【摘要】：說(shuō)話人識(shí)別技術(shù)是一項(xiàng)通過(guò)提取可以表征說(shuō)話人生理特性的語(yǔ)音參數(shù)對(duì)說(shuō)話人身份進(jìn)行認(rèn)證的技術(shù)。近年來(lái),由于研究者們對(duì)人工智能技術(shù)的不斷深入研究,說(shuō)話人識(shí)別技術(shù)也因此得到了快速的發(fā)展。語(yǔ)音工作者已經(jīng)把工作重心從研究基于高斯混合模型的說(shuō)話人識(shí)別方法逐漸轉(zhuǎn)移到研究基于深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的說(shuō)話人識(shí)別方法中。其中模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)說(shuō)話人語(yǔ)音信號(hào)具有較強(qiáng)的模型分類能力,而卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)數(shù)據(jù)又具很好的表征能力,基于此,本文通過(guò)提出一種改進(jìn)的說(shuō)話人識(shí)別方法,對(duì)說(shuō)話人識(shí)別效果進(jìn)行研究。本文的主要內(nèi)容如下:(1)針對(duì)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)存在的難以對(duì)數(shù)據(jù)特征進(jìn)行深度提取的問(wèn)題,本文通過(guò)將卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的卷積層和池化層與模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行有效地結(jié)合,提出基于改進(jìn)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的說(shuō)話人識(shí)別方法。該方法首先通過(guò)利用卷積層對(duì)數(shù)據(jù)特征進(jìn)行深度提取,然后通過(guò)池化層對(duì)提取的特征進(jìn)行降維,最后將池化層輸出的數(shù)據(jù)模糊化后,模糊推理系統(tǒng)會(huì)根據(jù)被模糊化后的輸入信號(hào)的隸屬度值,計(jì)算出當(dāng)前規(guī)則的適用度,并完成數(shù)據(jù)去模糊化后,輸出層將輸出說(shuō)話人識(shí)別結(jié)果。(2)針對(duì)當(dāng)前Dropout算法存在因隨機(jī)丟棄神經(jīng)元而可能造成關(guān)鍵信息丟失的問(wèn)題,本文對(duì)Dropout算法進(jìn)行了改進(jìn)。在當(dāng)前Dropout算法中引入對(duì)神經(jīng)元輸出值閾值判斷、分類的機(jī)制,并通過(guò)自定義函數(shù)降低激活程度較高的神經(jīng)元被丟棄的可能性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,改進(jìn)的Dropout算法能夠有效地提升說(shuō)話人識(shí)別系統(tǒng)的識(shí)別性能和泛化能力。
【圖文】：

完成預(yù)處理的語(yǔ)音信號(hào)具有更多的高頻分量，更少的噪聲以及更為均勻的頻率分布。（1）預(yù)加重受聲門激勵(lì)和生理結(jié)構(gòu)的影響，語(yǔ)音信號(hào)的平均功率譜中頻率大于 800Hz 的部分會(huì)按 6dB 倍頻程衰減。為了增加高頻成分，我們通常采用數(shù)字濾波器對(duì)語(yǔ)音信號(hào)預(yù)加重，從而保持語(yǔ)音信號(hào)頻譜的均勻性與平滑性[37]。平滑、均勻的語(yǔ)音信號(hào)可以用相同的信噪比計(jì)算出它的頻譜，為下一步的頻譜分析做準(zhǔn)備。 本次課題中的說(shuō)話人識(shí)別系統(tǒng)采用的是一階數(shù)字濾波器： 11 H z z （2-1）其中 為預(yù)加重系數(shù)，通常在范圍 0.9< <1 內(nèi)取值，在本次試驗(yàn)中 取值為0.97。圖 2-2 中，（a）為在說(shuō)話人語(yǔ)音樣本庫(kù)中隨機(jī)選取的一個(gè)說(shuō)話人的語(yǔ)音信號(hào)圖，（b）為對(duì)應(yīng)的頻譜圖。

（a） （b）圖 2-3 濾波器響應(yīng)與部分語(yǔ)音信號(hào)濾波后的頻譜圖 2-3 中，（a）為濾波器的幅頻響應(yīng)與相位響應(yīng)。取出第 200 到 455 點(diǎn)的語(yǔ)音信號(hào)觀察其特性，即（b）圖為部分語(yǔ)音信號(hào)的頻譜及其濾波后的頻譜。（2）分幀連續(xù)長(zhǎng)時(shí)語(yǔ)音信號(hào)具有時(shí)變特性，然而對(duì)于時(shí)長(zhǎng)在 10ms 到 30ms 范圍內(nèi)的語(yǔ)音信號(hào)，它的頻譜特征變化小，狀態(tài)穩(wěn)定，具有短時(shí)平穩(wěn)性。在說(shuō)話人識(shí)別領(lǐng)域，建立說(shuō)話人識(shí)別系統(tǒng)都以短時(shí)語(yǔ)音分析技術(shù)[38, 39]為基礎(chǔ)。長(zhǎng)時(shí)語(yǔ)音信號(hào)分割為多個(gè)長(zhǎng)度相等的語(yǔ)音片段的過(guò)程稱為分幀，，其中每一語(yǔ)音片段稱作一幀。幀的長(zhǎng)度通常在[10,30]毫秒范圍內(nèi)取值。經(jīng)過(guò)分幀，能表征說(shuō)話人聲音特性的語(yǔ)音幀就可以代替整段長(zhǎng)時(shí)語(yǔ)音信號(hào)。（3）加窗為了使每一幀的兩端能夠平滑過(guò)渡，一般對(duì)語(yǔ)音幀加窗處理。主瓣和旁瓣的寬度是決定窗函數(shù)性能的主要因素。矩形窗函數(shù)主瓣集中、頻率識(shí)別精度高但是
【學(xué)位授予單位】：南昌航空大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TN912.34;TP183

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本文編號(hào)：2594965