[发明专利]快速声纹认证方法

说明书

技术领域

本发明为一种声纹比对认证方法，属于身份识别技术领域。

背景技术

司法声纹比对技术于上世纪中叶由美国率先应用于司法领域，后来俄罗斯、日本等国先后开始进入研究和实践阶段，我国起步于上世纪90年代初期，目前也正在进入实践和发展阶段。目前声纹比对认证的方法大概包括以下几种：1、基音轨迹图比对；2、语谱图(共振峰)比对；3、统计方法。

基音轨迹图比对方法：

(1)在样本和检材中，找出大量的相同词汇；

(2)对样本和检材中相同的词汇提取基音；

(3)比对样本中相同词汇基音轨迹图，提取样本基音轨迹图的稳定部分；

(4)比对检材中相同词汇基音轨迹图，提取检材基音轨迹图的稳定部分；

(5)比对样本基音轨迹图的稳定部分和检材基音轨迹图的稳定部分，得出比对结果；

语谱图(共振峰)比对方法：

(1)在样本和检材中，找出大量的相同词汇；

(2)对样本和检材中相同的词汇绘制语谱图；

(3)比对样本中相同词汇语谱图中的共振峰位置和走势，通常取前三条共振峰轨迹，若语音质量好也可取用第四条共振峰轨迹，通过比对得到共振峰轨迹的稳定部分；

(4)比对检材中相同词汇语谱图中的共振峰位置和走势，通常取前三条共振峰轨迹，若语音质量好也可取用第四条共振峰轨迹，通过比对得到共振峰轨迹的稳定部分；

(5)比对样本与检材相同词汇的共振峰轨迹的稳定部分，得出比对结果；

统计方法：

(1)从样本和检材中提取大量声纹特征，如基音、共振峰、倒谱等；

(2)以贝叶斯理论为基础，考察样本和检材间统计规律是否相符，得出最终比对结果。

以上三种方法中，前两种应用最为广泛，应用时间长，稳定性好，缺点是难于寻找稳定部分特征，且比对时间长，耗费大量时间和精力，第三种方法是近几年刚刚兴起的方法，应用简单，比对速度快，但稳定性不强，受环境噪声、信道差异、情绪等影响较大。

发明内容

本发明的目的在于提出一种快速并且稳定的声纹比对认证方法(1)通过计算得到样本内相同词汇的典型特征序列，通过典型特征序列与其余特征序列间的匹配值自动得到稳定的模板；(2)通过样本模板，计算与特征序列间的匹配值，得到统计均值和标准差数据，通过加权获得阈值；(3)计算样本模板和检材模板间的特征匹配值，及每维特征的相关系数，与阈值比对得出比对结果。

本发明的快速声纹认证方法，包括以下步骤：

(1)从磁带、CD、MP3等放音设备中提取出检材和样本的声纹文件，获取相应声纹信号；

(2)提取出检材文件和样本文件中均反复出现多次的词汇或短句，形成新的语音文件；

(3)将样本文件中提取的相同短语内容的M个文件送入特征提取单元，提取出M个样本声学特征参数；

(4)将检材文件中提取的相同短语内容的N个文件送入特征提取单元，提取出N个检材声学特征参数；

(5)将样本特征参数通过动态规划和加权处理，获得具有该组声纹特征共性的特征模板，并获得统计阈值；

(6)将检材特征参数通过动态规划和加权处理，获得具有该组声纹特征共性的特征模板；

(7)将样本特征模板与检材特征模板进行匹配计算，得到匹配结果；

上述方法中的(3)、(4)中的特征提取处理，以倒谱为例，该方法包括以下步骤：

(1)提取声纹信号的特征参数序列；

(2)计算特征参数的差分扩展参数序列作为补充参数；

(3)将特征参数与差分扩展参数合并为最终特征参数；

上述方法中(5)、(6)中特征模板提取，该方法包括以下步骤：

(1)寻找一组声纹特征中稳定性较好的一个信号；

(2)以该较稳定信号为初始模板，将其余信号与该较稳定信号对齐；

(3)求解各个对齐信号的权值，最后通过加权获得最终特征模板；

上述方法(5)中自适应阈值计算方法，该方法包括以下步骤：

(1)计算样本声纹特征模板与所有样本声纹特征间的帧间匹配值；

(2)求出匹配值的统计平均和标准差；

(3)使用统计平均和标准差，通过加权方式得到阈值；

上述方法中的(7)中模板匹配计算方法，该方法包括以下步骤：

(1)计算样本特征模板与检材特征模板间的帧间匹配距离值；

(2)与样本模板获得的统计阈值比较，得到比对结果。