio n   [ 2 3 ] .   B elo g iv en   al g o r ith m   d em o n s tr ates th MFC C   co ef f icien t c o m p u tatio n .     Alg o r ith m   1 .   MFC C   co ef f icien t e x tr ac tio n   p r o ce s s   Input: 3 sec down sample speech signals transformed  into   time domain   Output: MFCC coefficients      Step 1:  ( )    [ 0 : 3 × 8000    ) ]   Step 2: apply signal to Nosie estimator       0 . 95   and    ( ) ( )  ( 1 )   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:   2088 - 8 7 0 8         S p a tia l a n d   ch a n n el  a tten tio n   mec h a n is fo r   s p ee ch   d is flu en cy   d etec tio n     ( K u s u ma   H .   R . )   2111     Step 3:  fr a me   th o bt ai n e s ig n al   ( )   in to     fr a me o si z 2 ms   wi th  s t ri de   of  1 0  m s     Step 4: compute the Hamming window  ( )     ( ) 0 . 54 0 . 46   c o s ( 2  1 )       Step 5: estimate the power spectrum for the converted frame          |  ( ) | 2     Step 6:  transf orm t he pow e r spectr um int o Mel - s c a l w i t h   t h h e l p  o f   6 t r i a ng u l a r   f i lt e r s :     2595   lo g 10 ( 1 + 100 )     Step 7: Apply DCT on the filter banks to generate the MFCC coefficients        ( )     Step 8: return    m f c c         3 . 4 .     P i t ch,   t em po r a l a nd   co nte x t ua l f ea t ures   T h is   s ec tio n   d escr ib es  th p r o ce s s   o f   p itch   an d   tem p o r al  f ea tu r ex tr ac tio n   f o r   s tu tter   ev en t   d etec tio n .   T h ese  f ea t u r es  h el p   to   id en tif y   th u n v o iced   p e r io d s   an d   s u d d en   v ar iatio n   in   s tu tter in g   s p ee ch .   E s tim atin g   th u n v o iced   p o r ti o n s   with in   s tu tter in g   s p ee c h   c o u ld   p o ten tially   im p r o v t h r ec o g n itio n   o f   b l o ck s   an d   p r o lo n g atio n   ev e n ts .   T h is   is   b ec au s v o iced   s p ee c h   ten d s   to   ex h ib it  s m o o th er   ch ar ac te r is tics   co m p ar ed   to   u n v o ice d   s p ee ch   [ 1 7 ] ,   [ 2 2 ] ,   [ 2 3 ] .   W h av co n s id er ed   ze r o   c r o s s in g   r ate  ( Z C R )   [ 2 6 ]   an d   s p ec tr al  f lu x   o n s et  to   o b tain   th p itch   an d   tem p o r al  f ea tu r es.  T h Z C R   p r o ce s s   is   d escr ib ed   in   alg o r ith m   2 .     Alg o r ith m   2 .   Z er o   c r o s s in g   f e atu r ex tr ac tio n   Output: estimated value of zero crossing rate   St ep   1:   in it ia li ze   th ex pe ri me nt al   pa ra me te rs   su ch   as   sa mp le   ra te     8000    wi nd ow   si ze   ( ×   0 . 025 ) , overlap size    ( × 0 . 1 ) , total frames           Step 2: Initialize the    [ . ]   Step 3: iterate all frame to get Z        For    = 0   to total frame  - do              × (  )           m i n (   + ,           )         Frame      [   : ]        Compute    ( )       End for    Return      I n   n ex s tag e,   we  co m p u te  s p e ctr al  f lu x   o n s et  b y   c o m p ar i n g   th p o wer   s p ec tr u m   o f   two   co n s ec u tiv f r am es   an d   co m p ar with   th e   s u m   o f   all  p o s itiv d ev iatio n   wh ich   g en er ates  th v ec to r   o f   o n s et  s tr en g th   is   p r esen ted   in   ( 1 ) :      ( ) = ( | ( , ) | | ( 1 , ) | ) =  2 = 1     ( 1 )     w h er   is   th tim in d ex ,   r ep r esen ts   f r am n u m b er   an d   k   is   th d is cr ete  f r eq u en cy   in d ex .   