(完整版)基于声纹的说话人特征识别毕业设计

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基于深度学习的声纹识别与声纹特征提取技术研究

基于深度学习的声纹识别与声纹特征提取技术研究

基于深度学习的声纹识别与声纹特征提取技术研究声纹识别是一种通过分析和识别人的声音特征,对个人进行身份验证或者辨识的技术。

它利用语音信号中的声音特征,比如频率、共振峰、声调等信息,来区分和识别不同的个体。

近年来,随着深度学习技术的飞速发展,基于深度学习的声纹识别和声纹特征提取技术逐渐被广泛应用。

基于深度学习的声纹识别技术首先需要建立一个有效的模型来提取声音特征。

传统的声纹识别技术通常采用基于高斯混合模型(GMM)或者高斯混合模型-通用背景模型(GMM-UBM)的方法来提取声音特征。

然而,这些方法在处理复杂的语音数据时往往效果不佳,无法捕捉到声音特征中的细微变化。

而基于深度学习的声纹识别技术则能够更加准确地抓取到声音特征的细节。

在基于深度学习的声纹识别技术中,常用的方法是使用卷积神经网络(CNN)和循环神经网络(RNN)来提取声音特征。

CNN被广泛用于图像识别领域,而在语音识别中,可以将声音信号的频谱图作为输入,利用多个卷积层和池化层来提取声音特征。

RNN则能够捕捉到声音信号的时间关联性,通过长短时记忆网络(LSTM)或者门控循环单元(GRU)来学习声音信号的时间特征。

此外,还可以将CNN和RNN结合起来,构建卷积循环神经网络(CRNN),来提取更加丰富的声音特征。

除了模型的选择,数据的质量和数量也对声纹识别的性能有着重要影响。

基于深度学习的声纹识别技术需要大量的标注数据来训练模型,因此获取高质量的声音数据非常重要。

此外,还需要注意数据的多样性,尽量覆盖各种不同的说话人、语种和环境背景,以提高声纹识别技术的鲁棒性和泛化能力。

在声纹特征提取方面,除了传统的语音声学特征(如MFCC、PLP等),近年来还出现了一些基于深度学习的声纹特征提取方法。

其中,最具代表性的是梅尔频率倒谱系数(MFCC)和i-vector特征。

MFCC是一种常用的声音特征表示方法,通过对频谱图进行离散余弦变换和对数压缩,得到一组具有较高区分能力的特征向量。

声纹识别系统设计方案

声纹识别系统设计方案

声纹识别系统设计方案一、概述二、系统架构1.声音采集:通过麦克风等设备采集用户的声音样本。

2.预处理:对采集到的声音样本进行去噪、降噪、语音活动检测等处理,提取出声音的特征向量。

3.特征提取:根据声音的频谱、声调、时长等信息,提取声音的特征向量。

4.特征匹配:将提取的声音特征与已有的声纹模型进行匹配,得出相似度或距离。

5.决策:根据匹配结果判断是否为同一人,并给出相应的识别结果。

三、关键技术1.声音采集:需要使用高质量的麦克风设备,对声音进行高保真的采集,降低噪音的影响。

2.声音预处理:对采集到的声音样本进行去噪、降噪等处理,保证声音特征的准确性。

3.特征提取:根据声音的频谱、声调、时长等信息,提取出唯一的声纹特征向量。

4.特征匹配:采用模式匹配算法,如高斯混合模型(GMM)或支持向量机(SVM)等,将特征向量与已有的声纹模型进行匹配。

5.决策:根据匹配结果进行分类,设定一个阈值来判断是否为同一人。

四、实现方法1.声音采集:使用高质量的麦克风设备,采集用户的声音样本,并保存为数字音频文件。

2.预处理:对采集到的声音样本进行去噪、降噪处理,可以使用语音活动检测算法来提取声音样本。

3.特征提取:对预处理后的声音样本,提取出频谱、声调、时长等特征信息,并转化为特征向量。

4.特征匹配:建立声纹模型库,将特征向量与模型库中的声纹模型进行匹配,计算相似度或距离。

5.决策:根据匹配结果判断是否为同一人,设定一个阈值来决定是否通过识别。

五、应用场景1.安全门禁:将声纹识别系统应用于企事业单位或园区的门禁系统中,以增加门禁系统的安全性。

3.语音唤醒:将声纹识别系统与智能语音助手结合,实现对特定用户的个性化语音识别和唤醒功能。

六、总结。

《2024年基于SOPC的声纹识别系统中声纹识别算法的研究与实现》范文

《2024年基于SOPC的声纹识别系统中声纹识别算法的研究与实现》范文

《基于SOPC的声纹识别系统中声纹识别算法的研究与实现》篇一一、引言随着信息技术的飞速发展,声纹识别技术作为一种生物特征识别技术,在安全验证、身份认证等领域得到了广泛的应用。

本文将重点研究并实现基于SOPC(System on a Programmable Chip,可编程芯片上的系统)的声纹识别系统中的声纹识别算法。

通过详细分析算法的原理和实现过程,为提高声纹识别的准确性和效率提供有力支持。

二、声纹识别技术概述声纹识别技术是通过分析和比较个体语音特征,实现身份识别的技术。

其核心技术包括语音信号处理、特征提取和模式匹配等。

SOPC技术在声纹识别中的应用,可以有效提高系统的集成度、降低功耗,并提升识别速度和准确性。

三、算法原理与实现1. 语音信号预处理在声纹识别过程中,首先需要对采集到的语音信号进行预处理。

预处理包括去噪、归一化、分帧等操作,以提取出高质量的语音特征。

SOPC技术在此过程中发挥了重要作用,通过可编程逻辑和处理器,实现了高效的语音信号处理。

2. 特征提取特征提取是声纹识别的关键步骤,其目的是从语音信号中提取出能够反映个体语音特性的参数。

常用的特征参数包括线性预测编码系数、频谱参数、音素时长等。

SOPC技术通过高性能的处理器和算法,实现了快速、准确的特征提取。

3. 模式匹配与识别模式匹配是将提取的特征参数与预存的声纹模板进行比对,以实现身份识别的过程。

SOPC技术在此过程中提供了强大的计算能力和高效的算法实现。

通过优化匹配算法和处理器架构,提高了模式匹配的速度和准确性。

四、系统设计与实现1. 系统架构设计基于SOPC的声纹识别系统采用模块化设计,包括语音信号采集模块、预处理模块、特征提取模块、模式匹配与识别模块等。

各模块之间通过高速数据通道进行通信,保证了系统的实时性和准确性。

2. 硬件平台选择与实现SOPC硬件平台是实现声纹识别系统的关键。

本文选择了具有高性能处理器和可编程逻辑的FPGA(现场可编程门阵列)作为硬件平台。

《基于i-vector的说话人识别的研究》范文

《基于i-vector的说话人识别的研究》范文

《基于i-vector的说话人识别的研究》篇一基于i-vector的说话人识别技术研究一、引言随着人工智能技术的不断发展,说话人识别技术已成为生物特征识别领域的重要研究方向之一。

