说话人识别技术研究
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《基于GMM-UBM模型的说话人识别系统》篇一一、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。
说话人识别系统能够根据语音信号的特性和规律,对不同说话人的身份进行准确识别。
其中,基于高斯混合模型-通用背景模型(Gaussian Mixture Model-Universal Background Model,简称GMM-UBM)的说话人识别系统因其高效性和准确性而备受关注。
本文将详细介绍基于GMM-UBM模型的说话人识别系统,并探讨其在实际应用中的优势和挑战。
二、GMM-UBM模型概述GMM-UBM模型是一种常用的说话人识别模型,它采用高斯混合模型(GMM)来描述每个说话人的声纹特征,同时引入通用背景模型(UBM)来对所有说话人的语音数据进行建模。
该模型通过训练大量数据来学习每个说话人的独特特征和语音模式,从而实现对说话人的准确识别。
三、GMM-UBM模型在说话人识别系统中的应用在说话人识别系统中,GMM-UBM模型被广泛应用于特征提取和模型训练阶段。
首先,系统通过采集大量语音数据来构建通用背景模型(UBM),该模型能够捕捉各种语音信号的特征和规律。
然后,针对每个说话人,系统采用高斯混合模型(GMM)对其语音数据进行建模,以提取出具有代表性的声纹特征。
最后,通过比较待识别语音与已建模型的相似度,系统能够实现对说话人的准确识别。
四、GMM-UBM模型的优势与挑战GMM-UBM模型在说话人识别系统中具有以下优势:1. 准确性高:GMM-UBM模型能够准确提取说话人的声纹特征,实现对说话人的准确识别。
2. 鲁棒性强:该模型能够适应不同环境、不同背景下的语音信号,具有较强的鲁棒性。
3. 通用性强:通用背景模型(UBM)的引入使得该模型能够适应各种语言和方言的语音信号,具有较好的通用性。
然而,GMM-UBM模型在应用过程中也面临一些挑战:1. 数据量需求大:该模型需要大量的语音数据进行训练和建模,数据量不足会影响模型的准确性。
中北大学毕业设计(论文)开题报告学生姓名:学号:学院、系:信息与通信工程学院通信工程系专业:通信工程设计(论文)题目:语音信号提取与识别技术指导教师:2006年 3 月 8 日开题报告填写要求1.开题报告作为毕业设计(论文)答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。
此报告应在指导教师指导下,由学生在毕业设计(论文)工作前期内完成,经指导教师签署意见及所在专业审查后生效;2.开题报告内容必须用按教务处统一设计的电子文档标准格式(可从教务处网页上下载)打印,禁止打印在其它纸上后剪贴,完成后应及时交给指导教师签署意见;3.学生写文献综述的参考文献应不少于15篇(不包括辞典、手册)。
文中应用参考文献处应标出文献序号,文后“参考文献”的书写,应按照国标GB 7714—87《文后参考文献著录规则》的要求书写,不能有随意性;4.学生的“学号”要写全号(如020*******,为10位数),不能只写最后2位或1位数字;5. 有关年月日等日期的填写,应当按照国标GB/T 7408—94《数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法》规定的要求,一律用阿拉伯数字书写。
如“2004年3月15日”或“2004-03-15”;6. 指导教师意见和所在专业意见用黑墨水笔工整书写,不得随便涂改或潦草书写。
毕业设计(论文)开题报告毕业设计(论文)开题报告毕业设计(论文)开题报告附件:参考文献注释格式学术期刊作者﹒论文题目﹒期刊名称,出版年份,卷(期):页次如果作者的人数多于3人,则写前三位作者的名字后面加“等”,作者之间以逗号隔开。
例如:[1]李峰,胡征,景苏等. 纳米粒子的控制生长和自组装研究进展. 无机化学学报,2001, 17(3): 315~324[2] J.Y.Li, X.L.Chen,H.Li. Fabrication of zinc oxide nanorods.Journal of Crystal Growth, 2001,233:5~7学术会议论文集作者﹒论文题目﹒文集编者姓名﹒学术会议文集名称,出版地:出版者,出版年份:页次例如:[3] 司宗国谢去病王群﹒重子湮没快度关联的研究﹒见赵维勤,高崇寿编﹒第五届高能粒子产生和重离子碰撞理论研讨会文集,北京:中国高等科学技术中心,1996:105 图书著者﹒书名﹒版本﹒出版地:出版者,出版年﹒页次如果该书是第一版则可以略去版次。
说话人确认原理
说话人确认原理是基于声纹识别的一种生物识别技术,也称为说话人识别。
