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声 纹 识 别 技 术 的 应 用
2008/7/25 18:10:45

  所谓声纹(voice print)是用电声学仪器显示的携带言语信息的声波频谱。人的语言产生是人体语言中枢与发音器官之间一个复杂的生理物理过程,身体在讲话时使用的器官--舌、牙齿、喉头、肺、鼻腔在尺寸和形态方面每个人的差异很大,所以任何两个人的声纹图谱都有差异。每个人的语音声学特征既有相对稳定性,又有变异性,不是绝对的、一成不变的。这种变异可来自生理、病理、心理、模拟、伪装,也与环境干扰有关。尽管如此,在一般情况下,声纹的鉴定仍能区别不同的人或法定是同一人的声音,从而可以进行个人身份识别。从20世纪60年代开始,声纹识别技术被广泛的进行研究,并应用到了电话查询、电话交易、个人身份证明乃至侦察技术等诸多领域。
 
  具体的说,声纹识别技术可以应用到以下领域:

  (1) 在信息查询领域的应用:
  在传统的呼叫中心系统中,为了向用户提供个性化服务,并提高坐席的工作效率,在坐席的电脑端采用了"Screen Pop"技术。电话拨打进入呼叫中心后,系统通过识别拨打者的电话号码来进行用户识别,并从数据库里调出该用户的个人及历史交易信息,从而能够提高人工坐席的工作效率并向用户提供更具有针对性的信息服务。但通过电话号码来进行用户身份识别的缺陷是显而易见的,一方面同一个电话的呼入者未必是同一个人,另一方面某个信息查询用户可能会用不同的电话呼入。而声纹识别技术就可以很好的解决上面的两个问题。基于每个人的声音特征都是唯一而且几乎很少会发生变化的特性,可以很好通过声纹识别技术进行用户身份识别,从而提高呼叫中心的工作有效性,尤其在更加需要人性化服务的医疗、教育、投资、票务、旅游等应用方面,声纹识别显得尤其重要。

  (2) 在电话交易方面的应用:

  在通过电话进行交易的系统中,如电话银行系统、商品电话交易系统、证券交易电话委托系统,交易系统的安全性是最重要的,也是系统设计者所要重点考虑的内容。传统的电话交易系统采用"用户名+密码"的控制机制,以确认用户的身份并确保交易的安全性。然而这种控制机制有几个明显的缺点:

  一是为了降低用户名以及密码被猜中的可能性,用户名和密码往往很长而难以记忆或者容易遗忘;

  二是密码有可能被猜到,而且现有的电话系统中,如果没有专用的端加密设备,通过DTMF信号输入身份密码,很容易就可能被别人窃取;

  三是拨打者往往需要拨打很多数字才能完成身份验证并最终进入系统,给用户带来很大的麻烦;

  若在电话交易系统内采用声纹识别技术来进行交易者身份识别与确认,上面的问题就可以迎刃而解,用户的声纹是唯一的,可以通过简单的说几句交易系统指定的话进行身份确认,其好处是显而易见的:

  提高了交易的安全性,大大降低了用户名和密码被猜中或者窃取的可能性;

  对交易系统的用户来说,交易过程更加简单和人性化;若与电话自动语音识别技术相结合,通过语音下达交易指令,则更能提高交易的快捷性,缩短拨打用户的拨打时间,降低电话交易难度;

  准确的用户身份识别,可以通过用户信息数据库和历史交易数据库,为提供真正的One-to-One 个性服务打下基础;

  降低交易系统费用:降低坐席的干涉时间,提高效率;由于缩短了拨打用户的拨打时间,从而会减少IVR硬件系统的通道需求数量。

  降低欺诈的可能性:商家可以根据有关的声纹识别技术,判断这些信息的可信度如何,并据此决定是否送货等,并可从数据库内查看拨打者的信用状况,由此可以大大地提高电话订购商品的效率,推动"电话商务"的发展。

  (3) 在PC以及手持式设备上面的应用:

  在PC机及手持式设备上,也需要进行用户身份的识别,从而允许或拒绝用户登陆电脑或者使用某些资源,或者进入特定用户的使用界面。同样采用传统的用户名加密码的保护机制,存在着用户名和密码泄密、被窃取、容易遗忘等问题。

  声纹识别技术应用到PC以及手持式设备上面,可以无须记忆密码,保护个人信息安全,大大提高系统的安全性,方便用户使用。如在Mac OS 9操作系统中就增加了Voiceprint password的功能。用户不需要通过键盘输入用户名和密码,只需要对着电脑说一句话就可以进行登陆。

  (4) 在保安系统以及证件防伪中的应用:

  声纹识别系统可用于信用卡、银行自动取款机、门、车的钥匙卡、授权使用的电脑、声纹锁以及特殊通道口的身份卡,在卡上事先存储了持卡者的声音特征码。在需要时,持卡者只要将卡插入专用机的插口上,通过一个传声器读出事先已储存的暗码,同时仪器接收持卡者发出的声音,然后进行分析比较,从而完成身份确认。

  同样可以把含有某人声纹特征的芯片嵌入到证件之中,通过上面所述的过程完成证件防伪。

  (5)与二维条码技术相结合的防伪应用:

PDF417二维条码是一种高密度、高信息含量的便携式数据文件,PDF417
二维条码及其系统的开发应用范围极广,在国外已广泛应用在国防、公安、交通运输、医疗保健、工业、商业、金融、海关及政府管理等领域。其典型优点如下:

  可容纳约1,000个汉字信息,比普通条码信息容量高几十倍
  可将照片、指纹、掌纹、声音、签字、文字等凡可数字化的信息进行编码
  纠错能力强,破损面积不超过50%,可照常恢复全部信息
  误码率不超过千万分之一,可靠性极高
  容易制作且成本低廉。利用现有的点阵、激光、喷墨、热敏/热转印、制卡机等打印技术,即可在纸张、PVC、甚至金属表面上印出PDF417二维条码

  采用声纹识别的方法对重要的证件、文件、单据进行防伪,在其上需要一载体记载声纹信息,若采用芯片的方式,则芯片和证件文件的紧密结合不易实现,并且芯片造价过高。从可行性上考虑,证件文件的声纹防伪需要选择一种可以和证件、文件紧密结合的声纹记载方法。综合考虑,二维条码不失为一种理想办法。

  它的高信息容量可以容纳下特定人的声纹信息,而且可以很好的与证件文件等纸质结合。在需要进行证件确认的时候,通过二维条码识别出用户的声纹特征并输入到声纹确认仪器中,同时与持证人的声音进行对比,从而完成证件和身份确认。

  声纹二维条码技术也可以应用到人类生活的很多领域,例如物流配送方面,在提取货物时、订货到达时可以通过声纹的二维条码技术来确认提货人或者购物者的身份,从而大大降低冒领、拒领等现象的发生,提高物流运行效率,促进电子商务和电话商务的发展。

  科大讯飞在声纹研究方面已经有很长时间的积累,作为中国语音产业的领导者和中文语音技术创业联盟的领导者,它凭借自己在语音技术研究方面的深厚实力,在和中科院、社科院以及中国科技大学的联合实验室的基础上,不断推进声纹识别技术的研究和应用,为该技术的产业化做着不懈的努力!

 
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