CN101999902A - 声纹测谎仪及声纹测谎方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种声纹测谎仪，包括接收待测的语音信息的音频输入模块；对待测的语音信息进行傅立叶变换，提取语音信息中的特征信息的音频转换模块；对语音信息中的特征信息进行对比统计，得到测谎结果的结果统计模块。本发明还公开了采用上述测谎仪实现的声纹测谎方法，将测试题目中的无关问题、准绳问题和相关问题向被测人提问；由所述音频转换模块对被测人作答的语音信息分别进行傅立叶变换，提取各个问题的特征信息；由结果统计模块对各个问题的特征信息进行统计比较，得到被测人对各个问题是否说谎的结论。本发明声纹测谎仪采用了傅立叶(FFT)转换原理对语言信号进行声纹分析，其结构简单，操作极为简洁，并且具有较高的精度和准确度。
Description
技术领域
本发明涉及一种测谎仪，尤其是一种声纹测谎仪。本发明还涉及一种声纹测谎方法。
背景技术
现有的多道心理测试仪(测谎仪)的呼吸传感器所采用的是“拉敏电阻”原理，脉搏传感器有的采用“压敏电阻”原理和袖套式血压计，以及指脉红外原理。在使用时，需要在被测人的胸部、胳膊等多处部分设置传感器，结构非常复杂，并且使用起来也非常的不方便。
为了解决这些问题，目前有人采用语音信息进行测谎。现有的声压测谎仪(Voice Stress Analysis VSA)主要是通过测量人在紧张时发出8～12Hz的次声波原理，如名称为“探测真实度的办公设备”，公开号为CN1719515A的中国专利申请中所记载。这种测谎仪，其单一的测量参数不利于测谎结果的准确判断。现有的声压测谎仪(VSA)其测量结果均是以LED(发光二级管)形式来完成的，其测谎结果是以红灯亮(说谎)绿灯亮(诚实)来判断的，显然这种定性分析的方法较粗糙，而且其精度和准确度都不高。这种单一的测量方法用于实际案件的测试显然很不实用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种声纹测谎仪，以及这种声纹测谎仪的测谎方法，其结构简单，使用灵活方便，并且具有较高的精度和准确度。
为解决上述技术问题，本发明声纹测谎仪的技术方案是，包括：
音频输入模块，接收待测的语音信息；
音频转换模块，对待测的语音信息进行傅立叶变换，提取语音信息中的特征信息；
结果统计模块，对语音信息中的特征信息进行对比统计，得到测谎结果。
本发明还公开了一种采用上述声纹测谎仪实现的声纹测谎方法，其技术方案是，
将测试题目中的无关问题、准绳问题和相关问题向被测人提问，将被测人作答的语音信息输入所述音频输入模块；
由所述音频转换模块对被测人对每个问题作答的语音信息分别进行傅立叶变换，提取各个问题的特征信息；
由结果统计模块对各个问题的特征信息进行统计，并对无关问题、准绳问题和相关问题的特征信息进行比较，得到被测人对各个问题是否说谎的结论。
本发明完全通过对音频信息进行分析处理而完成对被测人的测谎，其结构简单，使用灵活方便，并且具有较高的精度和准确度。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明：
附图为本发明声纹测谎仪的结构示意图。
具体实施方式
本发明公开了一种声纹测谎仪，如附图所示，包括：
音频输入模块，接收待测的语音信息；
音频转换模块，对待测的语音信息进行傅立叶变换，提取语音信息中的特征信息；
结果统计模块，对语音信息中的特征信息进行对比统计，得到测谎结果。
所述音频输入模块包括有声音采集装置，可进行音频采集并实时的进行后续处理。