它的原理是通过分析处理说话人的语音信号,提取出包含在其中的个性因素,如发音器官和发音习惯的差异,从而将不同人的声音进行有效区分。
在说话人确认中,通常会建立相应的参考模板或模型,并采用一定的判决规则进行识别。
典型的方法包括模板模型和随机模型。
模板模型将训练特征参数和测试的特征参数进行比较,以两者之间的失真作为相似度;而随机模型则用一个概率密度函数来模拟说话人,训练过程用于预测概率密度函数的参数,匹配过程通过计算相应模型的测试语句的相似度来完成。
在声纹识别的过程中,每个人的语音都带有强烈的个人色彩,这是由于发音器官和发音习惯的差异以复杂的形势反映在说话人语音的波形中。
这种差异使得每个人的语音具有独特的特征,从而可以对说话者进行有效的识别。
总的来说,说话人确认原理是通过分析和比较语音信号中的个性因素来识别说话人的身份,这一技术是交叉运用心理学、生理学、数字信号处理、模式识别、人工智能等知识的综合性研究课题。
说话人识别方法综述【综述】随着语音识别技术和人工智能技术的不断发展,说话人识别技术已经逐渐成为了人们研究的热点和难点。
说话人识别技术是指计算机通过语音信号识别说话人的身份,实现自动说话人识别。
在实际应用中,说话人识别技术已经广泛应用于身份认证、声纹加密、电话客服等领域。
本文将就说话人识别技术的算法、特点及应用做一综述。
【算法】1.基于GMM-UBM的方法GMM-UBM(Gaussian Mixture Model-Universal Background Model)方法是一种经典的说话人识别算法,它利用GMM模型对语音信号进行建模,并以通用背景模型(UBM)作为训练数据。
该方法通常用于短时语音信号的识别,准确度较高,但对噪声以及长时语音信号的识别效果较差。
2.基于i-vector的方法i-vector方法是由NIST提出的一种说话人识别算法,它将说话人的隐含向量表示为i-vector。
该方法将说话人的长时语音信号进行建模,具有很好的抗噪性能,但需要大量的训练数据和计算复杂度高。
3.深度学习方法随着深度学习技术的发展,深度学习方法在说话人识别领域得到了广泛应用。
其中,卷积神经网络(CNN)和长短时记忆网络(LSTM)是常用的神经网络结构。
该方法具有很高的准确度和鲁棒性,但需要大量的训练数据和计算资源。
【特点】1. 鲁棒性说话人识别技术在实际应用中需要具有较好的鲁棒性,即能够在嘈杂环境和不同话语语速下识别说话人的身份。
基于深度学习的方法和i-vector方法具有很好的抗噪能力。
2. 精度说话人识别技术需要具有较高的识别精度,能够准确识别说话人的身份。
在精度方面,基于GMM-UBM的方法表现并不理想,而基于i-vector和深度学习的方法可以达到很高的准确度。
3. 训练数据说话人识别技术需要大量的训练数据才能得到较好的效果。
基于GMM-UBM的方法需要大量的训练数据才能获得较高的识别精度,而基于i-vector和深度学习的方法需要更多的训练数据。
基于深度神经网络的语音识别模型研究共3篇基于深度神经网络的语音识别模型研究1随着人工智能技术的不断发展,语音识别技术已经成为了人机交互的一个重要领域。
语音识别技术对于改善人们的生活和工作具有重要的作用。
传统的语音识别技术主要是基于模板匹配和高斯混合模型的方法。
但是这些方法具有很多的局限性,如处理长文本准确度低、噪声干扰较敏感、实时性不高等问题。
近年来,深度神经网络(Deep Neural Networks,DNN)作为一种新的模型结构被引入到了语音识别中。
基于深度神经网络的语音识别技术,常常被称为“端到端的语音识别”,相比传统技术,它具有许多优势。
首先,DNN 可以自适应学习特征来表示语音信号。
其次,DNN具有实时性,可以很好地处理长语音文本。
最后,DNN具有良好的噪声屏蔽能力,能够在较差的语音环境中准确识别语音。
基于深度神经网络的语音识别模型在近年来的研究中取得了很大的进展。
首先,目前的模型采用了长短期记忆网络(LSTM)、卷积神经网络(CNN)和残差神经网络(ResNet)等结构,在语音识别性能上得到了不错的提升。
此外,针对深度神经网络模型存在的参数多、训练时间长、内存消耗大等问题,学者们提出了很多优化方法,比如剪枝、量化、跳跃连接等。
深度神经网络语音识别的实现过程可大致分为如下几个步骤:首先将语音信号转化为语音特征向量,然后将其送入深度神经网络中进行训练,完成后使用深度神经网络进行验证和应用。
语音识别中最重要的一步就是特征提取,而时频展示法(Spectrogram)是最常用的特征表述法。
Spectrogram 将语音信号在时域方向上进行分割,并将每份信号转换为对应的频谱图。
许多学者通过对 Spectrogram 进行分析和优化,不断提高其性能。
深度神经网络语音识别的训练过程可分为监督学习和无监督学习。