i-vector技术作为一种有效的说话人识别方法,其准确性和鲁棒性在众多研究中得到了验证。

本文旨在探讨基于i-vector的说话人识别技术的研究,从算法原理、数据集、实验设计及结果等方面进行深入分析。

二、i-vector算法原理i-vector算法是一种基于高斯混合模型(GMM)的说话人识别方法,其核心思想是将说话人的语音特征表示为一个固定长度的向量。

该算法首先通过高斯混合模型将语音数据进行建模,提取语音数据的全局特征,然后将这些特征转换为固定维度的i-vector。

i-vector包含了说话人的独特信息,可以有效地用于说话人识别任务。

三、数据集本文采用的数据集为公开的语音数据集,包括不同语言、不同背景的语音数据。

数据集的选取对于说话人识别的准确性和鲁棒性至关重要。

在数据预处理阶段,需要进行语音信号的预加重、分帧、加窗等操作,以提取出高质量的语音特征。

四、实验设计本文通过实验验证了i-vector算法在说话人识别任务中的性能。

实验中,我们采用了不同的参数配置和特征提取方法,以找到最佳的模型参数和特征表示。

同时,我们还对比了其他说话人识别方法,如传统的基于声纹特征的识别方法和深度学习模型等。

五、实验结果与分析实验结果表明,i-vector算法在说话人识别任务中具有较高的准确性和鲁棒性。

我们通过对比不同参数配置和特征提取方法的性能,找到了最佳的模型参数和特征表示。

同时,我们还发现i-vector算法对于不同语言、不同背景的语音数据具有良好的泛化能力。

与其他说话人识别方法相比,i-vector算法在准确性和鲁棒性方面具有明显优势。

六、结论与展望本文研究了基于i-vector的说话人识别技术,通过实验验证了其性能和泛化能力。

i-vector算法通过高斯混合模型将语音数据进行建模,提取出固定维度的i-vector作为说话人的特征表示。

基于神经网络的声纹识别系统设计与实现-软件工程专业论文

基于神经网络的声纹识别系统设计与实现-软件工程专业论文

基于神经网络的声纹识别系统设计与实现本论文旨在设计并实现一个基于神经网络的声纹识别系统,通过深度学习技术自动提取声纹特征,并进行声纹匹配和识别。

系统设计遵循模块化、可扩展和可移植的原则,采用卷积神经网络(CNN)和循环神经网络(RNN)等深度学习模型,结合多种数据增强和正则化技术,提高模型的泛化能力和鲁棒性。

系统实现过程中,我们收集了大量的声纹数据,包括不同性别、年龄、方言和说话风格的数据,并对数据进行预处理和标注。

通过对比实验,我们验证了所设计系统的有效性,并与其他声纹识别方法进行了性能比较。

实验结果表明,基于神经网络的声纹识别系统在识别准确率、鲁棒性和实时性方面均表现出色,具有较高的应用价值。

本论文的主要贡献包括:1. 设计并实现了一个基于神经网络的声纹识别系统,系统具有模块化、可扩展和可移植的特点。

2. 提出了一种结合CNN和RNN的深度学习模型,能够自动提取声纹特征并进行声纹匹配和识别。

3. 通过对比实验,验证了所设计系统的有效性,并与其他声纹识别方法进行了性能比较。

1. 进一步优化深度学习模型,提高模型的识别准确率和鲁棒性。

2. 探索更多数据增强和正则化技术,提高模型的泛化能力。

3. 将所设计系统应用于实际场景,如身份认证、安全监控和智能语音交互等。

随着科技的不断进步,生物特征识别技术日益成熟,声纹识别作为其中的一种重要方式,在个人身份验证、安全监控等领域展现出了巨大的潜力。

传统的声纹识别技术主要依赖于手工特征提取和匹配,但在复杂多变的环境下,其准确性和鲁棒性往往难以满足实际应用的需求。

因此,我们需要探索新的方法来提高声纹识别的性能。

神经网络作为一种强大的机器学习工具,具有自动特征提取和模式识别的能力,为声纹识别提供了新的思路和方法。

基于此,本文设计并实现了一个基于神经网络的声纹识别系统,旨在通过深度学习技术自动提取声纹特征,并进行声纹匹配和识别。

在系统设计方面,我们遵循模块化、可扩展和可移植的原则,采用卷积神经网络(CNN)和循环神经网络(RNN)等深度学习模型,结合多种数据增强和正则化技术,提高模型的泛化能力和鲁棒性。

