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与文本无关的说话人确认系统的信道鲁棒性研究

作　者: 巢建树
导　师: 邱意弘；黄伟
学　校: 上海交通大学
专　业: 生物医学工程
关键词: 特征参数说话人确认高斯混合模型支持向量机信道鲁棒性
分类号: TP391.42
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 92次
引　用: 1次
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内容摘要

说话人确认是判断待识别的说话人语音是否与他所申明的身份相符的一种生物识别技术。该技术广泛地应用于语音门禁系统、电话银行系统、数据库访问等身份验证领域。虽然说话人确认在干净的语音环境中已经取得了令人满意的结果,但是在信道或者噪声干扰的情况下,其识别率就会大大下降。因此本文着重研究了与文本无关的说话人确认系统,从参数级、模型级、系统级三个方面加强了系统的信道鲁棒性。主要有以下内容:一.详细分析了语音的参数特征以及提取方法,实现了各种参数级鲁棒性算法。二.在目前最为成功的UBM-GMM系统上,实现了十分优秀的隐藏因子分析(LFA)信道鲁棒性算法,提高了系统的识别性能。三.详细分析了支持向量机(SVM)的理论基础,将其引入说话人确认系统中并获得了良好的性能。实现了近几年来在该系统上使用的非常有效的信道鲁棒算法NAP。四.为了进一步提高系统的识别性能,研究了系统的融合方法。本文提出了一个基于基音的辅助系统与MFCC主系统结合的方法。最后,对于所有的子系统进行了融合得到了最优鲁棒性的系统。课题中使用了美国国家标准技术局(NIST)说话人识别评测的标准语音数据库以及评测标准,该语音库是在各种电话和手机传输通道、麦克风通道下录制的。本课题的实验验证了上述算法的有效性,基于这些算法的系统具有实用化价值。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-10
第一章绪论  10-18
  1.1 课题研究背景  10-11
  1.2 说话人识别概述  11-17
    1.2.1 说话人识别基本原理  11-12
    1.2.2 说话人识别类型  12-13
    1.2.3 评测数据库与评测标准  13-17
  1.3 本文主要研究内容  17-18
第二章特征参数提取和参数级鲁棒性研究  18-32
  2.1 语音的发声机理及其模型  18-20
  2.2 语音信号的特征参数  20-26
    2.2.1 基音周期  21-22
    2.2.2 MFCC 参数  22-25
    2.2.3 PLP 参数  25-26
  2.3 参数级鲁棒性研究  26-31
    2.3.1 动态参数法  26-27
    2.3.2 倒谱均值相减法(CMS)  27-28
    2.3.3 倒谱均值与方差归一化法(CMVN)  28
    2.3.4 RASTA  28-29
    2.3.5 特征弯折(Feature Warping)  29-31
  2.4 本章小结  31-32
第三章基于高斯混合模型的说话人确认系统  32-45
  3.1 高斯混合模型(GMM)  32-36
    3.1.1 基本概念  32-34
    3.1.2 模型参数的估计  34-36
  3.2 基于UBM-GMM 的系统  36-39
    3.2.1 UBM-GMM 的训练过程  36-38
    3.2.2 UBM-GMM 的识别过程  38-39
  3.3 基于LFA 的鲁棒性研究  39-42
    3.3.1 超向量(Supervector)的基本概念  39-40
    3.3.2 隐藏因子分析(LFA)  40-42
  3.4 实验与讨论  42-44
    3.4.1 数据库描述  42
    3.4.2 参数提取  42-43
    3.4.3 实验结果与分析  43-44
  3.5 本章小结  44-45
第四章基于支持向量机的说话人确认系统  45-71
  4.1 支持向量机(SVM)  45-58
    4.1.1 概述  45
    4.1.2 基于风险最小的机器学习方法  45-48
    4.1.3 线性判决边界  48-53
    4.1.4 非线性判决边界  53-55
    4.1.5 核函数  55-58
  4.2 SVM 在说话人确认中的应用  58-64
    4.2.1 概述  58-59
    4.2.2 GMM-SVM 系统  59-62
    4.2.3 GMM supervector 系统  62-64
  4.3 基于NAP 的鲁棒性研究  64-66
  4.4 实验与讨论  66-70
    4.4.1 基于SVM 各系统的实验结果  66-68
    4.4.2 NAP 鲁棒性的实验结果  68-70
  4.5 本章小结  70-71
第五章系统融合  71-82
  5.1 激励源系统及其融合  71-77
    5.1.1 概述  71-72
    5.1.2 Pitch 超向量系统  72-74
    5.1.3 Pitch 超向量和MFCC 超向量的系统融合  74-77
  5.2 各子系统融合  77-81
    5.2.1 实验条件描述  77-78
    5.2.2 实验结果与分析  78-81
  5.3 本章小结  81-82
第六章全文总结  82-84
  6.1 主要结论  82-83
  6.2 研究展望  83-84
参考文献  84-88
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文  88-89
致谢  89-92
上海交通大学学位论文答辩决议书  92

与文本无关的说话人确认系统的信道鲁棒性研究

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