监督学习使用有标注的语音样本作为训练数据,利用这些数据来训练深度神经网络,使其能够自动识别未标注的样本。
人工智能技术在口译领域中的研究随着全球化的进程加速,语言交流带来的需求也越来越大。
对于那些需要跨越语言障碍进行交流的人来说,口译是一项非常重要的工作。
然而,由于口译的要求很高,受到一些限制,如口译人员的数量、地区和费用等。
但是,随着人工智能的飞速发展,人工智能技术已经开始在口译领域研究和应用。
一、语音识别技术语音识别技术是人工智能技术中的一种。
在口译中,语音识别技术可以用于识别说话人所说的内容,并将其转换为文字,并在显示器上呈现。
这可以帮助口译人员在会议中更好地捕捉肢体语言,以便更好地理解演讲者的意图和背景。
此外,语音识别技术也可以帮助口译人员更好地辨别演讲者的口音和语速,以便更好地做出翻译。
二、自然语言处理技术自然语言处理技术是另一种人工智能技术。
通过自然语言处理技术,计算机可以理解和处理人类自然语言。
在口译领域中,自然语言处理技术可以用于机器翻译。
机器翻译是一种自动翻译,其使用机器进行翻译,而不是人类。
当在会议现场没有口译员的时候,可以使用机器翻译来转换来自说话人的语音输入,并自动将其转换为所需的语言。
现代机器翻译已经越来越精确,特别是在使用神经网络进行翻译方面。
三、机器学习技术机器学习技术是人工智能技术中最重要的技术之一。
机器学习技术可以帮助计算机学习和识别大量数据,并根据数据生成模型。
在口译领域中,机器学习技术可以用于自适应翻译。
自适应翻译是指计算机可以自己进行学习,从而更好地适应各种语言的差异。
四、深度学习技术深度学习技术是机器学习技术中最前沿的技术之一。
深度学习技术可以通过模拟人脑的神经网络进行模型建立。
在口译领域中,深度学习技术可以用于提高机器翻译的精度。
通过将深度学习技术与大量数据集和机器学习技术相结合,机器翻译的精度已经达到了新的高度。
五、数据挖掘技术数据挖掘技术是人工智能技术中的一种。
数据挖掘技术可以帮助计算机发现数据中的隐含模式和规律。
在口译领域中,数据挖掘技术可以用于解决一些特殊的问题。
浅谈语音识别技术论文(2)浅谈语音识别技术论文篇二语音识别技术的发展【摘要】语音识别技术研究让人更加方便地享受到更多的社会信息资源和现代化服务,对任何事都能够通过语音交互的方式。
【关键词】语音识别技术;发展趋势语音识别是一门交叉学科。
语音识别研究经历了50多年的研究历程,经过50多年的积累研究,获得了巨大的进展。
特别是近20年来,语音识别技术取得了显着的进步,并逐步的走向市场。
在未来的日子里,语音识别技术将应用更为广泛。
一、语音识别技术概述语音识别是解决机器“听懂”人类语言的一项技术。
作为智能计算机研究的主导方向和人机语音通信的关键技术,语音识别技术一直受到各国科学界的广泛关注。
如今,随着语音识别技术研究的突破,其对计算机发展和社会生活的重要性日益凸现出来。
以语音识别技术开发出的产品应用领域非常广泛,如声控电话交换、信息网络查询、家庭服务、宾馆服务、医疗服务、银行服务、工业控制、语音通信系统等,几乎深入到社会的每个行业和每个方面。
广泛意义上的语音识别按照任务的不同可以分为4个方向:说话人识别、关键词检出、语言辨识和语音识别。
说话人识别技术是以话音对说话人进行区别,从而进行身份鉴别和认证的技术。
关键词检出技术应用于一些具有特定要求的场合,只关注那些包含特定词的句子,例如对一些特殊人名、地名的电话监听等。
语言辨识技术是通过分析处理一个语音片断以判别其所属语言种类的技术,本质上也是语音识别技术的一个方面。
语音识别就是通常人们所说的以说话的内容作为识别对象的技术,它是4个方面中最重要和研究最广泛的一个方向,也是本文讨论的主要内容。
二、语音识别的研究历史语音识别的研究工作始于20世纪50年代,1952年Bell实验室开发的Audry系统是第一个可以识别10个英文数字的语音识别系统。
1959年,Rorgie和Forge采用数字计算机识别英文元音和孤立词,从此开始了计算机语音识别。
60年代,苏联的Matin等提出了语音结束点的端点检测,使语音识别水平明显上升;Vintsyuk提出了动态编程,这一提法在以后的识别中不可或缺。
基于卷积神经网络的语音识别技术研究语音识别技术是人工智能的重要研究领域之一,其核心是自然语言处理。
目前,基于深度学习的语音识别技术已经被广泛应用于语音助手、智能家居、智能客服等领域。
其中,卷积神经网络(CNN)作为一种成功的深度学习架构,在语音识别中也发挥着非常重要的作用。
一、卷积神经网络的基本结构卷积神经网络由卷积层、池化层、全连接层等组成。
其中,卷积层是CNN的核心层次,用来提取语音信号中的特征特征,应用复杂的函数实现了从原始输入到特征提取的映射。
池化层用来对特征进行降维和抽样。
全连接层将特征提取出来的特征进行整合和分类。
整个CNN模型在训练过程中通过反向传播算法自动学习如何从语音信号中提取信息,从而实现了语音识别。
