任务相关的说话人身份确认片上系统及其确认方法技术方案

任务相关的说话人身份确认片上系统，是针对现有技术应用说话人的语音特征来确认说话人的身份的工作平台是ＰＣ机或者大型服务器而提出的，其基于嵌入式语音处理芯片来实现任务相关的说话人的确认。本任务相关的说话人身份确认片上系统可以用于便携、低功耗、低成本的安保、考勤等身份确认产品中。同时也提出该任务相关的说话人身份确认片上系统的确认方法，包括用户训练步骤和用户确认步骤，均采用语音特征提取和采用动态规划的矢量匹配，具有良好的抗干扰性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及说话人确认系统，特别是涉及应用说话人的语音特征来确 认说话人的身份的。
技术介绍
目前用于身份确认的方法很多，包括密码输入、指纹识别、虹膜识别、 人脸识别，这些识别系统都己经比较成熟。事实上，语音和指纹一样，每 个人的声音具备自己独特的特征，其他人无法模仿代替，因此语音特征用 于说话人身份确认是当前安全、保密方面的一个研究热点。目前，己经有很多基于PC/服务器等大系统的声纹确认专利技术，主要用于侦听、安保等产□叩o中国专利号200610103612的专利申请公开了一种基于分布式结构的 说话人确认方法，前端采集说话人语音，提取特征，压縮为比特流格式， 并送入数据传输信道；数据传输信道负责系统前端与系统后端数据的传 输；系统后端将比特流格式数据解压縮为特征，并进行说话人确认。中国 专利号200310118507的专利申请公开了用语义信息确认来替代基于声纹 确认的训练过程，在基于声纹确认的准备工作还没有完成之前来进行识别 工作。同时语义信息确认帮助声纹确认搜集所需的训练语料，等基于声纹 识别的准备工作完成之后，把二者结合起来，进一步增强系统的安全性。 采取的技术方案是根据说话人的声纹特征通过GMM模型(高斯混合模型) 建立声纹模型；通过电话等语音输入设备录入语音，对声音进行预处理； 对处理后的声音根据一定的声纹模型进行声纹特征提取；同时进行文本判 断；用声纹特征和文本判断来识别说话人身份。中国专利号200510061955 公开了一种基于锚模型空间投影序数比较的快速说话人确认方法，首先对测试语音进行特征提取，得到一组特征向量序列，然后对锚模型中的每个 高斯混合模型以及背景模型估算概率密度，得到映射后的得分向量，并比 较测试语音与声明说话人的得分序数并计算序数的欧式距离，最后将序数 距离与阈值比较得到最终结果。还有声纹考勤机公开了语音采集模块采用说话人输入的语音ID号码口令，将其转换成数字信号，并把数字信号 传送至语音处理模块；语音预处理模块对输入语音的数字信号进行语音分 析处理，并输出处理得到的语音的微特征参数传送至训练模块；训练模块 接收语音预处理的数据，对指定的语音样本进行训练，形成声纹考勤模板， 存入存储系统模块中的员工档案中；考勤时，识别模块调用存储系统中的 利用训练模块生成的现有声纹考勤模板和从语音预处理模块得到的说话 人语音微特征参数，找出合法ID，进入声纹识别模块进行说话人确认， 声纹识别模块识别出说话人，找出说话人所对应的ID号，在将这个ID号 所对应的员工信息显示在液晶显示模块的显示屏上。以上这些专利技术都是基于PC/服务器等具备较强运算能力、较大存储空 间的运算平台，这类产品最大的缺点是工作平台是PC机或者大型服务器， 不可以应用在便携、移动的场合。
技术实现思路
鉴于上述现有技术应用领域的限制，本专利技术的目的是提供一种便携、 低功耗的任务相关的说话人身份确认片上系统及其实现方法，该任务相关 的说话人身份确认片上系统主要是基于嵌入式语音处理专用芯片来实现 任务相关的说话人确认方法，且具有良好的抗干扰性能。本专利技术提供的任务相关的说话人身份确认片上系统，包括为该系统提 供电源的电源模块、启动模块，存储数据的存储器，上述系统还包括嵌入 式语音处理芯片，上述嵌入式语音处理芯片包括电源管理模块，处理器系 统，及与放音模块和拾音模块连接的音频采样接口模块，上述处理器系统 与上述音频采样接口模块连接，上述电源模块与上述电源管理模块连接、 上述启动模块与上述处理器系统连接，用于启动语音处理芯片。一种任务相关的说话人身份确认方法，首先提供上述任务相关的说话人身份确认片上系统，而后进行用户训练步骤和用户确认步骤，上述用户 训练步骤和用户确认步骤均采用用于提取语音特征参数的语音特征提取和采用动态规划(Dynamic Programming,简称DP )的矢量匹配。优选地，上述动态规划对上述任务相关的说话人身份确认片上系统提 取两次训练的上述语音特征参数进行匹配运算，计算上述两次训练的语音 特征参数之间的失真距离。优选地，如果上述失真距离小于预设阈值，则上述任务相关的说话人 身份确认片上系统确认为训练成功，上述任务相关的说话人身份确认片上 系统存储上述两次训练的语音特征参数；如果上述失真距离大于预设阈 值，则上述任务相关的说话人身份确认片上系统确认为训练不成功，上述 任务相关的说话人身份确认片上系统要求用户重新训练。