摘 要

Android现在作为主流手机操作系统，在锁屏和解屏应用上依然是采用传统的数字密码、图形密码及其混合密码，手摇，指纹识别，人脸识别，声纹识别等。前四种保护方式简单方便，但不是手机主人所特有的，一旦被他人窃取密码便能获得手机的使用权限，从而导致私人信息泄露造成财产安全甚至人身安全受到威胁；后三种是手机主人所特有的特性，但各有各的特点及优势。一个基于声纹识别技术的安卓手机身份认证系统，利用机主本人独一无二的声纹特征，通过语音采集、特征提取、模型建立、模式匹配等方法，联系本机的传统密码保护方式，建立一个拥有两重防护机制的声纹保护方式。采用服务器端和客户模式端，用户可以在客户端上进行连线或离线识别，用于解屏、锁屏、私人文件保护和APP启动等手机使用权限，避免机主私人信息外泄，增强手机的安全等级。

关键词：Android、声纹识别、语音信号处理、矢量量化算法

Abstract

As a contemporary mainstream operating system,Android phones now is still using the traditional numeric password,graphical password and mix password, hand,fingerprint recognition,face recognition, voiceprint recognition in Android lock and unlock screen application.The first four way to protect are simple and convenient, but it is not unique to the owner of the phone,once the password is stolen someone else will be able to obtain permission to use the phone, resulting in leakage of personal information,which would threaten property and even personal safety. The latter three are unique to the owner of the phone,but each have their own characteristics and advantages.A unique Android phone authentication system based voiceprint recognition technology, uses the unique voiceprint of the owner himself, through the voice collecting, feature extraction, modeling, pattern matching method, contact the traditional password protection of the phone, to create a owning double protection mechanism of voiceprint protection.Adopting Server-side and client-side mode, the user can perform on the client online or offline recognition for locking and unlocking screen in private file protection and other mobile phone APP start permissions, which can avoid leakage of personal information, and enhance mobile phone protective security.

Keywords: Android, voiceprint recognition, speech signal processing, vector quantization algorithm

目 录

学位论文原创性声明 I

学位论文版权使用授权书 I

摘要 II

Abstract III

目 录 IV

第1章 绪论 1

1.1 研究的背景、目的和意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.3课题研究内容 2

1.4 预期目标 2

第2章 Android平台简介 3

2.1 Android概述 3

2.2 Android架构 3

2.3 库 4

第3章 声纹识别技术 6

3.1 概述 6

3.2声纹识别的分类 6

3.3 声纹识别的基本原理和系统结构 7

3.3.1预处理 7

3.3.2声纹识别特征的选取 7

3.3.3模式匹配方法 7

3.4声纹识别的系统结构 8

3.5应用VQ的声纹识别系统 9

第4章 系统的设计 11

4．1开发环境和工具 11

4．1．1 硬件环境 11

4．1．2 软件工具 11

4.2系统框架设计 11

4.2.1 数据库模块 11

4.2.2 Android语音采集模块 12

4.2.3核心算法模块 14

4.2.4用户界面功能模块 14

4.2.5客户端与服务端连接模块 16

第5章 系统的实现 18

5.1 系统的整体运行测试 18

5.2 实验结果及分析 19

5.3本章小结 21

结 论 22

参考文献 23

致 谢 24

第1章 绪论

1.1 研究的背景、目的和意义

Android现在作为主流手机操作系统，在锁屏和解屏应用上依然是采用传统的数字密码、图形密码及其混合密码，手摇，指纹识别，人脸识别，声纹识别等。前四种密码方式简单方便，但并不是手机主人所独有的，一旦被他人窃取密码便能获得手机的使用权限，从而导致私人信息泄露造成财产安全甚至人身安全受到威胁；后三种是手机主人所独有的特征，但各有各的特点及优势。而使用声纹密码锁代替传统的密码保护，不仅是因为语音是人们日常生活中最常用、最简单、最便捷的使用工具，还因为每个人的声纹特征是独一无二的。

声纹(Voiceprint)是声音携带的具有语音信号的波纹频谱，可以被电声学仪器捕捉并显示出来的^[1]。我们说话的时候是脑内的语言中枢和发出声音的器官相互作用的过程。每个人发出声音的器官的生理构造都是不一样的，再加上后天养成的说话习惯差别，于是每个人的声纹特征都是互不相同的。因此人们能在一般情况下通过声音的音色、频高、能量的大小来听声辨人，

声纹识别是根据说话人语言器官的生理特性和说话时发声的习惯特征，确认相对应的说话人的身份的一种生物识别方法^[2]。声纹识别与指纹、人脸和虹膜等生物识别技术相比有着无法媲美的优点，如：

1. 语音采集装置成本低廉，本文要求的安卓手机一般自带该类装置，无需特备设施，而人脸识别一般要求摄像头的像素高，导致成本也高；
2. 声纹属于非接触式开启方式，干净卫生，而指纹识别必须使用手指接触，当手指有污渍、纹路太浅时都无法使用，具有较高的局限性。
3. 声纹是人与生俱来的固有特征，与使用语言无关，与方言腔调无关，不会丢失或遗忘，适应人群广；
4. 声音信号便于远程传输和获取，利用电信和网络的身份识别应用可实现远程客户服务，比指纹、人脸和虹膜更为方便快捷。

1.2 国内外研究现状