二、卷积神经网络的优点相比传统的语音识别方法,卷积神经网络具有以下优点:1.神经网络能够自动学习语音信号中的特征,避免了繁琐的人工特征提取过程。
2.卷积层的卷积核可以实现对语音信号的局部响应,提高了对信号变化的适应性。
3.卷积神经网络具有高度的灵活性,能够适应不同噪音水平和说话人口音的输入环境,并且模型参数也不需事先平衡。
三、卷积神经网络语音识别的研究问题和解决方案虽然卷积神经网络在语音识别领域具有良好的应用前景,但在实际应用中也存在一些问题。
主要问题如下:1.数据量问题:语音是一个高度动态的信号,需要大量的样本数据才能有效地训练模型。
目前,不同语种及不同口音的大规模数据集仍然是绝大多数研究所面临的难题。
2.语音噪声问题:噪声对语音识别的影响极大,尤其在实际应用环境中,噪声较多,因此如何对卷积神经网络进行优化以适应不同的噪音环境是一个很重要的问题。
3.实时性问题:语音识别在实际应用中需要达到实时性,即输入语音信号到输出文字结果的时延要达到可接受的范围。
如何快速适应语音信号的变化并实现实时性也是一个重要的问题。
针对以上问题,研究人员提出了以下解决方案:1.数据增强:通过降噪、语速变换、声道增强等技术,扩充数据的变化范围,提高模型的鲁棒性和分类效果。
基于深度学习的说话人识别算法研究第一章:引言1.1 研究背景说话人识别,即语音识别中的一项重要任务。
它的应用广泛,包括语音识别、语音合成、音频驱动虚拟角色等。
由于每个人的声音特征都是独一无二的,因此说话人识别成为可能。
随着深度学习的兴起,其在说话人识别领域的研究取得了巨大进展。
1.2 研究目的本研究的目的是探索基于深度学习的说话人识别算法。
通过收集和处理海量的语音数据,从中提取有效特征,并训练深度学习模型来进行说话人识别。
进一步,通过实验验证算法的准确性和可靠性。
第二章:深度学习介绍2.1 深度学习概述深度学习是一种机器学习的分支,它模仿人脑神经网络的结构和工作原理,通过多层次的网络结构来实现对数据的学习和分析。
深度学习的主要特点是能够从大规模数据中自动学习特征,并在复杂任务上取得优秀的性能。
2.2 深度学习在语音识别的应用深度学习在语音识别领域取得了巨大成功。
其中,卷积神经网络(CNN)和递归神经网络(RNN)是常用的深度学习模型。
通过CNN可以提取高级特征,而RNN则可以实现对语音序列的建模。
第三章:说话人识别算法研究3.1 数据收集与预处理为了训练说话人识别模型,首先需要收集大规模的语音数据。
这些数据可以包括各个种类的语音,如单字、长句、语音指令等。
之后,对数据进行预处理,包括语谱图转换、特征提取等。
3.2 特征提取在深度学习中,特征提取是非常关键的一步。
常用的特征提取方法包括梅尔频谱系数(MFCC)、倒频谱(LPCC)等。
这些方法能够从原始语音中提取有用的特征,用于后续的模型训练。
3.3 模型训练采用深度学习的方法对说话人进行识别,需要构建识别模型并进行训练。
常见的模型包括深度信念网络(DBN)、卷积神经网络(CNN)、长短时记忆网络(LSTM)等。
通过多次迭代训练,提高模型的准确性和稳定性。
3.4 模型评估与优化模型训练完成后,需要对其进行评估和优化。
评估指标可以包括准确率、召回率等。
基于机器学习的中文语音识别技术研究与实现中文语音识别技术是一种能够将人类语言转化为计算机可识别的形式的技术。
随着人工智能和机器学习的发展,中文语音识别技术取得了重要的突破和进展。
本文将探讨基于机器学习的中文语音识别技术的研究与实现,从其基本原理、关键技术以及应用场景等方面进行阐述。
首先,基于机器学习的中文语音识别技术的基本原理是通过大量的语音数据进行训练,利用机器学习算法来建立语音模型,并将输入的语音与这些已训练好的模型进行匹配和识别。
在语音信号的处理过程中,需要进行特征提取、声学建模、语言建模等关键步骤。
特征提取是语音识别的第一步,其目的是将语音信号转化为计算机可识别的特征表示形式。
常用的特征提取方法包括梅尔频率倒谱系数(MFCC)、自相关系数(ACF)等。
通过提取特定的频谱特征,可以减少语音信号的冗余信息,并更好地表征语音的重要特征。
声学建模是中文语音识别技术的核心之一,其作用是对每个语音单元进行建模,以便进行后续的识别和匹配。
常用的声学建模方法包括隐马尔可夫模型(HMM)、深度神经网络(DNN)等。
HMM可以对语音信号中的时序信息进行建模,而DNN则可以更好地表达复杂的非线性映射关系,提高识别准确率。
语言建模是用于对语音识别过程中的语言信息进行建模,以提高语音识别的准确性和鲁棒性。
语言建模可以通过统计语言模型或者神经网络语言模型来实现。
通过对大规模的语料库进行建模,可以更好地理解和预测输入语音的语义信息。
其次,基于机器学习的中文语音识别技术的研究与实现面临着一些挑战和困难。