优选地，在上述用户确认步骤中，上述任务相关的说话人身份确认片 上系统提取用户输入的语音特征参数，上述任务相关的说话人身份确认片 上系统将上述用户输入的语音特征参数与上述存储的两次训练的语音特 征参数进行匹配运算，得到两个失真距离；如果其中最小的失真距离小于 预设阈值，则上述任务相关的说话人身份确认片上系统确认为身份确认成 功；如果其中最小的失真距离大于预设阈值，则上述任务相关的说话人身 份确认片上系统确认为身份确认失败。优选地，上述语音特征参数为13维语音特征参数，包括12维美尔频 率倒谱系数(Mel-Frequency Cepstral Coefficients,以下简称MFCC)和短时归一化对数能量E。基于嵌入式语音处理专用芯片，来实现任务相关的说话人身份确认系 统，可以用于便携、低功耗、低成本的安保、考勤等身份确认产品中。下面结合附图，对本专利技术的具体实施方式作进一步的详细说明。对于 所属
的技术人员而言，从对本专利技术的详细说明中，本专利技术的上述 和其他目的、特征和优点将显而易见。附图说明图l为说话人确认系统结构图2为特征参数提取流程图3为动态规划方法计算失真距离的示意图4为用户的完整训练流程图5为用户的识别流程图。具体实施例方式本专利技术优选实施例提供的身份确认片上系统采用声纹辨识的方式，事 先将用户的语音特征参数存储在系统中。在进行身份确认的时候，辨识用 户的输入声音声纹是否与预存的相符。基于语音处理专用芯片实现任务相关的说话人身份确认片上系统，主 要的技术难点在于*嵌入式芯片系统不同于PC/服务器，运算能力较低、RAM空间通常 只有几十K字节。在小系统上开发说话人确认算法，目标要接近或达到基 于PC/服务器的系统性能；*基于嵌入式芯片开发说话人确认算法，最终产品的成本大大降低， 就是为了应用到更多的民用产品中去。这样的产品在使用的时候，声音环 境较复杂，可能会存在噪声变化等情况。算法开发需要考虑抗噪方面的性 能。本专利技术优选实施例基于语音处理专用芯片UniSpeech和UniLite，这两 款芯片专为语音处理应用而设计，芯片采用高集成度的SOC (System on Chip)系统结构以0.18um半导体工艺制造，以16位定点DSP (100MIPS) 为核心，片内集成了直接双访问快速SRAM、 ADC/DAC (有效精度达到 12Bit)及相应的模拟信号放大器和抗混叠滤波器，外部只需扩展Flash存 储器、电源芯片、启动芯片等少量芯片即可构成完整系统应用。图1是以嵌入式语音处理专用芯片为核心构成完整系统应用的参考设 计方案图。本优选实施例选用语音处理专用芯片UniLite400。图中1. 电源芯片即电源模块406，提供给系统三路稳定电源，分别为 33V(20mA max) /2.本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种任务相关的说话人身份确认片上系统，包括为该系统提供电源的电源模块、启动模块，存储数据的存储器，其特征在于，上述系统还包括嵌入式语音处理芯片，上述嵌入式语音处理芯片包括电源管理模块，处理器系统，及与放音模块和拾音模块连接的音频采样接口模块，上述处理器系统与上述音频采样接口模块连接，上述电源模块与上述电源管理模块连接，上述启动模块与上述处理器系统连接，用于启动语音处理芯片。

【技术特征摘要】
1.一种任务相关的说话人身份确认片上系统，包括为该系统提供电源的电源模块、启动模块，存储数据的存储器，其特征在于，上述系统还包括嵌入式语音处理芯片，上述嵌入式语音处理芯片包括电源管理模块，处理器系统，及与放音模块和拾音模块连接的音频采样接口模块，上述处理器系统与上述音频采样接口模块连接，上述电源模块与上述电源管理模块连接，上述启动模块与上述处理器系统连接，用于启动语音处理芯片。2. —种任务相关的说话人身份确认方法，其特征在于，首先提供一种 如权利要求1所述的任务相关的说话人身份确认片上系统，而后进行用户 训练步骤和用户确认步骤，上述用户训练步骤和用户确认步骤均采用用于 提取语音特征参数的语音特征提取和采用动态规划的矢量匹配。3. 根据权利要求2所述的身份确认方法，其特征在于，上述动态规划 对上述任务相关的说话人身份确认片上系统提取两次训练的上述语音特 征参数进行匹配运算，计算上述两次训练的语音特征参数之间的失真距离。4. 根据权利要求3所述的身份确认方法，其特征在于，如果上述失真 距离...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁玉国，刘志，梁维谦，董明，张鹏，
申请(专利权)人：丁玉国，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]