基于深度学习的声纹识别与说话人验证技术研究

基于深度学习的声纹识别与说话人验证技术研究

基于深度学习的声纹识别与说话人验证技术研究声纹识别和说话人验证技术是近年来深度学习领域的热门研究方向之一。

人们对于这两项技术的关注主要源于它们在安全领域,特别是身份识别和个性化用户体验方面的潜在应用。

本文将围绕基于深度学习的声纹识别和说话人验证技术展开研究。

首先,我们将探讨声纹识别技术的原理和方法。

声纹识别是一种通过分析人的语音特征来判别其身份的技术。

深度学习在声纹识别领域取得了巨大的突破,主要基于深度神经网络模型。

这些模型能够自动提取语音特征,并对其进行编码和识别。

最常用的深度学习模型包括卷积神经网络(CNN)和循环神经网络(RNN)。

通过训练大量的语音数据,这些模型能够学习到更准确和具有区分度的声纹特征。

随后,我们将研究说话人验证技术。

说话人验证是一种通过分析语音信号来验证说话人身份的技术。

与声纹识别相比,说话人验证更侧重于判别一段语音是否属于已知说话人。

基于深度学习的说话人验证方法一般采用了孪生神经网络模型。

这种模型通过将两段语音同时输入网络,计算它们之间的相似度得分。

通过训练这个模型,我们可以将语音信号映射到一个低维空间,并计算出它们的相似度,从而判断说话人是否合法。

接下来,我们将讨论基于深度学习的声纹识别和说话人验证技术的优势和挑战。

首先,深度学习技术能够从原始的语音信号中学习到更具区分性的特征表示,从而提高声纹的鉴别能力。

其次,深度学习模型可以自动提取有用的特征,减少了繁琐的特征工程过程。

然而,深度学习模型需要大量的训练数据和计算资源,这对于一些应用场景来说可能是一个挑战。

另外,由于语音信号的多样性和环境变化,如噪声和语速变化等因素会影响深度学习模型的性能。

最后,本文将讨论基于深度学习的声纹识别与说话人验证技术的未来发展方向。

首先,我们需要进一步提高声纹识别和说话人验证技术的鲁棒性和稳定性,以应对复杂的环境和噪声干扰。

其次,我们可以探索多模态的声纹识别和说话人验证方法,结合其他生物特征或视频信息,以提高系统的准确性和安全性。

声纹识别系统的设计与实现

声纹识别系统的设计与实现

声纹识别系统的设计与实现声纹识别系统是一种通过分析声音的频谱、声音特征以及个人发音习惯等,来确定人的身份的技术方法。

它可以用于身份验证、犯罪侦查、电话客服等诸多领域。

本文将详细介绍声纹识别系统的设计和实现过程,包括数据采集、声纹特征提取、模型训练和识别等步骤。

首先,声纹识别系统的设计需要进行数据采集。

数据采集是构建声纹模型的基础。

可以通过录制大量不同身份的人的语音样本来获得训练数据。

在采集过程中,应注意保证语音样本的多样性,包括不同的音调、音量和语速等。

此外,还需注意采集环境的一致性,例如噪声水平应保持相对稳定,以避免噪声对声纹特征的影响。

接下来,声纹识别系统需要进行声纹特征提取。

声纹特征提取是将语音信号转换为可供机器学习算法处理的数值特征的过程。

常用的声纹特征提取方法包括梅尔倒谱系数(MFCC)和高阶谱特征(LPCC)等。

这些方法能够有效地提取声音的频率、能量、共振峰等特征。

通过对训练数据进行特征提取,可以得到用于后续步骤的声纹特征向量。

然后,设计者需要进行声纹模型的训练过程。

声纹模型的训练是将声纹特征向量与个体身份进行关联的过程。

常见的声纹模型包括高斯混合模型(GMM)和支持向量机(SVM)等。

在训练过程中,可以使用有监督学习算法,通过输入声纹特征向量和对应的个体身份标签,来训练一个分类器模型。

根据样本数据的特点,可以采用不同的算法进行训练,以提高识别准确率。

最后,声纹识别系统需要进行声纹识别的实现。

声纹识别的实现是将待识别的声纹特征与已训练好的声纹模型进行比对的过程。

通过计算待识别的声纹特征与模型中已知声纹特征的距离,可以获得一个相似度度量。

为了确定声纹的身份,常常需要设置一个阈值。

当待识别声纹与某个已知声纹的相似度超过阈值时,系统将确认其为该声纹的身份。

除了以上所述的基本步骤,声纹识别系统的设计和实现还需考虑一些其他因素。

例如,数据的安全性要求,需要保证采集和存储的语音样本不被未授权的访问者获取。

基于深度学习的声纹特征提取和识别技术研究

基于深度学习的声纹特征提取和识别技术研究

基于深度学习的声纹特征提取和识别技术研究随着人工智能技术的不断发展,声纹识别技术也愈发成为了热门的研究方向。

作为新兴的生物特征识别技术,声纹识别技术因为具备高度准确性、高效性和易用性等优势而备受欢迎。

本文将介绍基于深度学习的声纹特征提取和识别技术,并概述一些当前存在的挑战和发展趋势。

一、声纹技术原理声纹识别技术是一种生物特征识别技术,其原理是通过分析讲话人的声音信号所产生的语音波形和谐波等特征,从而对讲话人进行认证或识别。

声纹识别技术相较于传统的人脸识别和指纹识别技术而言,具备了更为稳定和准确的特征,可以应用于智能语音助手、语音支付、电话银行验证、出入口门禁的开启等众多领域。

声纹识别技术主要由声纹特征提取和声纹特征匹配两个步骤组成。

声纹特征提取是将讲话人的语音信号转化为一组有意义的特征向量的过程。

声纹特征匹配则是比对两个或多个声纹特征向量的相似性以决定是否进行认证或识别的过程。

二、深度学习的声纹特征提取技术传统的声纹识别技术主要依赖于GMM、SVM、HMM等机器学习算法(由Gaussian mixture models、Support Vector Machines和Hidden Markov Models组成),这些算法几乎是完全手工的。

这些传统方法同时面临着特征不足、性能评价麻烦、模型难以调整等问题。

在深度学习普及的背景下,声纹识别技术也走进了一个新时代。

基于深度学习的声纹特征提取技术,学习了声学特征,并通过梅尔频率倒谱系数(MFCC)、倒谱频率矩阵系数(LFCC)和梅尔频率二次差分系统(MFECC)等提取了发声人的唯一保有声音,这是传统提取特征所缺失的。

同时,通过使用具有鲁棒性的特征,深度学习算法可以有效减少高噪声的声音带来的影响,因此在嘈杂的环境下也可以取得不错的表现。

相较于传统的机器学习算法,深度学习算法执行的任务相比复杂而多变,也需要更多的数据来提高性能,而且对硬件计算资源的要求更高。

毕业设计(论文)-利用HMM技术实现基于文本相关的语音识别设计

毕业设计(论文)-利用HMM技术实现基于文本相关的语音识别设计

内蒙古科技大学本科生毕业设计说明书(毕业论文)题目:利用HMM技术实现基于文本相关的语音识别学生姓名:学号:专业:电子信息工程班级:信息2003-4班指导教师:摘要语音识别作为一个交叉学科,具有深远的研究价值。