Fin ally ,   we  ap p ly   co n tex tu al  f ea tu r e x tr ac tio n   m o d el  w h er we  h av e   u s ed   W av 2 Vec 2 . 0   m o d el   [ 4 ] ,   [ 1 6 ] .   W av 2 Vec 2 . 0   is   co m p r is ed   o f   two   s elf - s u p er v is ed   lear n in g   o b jectiv es:  co n tr asti v task   an d   q u an ti za tio n   task .   I n   th co n tr asti v task ,   th m o d el  u n d er g o es  tr ain in g   t o   en h an ce   t h s im ilar ity   am o n g   co r r elate d   in s tan ce s   ( r ef er r ed   to   as  p o s itiv s am p les)  wh il r ed u cin g   th s im ilar ity   am o n g   u n r elate d   in s tan ce s   ( r ef e r r ed   to   as  n eg ativ e   s am p les)  ac r o s s   d if f er en t m ask ed   tim s tep s   [ 4 ] .   T h is   task   is   co m m o n ly   e x ec u ted   u tili zin g   co n tr asti v   lo s s   f u n ctio n ,   w h ich   ev alu ates  th e   s im ilar ity   b etwe en   p air s   o f   i n s tan ce s   an d   m o d if ies  th m o d el  p ar am eter s   to   m in im ize  th lo s s .   B y   en g ag i n g   in   co n tr asti v task s ,   th m o d el  is   eq u ip p e d   to   h a n d le  v ar io u s   d o wn s tr ea m   task s ,   in clu d in g   th d etec tio n   o f   s tu tter in g   ev e n ts .     3. 5 .   F e a t ure  re f inem ent   T h o b tain ed   f ea tu r m a p   is   p r o ce s s ed   th r o u g h   th atten ti o n   m ec h a n is m   wh ich   m ain ly   f o cu s   o n   im p r o v in g   th f ea tu r m ap   an d   f o cu s   o n   im p o r ta n attr ib u tes  to   d etec th s tu tter   ev en [ 7 ] ,   [ 2 0 ] ,   [ 2 7 ] .   T h e   atten tio n   m ec h an is m   h as  two   m ain   co m p o n en ts   wh ich   ar k n o wn   as  ch an n el  atten tio n   a n d   s p atial  atten tio n .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   1 6 ,   No .   4 Au g u s t   20 2 6 :   2 1 0 6 - 2 119   2112   C h an n el  atten tio n   en h an ce s   cr itical  f ea tu r es  with in   f ea tu r e   m ap   b y   ass ig n in g   weig h ts   to   ea ch   ch an n el  b ased   o n   th eir   s ig n if ican ce .   Mo r e o v er ,   s p atial  atten tio n   ac ce n tu ates  s ig n if ican r eg io n s   wh ile  d am p en in g   ir r elev an t   o n es  th r o u g h   t h u tili za tio n   o f   co n v o lu tio n al  la y er   an d   s k ip p in g   co n n ec tio n .   I n   th e   cu r r en s tu d y ,   c h an n el   an d   s p atial  atten tio n   alg o r ith m s   ar co m b in ed   t o   en h an ce   th s p ee ch   r ec o g n itio n   s y s tem s   in   s tu tter   s p ee ch .     B asically ,   s p ee ch   s ig n als  ar e   m o r e   co m p lex   a n d   d y n am ic .   T o   ca tch   t h is   d y n am ic  f ea t u r ch a n g e   ch an n el  atten tio n   is   u s ed   b y   em p h asizin g   ap p r o p r iate  ch a n n els,  wh i le  s p atial  atten tio n   d ea ls   with   th tem p o r al  an d   s p ec tr al  ch an g es  b y   f o cu s in g   o n   s p ec if ic  r eg io n s .   Me r g in g   b o th   m ec h a n is m s   g iv es  u s   m o s r o b u s ap p r o ac h   to   s p ee ch   d is f lu en cy   d etec tio n .   C h an n el   atten tio n   h as  th e   ab i lity   to   s ep ar ate   r elev a n f ea t u r es  f r o m   o v e r lap p e d   s ig n als,  wh ile  s p atial  a tten tio n   m ain ly   f o c u s es  o n   p ar ticu la r   r eg io n s   wh ich   in d icate   d is f l u en cies.  T h r esu lts   f r o m   b o t h   th n etwo r k s   ar co m b in ed   an d   in p u to   th s o lid   lay er   with   th h elp   o f   s ig m o id   ac tiv atio n   f u n ctio n .   