基于蚁群算法的说话人识别系统研究

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1、jg塞窑适太堂亟±堂垃诠塞里i亩1己l言1JI口在日常生活当中，许多场合都需要身份认证。传统的身份认证方法主要有以下两个方面：(1)身份标识物品，比如钥匙、证件等；(2)身份标识知识，比如用户名、密码等。尽管这两种方法广泛地应用于日常生活中，并且取得了长足的发展，但它们却无法区分真正的捌有者和取得身份标识物的冒充者。而基于生物特征识别的身份认证技术就能克服上述缺点【21。语音是人类拥有的最基本、最有效的通信手段。语音声波不仅传递着语音信息，而且还传递着说话人的信息。说话人识别是语音识别的一种特殊方式，它和语

2、音识别一样，都是将所收集到的语音信号进行处理，提取相应的特征向量或建立相应的模型，然后据此做出说话人的判吲11。近年来，说话人识别技术得到了长足的进展，并以其独特的方便性、经济性和准确性等优势受到世人瞩目。说话人识别技术始终与当今信息科学中最活跃的前沿学科保持密切的联系，并一起发展成为人们日常生活和工作中重要且普及的认证方式。1．1说话人识别的背景和意义说话人识别(SpeakerRecognition)又称声纹识别，它是要通过对说话人语音信号的分析和提取，自动确定说话人是否在所登记的说话人的集合中，以及说话

3、的人是谁的过程。它利用语音信号来识别出说话人的身份，与指纹识别、人脸识别、虹膜识别、掌形识别、姿态识别等同属于生物识别的范畴。十七世纪时，人们就已经丌始关注通过语音对人身份进行鉴别的可能性f1】[21。语音是人的自然属性之一，由于各个说话人发音器官的生理差异以及后天形成的行为差异，每个人的语音都带有强烈的个人色彩。因此每个人的语音中蕴涵着与众不同的个人特征。用语音来进行说话人识别有着许多独特的优点：对于正常人来说，语音是人的固有特征，不会丢失或遗忘，并且具有随身携带性；每个人的声带、咽喉、口腔和鼻腔的构造不

4、同，而且每个人的肺部收缩，压迫气流由支气管经过声门和声道的方式不同，导致每个人的语音特征有极强的个性，很难模jE塞銮适厶堂亟±堂僮途塞一．曼I直仿，具有个人特性的唯一性；语音信号的采集简易方便，系统设备成本低。因此，语音不仅具有自然唯一性、随身携带性、不会遗忘等特点，还具有数据采集设备的非接触性和简单性等其它生物特征所不具备的优点。语音信号的这些优点使得说话人识别在许多领域具有广泛的应用前景，如：1．说话人核对说话人识别可以应用在语音邮件、电子交易、银行、消费、安全保卫等经常需要身份核对的地方。同时，说话人

5、识别还可以用于电话预约服务、计算机人机界面等方面，使其只响应合法的使用者，如声音确认自动转帐汇款、余额通知和股票行情咨询等。还可以利用说话人识别作为出入的凭证，如用特定人的声音实现机密场所的出入人员的检查；在工厂，职工的口令可以实现职工签名管理等【21。2．搜索罪犯对犯罪时所记录的声音确定罪犯。有时嫌疑人中可能不包含真正的罪犯，这时可以通过说话人识别和说话人确认技术的有机结合，来识别罪犯。当前，日本警方研究人员经过长期研究，已证明说话人识别可以作为可信的法庭证据。3．军事领域利用说话人识别进行指挥员鉴别，然

6、后判断不同的指挥员所处的位置，获取敌方作战部署的意图，从而在战争中可以知己知彼，并为最终的胜利增加筹码。4．语音检索电话录音等设备每天产生大量信息，而我们常常仅对某些特定身份的说话人感兴趣，将说话人识别技术与连续语音识别技术相结合，就可检索出录音中特定人所说的内容。5．医学应用说话人识别的主要依据是说话人声道生理结构的差异，一方面生理学和解剖学的进展可促进说话人识别问题研究，另一方面也可借助说话人识别方法进行声道特性的研究。例如使晚话人识别系统响应患者的命令，从而实现对机器假肢的控制，模仿听觉特性的“鸡尾酒

7、会效应”等。虽然以上的这些罗列并不完全，但给出了说话人识别的基本应用类型和一些典型应用。与其它身份辨别方法(如指纹、眼虹膜、DNA)相比，说话人识别使用的语音信号具有获取简单的特点，故其具有十分广泛的应用前景。随着晚话人识别技术在社会、军事以及安全等领域越来越广泛的应用，美国、日本和欧洲等一些发达国家都已相继加强了在说话人识别领域的研究工作。我国一些高校和研究机构也对说话人识别进行了深入研究，如清华大学、北京大学、中科院声学所，中科院自动化所先后得到了国家自然科学基金重大项目的支持，取得了丰硕的研究成果。伴

8、随着数字信号处理和计算机技术的飞速发展，以及不断涌现的新技术和新方法，说话人识别技术研究已经取得了突飞猛进的发展。1．2说话人识别的研究现状说话人识别的研究始于上世纪30年代。早期的工作主要集中在人耳听辨实验和探讨听音识别的可能性方面。随着研究手段和工具的改进，研究工作逐渐脱离了单纯的人耳听辨。Bell实验室的R．K．Poot既发明了语谱图。Bell实验室的L．GKcrsta目视观察语谱图进行识别，提出了声纹(v