语音识别和语音合成技术已经成为现代技术发展的一个标志,也是现代计算机技术研究和发展的一个重要领域。

虽然语音识别技术已经取得了一些成就,也有部分产品面世,但是,大多数语音识别系统仍局限于实验室,远没有达到实用化要求。

制约实用化的根本原因可以归为两类,识别精度和系统复杂度。

HMM是一种用参数表示的用于描述随机过程统计特性的概率模型,它是由马尔可夫链演变来的,所以它是基于参数模型的统计识别方法。

它是一个双重随机过程——具有一定状态数的隐马尔可夫链和显示随机函数集,每个函数都与链中一个状态相关联。

“隐”的过程通过显示过程所产生的观察符号序列来表示,这就是隐马尔可夫模型。

本文主要介绍了语音识别的预处理,隐马尔可夫模型(Hidden Markov Models,HMM)和语音识别的基础理论和发展方向。

对数字0~9的识别进行了详细的Matlab 语言实现。

关键词:HMM;文本相关;语音识别AbstractAs an interdisciplinary field, speech recognition is theoretically very valued .Speech recognition has become one of the important research fields and a mark of the development of science. Although speech technology has got some achievements, most speech recognition systems are still limited in lab and would have problems if migrated from lab which are much far from practicality. The ultimate reasons for restricting practicality can be classified to two kinds, one is precision for recognition and the other is complexity of the system.HMM is one kind expresses with the parameter uses in the description stochastic process statistical property probabilistic model, it is may the husband chain evolve by Mar, therefore it based on parameter model statistics recognition method. It is a dual stochastic process – has the certain condition number to hide type Markov to be possible the husband chain and the demonstration stochastic function collection, each function all a condition is connected with the chain in. Hidden Markov process the observation mark sequence which produces through the demonstration process to indicate that, this is hides type Markov to be possible the husband model.This article mainly introduced the speech recognition pretreatment, hides Mar to be possible the husband model (Hidden Markov Models, HMM) and the speech recognition basic theory and the development direction. Has carried on the detailed Matlab language realization to the number 0~9 recognitions.Key word: HMM; Text Correlation; Speech recognition目录摘要 (I)ABSTRACT ........................................................................................................................ I I 第一章绪论.. (1)1.1 背景、目的和意义 (1)1.2 发展历史和国内外现状 (1)1.3 语音识别系统概述 (3)1.3.1语音识别系统构成 (3)1.3.2语音识别的分类 (4)1.3.3 识别方法介绍 (5)第二章语音信号的预处理及特征提取 (8)2.1 语音信号的产生模型 (9)2.2 语音信号的数字化和预处理 (9)2.2.1 语音采样 (10)2.2.2 预加重 (10)2.2.3 语音信号分帧加窗 (11)2.3 端点检测 (13)2.3.1 短时能量 (13)2.3.2 短时平均过零率 (14)2.3.3 端点检测——“双门限”算法 (15)2.4 语音信号特征参数的提取 (16)2.4.1线性预测倒谱系数LPCC (16)2.4.2 Mel倒谱系数MFCC (17)2.4.3 LPCC系数和MFCC系数的比较 (18)第三章隐马尔可夫模型(HMM) (20)3.1 隐马尔可夫模型 (20)3.1.1 隐马尔可夫(HMM)基本思想 (20)3.1.2 语音识别中的HMM (24)3.1.3 隐马尔可夫的三个基本问题[10] (24)3.1.4 HMM的基本算法 (25)3.2 HMM模型的一些问题 (28)3.2.1 HMM溢出问题的解决方法 (28)3.2.2 参数的初始化问题 (29)3.2.3提高HMM描述语音动态特性的能力 (31)3.2.4直接利用状态持续时间分布概率的HMM系统 (31)第四章基于文本相关的语音识别 (33)4.1 引言 (33)4.2 HMM模型的语音实现方案 (33)4.2.1初始模型参数设定 (34)4.2.2 HMM模型状态分布B的估计 (34)4.2.3 多样本训练 (35)4.2.4 识别过程 (36)4.3 仿真过程及系统评估 (37)4.3.1 语音数据的采集及数据库的建立 (37)4.3.2 仿真实验——HMM用于语音识别 (38)4.3.3 Matlab编程实现 (40)4.4系统仿真中的若干问题 (43)总结展望 (44)参考文献 (45)附录 (46)致谢 (54)第一章绪论1.1 背景、目的和意义让计算机能听懂人类的语言,是人类自计算机诞生以来梦寐以求的想法。

说话人识别

说话人识别

一、问题描述1、研究背景:语言是人类相互交流时使用最多、最基本也是最重要的信息载体,是人类最重要的外在特征之一。

而语音室语言的声学表现,是声音和意义的结合体。

人们可以将语言信息转化为声音信号,也可以从极其复杂的语音信号中迅速有效地提取信息。

因此与文字、图像、视频等交流信息的方式相比,语音始终都是对人类最方便、最自然、最理想的方式。

语音信号处理是研究用数字信号处理技术对语音信号进行处理的一门学科,它主要包括四个部分:语音识别、语音合成、语音编码和语音分类。

除了这四个领域,语音信息处理技术还包括语音增强,语音理解等子学科。

几个部分之间有着密切的联系,它们相互影响,相互促进,语音信号处理技术得到了迅猛地发展。

说话人识别又称为声纹识别,按其最终完成的任务分为说话人辨认和说话人确认两类,其作为一种基于生物特征信息的身份识别方法,通过语音来识别说话人的身份。

为此,需从各个人的发音中找出说话人之间的个性差异,涉及到说话人发声器官、声道、习惯各方面不同等级的个性差异,因此,说话人识别是交叉运用心理学、生理学、语音信号处理、模式识别与人工智能的综合性研究课题。

2、技术实现:说话人识别一般的实现方法有三种。

第一种也是最早的一种,用的是语音声学特征的长时间平均,只不过这类方法有一个缺点。

需要较长的语音(通常大20秒)才能求得比较准的说话人特性。

第二种方法用的区别性类神经网络,这种方法的做法是求得一个识别方程式(di scriminat ive function)来使得所有说话人可以区别得最好,其缺点是当有一个新的说话人加入时,识别方程式就必须重新计算。

第三种方法就是对每一个说话人语音的声学特征及内容用一组模型来表示。

而选用的模型根据对语音内容切段方法的不同而有不同。

如果要对说话人的语音细分到音素的地步,可以用隐马尔科夫模型。

如果不需要对说话人的语音内容作区分的话,则可以用矢量量化或高斯混合模型来进行说话人辨认。

本次课设主要实现了一个用于说话人辨识的系统,其中构造数学模型采用了搞死混合模型(GMM),用EM算法进行训练,识别采用基于概率的打分方法。

基于声纹识别技术的身份验证系统设计与实现

基于声纹识别技术的身份验证系统设计与实现

基于声纹识别技术的身份验证系统设计与实现音频通信技术作为一种越来越普遍的应用方式,在日常生活中得到了广泛应用。

基于语音的身份验证技术利用的是由每个个体不同的声音生态特征,从而对个体身份进行区分和验证,这种技术被称为声纹识别技术。

它具体指基于语音信号中的被称为“声纹”的个体声音信息,识别出说话者的身份,并辨认其是否合法。

本篇文章将从声纹识别的原理和应用入手,阐述如何基于声纹识别技术设计和实现一个有效的身份验证系统。

一、声纹识别技术的原理声纹识别技术包括两部分:声学特征提取和模式匹配。

声音是由物理因素引起的机械振动,振动波会产生声波。

这些声波通过嗓子、口腔、鼻腔和突出的牙齿等部位的共同作用,形成了被称为人的声音。

声音的频率和强度变化形成了声波的振动图形或声谱,声谱反映的是声音波形的频率、强度和时域特征。

声纹识别技术将声学特征提取和模式匹配相结合,通过一系列数学和统计运算,对说话者的声学特征进行分析并进行身份判定。

二、声纹识别技术的应用声纹识别技术可以被应用在各种方面,历来被很多人们所钦佩。

一是语音活体检测,分析语音中的呼吸、共振和口腔活动来完成身份验证;二是电话语音识别,不仅可实现电话的自动语音交互,而且可对电话的用户进行身份识别;三是移动设备,利用移动端的麦克风,进行身份识别以及对干扰物的剔除。