首先,中文是一种复杂的语言,具有丰富的语音变体和语流变化。
这就要求语音识别系统需要具备较高的鲁棒性和泛化能力,能够适应不同说话人、不同场景下的语音输入。
另外,中文语音识别技术还需要解决声音的均衡性和音节的连续性等问题。
由于中文语音中存在较多的轻声现象,会导致声音的能量变弱,影响语音信号的特征提取和识别。
此外,中文语言中的音节具有较高的内在连续性,必须通过合理的建模方法来解决内在连续性问题。
矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。
声纹识别(说话⼈识别)技术说话⼈识别(Speaker Recognition,SR),⼜称声纹识别(Voiceprint Recognition,VPR),顾名思义,即通过声⾳来识别出来“谁在说话”,是根据语⾳信号中的说话⼈个性信息来识别说话⼈⾝份的⼀项⽣物特征识别技术。
便于⽐较,语⾳识别(Automatic Speech Recognition,ASR)是通过声⾳识别出来“在说什么”。
为了简便,后⽂统⼀称为VPR。
传统的VPR系统多是采⽤MFCC特征以及GMM模型框架,效果相当不错。
后续也出现了基于i-vector,深度神经⽹络的等更多的算法框架。
【持续更新……】基础声纹识别的理论基础是每⼀个声⾳都具有独特的特征,通过该特征能将不同⼈的声⾳进⾏有效的区分。
这种独特的特征主要由两个因素决定,第⼀个是声腔的尺⼨,具体包括咽喉、⿐腔和⼝腔等,这些器官的形状、尺⼨和位置决定了声带张⼒的⼤⼩和声⾳频率的范围。
因此不同的⼈虽然说同样的话,但是声⾳的频率分布是不同的,听起来有的低沉有的洪亮。
每个⼈的发声腔都是不同的,就像指纹⼀样,每个⼈的声⾳也就有独特的特征。
第⼆个决定声⾳特征的因素是发声器官被操纵的⽅式,发声器官包括唇、齿、⾆、软腭及腭肌⾁等,他们之间相互作⽤就会产⽣清晰的语⾳。
⽽他们之间的协作⽅式是⼈通过后天与周围⼈的交流中随机学习到的。
⼈在学习说话的过程中,通过模拟周围不同⼈的说话⽅式,就会逐渐形成⾃⼰的声纹特征。
因此,理论上来说,声纹就像指纹⼀样,很少会有两个⼈具有相同的声纹特征。
美国研究机构已经表明在某些特点的环境下声纹可以⽤来作为有效的证据。
并且美国联邦调查局对2000例与声纹相关的案件进⾏统计,利⽤声纹作为证据只有0.31%的错误率。
⽬前利⽤声纹来区分不同⼈这项技术已经被⼴泛认可,并且在各个领域中都有应⽤。
⽬前来看,声纹识别常⽤的⽅法包括模板匹配法、最近邻⽅法、神经元⽹络⽅法,VQ聚类法等。
语谱图是声⾳信号的⼀种图像化的表⽰⽅式,它的横轴代表时间,纵轴代表频率,语⾳在各个频率点的幅值⼤⼩⽤颜⾊来区分。
基于SoPC技术的便携式说话人确认系统研究与实现的开题报告一、研究背景当前,随着社会经济的发展和人们对智能化生活的需求不断增强,语音自然交互技术得到了广泛关注和应用。
其中,说话人确认技术是语音自然交互的重要组成部分之一,其主要目的是在多个说话人同时存在的场景中,自动识别每个说话人的身份,从而实现更加智能化和个性化的语音交互。
目前,大多数说话人确认系统都是基于数字信号处理和机器学习等技术实现,但是这些系统存在一些问题,如计算复杂度高、精度不高、适应性差等。
因此,研究如何利用SoPC技术来实现高效、准确和低功耗的便携式说话人确认系统具有一定的现实意义和研究价值。
二、研究内容本课题的主要研究内容包括以下几个方面:1. 分析便携式说话人确认系统的主要技术和算法,并对其进行优化改进,提高系统的性能和精度;2. 设计和实现基于SoPC技术的便携式说话人确认系统,包括硬件设计和软件开发;3. 对系统进行测试和优化,验证其性能和可行性,同时比较和分析所提出的系统与传统系统的优缺点;4. 最终撰写论文,介绍所设计实现的便携式说话人确认系统的技术方案、实现过程和测试结果。
三、研究方法和技术路线本课题的研究方法主要包括文献研究、算法优化、硬件设计、软件开发和实验测试等。
具体的技术路线如下:1.文献研究:对便携式说话人确认系统的相关研究进行分析,了解其现状和发展趋势,特别是针对SoPC技术的应用和发展进行深入探讨;2.算法优化:在分析传统算法的基础上,结合SoPC硬件平台和FPGA开发工具,设计和优化适用于便携式说话人确认系统的算法,提高系统的精度和效率;3.硬件设计:通过使用Verilog语言编写设计代码,实现SoPC硬件平台的设计和开发,涉及到的主要模块包括处理器、存储器、通信接口和控制器等;4.软件开发:在硬件设计的基础上,利用C语言等程序设计语言,结合SoC工具开发环境,实现软件程序的开发和优化;5.实验测试:对设计的便携式说话人确认系统进行测试和优化,分析系统的性能和可行性,比较和分析所提出的系统与传统系统的优缺点;6.论文撰写:在完成实验测试和分析报告的基础上,撰写毕业论文并进行答辩。
