基于 B/S框架的交互式英漢機器翻譯系統設計

　　摘 要：英語和漢語在很多方面都存在不同，因此在交流中經常出現理解錯誤的現象。各種英漢翻譯系統的交互體驗感都較差，主要表現在用詞不準確、語法錯誤、系統發音不清楚、翻譯反饋速度遲緩等方面。為此，文中設計一種基于 B/S 框架的交互式英漢機器翻譯系統，以期輔助英漢語之間的交流。該系統以 B/S 三層架構為基礎設計系統框架，在系統硬件部分，主要對關鍵的語音識別硬件、英漢翻譯硬件和翻譯結果輸出硬件進行具體分析;軟件部分主要對三個關鍵程序，即用戶登錄程序、語音識別程序、英漢翻譯程序進行設計。系統測試結果表明，利用所設計系統進行翻譯，譯文經過專家評測后，人工評測綜合得分為 3.769分，大于 3.5分限定值，證明系統的翻譯質量較高，可滿足用戶需求。

　　關鍵詞：交互式翻譯;英漢翻譯;B/S框架;語音識別;系統設計;翻譯性能測試;系統測試

　　張啟振; 孫先洪 現代電子技術 2021-12-15

　　0 引 言

　　種族之間最大的不同在于語言體系的不同，這就導致跨種族交流十分困難。英語作為全球通用語言，是外交中最常用的語言，而我國的母語為漢語，英漢語在詞匯、語法、語序、背景文化之間都存在極大的差異，這種差異使得彼此交流變得十分困難[1] 。因此，如何降低英漢語言之間的差異性，實現順暢交流成為研究的重點。基于上述背景，各種英漢機器翻譯系統被設計并廣泛應用。例如，胡永久在規則策略的基礎上設計了一種英漢機器翻譯系統，該系統的關鍵在于翻譯引擎和機器字典兩部分。該系統經測試，可提高譯文質量和分析效率。邢蕾基于雙層分析的思路提出并設計一種英漢機器翻譯譯文自動生成系統，實現了英漢文本之間的自動轉換。郭永輝等人通過計算與實例庫之間的相似程度來進行機器翻譯，然后結合規則方法，提出基于混合策略的英漢機器翻譯系統。該系統經測試，具有譯文正確率高和翻譯速度快的特點。

　　盡管已設計出各種英漢翻譯系統，但是這些系統的交互體驗感都較差，主要表現在用詞不準確、語法錯誤、系統發音不清楚、翻譯反饋速度遲緩等方面。針對上述問題，本文設計一種有效的交互式英漢機器翻譯系統具有重要的現實意義。B/S框架是現代系統設計和開發中常用的框架架構，具有分布性好、業務擴展方便、維護和開發簡單、共享性強、成本低等優點。文中以 B/S 框架為基礎進行交互式英漢機器翻譯系統設計。最后通過功能測試，證明系統翻譯功能滿足用戶要求，驗證了系統的有效性。

　　1 基于 B/S 框架的交互式英漢機器翻譯系統設計

　　語言是人與人之間最直接的交流方式，一旦聽不懂對方的語言，就無法明白對方要表達的意思，也就無法進行交流。以往在很多外交場合，都需要一名翻譯作為雙方溝通的橋梁[2] 。而這種方式受到翻譯自身業務水平和職業素養的直接影響，存在很高的風險性。為此，機器翻譯系統被設計出來并廣泛應用[3] 。針對上述機器翻譯系統存在的問題，本文設計一種基于 B/S 框架的交互式英漢機器翻譯系統。

　　1.1 系統框架設計

　　交互式英漢機器翻譯系統框架是在 B/S 三層架構的基礎上設計出來的。B/S 三層架構全稱為瀏覽器/服務器體系結構，是在 C/S 雙層架構基礎上發展而來的，在很多方面都得到了優化[4] 。表 1為 B/S架構和 C/S 架構具體優缺點對比。

　　基于 B/S 的交互式英漢機器翻譯系統框架主要由界面層、業務邏輯層、數據訪問層 3層組成，如圖 1所示。各層的具體功能如下：界面層：主要負責用戶與系統之間的交互[5] 。業務邏輯層：負責響應用戶請求，實現各種業務處理，然后將結果反饋給用戶，是系統的核心層次。數據訪問層：負責對數據庫進行讀寫及管理。

　　1.2 系統硬件設計本系統硬件主要分為三部分，包括語音識別硬件、英漢翻譯硬件和翻譯結果輸出硬件。下面對這三部分硬件中的關鍵元件進行分析[6] 。

　　1.2.1 語音識別硬件語音識別硬件是一個以 STM32F103VET6大容量芯片為載體，搭載若干電路與接口的微處理器，其硬件組成結構如圖 2所示。

　　STM32F103VET6芯片是一款基于 CM3內核的高性能 32位處理器，具有低功率、低電壓，并結合實時功能的極佳性能[7] 。該芯片技術參數如表 2所示。此外，該處理器主要硬件還包括話筒、放大濾波電路、液晶顯示器、音頻轉換芯片、揚聲器等部分[8] ，各部分的作用如下：

　　1)話筒的作用是收集發聲者的話語; 2)放大濾波電路的作用是對語音進行增大和去噪處理，提高語音信號質量; 3) 液 晶 顯 示 器 的 作 用 是 顯 示 語 音 處 理 過 程 和結果; 4)音頻轉換芯片的作用是將語音轉換文本形式或是將翻譯過來的文本語言轉換為目標語音; 5)揚聲器的作用是將翻譯的目標語言播放出來[9] 。

