用户定制口令声纹识别系统地研究和嵌入式实现

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1、摘要近年来，生物认证技术以其独特的方便性和经济性等优势受到世人瞩目，并日益成为人们日常生活和工作中的安全验证方式。声纹识别(又称说话人识别)是利用人体生物特征进行身份认证的一种技术，是目前最为方便与直接的识别技术。声纹识别根据说话内容分为文本相关和文本无关两种方式。本文在研究声纹识别系统过程中，比较了文本无关方式和文本相关方式的性能，重点研究用户定制口令的声纹确认(UCP-SV)系统，并在嵌入式设备(PDA)上实现了语音录制、模型训练及声纹确认过程。在研究声纹识别算法的过程中，本文主要有以下三个主要创新点：(1)基于模型距离的删识别方法。首先对说话者进行模型训

2、练，然后利用HMM模型距离来进行识别和确认。这种识别方法被成功地应用于司法鉴定中。(2)采用动态阈值确认策略。声纹识别的识别过程中对于不同的人有不同的阈值，本文采取动态阈值的方法，对每个人分别训练出其阈值，相当于每个人有不同的确认参考。(3)基于HMM-UBM二级判决识别方法。首先利用UBM这个代表大多数人的模型对说话人进行第一级的判决，将说话人分配到确定空间或不确定空间。若说话人被分配到不确定空间，再采用模型距离进行第二级判决。该方法对于与说话人语音相似的冒认者有很好的拒绝效果。在硬件平台上，本文使用的有PC平台，凌阳SPCE061A和PDA。在凌阳SPCE

3、061A上成功地实现了嵌入式语音识别系统，并投入到实际应用中。本文还实现了基于模式匹配方法的声纹确认系统。但由于凌阳SPCE061A硬件的存储和计算能力有限，效果欠佳，我们最终选择了有代表性的PDA(基于ARM芯片)作为嵌入式实现平台。在实现过程中重点阐述了在PDA上的计算优化：浮点转定点，计算预处理，快速近似计算等方法，从而提高系统运算效率，降低运算负荷，以保证嵌入式实时性的要求。关键词：声纹识别；用户定制口令；HMM-UBM。AbstractThetechnologyofvoiceprintrecognition(speakerrecognition)ha

4、stheadvantagesofconvenience，benefitandaccuracy．Itisusedmoreandmorepopularindailylife．Voiceprintrecognitionisakindofauthenticationbasedonbiologicalfeatures．Accordingtothetextcontent，itCanbedividedtothetypesoftext-dependentandtextindependent．Inthiswork，wefocusonUserCustomizedPasswordC

5、OCP)voiceprintrecognitionsystem．WehaveimplementeditonPDA，whichincludesvoicecollection，modeltraimn＆andvoiceprintverification．Inthiswork，wehaveproposedthreenovelmethods：1．HMMrecognitionmethodsbasedonmodeldistance．Modeldistancestandsforthesmalldifferencebetweenspeakers．First，wetrainthe

6、speakermodelsinadvance，andthencarryouttheverificationprocessusingmodeldistance．ThismethodhasbeenadoptedsuccessfullyinForensicAuthentication．2．Dynamicthresholdfortheverification．Duringtheverificationprocess，differentpeoplemayhavedifferentthresholds．Inthiswork，weadoptdynamicthresholda

7、ndtraindifferentthresholdsfordifferentspeakers．3．Two．1eveldecisionmechanismbasedonHMM-UBM．Inthismethod，thefirstdecisionismadeaccordingtotheUBM．Afterthefirststep，thespeakerislocatedinthecertainoruncertainspace．Ifthespeakerisintheuncertainspace,thentheseconddecisionwillbeconductedbase

8、donmodeldistanceacc