语音识别技术中的说话人识别方法1. 介绍语音识别技术的背景和意义(150字)语音识别技术是指将人类语音信息转化为可被计算机识别和处理的文本或命令的技术。
随着人工智能技术的快速发展,语音识别技术在多个领域得到广泛应用,如智能助理、语音控制、语音翻译等。
其中,说话人识别是语音识别技术中的重要分支,旨在通过声音特征的分析和比对来识别说话者的身份。
2. 语音识别技术的基本原理(200字)语音识别技术的基本原理是将语音信号转化为数字信号,并通过模式匹配算法来识别语音中的信息。
在识别过程中,语音信号首先会经过预处理,去除噪音和干扰因素,提取出主要的声音特征。
然后,使用一组特定的算法或模型对特征进行分析,包括基于隐马尔科夫模型(Hidden Markov Model, HMM)、深度学习神经网络等。
最后,通过与预先训练好的模型进行比对,确定语音中的各个单词或语句。
3. 说话人识别方法之声纹识别(300字)声纹识别是说话人识别的一种主要方法,基于个体声音特征的差异来识别说话者的身份。
声纹识别技术首先会采集个体的语音样本,通过提取语音信号的声谱图、频谱轮廓、共振峰等特征,建立个体的声纹模型。
然后,当新的语音进行识别时,系统会将其与每个声纹模型进行比对,计算相似度并判断最佳匹配结果。
声纹识别技术具有高度的个体特异性和稳定性,适用于长期身份认证等场景。
然而,声纹识别也面临环境干扰、可靠性差等问题,尚需进一步完善算法与模型训练。
4. 说话人识别方法之语音指纹识别(300字)语音指纹识别是另一种常用的说话人识别方法,它通过提取语音信号中的短时频率特征,将其转化为固定长度的语音指纹,再以此作为特征进行说话人识别。
语音指纹识别比较适用于短期身份认证和语音检索等应用场景。
语音指纹识别技术主要包括两个关键步骤:特征提取和匹配。
特征提取阶段会将语音信号转化为频域或时域特征,如梅尔频率倒谱系数(Mel Frequency Cepstral Coefficients, MFCC)或MFCC与动态时间规整(Dynamic Time Warping, DTW)等。
语音识别技术中的声纹识别与人声分离研究随着科技的不断发展,语音识别技术已经成为了人工智能领域中的一个重要方向。
语音识别技术不仅可以帮助人们更加便捷地与计算机进行交互,还可以广泛应用在语音翻译、语音搜索、智能客服等众多领域。
然而,要实现高效准确的语音识别,就必须解决声音的复杂问题。
在这个过程中,声纹识别与人声分离成为了重要的研究方向。
本文将详细介绍这两个技术在语音识别中的应用。
一、声纹识别声纹识别技术是利用人的声音特征进行身份识别的一种方法。
与传统的“口令、卡片、证件”等身份验证方法不同,声纹识别利用的是语音本身的固有特征,具有更高的安全性和易用性。
声纹识别的基本原理是,根据声音的频率分布,提取出个体的声纹特征,再与已知的声纹模型进行比较,从而识别说话人的身份。
声纹识别技术的应用非常广泛,例如在保险、银行、公安等领域中,可以用于客户身份验证、通话录音鉴定等。
在语音识别领域中,声纹识别也有着重要的应用。
声纹识别可以使用说话人的声音特征,来控制语音识别算法的参数,提高语音识别的准确率。
例如,若一个人的声纹特征比较明显,那么当他使用计算机识别语音时,系统会采用适合他的算法,从而提高语音识别的准确率。
因此,声纹识别技术可以帮助语音识别技术更好地适应不同的说话人,实现更准确、更稳定的语音识别效果。
二、人声分离人声分离是指从混合音频中分离出单个人声音频的技术。
在实际应用中,若多个人同时说话,或背景音乐、环境噪声等干扰声音同时存在,会严重干扰语音识别的准确度。
因此,人声分离技术的研究具有重要的意义。
传统的人声分离技术通常采用滤波器设计、谱减、非负矩阵分解等方法,但这些方法存在着很多局限性,例如会导致分离音频质量下降、无法处理多说话人情况等。
而随着深度学习的快速发展,利用深度神经网络进行人声分离的方法逐渐成为研究热点。
深度学习网络可以学习整个语音信号的频率特征、时间特征,从而更好地分离出单个声音信号,并极大地改进了传统人声分离技术的不足之处。
说话人识别技术研究马 建 郭建东(电子科技大学计算机学院四川成都610054)
【摘 要】 说话人识别,是指通过说话人的语音来自动识别说话人的身份,它主要包括特征提取和模式匹配两个部分。随着计算机技术和人工智能的发展,通过说话人识别实现特定场合的实体鉴别已经具有非常重要的研究和应用价值。【关键词】 说话人识别;说话人辨认;说话人确认
