老年人语音情感识别系统设计与实现第5章Word文件下载.docx
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无法覆盖代码遗漏的路径及数据敏感性错误
从表5.1中可以看出,黑盒测试主要针对系统功能进行测试,白盒测试则针对代码逻辑进行测试。
根据系统测试需求,本文选择黑盒测试和白盒测试两种方式进行测试,包括测试环境搭建、各模块功能测试、系统整体功能测试及非功能测试。
25.1.2测试流程设计
根据本系统的开发过程,软件测试流程设计如下:
1.单元测试
单元测试的测试对象为单独的功能模块,一般采用白盒测试,按照程序的内部结构进行测试。
依据详细设计说明书与源程序清单,了解各模块逻辑结构,检查程序每条通路是否按预定要求工作。
2.集成测试
在单元测试验证各模块功能的基础上,进行各模块集成测试。
集成测试是将各模块组装起来,检测模块间的接口是否存在异常。
集成测试一般采用黑盒测试,从用户的角度对各模块进行检测。
3.系统测试
基于单元测试和集成测试,进行系统整体测试,按照软件开发初期设计的软件需求说明文档逐项检查是否满足所有需求,包括功能需求和非功能需求。
系统测试需要考虑系统涉及的软硬件、数据和用户等全部因素,确保在实际使用环境下,检查系统功能与非功能是否满足需求。
35.1.3测试目标
按照系统各功能模块的需求分析及方案设计,根据测试流程,本系统需要测试的主要内容包括功能测试、性能测试及非功能测试,每部分测试项如表5.2所示:
表5.2系统测试项
测试类别
测试项
功能测试
用户管理功能,涉及手机客户端与后台服务端,涵盖用户注册、登录、密码修改功能,测试以上功能是否符合预期;
语音留言功能,涉及老年人客户端与子女客户端,测试手机客户端是否能实现语音留言,以及老年人客户端语音是否能上传至后台服务端;
父母情感报告中心功能,后台服务端是否能将生成的父母情感报告推送至子女客户端,子女客户端是否能查看父母情感报告;
语音增强功能,后台服务端通过基于先验信噪比的维纳滤波改进算法针对老年人语音进行增强是否有明显的改善效果;
CNN训练识别功能,后台服务端是否能进行有效的模型训练及分类
性能测试
测试手机客户端的启动时间、内存使用率、CPU占用及功耗是否满足需求;
测试后台服务端的并发用户数及吞吐率是否满足需求
非功能测试
界面是否简洁,字体大小和颜色是否适合老年人,交互是否简单易上手;
耗电是否异常,内存是否过高,会不会出现闪退等情况;
手机客户端软件是否支持常见不同版本的安卓操作系统
针对以上测试内容,编写多种测试用例进行测试,能通过测试用例则认为相关测试项通过。
5.2测试环境搭建
目前老年人语音情感识别系统处于实验室测试阶段,软件测试环境在目前实验室设备上搭建完成。
系统搭建的测试环境网络拓扑结构如图5.1所示。
图5.1测试环境网络拓扑图
后台服务端搭建在PC端,后台服务端及手机客户端软件运行环境如表5.3所示,系统采用Linux操作系统,搭建MySQL数据库。
表5.3系统软硬件环境
软件环境
硬件环境
操作系统:
Ubuntu14.04
处理器:
Intel(R)i5-4200U@1.6GHZ4核
数据库:
MySql5.6.26
内存:
16G
调试工具:
Eclipse
Android手机
硬盘:
500G
网络环境:
局域网
5.3测试内容及结果分析
15.3.1手机客户端功能测试
本系统手机客户端包括老年人客户端与子女客户端,涵盖多种功能。
针对两种客户端的共有功能,此处选取老年人客户端为例进行功能测试。
父母情感报告中心为子女客户端特有功能。
因此,本小节需要测试的功能有:
用户注册功能、用户登录功能、密码修改功能、语音留言功能和父母情感报告中心功能,主要采用黑盒测试。
测试结果如表5.4所示。
表5.4手机客户端功能测试结果表
测试功能
测试用例描述
测试结果
是否通过
注册
输入符合要求的用户名和密码,点击“注册”
注册成功
是
不输入用户名和密码,点击“注册”
注册失败
输入不符合要求的密码,点击“注册”
登录
输入正确的用户名和密码,点击“登录”
登录成功
不输入用户名和密码,点击“登录”
登录失败
密码修改
输入正确原始登录密码及两次相同且有效的新密码,点击“提交”
密码修改成功
输入错误原始登录密码及两次相同且有效的新密码,点击“提交”
密码修改失败
输入正确原始登录密码及两次不同的新密码,点击“提交”
语音留言
点击语音留言页面“按住说话”按钮
发出显示时长的语音留言
点击播放已发送的语音
正常播放语音
父母情感报告中心
进入父母情感报告中心页面
显示近期情感状况
点击“历史报告”
进入相应页面
点击“机构建议”
测试结果分析:
针对表5.4中测试功能功能设计多种测试用例,包括正常测试用例与异常测试用例。
经黑盒测试,以上功能均符合预期,测试通过。
部分测试结果如图5.2所示。
