基于特定说话人识别的门禁系统研究

论文摘要

说话人识别是一种生物识别技术。通过对采集到的语音信号提取相应的特征,建立相应的模型,最后判断说话人身份。说话人识别在信息安全和身份鉴别等领域都具有广泛的应用前景。但目前国内外绝大部分说话人识别系统都是完全基于计算机来完成,从而成本过高,并且现有的语音门禁系统产品也仅限于单用户使用,这些不足阻碍着语音门禁产品的推广使用。本文重点研究了Mel频率倒谱系数特征和矢量量化模型的说话人识别理论,在此基础上设计出一套稳定可靠、经济实用的多用户语音门禁系统。针对当前大部分说话人识别系统完全依赖计算机来完成,通过采用一台计算机作为主机和多个用户终端作为从机方式进行组网,实现多用户分时共享单台计算机,达到降低单用户使用成本的目的,同时也为用户管理带来便利;针对目前门禁系统普遍使用RS485总线方式通讯所造成电缆铺设施工不便以及用户容量受限的不足,本系统通过无线通讯的方式实现门禁终端安装灵活,不受地理位置影响,并且用户容量可以根据需要进行扩展;用户终端采用TMS5509APGE作为主处理器,充分利用该芯片高效的数字运算能力和便于扩展高性价比数据存储器(SDRAM)特性,以及处理器自身较低的市场价格实现用户终端在满足运算需求的前提下成本最优。在USB接口通讯设计中,没有采用专门USB接口芯片,而通过普通单片机IO模拟USB物理时序的方法实现USB通讯,进一步降低硬件成本;USART异步通讯中使用码元宽度实时检测的方法,实现无线模块波特率的自适应,拓宽模块的使用范围,也为今后产品升级提供便利。通过对整套系统的测试表明,本课题所设计的特定说话人识别门禁系统工作正常、系统运行稳定、适应性强,识别率达到预期设计目标,具有较强的推广价值和市场竞争力。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 课题主要研究内容
• 第二章 特定说话人识别系统理论研究
• 2.1 语音信号预处理
• 2.1.1 预加重
• 2.1.2 端点检测
• 2.2 语音特征参数的选取
• 2.2.1 说话人识别中常用特征参数
• 2.2.2 适合本系统特征参数的选取
• 2.3 美尔倒谱参数
• 2.3.1 美尔倒谱参数原理
• 2.3.2 美尔倒谱参数的计算
• 2.4 基于矢量量化的说话人识别模型
• 2.4.1 矢量量化概述
• 2.4.2 最优矢量量化码本生成
• 2.4.3 最佳码本设计要求
• 2.4.4 LBG算法
• 2.4.5 说话人识别判决机制
• 第三章 基于说话人识别门禁系统的硬件设计
• 3.1 硬件系统
• 3.2 门禁系统客户机硬件模块单元
• 3.2.1 电源供给
• 3.2.2 核心处理器和存储模块
• 3.2.3 语音信号采集模块
• 3.2.4 TLV320AIC238与DSP的接口设计
• 3.2.5 客户机无线通讯模块
• 3.2.6 客户机人机交互操作模块
• 3.3 门禁系统主机硬件结构
• 3.3.1 无线收发模块
• 3.3.2 无线收发与计算机接口模块
• 第四章 基于说话人识别门禁系统的软件设计
• 4.1 客户端主程序流程框图
• 4.2 客户端初始化操作
• 4.2.1 系统运行环境建立
• 4.2.2 子模块初始操作
• 4.3 MEL参数提取
• 4.4 无线模块程序
• 4.5 人机交互模块通讯
• 4.6 主机程序
• 4.6.1 无线适配器驱动程序
• 4.6.2 图形界面设计
• 第五章 系统测试与优化
• 5.1 无线数据通讯测试
• 5.2 说话人识别仿真
• 5.3 说话人识别系统测试
• 5.4 系统优化
• 第六章 结论与展望
• 参考文献
• 附录1 部分源程序代码
• 附录2 无线适配器驱动程序代码
• 附录3 系统硬件原理图
• 客户端无线模块
• 主机端无线适配器
• 客户端控制器
• 致谢
• 攻读学位期间主要的研究成果