人类语言的产生是人体语言中枢与发音器官之间一个复杂的生理物理过程,人在讲话时使用的发声器官———舌、牙齿、喉头、肺、鼻腔在尺寸和形态方面每个人的差异很大,所以任何两个人的声纹图谱都有差异。每个人的语音声学特征既有相对稳定性,又有变异性,不是绝对的、一成不变的。这种变异可能来自生理、病理、心理、模拟、伪装,也可能与环境干扰有关。尽管如此,由于每个人的发音器官都不尽相同,因此在一般情况下,说话人的鉴定仍能区别不同的人或法定是同一人的声音,从而可以进行个人身份识别。说话人识别(SpeakerRecognition),根据应用环境不同可分为两类,即说话人辨认(SpeakerIdentification)和说话人确认(SpeakerVerification)。说话人辨认是通过一段语音确认身份的过程,在说话人辨认中,我们需要将待识声音和已知人群中的每一个人的特征逐一进行比较,从中辨别出说话人,系统的决策选择数目为说话者的数目。因此,说话人辨认系统的性能是随着说话人集合的规模增大而降低。说话人确认是证实某一说话人是否是他所声称的身份的过程。在说话人确认中,只需将待识声音与注册说话人自己的模型比较,以确定是否是注册者本人的声音,系统只需给出正确或错误两种选择。因此,说话人确认系统的性能是与说话人集合的规模无关。两类系统的不同之处如表1所示。表1 说话人识别的两类系统比较[1]说话人辨认说话人确认说话人未必合作说话人主动合作存在发音伪装问题存在发音模仿问题必须与N个已知模式进行比较只需与一个已知模式进行比较系统响应可以缓慢系统响应必须快速词汇表可以各个不相同词汇表限于标准试验短语通道特性可能不良或不同通道特性往往可以调整信噪比可能太低信噪比通常可调 与语音识别不同的是,说话人识别利用的是语音信号中的说话人信息,而不考虑语音中的字词意思,它强调说话人的个性;而语音识别的目的是识别出语音信号中的言语内容,并不考虑说话人是谁,它强调共性。说话人识别可能被用三种方式进行:文本相关的(Text-Dependent)、文本提示的(Text-Prompted)和文本无关的(Text-Independent)三种。与文本有关的说话人识别系统要求用户按照规定的内容发音,每个人的声音模型逐个被精确地建立,而识别时也必须按规定的内容发音,因此可以达到较好的识别效果,但系统需要用户配合,如果用户的发音与规定的内容不符合,则无法正确识别该用户。而与文本无关的识别系统则不规定说话人的发音内容,模型建立相对困难,但用户使用方便,可应用范围较宽。无论是与文本有关还是无关,系统都面临一个共同的问题,即无法区分一个声音是现场声音还是录音。但文本提示的说话人识别系统可以有效地避免这种情况发生。具体实现时,可采用随机或其他方法来生成提示文本,如随机的数字串或句子,以使假冒者无法事先录音。在说话人辨认方面,根据待识别的说话人是否在注册的说话人集合内,说话人辨认可以分为开集(open-set)辨认和闭集(close-set)辨认。闭集的说话人辨认是指系统具有这样的先
验知识;测试的说话人肯定是训练集中出现过的说话人。而开集的说话人辨认则指所测试的说话人还有可能是训练集中没有出现过的人。开集的说话人辨认和说话人确认通常都通过一个阈值来判断测试的说话人是不是在训练集中。说话人识别系统主要包括两个部分:特征提取和模式匹配(如图1所示)。特征提取的任务是选取惟一表现说话人身份
的有效且稳定可靠的特征;模式匹配的任务是对训练和识别时的特征模式进行相似性的匹配。
图1 说话人识别系统的典型结构特征提取
说话人的模型不是由语音信号得到的,而是通过从语音信号中提取特征而得到的,是说话人语音特征的模型。测试音只有在经过特征提取后才与说话人的模型进行比较和匹配,训练语音也只有进行语音特征提取后才能得到其特征的模型,因此特征提取是说话人识别系统中的重要组成部分。与计算机处理相对应,可以将人类的声音特征划分为以下三个层次:声道声学层次,在分析短时信号的基础上,抽取对通道、时间等因素不敏感的特征;韵律特征层次,抽取独立于声学、声道等因素的超音段特征,如方言、韵律、语速等;语言结构层次,通过对语音信号的识别,获取更加全面和结构化的语义信息。说话人识别系统主要针对较低层次的声道声学特征进行建模,主要有基音(Pitch)周期、共振峰(Format)、基于线性预测(LinearPredictive)的倒谱(Cepstrum)、基于付氏变换的FFT
倒谱、基于语音信号的滤波器组分析的Mel倒谱和语音谱的过渡信息(TransitionalInformation)等。总之,较好的特征提取,应该能够有效地区分不同的说话人,但又能在同一说话人语音发生变化时保持相对的稳定;不易被他人模仿或能够较好地解决被他人模仿问题;具有较好的抗噪性能等等。模式匹配测试音的特征与说话人模型进行匹配,计算匹配距离。说话人确认时,只与所声称的说话人的模型进行匹配和匹配距离计算;说话人辨认时,与所有人的模型进行匹配和匹配距离计算。目前针对各种特征而提出的模式匹配方法的研究越来越深入,大致可归为三类:基于非参数模型的方法、基于参数模型
