声纹识别系统介绍

生物识别技术是通过计算机与光学、声学、生物传感器和生物统计学原理等高科技手段密切结合，利用人体固有的生理特性（如指纹、人脸、红膜等）和行为特征（如笔迹、声音、步态等）来进行个人身份的鉴定。生物特征识别技术比传统的身份鉴定方法更具安全、保密和方便性，并且具有不易遗忘、防伪性能好、不易伪造或被盗、随身“携带”和随时随地可用等优点（如图1所示）。现在主要的生物特征识别方法有：指纹识别、掌纹识别、人脸识别、虹膜识别、视网膜识别、声纹识别、手形识别、签名识别、步态识别等。 

一、 声纹识别技术简介

声纹识别（又称说话人识别）是从说话人发出的语音信号中自动提取说话人信息，并对说话人进行识别的研究领域。它是交叉运用心理学、生理学、语音信号处理、模式识别、统计学习理论和人工智能的综合性研究课题。不同人的指纹不同，与此类似，每个人由于发音器官的生理差异以及后天形成的行为差异，使得他们语音中都带有强烈的个人色彩。这为声纹识别提供了技术可能性。

Ø        声纹识别的分类

声纹识别也称为说话人识别，有不同的分类方法：

1)按识别任务的不同，可以分成说话人辨认(Speaker Identification)和说话人确认(Speaker Verification)。前者用以判断某段语音是若干人中的哪一个所说的，是“多选一”问题；而后者用以确认某段语音是否是指定的某个人所说的，是“一对一判别”问题。

2)按识别的依据不同，可分成文本相关的(Text-Dependent)和文本无关的(Text-Independent)两种。“文本相关”要求用户按照规定的内容发音，可以达到较好的识别效果，但系统需要用户配合，如果用户的发音与规定的内容不符合，则无法正确识别该用户。“文本无关”的则不规定说话人的发音内容，模型建立相对困难，但用户使用方便，可应用范围较广。

Ø        声纹识别的优势

人的语音可以非常自然的产生，这使得声纹识别具有其他生物认证技术不具备的优势：

1) 数据易取性：说话者的语音携带着自身的声纹特征且说话人语音随处可在获取非常方便，使用者的接受程度很高；

2) 采集成本低廉性：无需特殊的语音采集设备，普通麦克风即可做输入设备；

3) 远程的可操作性：通过手机、网络等通讯手段可进行用户的远程身份认证,与其他生物识别技术相比，声纹识别更为擅长，得天独厚；

4) 身份认证的隐蔽性：语音随处可在，声纹识别可以在不知不觉中完成身份认证。

5）适应人群范围广，它与语言无关，与方言腔调无关；在整个注册和验证过程中，你完全可以使用家乡方言和腔调， 不需要说任何标准普通话。

Ø        声纹识别的应用

目前，声纹识别已经在证券交易、银行交易、身份证、信用卡的认证等领域均有应用。在国外，声纹识别技术已经取得了较为广泛的应用。美国已把声纹识别用到保险、银行等行业，迪拜在交通管理上使用声纹验证来确认驾驶员身份，戴尔公司已经实施了声纹认证用于网上订购，菲律宾政府的养老金系统现在也可以通过声纹识别来完成身份认证。在国内，声纹识别技术目前已广泛应用于嵌入式系统，同时其他方面的应用也逐渐兴起，如招商银行已经于2008年8月开始与以色列的PerSay公司进行声纹识别方面的项目合作。

声纹识别已成功应用在司法鉴定领域。利用声纹识别技术确定犯罪证据，如通过分析电话录音资料来确定犯罪嫌疑人的身份和犯罪行为等做法，已在一些刑事案件的侦破中得到应用。美国在1971年就公开认可使用声纹鉴定。在国内，随着各种录音设备的普及，声音材料的留存十分方便，因此一些案件就可以借助声纹鉴定来协助案件的侦查和审理。声纹鉴定已经成为国内司法鉴定机构的一种重要技术手段，其在司法活动的某些方面已然发挥出显著的作用。

 

应用领域

应用举例

信息领域

如在企业总机中，识别出主叫方的身份信息；

银行、证券

应用声纹识别技术到电话银行、远程炒股等业务的用户身份确认，可以与传统密码一起使用形成又保险，大大提高安全性；

公安司法

电话勒索等案件中通过声纹识别可以在一段录音中查找出嫌疑人或缩小侦察范围；在法庭上可以通过声纹技术进行身份确认；

军队和国防、国家安全

作战中监听是否有关键说话人出现，再对内容跟踪；接收到军事指令时，可以对发令者进行确认（据报道，2001年中美撞机事件中的美侦察机就有声纹识别侦听模块）

保安和证件防伪

如机场的门禁系统，声纹识别又可用于信用卡、银行自动取款机、门和车的钥匙卡、授权使用的电脑、声纹锁等等。

 