W h ich   g iv es u s   p r o b ab ilit y   f o r   ea c h   d is f lu en t c lass ,   s o   we  ca n   ex p r ess   in   th e   ( 2 ) .     ( ) = (   ) ( , ) =   ( , ) ( , )     ( 2 )     T h ch an n el  atten tio n   m ec h a n is m   p r o d u ce s   f ea tu r m ap s   b y   ap p ly in g   th m ax im u m   a n d   av er ag e   p o o lin g   o n   th in p u f ea tu r m ap     o b tain ed   f r o m   p r ev io u s   s tep s .   Fu r th er ,   th ese  f ea tu r m ap s   ar p ass ed   th r o u g h   th m u lti - lay er   p er ce p tr o n   ( ML P)  n etwo r k   an d   s u m   o f   o u tp u is   p r o ce s s ed   th r o u g h   th ac tiv atio n   f u n ctio n   to   g e n er ate  th e   atten t io n   v alu es.    Atten tio n   c h an n el   weig h an d   in p u f ea tu r es  ar e   m u ltip lied   to   f in d   th f in al  ch an n el  atten tio n .   T h is   is   ex p r ess ed   in   th ( 3 ) :     ( ) = (  (    ( ) ) ) +  (   ( ) ) = ( 1 ( 0 ( ) ) + 1 ( 0 ( ) )     ( 3 )     Similar ly ,   th s p atial  a tten tio n   m ec h an is m   ex tr ac ts   th s p a tial  attr ib u tes  b y   ap p ly in g   av er ag in g   an d   m ax im u m   p o o lin g   o n   t h o b t ain ed   f ea tu r m a p   in   s p atial  d im en s io n .   T h is   s tep   g e n er ate s   two   f ea tu r e   m ap s   wh ich   ar co n ca ten ated   alo n g   with   ch an n el   d im en s io n .   L at er ,   th is   co n ca ten ate d   f ea tu r i s   p r o ce s s ed   th r o u g h   th co n v o lu tio n   an d   s ig m o id   ac tiv atio n   f u n ctio n .   T h o b tai n ed   f ea tu r is   m u ltip lied   with   th o r i g in al  f ea tu r e   m ap   to   g e n er ate  th r ef in ed   f e atu r es.  T h is   is   ex p r ess ed   in   ( 4 ) .       ( ) = ( 7 7 ( [   ( ) ;   ( ) ] ) ) = ( 7 7   (  ; )     ( 4 )     Her e,     d en o tes th s ig m o id   ac t iv atio n   f u n ctio n .   Fig u r 2   d ep i cts th ar ch itectu r o f   atten tio n   m ec h an is m .             Fig u r 2 .   T h co n v o lu tio n al  b l o ck   atten tio n   m o d u le  ( C B AM )   illu s tr a tin g   s eq u en tial a n d   ch an n el  atten tio n       3. 6   M ulti - cla s s   c la s s if ica t io n m o del   T h i s   p a r t   i l l u s t r a te s   t h e   s t a g e s   in   C N b a s e d   m u lt i - c la s s   c la s s i f i c a ti o n   m o d e l .   S p e e c h   s i g n a i s   a p p li e d   a s   a n   i n p u t   l a y e r   i n   t h e   f i r s t   s t a g e .   S e c o n d   s t a g e   u s e s   c o n v o lu t i o n a l   l a y e r   t o   e x t r a c t   t h e   f e a tu r e s   f r o m   t h e   i n p u t   d a t a .   I n   t h is   o p e r a t i o n ,   we   a ls o   i n c l u d e ,   R e L U   la y e r   t o   i n t r o d u c e   n o n - l i n e a r i t y   a f te r   e a c h   c o n v o l u t i o n   o p e r a t i o n   [ 2 6 ] .   T h e   e x t r a c t e d   f e a t u r es   a r e   p a s s e d   t h r o u g h   t h e   M a x P o o li n g   l a y e r   i ts   m ai n   c o n c e r n   i s   d i m e n s i o n s   t o   r e d u ce   t h e   f e a t u r e   m a p s   a n d   r e t a i n   t h e   m o s t   i m p o r t a n t   f e a t u r es .   T h e   s a m e   p r o c e s s   is   r e p e a t e d   t w o   t im e s   b e f o r e   a p p l y i n g   t o   t h e   f u l l y   c o n n e c t e d   l a y e r ”  o p e r a t i o n s .   