咳嗽音特征提取及在身份识别中的应用研究

摘要

目前，国内外研究领域中常见的用于身份识别的生物特征主要有指纹、掌纹、虹膜、视网膜、静脉、步态、耳廓、语音以及手部、面部模式等，但是这些特征中有些很容易被人为的伪造和窃取。为了提高识别的可靠性和安全性，已有不少学者将目光投向了人体内部的信息，如DNA、心音信号等。
　　咳嗽音是一种常见的临床症状，具有重要的诊断价值。由于每个人发音器官、发音声道以及发音习惯的个性差异，使得每个人的咳嗽音是不同的。作为人体的生理特征信息，咳嗽音具有普遍性、唯一性和稳定性，因此用咳嗽音进行身份识别理论上是可行的。
　　本文主要研究咳嗽音的特征提取及在身份识别中的应用。首先介绍了咳嗽音识别的研究现状，接着对咳嗽音信号的产生机理及时频域特性进行了分析，然后又介绍了咳嗽音特征参数的提取方法。通过研究广泛应用于语音识别的MFCC参数，本文提出了改进的特征参数MFCC_N，并且还给出了一种基于MFCC_N参数与短时能量结合的组合特征参数描述方法。改进的特征参数MFCC_N综合考虑了咳嗽音的静态特性和动态特性，对咳嗽音信号特征描述得更准确、更全面。为了验证MFCC_N参数及组合特征参数的有效性，分别进行了基于DTW和GMM的实验研究。实验结果证明:本文提出的改进特征参数识别率高，维数少，计算复杂度相对较低。同时也进一步证明了咳嗽音可以作为鉴定人身份的一种生物特征，并且有极大的应用前景。

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第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 咳嗽音识别的研究现状

1.3 本文研究内容

第二章 咳嗽音的基础知识

2.1 发声器官的结构

2.2 咳嗽音信号的产生机理及模型

2.3 咳嗽音信号特性分析

2.4 本章小结

第三章 咳嗽音信号特征提取

3.1 预处理

3.2 咳嗽音特征参数提取

3.3 本章小结

第四章 识别方法介绍

4.1 动态时间规整方法(DTW)

4.2 高斯混合模型(GMM)

4.3 本章小结

第五章 咳嗽音身份识别的实验研究

5.1 实验条件

5.2 基于 DTW 的咳嗽音身份识别实验

5.3 基于 GMM 的咳嗽音身份识别实验

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士研究生期间研究成果