三、基于声纹识别技术的身份验证系统设计和实现基于以上原理和应用场景,我们可以设计和实现一个基于声纹识别技术的身份验证系统:1. 采集声音样本:首先,为了建立样本库,我们需要采集不同人的声音样本,保证这些声音样本的数据量足够,也需要保证采集的数据的质量良好。

2. 提取高频声学特征:利用自动化语音处理技术,对采集到的声音样本进行处理并提取高频声学特征。

高频声学特征可以描述关键的频谱轮廓和波动状况,可以用来区分不同个体的声音。

3. 选取训练集和测试集:从样本库中,随机选取一部分作为训练集,其余部分作为测试集。

训练集用于训练并构建识别模式,测试集用于测试准确率和识别错误率。

基于声纹识别的语音控制系统设计与实现

基于声纹识别的语音控制系统设计与实现

基于声纹识别的语音控制系统设计与实现近年来,语音控制技术成为了智能家居、智能汽车等领域的热门技术之一,而其中的关键技术就是声纹识别。

声纹识别植根于语言学和信号处理领域,通过声音信号的特征分析与比对,识别出说话人的身份。

在语音控制系统中,声纹识别技术可用于实现对特定说话人的语音指令识别与控制。

本文介绍一个基于声纹识别的语音控制系统的设计与实现。

该系统包括如下三个部分:数据采集、声纹特征提取与比对、控制命令生成与执行。

下面将逐一介绍各部分的技术原理和具体实现。

一、数据采集数据采集是声纹识别的基础,其目的是获取多个说话人的语音信号,以便后续的特征分析和比对。

在数据采集时需注意以下几个问题:1. 数据量与质量:数据量越大、质量越高,声纹模型的准确度越高。

因此,应尽量采集多种语音信号,覆盖不同场景和语音状态,并尽可能保证信号的清晰度和信噪比。

2. 采集设备与环境:采集设备应具备高质量的麦克风和声卡,以确保信号质量。

采集环境应尽量保持安静、无回音的状态。

3. 数据标注:为了后续的语音指令识别,需将采集的语音信号进行标注,包括说话人的身份信息和每个说话人的语音指令。

二、声纹特征提取与比对声纹识别的核心是特征提取与比对。

声纹的特征分析可以从不同的方面进行,如基频、声调、共振峰等。

本文采用基于MFCC(Mel Frequency Cepstral Coefficients)的声纹特征提取方法。

1. MFCC特征提取:MFCC是一种将现实世界语音信号离散化的方法,将语音信号分为多个帧,对每个帧进行离散小波变换得到梅尔频率倒谱系数。

这些系数反映了语音信号的谐波频率、音调、共振等特征,是声纹识别的主要特征之一。

2. 相关性比对:比对采集到的每个语音信号和已知的模板库中的声纹特征,选择相似度最高的模板作为最终的识别结果。

三、控制命令生成与执行在语音指令识别完成后,接下来要将识别结果转化为实际的控制命令。

这一过程包括如下三个步骤:1. 语音信号预处理:将语音信号进行去噪、增益等处理,以提高语音信号的可靠性。

燕山大学毕业设计:基于特定说话人识别的门禁系统设计

燕山大学毕业设计:基于特定说话人识别的门禁系统设计

门禁系统的整体结构
系统硬件布局如图下图所示,主要包含6大板块为:1.语音输入板 块,利用采用麦克风来实现。2.音频编解码板块,本系统用 TLV320AIC23 来实现对语音信号的采集与传输。3. DSP处理器有 很多种,经过查阅多方资料,最后选择了型号为 TMS320VC5509A的,对语音信号进行处理。4.SDRAM模块,这 个版块是存储数据的。5.FLASH模块,其功能是保存说话人识别的 参考模板。6.无线模块,其功能是负责用户端与主机端之间的无 线通信。
清华大学在1988年发明了无限词汇汉语听写机,四达公司 等单位在90年代初使之产品化、商品化
说话人识别原理
说话人识别系统分为两个阶段,即训练(学习)和识 别阶段。 在训练阶段,系统根据每个使用者说出的若干训练 语句建立相应的参考模板。 而在识别阶段,由待识别人说的语音中导出参量要 与训练过程中的参考参量集或模板加以比较。用 VQ方法计算平均失真测度,选取距离最小者判断 说话人是谁。
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语音识别中的声纹识别与说话人鉴别算法研究