T h e   f u l l y   c o n n ec t e d   l a y e r   is   r e s p o n s i b l e   f o r   l e a r n i n g   i m p o r t a n f e a t u r e s   f r o m   t h e   e x t r a ct e d   f ea t u r e s   a n d   d o   t h e   c l as s i f i c at i o n   b a s e d   o n   R e L U   ac t i v a ti o n   f u n c t i o n .   I n   t h e   n e x t   s t a g e ,   m u l t i   d i m e n s i o n   f e a t u r es   a r e   c o n v e r t e d   i n t o   o n e   f e a t u r e   v e c t o r   a n d   f i n a l l y ,   i n   t h e   l a s s t a g e ,   t h e   S o f t M a x   l a y e r   is   u s e d   t o   d o   t h c l as s i f ic a t i o n .   Fi g u r e   3   il l u s t r a t e   t h e   a r c h i t e c t u r o f   “C N N   b as e d   m u l t i - c l ass   c l ass i f i e r ”  m o d e l .     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:   2088 - 8 7 0 8         S p a tia l a n d   ch a n n el  a tten tio n   mec h a n is fo r   s p ee ch   d is flu en cy   d etec tio n     ( K u s u ma   H .   R . )   2113       F i g u r e   3 .     I l l u s t r at i o n   o f   o v e r a l C N N - b as e d   m u l ti c l ass   c l as s i f ic a t i o n   a r c h i t ec t u r e ,   e n h a n c e d   b y   a t t e n t i o n   m e c h a n i s m       4.   RE SU L T   AND  DI SCUS SI O N   T h is   s ec tio n   p r esen ts   a   d etaile d   d escr ip tio n   o f   th e   o u tco m o f   p r o p o s ed   d ee p   lear n in g - b a s ed   s tu tter   d etec tio n   s y s tem .   f ir s s u b s ec tio n   d escr ib es  th ex p er im en tal   s etu p ,   in   n ex s u b s ec tio n   we  d escr ib th d ataset  d etails  u s ed   in   th is   wo r k ,   n e x s u b s ec tio n   d escr ib es  th e   p er f o r m a n ce   m ea s u r em e n p ar am eter s   an d   f i n ally   co m p ar ativ a n aly s is   is   p r esen ted   wh ich   s h o ws th r o b u s tn es s   o f   p r o p o s ed   m o d el.       4 . 1 .     E x perim ent a l set up     T h p r o p o s ed   m o d el  is   im p le m en ted   b y   u s in g   Py th o n   3 . 8 ,   wh ich   is   in s talled   o n   W in d o w s   p latf o r m   an d   u s es  Nv id ia  GPU  with   P y T o r ch   f r am ewo r k .   Fo r   tr ain i n g   th s tu tter   d etec tio n   m o d el   Ad am   o p tim izer   is   u s ed   with   min i - b a tch   g r a d ien d escen t .   T o   im p r o v e   th r o b u s tn ess   o f   tr ain in g ,   we  u s ed   d ata  au g m e n tatio n   m eth o d   i n   wh ich   r ev e r b er atio n ,   r a n d o m   p itch   s h if an d   ad d i tiv n o is f u n ctio n s   a r co n s id er ed .   T h co m p lete   au g m en tatio n   p r o ce s s   is   d iv id ed   in to   two   s tep s ,   f ir s t   au g m en tatio n   co n s id er s   r a n d o m   p itch   s h if t   +   r ev er b er atio n   o f   au g m en tatio n ,   an d   s ec o n d   au g m en tatio n   co n s id er s   r an d o m   p itch   s h if t   ad d itiv wh it Gau s s ian   n o is e .   I n   n ex t   s tag e,   th f ea tu r e x tr ac tio n   m o d el   an d   th e   d ee p   lear n in g   m o d el  l ea r n   th e   p atter n s   o f   th ap p r o p r iate  f ea tu r es.      4 . 2 .     Da t a s et   det a ils     T h s u p er v is ed   m ac h i n lear n in g   an d   d ee p   lea r n in g   n ee d s   lab elled   d ataset  h o wev er   d ataset  r elate d   to   th ese  d is f lu en cies  ar v er y   lim ited ,   m o r e o v er ,   th lab elle d   d ataset  its elf   is   m ajo r   c h allen g f o r   s p ee ch   d is f lu en cy   d etec tio n .   