基于FPGA的说话人身份识别系统设计

发布时间：2019-06-05 10:35

【摘要】：身份认证在我们现在生活的信息时代中无处不在,然而我们使用的传统的身份认证存在携带不便、容易遗失、容易损坏、密码易被破解等诸多问题。而基于声纹识别的说话人身份认证技术中,包含声纹特征的语音信息获取方便、自然,认证过程侵入性小,认证成本低廉,适合远程身份认证等优点,使得说话人身份识别技术将具有重要的科研价值和相当大的社会应用价值。现在的声纹识别系统主要是通过软件来实现的,其运算速度比较慢、可靠性差,SOPC(片上可编程系统)是一种基于FPGA(现场可编程门阵列)的软硬件复合系统,其可靠性好、运算快速、方便升级和成本低廉等优势,使基于FPGA的SOPC技术成为说话人身份识别系统的更佳实现方式。本设计是针对黑龙江省某地区人社局每年要对领取养老金的退休人员进行身份进行认证的项目进行的研究,本地区有数十万的已退休人员,每年都要对领取养老金的人员进行一次身份确认,防止当事人已经过世,但其亲属隐瞒不报继续领取养老金的问题,但是很多老人由于年龄过高、身患疾病或是在比较远的沿海地区养老等原因,确实每年亲自来人社局进行身份确认非常不便,为此当地人社局提出基于说话人识别的身份认证这个项目。通过对说话人声纹特征参数和模式匹配方式的国内外研究现状的调研,分析相应的识别率和FPGA可实现性,特征参数选择了MFCC(梅尔频率倒频谱系数),模式匹配方式选择了DTW(动态时间规整)方法,硬件平台选择了Altera公司的DE2开发平台。本文的主要工作有对基于MFCC特征参数和DTW识别模式的系统算法进行改进,并通过MATLAB进行算法仿真验证;在EP2C35芯片中对说话人的语音信号进行了预处理、MFCC特征提取、声纹库的建立和模式匹配四个模块的FPGA设计,完成说话人的身份认证系统实现;对系统进行集成,并进行下载、调试和验证分析。以10个人为样本对系统的功能实现进行试验,系统的平均识别率为91.67%,平均识别时间为3ms,系统的运行频率为57MHz,FPGA芯片的资源利用率为74.6%,系统达到了认证方便、侵入性小、成本低廉、识别率高、识别速度快和稳定性好等效果。综上所述,基于FPGA的说话人身份识别系统在社保、通信、银行、公安以及国防等领域都将有着广阔的应用前景。
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【学位授予单位】：齐齐哈尔大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN912.34

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本文编号：2493469