(a)注册测试(b)登录测试(c)个人中心界面
(d)密码修改测试(e)语音留言测试(f)父母情感报告中心测试
图5.2手机客户端功能测试
25.3.2后台服务端功能测试
1.用户管理
后台服务端的用户管理模块面向系统管理员,主要功能包括用户进入系统时的身份验证和用户基本信息查询修改。
系统管理员登录时身份验证的测试用例与手机客户端用户管理模块登录功能的测试用例类似,此处不再赘述。
此处测试主要针对用户信息的增删改查功能进行验证,功能测试结果表如表5.5所示。
表5.5后台服务端用户管理模块功能测试结果表
查询信息
输入存在的用户名进行查询
查询成功
输入不存在的用户名进行查询
查询失败
添加信息
输入正确格式的用户信息进行添加
添加成功
输入错误格式的用户信息进行添加
添加失败
修改密码
输入旧密码及符合要求的新密码进行修改
修改成功
输入错误旧密码或不符合要求的新密码进行修改
修改失败
为了测试用户管理模块功能是否存在缺陷,针对后台服务端用户管理模块设计多种测试用例,经黑盒测试,功能均符合预期,测试通过。
测试结果如图5.3所示。
(a)用户管理界面
(b)查询用户成功
(c)查询用户失败
(d)添加新用户(e)修改管理员密码
(f)添加新用户成功
图5.3后台服务端用户管理功能测试
2.老年人语音增强
老年人语音增强功能主要针对带噪老年人语音进行增强,尽可能得到纯净语音。
本功能采用基于先验信噪比的维纳滤波改进算法,主要流程包括语音预处理、功率谱计算、语音噪声估计等。
测试目的是验证采用改进算法前后相关性能指标是否有明显改进,以及通过人工判别方式验证语音增强前后语音质量是否有明显改善。
为了评价老年人语音增强功能的可行性,引入语音增强前后信噪比(SNR)和分段信噪比(SegSNR)。
选取老年人语音片段voice_1.wav,对比以上指标,测试结果如表5.6所示。
表5.6老年人语音增强功能测试结果表
语音增强
人工试听语音增强前后选取的老年人语音片段
语音增强后老年人语音背景噪声明显减弱
对比语音增强前后语音功率谱能量是否更加集中
语谱图功率谱能量更加集中
对比语音增强前后白噪声是否得到有效抑制
语谱图中白噪声得到有效抑制
按照老年人语音增强功能测试用例进行测试,
(1)人工试听语音增强前后的老年人语音片段,背景噪声明显减弱;
(2)观察语音增强前后语谱图,功率谱能量更加集中,白噪声得到明显抑制,说明背景噪声情况明显改善。
测试结果如图5.4所示,本功能符合预期,测试通过。
(a)语音增强前语谱图(b)语音增强后语谱图
图5.4后台服务端语音增强功能测试
3.CNN训练识别
CNN训练识别主要利用提取出的语谱图情感特征,采用CNN进行训练学习得到训练模型,为分类做准备。
CNN训练识别中的测试功能是整个系统中必不可少的一部分。
训练完毕的老年人语音情感识别系统只是极大程度拟合训练样本,是否真正适用于测试样本,要经过测试才能衡量本系统是否真正具有实用性。
CNN训练识别测试阶段流程如下:
(1)使用训练好的网络参数初始化网络权值;
(2)从测试集中随机选择一个测试样本输入网络;
(3)测试样本通过网络进行前向传播,层层计算得到网络输出;
(4)将网络输出与测试样本标签进行比较,判断输出是否正确,统计分类结果;
(5)继续步骤
(2),直到测试完所有的测试样本。
由以上流程可知,CNN训练识别模块需要重点关注模型训练效果及测试样本分类结果,设计测试用例如表5.7所示。
表5.7CNN训练识别功能测试结果表
CNN训练识别
选择训练模型和图片,设置训练参数,训练模型
损失函数输出至不断变小,波动范围也越来越小
选取训练好的模型,输入测试图片进行分类
分类结果的准确率符合预期
(1)使用改进的情感识别CNN模型及语谱图特征模块生成的训练样本,设置训练模式、学习率等训练参数,进行训练。
由曲线图可知,随着训练的进行,损失函数输出值与波动范围都逐渐变小;
(2)语音情感识别的分类结果用柱型图表示,长度代表分类到该类别的概率大小。
由图可知测试样本的分类准确率可以达到69%。
测试结果如图5.5所示,本功能符合预期,测试通过。
(a)模型训练界面
(b)系统分类界面
图5.5后台服务端CNN训练识别功能测试
35.3.3系统级功能测试
这里主要以系统级功能为测试项进行测试,包括数据通信及语音情感识别等测试,具体测试用例如表5.8所示,本系统采用WiFi无线网络进行测试。
表5.8系统级功能测试结果表
填入个人信息及登录密码,按下登录按钮
后台服务器收到登录请求,发送登陆成功信息
手机客户端按下语音留言按钮
后台服务端收到语音,且接收端能播放语音留言
语音情感识别
后台服务端接收到老年人语音后进行语音处理
后台服务端在短时间内识别出语音情感类型并显示
系统级功能测试中的手机客户端登录、语音留言及
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