I n   th is   wo r k ,   we  h av co n s id er e d   f o u r   d if f er e n d atasets   to   tr ain   t h m o d el  wh ich   ar UC las s   R elea s 1 ,   UC las s   R el ea s 2 ,   Flu en cy B an k   a n d   SEP - 28k.   a.   UC L AS S R elea s 1   an d   2   T h Un iv er s ity   C o lleg L o n d o n   h as  r elea s ed   s tu tter e d   s p e ec h   r ec o r d in g   wh ich   c o n tain s   s tu tter in g   s p ee ch   r ec o r d in g s   an d   two   d if f er en r ec o r d i n g s   ar e   r elea s ed .   T h ese  s p ee ch   r ec o r d in g s   h av d if f er e n s ev er ity   lev els  [ 2 1 ] .   T h f ir s r ec o r d in g   is   r elea s ed   in   2 0 0 4   an d   o th e r   is   r elea s ed   in   2 0 0 8 .   B o th   r el ea s es  h av co llected   d ata   f r o m   d if f er e n s u b jects,   r an g o f   ag es   f r o m   5   to   4 7   y ea r s   o ld   wh er to tal  o f   1 3 9   s p ea k e r s   h av e   co n tr ib u ted   in   d ata  ac q u is itio n   p r o ce s s .   T h ese  r elea s es  h av d ata  in   th e   f o r m   o f   MP3   an d   W av   au d io   f o r m ats.   Ho wev er ,   th d ata  is   im b alan c ed   in   m ale  v s   f e m ale  d ata  s am p les.   b.   Flu en cy B an k   an d   SEP - 28k:   T h ese  d atasets   ar lab elled   d ataset  wh er u n s u p er v is ed   p r e - tr ain in g   m eth o d s   h av e   b ee n   e m p lo y ed .   Flu en cy B an k   is   d ataset  o b tai n ed   f r o m   late - s p ea k in g   ch ild r e n .   R ec en tly ,   L ea   et  a l.   [ 2 4 ]   lab elled   an d   r elea s ed   th au d io   s eg m e n tatio n   f r o m   F lu en cy B an k   d atasets .   I n   o r d er   to   m ain tain   co n s is ten cy   with   p r ev io u s   wo r k s ,   we  co n s id er   th 5   s ec   o r   less   in ter v al  au d io   is   id ea f o r   d is f lu en cy   d etec tio n .   Fig u r 4   d ep icts   th s am p le  s p ee ch   s ig n als an d   th eir   co r r esp o n d in g   h is to g r am s .       4 . 3 .     P er f o r m a nce  m e a s urem ent   pa ra m et er s   T h tr ac o f   Fig u r 4 ( a)   s o u n d   r ep etitio n   is   ch ar ac ter ized   b y   m u ltip le  r ep ea ted   s p ec tr al  b u r s t   o cc u r r in g   at   clo s e   tim e   in ter v als.  T h ese  b u r s ts   in d icate   th at,   r ep ea ted   attem p ts   t o   p r o d u ce   an   in itial  p h o n em e ,   th ese  b u r s ts   ar o cc u r r i n g   ty p ically   with   s m all  p au s es  b etwe en   s eg m en ts .   T h d i s co n tin u ity   in   th e   s p ec tr o g r am   s h o ws  th en er g y   p atter n s ,   t h h ig h   tem p o r al   v ar iab ilit y   an d   s h o r d u r atio n ,   m ak i n g   d etec tio n   ch allen g in g .   Fig u r 4 ( b )   illu s tr ates  p r o lo n g atio n ap p ea r s   as  co n tin u o u s ,   l o n g   d u r ati o n   s p ec tr al  b an d   with   a   s tab le  f r eq u en cy   co n ten t.  I r e f lects  th s u s tain ed   ar ticu latio n   o f   s in g le  p h o n e m with o u in ter r u p tio n .   T h is   d is f lu en cy   is   ea s ier   to   d etec d u to   its   clea r   d u r atio n - b ased   ch ar ac ter is tics   an d   lo s p e ctr al  v ar iatio n   o v er   tim e.   Fig u r 4 ( c)   illu s tr ates  wo r d   r ep etitio n in v o lv es  r ep ea ted   an d   well - s tr u ctu r ed   s p e ctr al  s eg m en ts ,   ea ch   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   1 6 ,   No .   