　　1.2.2 英漢翻譯硬件

　　英漢翻譯硬件是本系統的核心和關鍵硬件，該硬件是一塊用來進行嵌入式系統開發的電路板。該開發板上裝載了各種相關英漢翻譯程序，以便進行業務處理[10] 。本系統中的開發板為 DE2?70 開發板，其結構如圖 3 所示。該方框圖中包括 Cyclone Ⅱ 2C70 FPGA、串行配置設備、USB Blaster電路、同步動靜態隨機存儲器、閃速存儲器、SD 卡槽、按鈕開關、編碼解碼器、主從控制器、收發器等。

　　1.2.3 翻譯結果輸出硬件

　　翻譯結果輸出硬件是系統末端部分，主要是將翻譯出來的目標語言進行語音輸出和翻譯結果顯示。在本系統中，翻譯結果輸出硬件為一個翻譯輸出機[11] 。該翻譯輸出機技術參數如表 3所示。

　　1.3 系統軟件翻譯程序設計

　　基于 B/S 框架的交互式英漢機器翻譯系統主要包括 3 個關鍵程序，即用戶登錄程序、語音識別程序、英漢翻譯程序[12] ，下面進行具體分析。

　　1.3.1 用戶登錄程序

　　用戶登錄程序是整個系統的初始程序，所有用戶都是通過這個程序進入系統，進行相關業務操作。該程序包括三個頁面，即登錄頁面、新用戶注冊頁面及身份密碼驗證頁面。具體過程為：首先用戶根據登錄窗口進入頁面;如果是未經注冊的新用戶，則需要通過登錄頁面轉入到新用戶注冊頁面，輸入相關信息，進行新用戶注冊;注冊成功后，轉回登錄頁面，輸入驗證信息，進入到系統中[13] 。系統根據用戶等級分配權限，包括考務管理員和用戶兩個權限等級。所有用戶只有在確定分配權限后才能進入開發系統，然后進行相關業務操作。

　　1.3.2 語音識別程序

　　語音識別程序是指對一方用戶發出的源語言進行識別。具體過程分為四部分，即預處理、特征提取、模板庫建立和語音識別[14] 。

　　1)預處理。采集到的一方用戶發出的源語音受到周圍環境的影響，質量較差，因此需要進行預處理，具體包括去噪、放大、分幀和加窗等操作。

　　2)特征提取。利用數字處理技術對語音進行特征提取，降低后續識別難度。提取出來的特征可以是波形、幅度、能量、頻譜等。

　　3)模板庫建立。需要輸入大量語音資料，建立模板庫，以便為識別提供對比資料。

　　4)語音識別。將提取出來的特征與模板庫進行測度匹配，計算相似度，得出識別結果。

　　1.3.3 英漢翻譯程序

　　英漢翻譯程序是系統的核心程序，主要任務是將一方用戶的源語言翻譯成另一方用戶可以理解的目標語言，具體過程如圖 4所示[15] 。

　　2 系統測試與分析

　　為測試所設計系統翻譯功能，在 Matlab 平臺上進行系統翻譯仿真測試。

　　2.1 系統運行環境

　　系統測試與分析在如表 4所示的環境中進行。

　　2.2 語料庫

　　本 翻 譯 系 統 語 料 中 的 資 料 主 要 來 自 Corpus of Contemporary American English(COCA)和現代漢語平衡語料庫，具體情況如表 5 所示。在該語料庫中包括由口語轉寫而來的文本，也包括語音文件。

　　2.3 待翻譯材料

　　本實驗選取的待翻譯材料來自一篇演講稿，具體內容如圖 5所示。

　　2.4 評估方法

　　本系統的評估采用人工評測的方法，該方法流程如圖 6所示。

　　該方法是由翻譯專家(在這里選擇 10 名專家)對本系統翻譯出來的譯文進行兩個方面的評測，具體包括可懂度(英文翻譯可以被人理解的程度)和忠實度(譯文對原有英文語義的忠實程度)。這兩個指標共分為 4 個等級，具體如表 6所示。

　　對可懂度和忠實度各個等級進行量化，計算公式為： F = 0.3A + 0.7B 式中：A為可懂度;B為忠實度;F為得分，分數值大于 3.5 時，認為翻譯較為準確，達到用戶的翻譯要求。

　　2.5 系統翻譯結果

　　利用本系統對 2.3 節待翻譯材料進行翻譯，翻譯結果如圖 7所示。

　　2.6 系統翻譯性能評價結果

　　系統翻譯性能評價結果如表 7所示。從表 7可以看出，利用所設計系統進行翻譯，譯文經過專家評測后，得到3.769的分數，大于3.5限定值，認為譯文能準確地表達出原文的含義，沒有出現較多的錯誤，滿足用戶的需求。

　　3 結 語

　　隨著世界各國聯系的加強，英語作為國際通用語言，在很多社交場合的交流中都起到了關鍵作用。然而，由于我國漢語與英語語言體系的不同，理解上經常出現偏差。為此，本文設計一種基于 B/S 框架的交互式 英漢機器翻譯系統。構建由界面層、業務邏輯層、數據訪問層組成的基于 B/S 的交互式英漢機器翻譯系統框架，對語音識別硬件、英漢翻譯硬件和翻譯結果輸出硬件等系統硬件進行分析，對用戶登錄程序、語音識別程序、英漢翻譯程序等系統軟件進行分析。經測試與分析，證明該系統的翻譯性能良好，能夠滿足用戶需求。然而，受到時間和經驗的限制，系統測試上還存在不足，僅對一個國家語言的英語翻譯進行了測試，而不同的國家語言也存在一定的差別，因此有待進一步擴展測試，增加系統的適用性。