语音识别中的声纹识别与说话人鉴别算法研究

语音识别中的声纹识别与说话人鉴别算法研究第一章:介绍语音识别技术作为一种重要的人机交互方式,在现代社会中得到了广泛的应用。

然而,传统的语音识别技术只能根据语音中的文字内容进行识别和分析,无法对说话人的身份进行准确鉴别。

为了解决这一问题,声纹识别与说话人鉴别算法应运而生。

第二章:声纹识别算法声纹识别算法是一种通过分析和比对语音中的声学特征,来进行说话人身份鉴别的技术。

这些声学特征包括说话人的音调、音色、语速、共振特征等。

声纹识别算法主要包括特征提取、特征匹配和建模三个步骤。

特征提取是声纹识别算法的核心步骤,它通过对声音信号进行分析和处理,提取出代表说话人特征的声学信息。

常用的声纹特征包括MFCC(梅尔频率倒谱系数)、LPCC(线性预测倒谱系数)等。

这些特征具有较好的抗噪能力和鲁棒性,可以有效区分不同说话人的声音。

特征匹配是声纹识别算法的关键步骤,它通过比对提取出的声纹特征与数据库中存储的声纹样本进行相似度计算,从而判断说话人的身份。

常用的特征匹配方法包括动态时间规整(DTW)和高斯混合模型(GMM)等。

这些方法可以根据声纹特征之间的相似度计算出匹配得分,并进行后续的判断和决策。

建模是声纹识别算法中的重要环节,它通过对声纹样本进行建模,从而实现对说话人声纹特征的有效提取和表达。

常用的声纹建模方法包括高斯混合模型(GMM)、隐马尔可夫模型(HMM)等。

这些模型可以根据声纹样本之间的统计特性,进行声纹模型参数的训练和优化,提高声纹识别的准确度和稳定性。

第三章:说话人鉴别算法说话人鉴别算法是在声纹识别算法的基础上,进一步提出的一种精细化的说话人身份鉴别技术。

说话人鉴别算法主要解决的问题是在同一声纹特征下,对多个说话人进行区分和判别。

常用的说话人鉴别算法包括GMM-UBM(GMM-Universal Background Model)和i-vector算法等。

GMM-UBM是一种经典的说话人鉴别算法,它通过建立一个通用背景声纹模型(UBM),对不同说话人的声纹进行建模和比对。

基于说话人识别的声纹识别系统设计与优化

基于说话人识别的声纹识别系统设计与优化

基于说话人识别的声纹识别系统设计与优化声纹识别技术是一种利用个体声音特征进行身份认证的技术。

在现今的安全领域中,声纹识别系统被广泛应用于语音账号密码验证、犯罪侦查和电话欺诈检测等领域。

为了提高声纹识别系统的准确性和性能,本文将介绍基于说话人识别的声纹识别系统的设计与优化,以帮助解决实际应用中可能面临的问题。

声纹识别系统的设计包括声学特征提取、特征表示和声纹匹配三个主要步骤。

而说话人识别作为声纹识别系统的一种重要任务,它的目的是识别不同说话人之间的声音差异。

根据说话人识别的原理和技术,声纹识别系统可以细分为以下几个方面的设计与优化。

首先,声纹特征提取是声纹识别系统的基础。

常用的声纹特征提取算法包括梅尔频率倒谱系数(MFCC)、线性频率倒谱系数(LFCC)和迁移学习等。

在声纹特征提取的过程中,应该考虑声音的频谱特性、寿命和噪声等因素,以提高系统对说话人的识别能力。

同时,合理选择特征提取算法,充分利用说话人的声音信息,还可以有效降低系统的运算复杂度。

其次,声纹特征表示是声纹识别系统的核心。

声纹特征表示的目的是将声音转化为可评估和比较的向量。

常用的声纹特征表示方法有高斯混合模型(GMM)、隐马尔可夫模型(HMM)和深度神经网络(DNN)等。

这些方法不仅考虑了声音的语音学特征,还结合了统计模型和机器学习技术,以提高说话人识别的准确性和鲁棒性。

同时,声纹特征表示方法还应注意对说话人的个体特征进行有效建模,提高系统的辨别能力。

最后,声纹匹配是声纹识别系统的决策过程。

声纹匹配的目标是将待识别的声音与已知说话人的声音进行比较,以判断是否来自同一说话人。

常用的声纹匹配方法有动态时间规整(DTW)、高斯混合模型—通用背景模型(GMM-UBM)和i-vector等。

这些方法可以通过比较声纹特征的相似度来进行说话人的识别。

在声纹匹配的过程中,应该考虑系统的鲁棒性和对噪声环境的适应能力,以确保系统在实际应用中能有更好的效果。

《基于GMM-UBM模型的说话人识别系统》范文

《基于GMM-UBM模型的说话人识别系统》范文

《基于GMM-UBM模型的说话人识别系统》篇一一、引言随着信息技术的快速发展,说话人识别技术在众多领域中发挥着越来越重要的作用。

作为一种生物特征识别技术,说话人识别能够通过分析语音信号中的特征信息,实现准确、高效的身份验证。

其中,高斯混合模型-通用背景模型(Gaussian Mixture Model-Universal Background Model,简称GMM-UBM)作为说话人识别的重要方法之一,因其出色的性能和适应性而备受关注。

本文将详细介绍基于GMM-UBM模型的说话人识别系统,并探讨其高质量实现的关键因素。

二、GMM-UBM模型概述GMM-UBM模型是一种基于概率密度的说话人识别模型。

其中,GMM用于描述每个说话人的声纹特征,UBM则描述了通用背景下的语音特征。

该模型通过将每个说话人的GMM与UBM 进行比较,提取出区分不同说话人的特征,从而实现说话人识别。

三、系统架构基于GMM-UBM模型的说话人识别系统主要包括预处理、特征提取、模型训练和识别四个部分。

1. 预处理:对输入的语音信号进行预处理,包括去噪、归一化等操作,以便后续的特征提取和模型训练。

2. 特征提取:从预处理后的语音信号中提取出能够反映说话人特征的关键参数,如MFCC(Mel频率倒谱系数)等。

3. 模型训练:利用提取的特征参数,训练GMM和UBM模型。

其中,GMM用于描述每个说话人的声纹特征,UBM用于描述通用背景下的语音特征。

4. 识别:将待识别的语音信号进行相同的预处理和特征提取操作后,与已训练的GMM和UBM模型进行比较,实现说话人识别。

四、高质量实现的关键因素1. 数据预处理:数据预处理是提高说话人识别系统性能的关键因素之一。

通过去噪、归一化等操作,可以提高语音信号的质量,减少噪声和干扰对系统性能的影响。

2. 特征提取:特征提取是说话人识别系统中的核心环节。

通过提取出能够反映说话人特征的关键参数,如MFCC等,可以提高系统的识别准确率。

声纹识别系统设计方案

声纹识别系统设计方案

声纹识别系统设计方案目录声纹识别系统生物识别技术介绍声纹识别基本原理声纹识别技术应用声纹识别系统网络架构设计声纹识别系统技术架构设计声纹识别系统功能应用设计声纹识别算法架构设计介绍声纹识别技术发展现状声纹识别技术发展前景生物识别技术介绍◆当今信息社会中,在国家安全,公安,司法,金融等社会各个领域抖需要个人的身份验证。

◆生物特征识别技术是通过计算机与光学,声学,生物传感器,生物统计学原理和机器学习等高科技手段密切结合,利用人体固有的生理特性(如指纹,人脸,虹膜,声音等)来进行个人身份的认证和鉴定。

◆生物特征识别技术比传统的身份鉴定方法更具安全,保密和方便性,且具有不易遗忘,防伪性能好,不易伪造或被盗、随身携带,随时实地可以使用等优点。

图1 各类认证技术比较生物识别技术介绍高低易难所持有的(钥匙,卡片)×丢失×被窃×复制12345……Abcde ……所知道的(密码)×遗忘×攻击所固有的(生物特征)√普遍性√唯一性√稳定性√不易复制性认证技术难度安全级别生物识别技术介绍生物识别技术U 盾/密保卡等文本密码你知道什么你有什么你是谁生物识别技术介绍错误接受率错误拒绝率容易实用性处理速度指纹识别很低较低好2秒-5秒掌纹识别低5%使用困难5秒-10秒人脸识别低<0.2%非常好<5秒虹膜识别很低约10%使用需要培训,操作困难仪器自动对准虹膜需要5秒,手工操作需要10秒-30秒视网膜识别未知未知不好15秒-30秒声纹识别较低较低好<5秒目 录生物识别技术介绍声纹识别基本原理声纹识别技术应用纹识别系统网络架构设计声纹识别系统技术架构设计声纹识别系统功能应用设计声纹识别算法架构设计介绍声纹识别技术发展现状声纹识别技术发展前景声纹识别系统由于每个人的声音器官,诸如声带,口腔,鼻腔,舌,齿,唇,肺等,在发音时呈现千姿百态,抑或有着哪怕是微小的差异,以及年龄,性格,语言习惯等多种原因,再加上发音容量的大小不一,发音频率不尽相同,因而导致这些器官发出的声音必然有着各自的特点,形成每个人独具一格的声纹(voiceprint ),我们可以通过声纹频谱图观察出来。