4 Au g u s t   20 2 6 :   2 1 0 6 - 2 119   2114   s eg m en is   co r r esp o n d in g   t o   f u ll  wo r d .   T h ese  s eg m en ts   ar s ep ar ated   b y   s h o r p au s es  an d   ex h ib it  s im ilar   p atter n s   ac r o s s   r ep etitio n s .   D u to   th ei r   lar g e r   tem p o r al  s tr u ctu r e,   t h ey   ar r elativ ely   ea s ier   to   id e n tify   u s in g   s eg m en tatio n   an d   p atter n   r ec o g n itio n   tech n iq u es.           ( a)   ( b )       ( c)     Fig u r 4 .   T im e   an d   f r eq u en cy   s p ec tr o f   ( a)   s o u n d   r ep etitio n ,   ( b )   p r o lo n g atio n ,   an d   ( c)   wo r d   r ep etitio n           Fig u r 5   illu s tr ates  class - w is co n f u s io n   m atr ix   [ 2 0 ]   f o r   m u lti - class   class if icatio n ,   em p h asizin g   h o m o d el  p e r f o r m s   o n   s p ec if ic  class ,   b y   ca teg o r izin g   p r e d ictio n s   in to   tr u p o s itiv es,  f alse  n eg ativ es,   f alse  p o s itiv es,  an d   tr u e   n e g ativ es,  th er eb y   o f f er in g   d etailed   in s ig h in t o   th e   m o d el’ s   b e h a v io r   f o r   th at  class .   S p e c ifi c a ll y ,   F i g u re 5 (a ) (d e x p li c it l y   d e tail  th e   p re d ictio n   re su lt fo e a c h   c las s:  so u n d   re p e ti ti o n ,   wo rd   re p e ti ti o n ,   p ro l o n g a ti o n ,   a n d   i n terje c ti o n .   T h p er f o r m a n ce   o f   s tu tter   d ete ctio n   m eth o d s   is   m ea s u r ed   in   ter m s   o f   p r ec is io n ,   ac cu r ac y   a n d   F1 - s co r wh ich   ar o b tain e d   b ased   o n   th e   co n f u s io n   m atr ix .   B ased   o n   th is   co n f u s io n   m at r ix ,   we   o b tain ed   th e   ac cu r ac y ,   F1 - s co r an d   p r ec is io n   wh ich   ar e   ex p r ess ed   in   T ab le   1.   Fu r th er ,   we  ex te n d   th is   ex p er im en tal  an aly s is   f o r   class   im b alan ce   tr ain in g   s ce n ar io   wh er we  co m p ar th p er f o r m a n ce   f o r   weig h ted   cr o s s   en tr o p y   ( W C E ) ,   m u lti  b r an ch   tr ain in g   m et h o d s .   T h o b tain e d   p e r f o r m a n c e   f o r   t h i s   e x p e r i m e n t   i s   d e m o n s t r at e d   i n   t h e   f o l l o w i n g   t a b l e .   S i m i l a r l y ,   we   e x t e n d   t h e   e x p e r i m e n t   f o r   d a t a   a u g m e n t a t i o n   m et h o d s   w h e r e   w e   h a v e   c o n s i d e r e d   b a b b l e ,   r e v e r b e r a t i o n ,   m u s i c ,   a n d   n o is e   a u g m e n t a t i o n .     T ab le  2   g iv es  a   co m p ar is o n   o f   th d if f er en s tu tter   d ete ctio n   m o d el’ s   p e r f o r m an ce s   am o n g   th e   d if f er en ty p es  o f   s tu tter in g   d i s f lu en cy   ca teg o r ies.   Ou o f   t h ese  m o d els,  C o n v L STM - b ased   b aselin tech n iq u e   s h o ws  less   ef f ec tiv en ess ,   b e ca u s wh ich   is   m ain ly   d ep e n d en o n   co n tr o lled   en v ir o n m en an d   ac o u s tic  f ea tu r es,  an d   it  h as   lim ited   f l ex ib ilit y   in   ca p tu r in g   co m p le x   s tu tter   p atter n s .   I n   co n t r ast,  R esNet  B iLST M   an d   Stu tter Net,   ar ch itectu r es  ar tem p o r al  m o d els  wh ich   p r o v id im p r o v e d   ef f icien cy   a n d   m o r f le x ib ilit y th ey   in co r p o r ated   d ee p er   f ea t u r ex tr ac tio n   tech n iq u es ,   to   ca p tu r th tem p o r al  f ea tu r es.   