表2 声纹识别的应用领域举例

二、 天聪声纹识别系统

厦门天聪智能软件有限公司是一家成立于2005年的高新技术企业，专业从事语音技术、声纹识别和嵌入式系统的研发和销售。天聪公司自主研发的产品可应用于电信增值、司法鉴定、智能玩具、智能家居，以及远程门禁等领域。天聪公司已被认定为“高新技术企业”和“软件企业”，荣获福建省科技进步奖1项，获得软件著作权3项，实用新型专利2项（专利号：ZL 200620156635.1、ZL 200920136676.8），发明专利（公示）1项。

 

    天聪公司是专业的生物认证技术开发商，公司与厦门大学联合研发的声纹识别系统，集成了国际先进的说话人模型技术，能够依据较短的语音，自动鉴别说话人的身份。声纹识别系统包括文本相关和文本无关两种类型。文本无关任务中，说话人可以任意说话，系统也可以有高精度的识别率，并且，系统在针对各种冒充方法上均有自己一个独特的解决方案。该系统适用于门禁系统、网络安全和电话声纹认证等。

天聪声纹技术产品为可工作于移动、电信、网络等远程信息服务中的非理想条件，高准确性，识别速度快，安全，易用，成本低的声纹检测产品。在电子商务、电子政务、银行、证券、公安司法、军队、国防、保安等领域广泛应用，它具有如下的优点：

（a）适应于非理想条件下的跨信道和噪声背景；

（b）高的精度，声纹识别达到使用水平；

（c）无需记忆，也无需担心被别人破解或者偷窃密码；

（d）高安全性，可防止录音冒用。

 

天聪公司与司法鉴定所合作，已成功完成厦门、泉州等地的多个声纹鉴定（同一性认定）、声音完整性认定等项目，为司法部门提供了可靠的判断依据。

 

 

天聪声纹识别系统也成功应用于中国科技馆人类声纹展项，用于体现声纹识别最新高科技成果。

 

三、        主要应用领域

ü        银行、证券。鉴于密码的安全性不高，可以用声纹识别技术对电话银行、远程炒股等业务中的用户身份进行确认，为了提供安全性，还可以采取一些其他措施，如密码和声纹双保险，如随机提示文本用文本相关的声纹识别技术进行身份确认（随机提示文本保证无法用事先录好的音去假冒），甚至可以把交易时的声音录下来以备查询。

ü        军队和国防。声纹辨认技术可以察觉电话交谈过程中是否有关键说话人出现，继而对交谈的内容进行跟踪(战场环境监听)；在通过电话发出军事指令时，可以对发出命令的人的身份进行确认(敌我指战员鉴别)。目前该技术在国外军事方面已经有所应用。据报道，迫降在我国海南机场的美军EP-3侦察机中就载有类似的声纹识别侦听模块。

 

 

 

典型应用—基于声纹识别技术的电话语音远程考勤系统

电话通信中，固定电话的电话号码和具体的位置（位置场所）总是绑定的，即两者一一对应；那么通过识别来电号码（必须是固定电话）和来电者说话声音的个人特征，我们的系统就可以快速的自动判断被监控人是否在规定的时间出现在规定的场所执行任务，以及记录在该场所停留的时间长度。这个技术方案主要应用在电话远程考勤、移动办公、医疗服务监控、监狱管理、劳改犯人的狱外服刑以及对假释犯罪嫌疑人的自动监控等方面。

采用这种高科技解决方案来开展远程考勤与服务时间跟踪，只需要在公司总部安装一台带有语音板卡和声纹识别软件的工控机或者PC兼容机，连接普通电话线即可工作，客户端则仅需要一台普通的固定电话，非常简单方便准确。

 

典型应用—基于声纹识别技术的亲情电话管理系统

亲情电话系统即远程认证、远程通话方式，面向监狱部门应用，主要采用声纹认证的方式来完成，即根据说话人的声音特征确定说话人身份。这种颠覆传统的远程通话方式，不但克服了传统方式的时间、地点的限制，而且化简了繁琐的会见程序，提高监管的管理水平、工作效率。系统包括系统管理员、开通电话亲情服务申请、使用亲情电话服务、亲情电话管理、电话记录管理等功能，赋予监测系统人性化特征，为监狱等司法部门工作提供了更大的发展空间。

 典型应用—声纹识别保险柜

保险柜对于产品的安全性要求极高，而声纹识别技术安全性、保密性高，具有不易遗忘、防伪性能好、不易伪造或被盗、随身“携带”和随时随地可用等优点，巧妙地符合了保险柜的性能需求，有力的提升保险柜的安全性。声纹识别技术在保险柜产品的创新性科学应用，突破了以往行业同质化、技术含量低的限制。