8福 建 电 脑 2005年第1期的方法、基于神经网络模型的方法。典型的非参数模型有模板匹配、矢量量化模型(VectorQuantizationModel)等。模板匹配方法用语音信号某些特征的长时间的均值来辨认说话人,这一均值我们也称为统计平均。使用模板匹配方法,就是对待识语音计算平均值。并与已经储存的每一说话人训练平均值进行比较。在模板模型系统中,补偿说话率偏差的最流行方法是动态时间规整(DTW)方法。矢量量化模型作为一种非参数模型,是目前文本无关的说话人识别方法的评估基准。从语音信号中提取的说话人特征,常是一多维矢量的时间序列。矢量量化模型就是从这些矢量中寻找到少数具有代表性的典型矢量进而构的说话人模型。寻找代表矢量(码本)为一矢量聚类问题,可通过聚类等算法来实现。用矢量量化模型识别说话人的过程如下:对某一说话人,其训练语音的特征矢量序列通过聚类算法可聚为M类,求每类中的所有矢量的均值(或选择类中的一个成员)就得到了每类的码本矢量。M个码本矢量构成了该说话人的矢量量化模型。在识别过程中,将待识语音的每一特征矢量到某一说话人的M个三本矢量的一个最小距离进行累加,累加和最小的说话人作为识别结果。这种方法的识别精度较高,且判断速度快。参数模型是指采用某种概率密度函数来描述说话人的语音特征空间的分布情况,并以该概率密度函数的一组参数来作为说话人的模型。这些参数可以用从训练语音中提取的特征参量来估计。说话人识别系统中经常采用的概率模型有:高斯模型、高斯混合模型(GassianMixtureModel,GMM)、隐马尔可夫模型(HiddenMarkovMode,HMM)等。每一说话人的语音特征在特征空间中都形成了特定的分布,可以用这一分布来描述说话人的个性。高斯混合模型(GMM)是用多个高斯分布的线性组合近似说话人的特征分布,识别是将最能够产生测试音特征的说话人分布模型对应的说话人作为识别结果。HMM模型是语音信号时变特征的有参表示法。它由相互关联的两个随机过程共同描述信号的统计特性,其中一个是隐蔽的(不可观测的)具有有限状态的Markor链,另一个是与Markor链的每一状态相关联的观察矢量的随机过程(可观测的)。隐蔽Markor链的特征要靠可观测到的信号特征揭示。这样,语音等时变信号某一段的特征就由对应状态观察符号的随机过程描述,而信号随时间的变化由隐蔽Markor链的转移概率描述。模型参数包括HMM拓扑结构、状态转移概率及描述观察符号统计特性的一组随机函数。按照随机函数的特点,HMM模型可分为离散隐马尔可夫模型(采用离散概率密度函数,简称DHMM)和连续隐马尔可夫模型(采用连续概率密度函数,简称CHMM)以及半连续隐马尔可夫模型(SCHMM,集DHMM和CHMM特点)。一般来讲,在训练数据足够的,CHMM优于DHMM和SCHMM。说话人识别系统中采用的神经网络模型有多层感知器(Multi-LayerPerceptron,MLP)、径向基函数(RadialBasis
Function,RBF)、时延神经网络(Time-DelayNeuralNetwork,TDNN)、自组织特生映射(Self-OrganizingFeatureMap,SOM)等。人工神经网络模仿人脑的信息处理机制,把大量结构非常简单的计算单元相互连接起来,实现高度并行和分散的信息处。尤其适合于说话人识别这类与人的感知有关的信息处理问题。它可以通过从示例中学习,实现网络具有的自我组织、自适应、自学习能力。从语音中说话人个性特征与说话人的对应关系上讲。说话人识别是一个非常复杂的非线性分类问题,
而人工神经网络,尤其是多层感知器结构的人工神经网络有着传统分类方法所不能比拟的分类能力。人工神经网络在某种程度上模拟了生物的感知特性,它是一种分布式并行处理结构的网络模型,具有自组织和自学习能力、很强的复杂分类边界区分能力以及对不完全信息的鲁棒性,其性能近似理想的分类器。其缺点是训练时间长,动态时间规整能力弱,网络规模随说话人数目的增加可能会大到难以训练的程度。对于说话人确认系统,表征其性能的最重要的两个参量是错误拒绝率和错误接受率。前者是拒绝真实的说话人而造成的错误,后者是接受假冒者而造成的错误,二者与阈值的设定相关。说话人确认系统的错误率与用户数目无关,而说话人辨认系统的性能与用户数目有关,并随着用户数目的增加,系统的性能会不断下降。说话人识别应用前景与其他生物识别技术,诸如指纹识别、掌形识别、虹膜识别等相比较,声纹识别除具有不会遗失和忘记、不需记忆、使用方便等优点。其主要应用领域包括以下几方面:
(1)说话人核对:包括电话预约业务的声音确认转帐、汇
款、余额通知、股票行情咨询等。(2)搜索罪犯:判断犯罪现场记录的声音是多个嫌疑犯中
的哪一个人的声音,有时可能嫌疑犯中不包有真正的罪犯,此时常常需要将说话人辨认与确认合起来。(3)医学应用:如使声纹识别系统响应患者的命令,从而实
现对机器假肢的控制等。(4)军事领域应用:通过电子侦听,在众中信号找出侦听对
象信号;通过语音辨别确认己方指挥员的命令而不致为敌方查假信号所欺骗。