《基于SOPC的声纹识别系统的设计与现》范文

《基于SOPC的声纹识别系统的设计与现》范文

《基于SOPC的声纹识别系统的设计与现》篇一基于SOPC的声纹识别系统的设计与实现一、引言随着信息技术的飞速发展,声纹识别技术已成为生物特征识别领域的重要分支。

基于SOPC(System on a Programmable Chip,可编程片上系统)的声纹识别系统,以其高集成度、低功耗、高效率等优势,逐渐在各类应用中崭露头角。

本文将详细介绍基于SOPC的声纹识别系统的设计与实现过程。

二、系统设计1. 硬件设计本系统硬件部分采用SOPC技术,将处理器、存储器、接口电路等集成在一块芯片上。

其中,处理器选用高性能、低功耗的RISC架构处理器,以满足实时处理的需求。

存储器包括RAM和Flash存储器,分别用于存储程序代码和数据。

接口电路包括麦克风接口、扬声器接口、USB接口等,用于与外部设备进行数据传输和交互。

2. 软件设计软件部分包括操作系统、声纹识别算法及驱动程序等。

操作系统选用嵌入式实时操作系统,以保证系统的实时性和稳定性。

声纹识别算法采用先进的语音处理技术和特征提取方法,包括预处理、特征提取、模型训练等步骤。

驱动程序负责与硬件设备进行通信,实现数据的采集和传输。

三、声纹识别算法实现1. 预处理预处理阶段主要包括降噪、端点检测等操作。

针对录音中的背景噪声,采用谱减法等算法进行降噪处理,以提高语音质量。

端点检测则用于确定语音的开始和结束位置,以便进行后续的特征提取。

2. 特征提取特征提取是声纹识别的关键步骤。

本系统采用MFCC(Mel Frequency Cepstral Coefficients)等特征参数,对语音信号进行频谱分析,提取出反映声纹特性的参数。

这些参数具有较好的抗噪性和稳定性,能有效提高声纹识别的准确率。

3. 模型训练模型训练采用机器学习算法,如支持向量机(SVM)、神经网络等。

通过大量训练样本的学习和优化,建立声纹识别模型。

在模型训练过程中,还需对参数进行调优,以获得最佳的识别效果。

基于声纹识别技术的身份验证系统设计与实现

基于声纹识别技术的身份验证系统设计与实现

基于声纹识别技术的身份验证系统设计与实现声纹识别技术是一种通过分析人的语音特征来进行身份验证的先进技术。

基于声纹识别技术的身份验证系统不仅可以增强安全性,还可以提供更好的用户体验。

本文将探讨基于声纹识别技术的身份验证系统的设计与实现,并讨论其应用前景和挑战。

首先,基于声纹识别技术的身份验证系统的设计需要包括以下几个关键步骤:数据采集、特征提取、比对和决策。

数据采集是系统设计的第一步。

在这一阶段,需要对用户的声音进行录制。

为了保证系统的准确性和可靠性,应当确保采集到的语音数据覆盖用户不同的发音、语速和语调。

此外,为了避免后续的杂音和不必要的干扰,数据采集应该在相对安静的环境中进行。

特征提取是身份验证系统的核心步骤。

在这一阶段,系统需要将采集到的语音数据转化为可供比对的特征向量。

常用的特征提取方法包括基于Mel频率倒谱系数(MFCC)和线性预测编码(LPC)的方法。

这些方法能够提取出声音的频率和幅度特征,进而构建声纹模型。

比对是身份验证系统的关键步骤。

在这一阶段,系统需要将用户的声纹特征与事先存储的模板进行比对。

比对过程可以使用传统的模式匹配算法,如动态时间规整(DTW)或基于高斯混合模型(GMM)的算法。

比对结果将决定用户是否被认证通过。

决策是身份验证系统的最后一步。

根据比对的结果,系统需要进行决策,判断用户是被认证通过还是被拒绝。

为了提高决策的准确性,系统可以设置一个阈值,如果比对得分超过这个阈值,则认为身份验证通过。

当然,为了避免误判或拒绝合法用户的情况,系统还应该考虑设置一个容错范围。

基于声纹识别技术的身份验证系统的实现需要考虑到以下几个方面的问题:安全性、可靠性和实时性。

安全性是系统设计中最重要的考量因素之一。

为了保护用户的隐私和数据安全,声纹特征应该进行加密存储和传输。

此外,系统设计应该考虑到声纹模板的保护,防止被黑客盗取或恶意使用。

可靠性是系统设计中另一个关键因素。

为了保证声纹识别的准确性和稳定性,系统需要具备高度的鲁棒性。

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JIU JIANG UNIVERSITY毕业论文(设计)题目基于声纹的说话人特征识别英文题目 Speaker feature recognition based on the voiceprint院系专业姓名年级指导教师2013年6月摘要说话人识别是一项根据语音波形中反映说话人生理和行为特征的语音参数,而自动识别说话人身份的技术。

它也常被人们称为声纹识别技术,是生物认证技术的一种,其基本思想就是运用某种匹配方法进行特征识别,从而确定说话人的身份。

目前已知的语音特征包括基音周期、语谱图、自相关系数、能量、平均幅度、过零率、共振峰、线谱对、线性预测系数(LPC)、线性预测倒谱(LPCC)、Mel频率倒谱(MFCC)等。

本文介绍了说话人识别的概念、原理及其识别实现的方法,指出了说话人识别技术的应用前景。

通过在Matlab7.0平台上对语音的基音周期、线性预测倒谱和Mel频率倒谱等特征参数进行提取、分析、对比、识别实现一个简单的说话人识别系统,实验结果表明实验正确、有效。

