声纹识别系统原理及其关键技术

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4、nmatchingjudgment1引言伴随着信息技术和网络技术的迅猛发展，人们对身份识别技术的需求越来越多，对其安全可靠性的要求也越来越严格。基于传统密码认证的身份识别技术在实际信息网络应用中已经暴露出许多不足之处，而基于生物特征辨别的身份识别技术近年来也日益成熟并在实际应用中展现出极大的优越性⋯。其中，声纹识别技术便是近年来发展起来的一种新的更有效的身份识别技术之一。声纹是指说话人语音频谱的信息图。由于每个人的发音器官不同，所发出来的声音及其音调各不相同，因此，声纹作为基本特征来实现人的身份识别具有实际的不可替代性和稳定性，使声纹

5、识别技术广泛地应用于信息网络的各个领域。尽管至今已有许多介绍声纹识别技术及应用的相关论文发表”。51，但是，多数论文仅局限于介绍声纹识别技术的某一具体方法改进或某一缺点问题克服。为此，本文希望能够通过综述性地介绍声纹识别系统的基本原理及其关键技术，并总结分析声纹识别的技术研究进展及其应用方向，为人们进一步研究声纹识别技术及其应用提供技术参考。2声纹识别系统及其技术实现原理声纹识别系统是基于对说话人的语音识别或鉴别的应用系统，它是根据人所说语音信息而表征出来的说话人的生理和行为特征来自动识别或鉴别说话人身份的技术系统”’⋯。基于声纹识别

6、系统的不同应用，声纹识别系统的技术实现基本上可以分归两类，如图1所示，即说话人确认技术和说话人辨认技术”1。前者是用于判断未知说话人是否为某个指定人；后者则是用于辨认未知说话人是已记录说话人中的哪一位。因此，声纹识别系统最终要解决的技术问题就是体现在“一对一”的匹配判断问题或“多选一”的比较判断问题。是^的亩音●人记录祝诸^(a)说话人确认(b)说话人辨认图1说话人确认与辨认从声纹识别系统的使用场合来看，需要判别的声音其来源基本可分为3种情况，即文本提示型、文本相关型和文本无关型”1。其中，文本提示型的声纹识别系统要求被鉴别的人需要根

7、据给定的文字进行发音判别，即要求用户配合发音，才能实现识别功能；文本有关型的声纹识别系统要求系统录制有被判别人一定数量的规定文本内容的声音，只要判别人发出相关内容的声音就可以实现判别功基金项目：本文得到福建省自然科学基金计划资助项目(A0410007)．国家教育部新世纪人才计划项目和国家人事部留学人员创业基金项目的联合资助。一订．毡．璧塑霪萋兰!Q：：望!。一＼／Ⅵ，vl，＼^，．nsc．org．cn》篡。：o∞∞。o叫3cluJoo硒)l-lo乏：∞Z万方数据能；而文本无关型的声纹识别系统则不规定说话人的发音内容，只要系统中录有说话

8、人的声音，就能够识别是否为该说话人。可见，文本无关型的声纹识别系统的技术含量要求比较高，它不仅仅需要解决匹配判断问题，还需要预先提取说话人的语音特征，才能进行判断识别。此外，从声纹识别的目标对象来看，声纹识别系统的适用范围可以分为两类，即闭集识别和开集识别”’⋯。前者是指对特定人群中的说话人识别，即被判定的说话人是在已记录说话人集合内，而后者是指被判定的说话人可能不在已被记录的这个集合内。相比于闭集识别系统，开集识别系统需要增加一个阈值来判断未知说话人是否在已记录说话人集合内。如果不在集合内，系统需要重新进行语音记录和训练。因此，适用

9、于开集识别的声纹识别系统还需要解决训练学习的技术问题。总的看来，一个典型的声纹识别系统的技术实现原理可以用如图2所示的框图来概括。即声纹识别系统的工作过程一般可以分为两个过程：训练过程和识别过程。无论训练还是识别，都需要