T h ey   s u cc ess f u lly   ac h iev ed   h ig h e r   F1 - s co r es  ac r o s s   m o s s tu tter   ty p es.  T h im p r o v e d   r esu lts   ar s h o wn   in   t h f o llo win g   tab le ,   an d   it  ju s tify   th at  f ea tu r ex tr ac tio n   with   atten tio n - b ased   al g o r ith m ,   e n h an ce s   f ea tu r r ep r esen tatio n s .   Fro m   T ab le  2   we  ca n   a n aly ze   t h p e r f o r m a n ce   o f   t h s tu tter   d etec t io n   m o d els  d e p en d i n g   m ain ly   u p o n   th e   h o w   well   s p ee ch   f ea tu r es  ar r ep r esen te d   an d   h o ef f ec tiv ely   s tu tter i n g - r elate d   c u es  ar em p h asized .   B ased   o n   th ese   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:   2088 - 8 7 0 8         S p a tia l a n d   ch a n n el  a tten tio n   mec h a n is fo r   s p ee ch   d is flu en cy   d etec tio n     ( K u s u ma   H .   R . )   2115   o b s er v atio n s ,   th p r o p o s ed   ch an n el  a n d   s p atial  atten tio n   m e ch an is m   is   in tr o d u ce d   to   h el p   th m o d el  f o cu s   o n   th m o s t r elev an t a c o u s tic  p atter n s ,   th er eb y   im p r o v in g   its   ab ilit y   to   d etec t stu tter in g   ev e n ts .           ( a)     ( b )       ( c)     ( d )     Fig u r 5.   C o n f u s io n   m atr i x   f o r   ( a)   s o u n d   r e p etitio n ,   ( b )   wo r d   r ep etitio n ( c)   p r o lo n g atio n an d   ( d )   in ter jectio n       T ab le  1 .   P a r a m e t e r s   a n d   i ts   r e le v a n t   e x p r e s s i o n   P a r a me t e r   n a m e   Ex p r e ssi o n   P r e c i s i o n     +    R e c a l l     +    To t a l   a c c u r a c y   ( TA )    +   +  +  +    F1 - sc o r e   2 ×  ×   +        T ab le  2 .   C o m p a r a t i v e   a n a l y s is   ( a c c u r a c y   % )   o f   b a s el i n es   M e t h o d   R   P   B   In   F   TA   F 1 ( %)   C o n v   LST M   + F ( M F C C )   ( B L 1 )   2 2 . 8 3   1 0 . 6 1   6 . 3 4   5 6 . 7 4   7 2 . 3 5   5 2 . 6 8   3 4 . 0 0   C o n v LST M   + F ( P h o n e )   1 0 . 1 8   0 1 . 0 6   0 0 . 3 5   4 3 . 8 8   7 4 . 4 8   4 8 . 4 3   2 4 . 0 0   C o n v LST M + F ( F 0 + M F C C )   1 9 . 2 8   9 . 5 5   8 . 5 1   5 1 . 7 5   6 6 . 6 0   4 8 . 4 7   3 0 . 8 0   R e sN e t   + B i LST M   1 8 . 7 6   4 1 . 2 4   5 . 4 7   5 7 . 1 8   8 8 . 1 9   6 2 . 3 6   4 3 . 1 2   S t u t t e r N e t   2 7 . 1 4   3 2 . 5 5   2 . 9 6   5 7 . 7 4   8 7 . 6 0   6 2 . 5 7   4 2 . 8 4       T ab le  3   s h o ws  th e   r esu lt  o f   th im p r o v ed   atten tio n - b ased   f ea tu r ex tr ac tio n   m o d el,   wh ic h   in clu d es   ad d itio n al  tech n iq u es  s u ch   as  weig h ted   cr o s s - en tr o p y   a n d   m u lti - b r an ch   s tr u ct u r es,  to   en h an ce   s tu tter   d etec tio n .   T h u s o f   weig h t ed   cr o s s - en tr o p y   an d   m u lti - b r an ch   a r ch itectu r es  tec h n iq u e s   in   th e   p r o p o s ed   m o d el  im p r o v es  th p er f o r m a n ce   m o d e r ately   co m p ar ed   to   b aselin co u n ter p a r ts .   T h p r o p o s ed   m o d el  is   ab l e   to   ac h iev e   th h ig h est  F1 - s co r am o n g   all  c o m p a r ed   m eth o d s ,   th is   in d icate s   th at   th e   p r o p o s ed   m o d el   p r o v id es   m o r b alan ce d   an d   ef f ec tiv e   d etec tio n   o f   s tu tter in g   ev en ts .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.