关键字:说话人识别;特征参数;基音周期;线性预测倒谱;Mel频率倒谱Speaker feature recognition based on the voiceprintAbstractSpeaker recognition is the voice parameters in a speech waveform which reflects the speaker's physiological and behavioral characteristics, and automatic identification technology to speaker identity. It is also often referred to as the voiceprint recognition technology, a biometric authentication technology.The basic idea is to use a matching method for feature recognition, in order to determine the identity of the speaker.Currently known voice features include pitch, spectrogram, since the correlation coefficient, energy, average magnitude, the zero crossing rate,formant, the line spectrum of the Linear Prediction Coefficient (LPC), Linear Prediction Cepstrum (LPCC) , Mel Frequency Cepstral (MFCC).This article describes the speaker identification concepts, principles and implementation methods of identification, and pointed out the prospect of speaker recognition technology. By the Matlab7.0 platform, voice pitch, linear prediction cepstrum and Mel Frequency inverted spectra characteristic parameter extraction, analysis, contrast, identify a simple speaker recognition system, experimental results show that the experiment is correct, effective .Key Words:Speaker Recognition;Feature Parameter;Pitch;Linear Prediction Cepstral Coefficient;Mel Frequency Cepstral Coefficient目录摘要 (I)Abstract....................................................................................................................... I I 目录.. (IV)引言 (1)第一章说话人识别研究 (4)1.1说话人识别研究的意义 (4)1.2说话人识别应用领域 (5)1.3说话人识别的技术优势 (6)1.4说话人识别研究的难点和热点 (7)1.4.1说话人识别技术研究的难点 (7)1.4.2说话人识别研究的热点 (10)1.5影响说话人识别性能的因素 (11)1.6论文的内容安排 (13)第二章说话人识别的基本介绍 (14)2.1语音的基础知识 (14)2.1.1语音的产生原理 (14)2.1.2语音产生模型 (15)2.1.3语音信号的预处理技术 (17)2.2说话人识别的分类 (20)2.3说话人识别的基本原理 (22)2.4说话人识别的常用特征 (24)2.5说话人识别系统的结构框架 (25)2.7说话人识别系统评价标准 (31)第三章特征参数的提取 (32)3.1 倒谱 (32)3.1.1 同态处理基本原理 (32)3.1.2 复倒谱和倒谱 (34)3.2线性预测倒谱(LPCC)的提取 (34)3.2.1 LPCC的介绍 (34)3.2.2 LPCC的提取过程 (36)3.2.3 Matlab中实现LPCC的提取 (36)3.3 Mel频率倒谱(MFCC)的提取 (38)3.3.1 Mel频率介绍 (38)3.3.2 MFCC提取过程 (39)3.3.3 Matlab中实现MFCC的提取 (41)3.4 基音周期的提取 (43)3.4.1基音周期的介绍 (43)3.4.2短时自相关函数 (45)3.4.3 MATLAB中实现基音周期的提取 (47)第四章说话人识别系统的实现 (47)4.1 实验实现的环境 (47)4.2 WA V声音文件格式分析 (48)4.3实验平台的选择 (49)4.4录音 (50)4.5 预处理和端点检测 (50)4.7 系统实验框图和步骤 (52)4.8实验结果和分析 (52)4.8.1实验结果 (52)4.8.2 结果分析 (60)4.9 小结 (60)参考文献 (60)附录 (61)致谢 (85)引言语音是人类交流信息的基本手段。

随着信息科学飞速发展,如今语音信号处理技术已经拓展为语音学与数字信号处理技术相结合的交叉学科,它和认知科学、心理学、生理学、语言学、计算机科学和模式识别与人工智能等学科联系紧密。

语音信号处理技术的发展依赖这些学科发展,而语音信号处理技术的进步也会促进这些学科的进步。

因此,语音信号处理成为目前发展最为迅速的信息科学研究领域中的一个重要分支。

语音信号的研究一般都基于语音信号的数字表示,因此语音信号的数字表示是进行语音信号数字处理的基础。

语音信号的数字表示基本上可以分为两大类:波形表示和参数表示。

波形表示仅仅是通过采样和量化的过程保存模拟语音信号的“波形”,而参数表示则是把语音信号表示成某种语音产生模型输出。

为了得到参数表述,首先必须对语音进行采样和量化,然后再进一步处理得到语音产生模型的参数。

语音模型的参数一般可分为两大类:一大类是激励参数;另一大类是声道参数。

对语音处理的基础理论及各种处理算法的研究主要包括以下两个方面:1.从语言中产生和听觉感知来研究——语音产生的研究涉及大脑中枢的言语活动如何转换成人发声器官的运动,从而形成声波的传播。

听觉感知的研究涉及人耳对声波的收集波并经过初步处理后转换成神经元的活动,然后逐级传递到大脑皮层的语音中枢。

2.将语音作为一种信号来处理——早期形成的数字滤波器、FFT等数字信号处理方法广泛应用在语音信号处理领域,后期出现的线性预测编码技术成为语音信号处理最有效的办法之一。

到了八十年代,出现了分析合成法、码激励线性预测(CELP)、矢量量化(VQ)以及马尔可夫模型(HMM)等一系列算法和模型在很大程度上推动了语音编码和语音识别技术的研究。

语音信号处理虽然包括了语音通信、语音合成和语音识别等方面的内容,但其前提是对语音信号进行分析。

只有将语音信号表示成其本质特征的参数,才有可能利用这些参数进行高效的语音通信,才能建立用于语音合成的语音库,也才可能建立用于识别模版或知识库。

而且语音合成的音质好坏、语音识别率的高低,都取决于对语音信号分析的准确性和精度。

例如,利用线性预测分析来进行语音合成,其先决条件是要先用线性预测方法分析语音库,如果线性预测分析获得的语音参数较好,则用此参数合成的语音音质就好。

有如,利用带通滤波器组法来进行语音识别,其先决条件是要弄清楚语音共振峰的幅值、个数、频率变化范围及其分布情况。

因此,应先对语音信号进行特征分析,得到提高语音识别率的有用数据,并据此来设计语音识别系统的硬件和软件。

根据所分析的参数不同,语音信号分析可分为时域、频域、倒谱域等方法。

进行语音信号分析时,最先接触到的、最直观的是它的时域波形。

语音信号本身就是时域信号,因而时域分析是最早使用的应用范围最广的一种方法。

时域分析具有简单直观、清晰易懂、运算量小、物理意义明确等优点;但更为有效的分析多是围绕频域进行的,因为语音中最重要的感知特性反映在其功率谱中,而相位变化只起着很小的作用。

常用的频域分析方法有带通滤波器组方法、傅里叶变化法和线性预测分析法等。

频谱分析具有如下有点:时域波形较容易随外界环境变化,但语音信号的频谱对外界环境变化具有一定的顽建性。

另外,语音信号的频谱具有非常明显的声学特征,利用频域分析获得的语音特征具有实际的物理意义。

如共振峰参数、基音周期等参数。

倒谱域是将对数功率谱进行反傅里叶变换后得到,它可以进一步将声道特征和激励特征有效的分开,因此可以更好地揭示语音信号的本质特征。

语音信号处理的主要应用包括:语音识别、语音合成、说话人识别、语音编码、语音增强等几个分支。

近年来,各个分支都取得了很大的进步,已经深入应用到通信、办公自动化、远程控制、声控电话拨号、计算机语音应答、机器人听觉与口语系统等使用系统中。

本文要进行的是语音信号处理在说话人识别中的应用,以完成说话人识别系统的功能实现。

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