所述音频输入模块连接有存储待测的语音信息的存储装置。这样，如果实时进行测谎不方便，可以先采集的语音信息存储在所述存储装置中，以后在对这些存储的语音信息进行测谎分析。
所述音频输入模块连接至音频通讯装置的音频接收端。所述通讯装置例如是电话，或者是可以进行语音通话的电脑等等。这样可以实现远程测谎，并且可以在被测人不知情的情况下进行，提高了测谎的准确度。
所述特征信息包括音质、音强、语速和清晰度中的至少一种。
同样一句话，往往会由于说话人的情感不同，其意思和给听者的印象就会不同，所谓“听话听音”就是这个道理。传统的语音处理系统多着眼于语音词汇传达的准确性，而忽略了包含在语音信号中的情感因素。
传统的语音处理系统只是反映了信息的一个方面，而忽略了与知识世界相对应且具有同等重要地位的感性科学世界，这其实也是信息处理的一个重要组成部分。近几年来，语音识别与合成技术在语音分析、自然语言处理、信号处理、随即过程处理等方法的推动下获得了很大的发展。但从语音信号中提取情感特征，分析人的情感与语音信号的关联，只是国内外刚刚兴起的研究课题。
目前这一领域的研究主要还是集中在情感的声学特征分析上，有关情感建模以及结合情景、语言特征建立完整的情感控制模型还少有涉及。
当说话人处于不同情感状态时，会在语速上表现出一定的变化，在激动状态时，语速较平常状态快。因此可以利用判断语音信号中的语速和发话持续时间等参数来判别情感中激动成分的程度。同语音信号中的时间特征相类似，信号的振幅特征和各种情感信息也具有较强的相关性。
由于人对语音的感知非常多样化，全面考虑情感的声学特征是一个非常困难的工作，考虑到计算机的处理能力，只能通过部分参数从一定程度上对情感语音的声学特性进行概括。一般情况下，语音情感相关性的表示形式可以通过说话人模型或者声学模型来实现。由于汉语的韵律多以音节为处理单位，在这种有调音节的韵律分析中，音节的韵律特征起着非常重要的作用，为了便于在汉语中处理，通常将情感语音的声学特征直接分为三类：韵律类、音质类和清晰度类。
韵律类主要用来表征不同情感状态下语气的变化，它包括如下韵律参数描述：
平均基频：整个语句的基频(F0)平均值，根据语音信号分析声带的共振频率。
基频范围：整个语句的基频范围，基频范围在很大程度上能够反映人的情绪状态。
重音的突变特性：在情感语句中，重音多体现情感焦点特性，经常由情感关键词承载。
停顿的连贯性：用以表示语句的停顿是否连贯。人在情绪受到压抑或快速膨胀时，有时会出现由于概念表述不清而导致的语气断续特征。
语速：用以表征语气的缓急程度，人在焦急、恐惧时多出现语速加快的现象，有时欢快的语气也能带来类似效果。
重音频度：重音的频度在一定程度上能够体现情感状态的持续性。
音强：实验证明在情感语音中，音强的变化往往表现出与基频范围变化的一致性。但是相对基频变化来说，大部分音强变化并不明显。
音节基频高线倾斜程度：语句中音节基频高点连线的变化情况(上升、水平和下降)。
音节基频低线倾斜程度：语句中音节基频低点连线的变化情况(上升、水平和下降)。
基频抖动：焦虑语音会出现“F0抖动”现象，这一现象描述了基频从一个区域到另一个区域之间快速和反复的变化。在此情况下，有时音节会失去其固有调型。
音质类用来表征不同情感状态下语音音质发生的变化，它通过如下参数描述：
呼吸声：在语音流中，出现呼吸气等声音。当一个人处于紧张或欢快状态时会出现的快速呼吸停顿，或一个人由于恐惧而牙齿紧压会产生的回旋气流噪声。
明亮度：低频能量和高频能量的比值，用以反映语音的清亮特性。
喉化度：发音时声门出现不连续的脉冲震动特性，经常出现在极度恐惧的情感状态中。
情感信息与人的声道同样具有一定的关联。清晰度可分为正常、焦急、模糊和准确。清晰度描述了元音质量的变化和清辅音是否变化为相应的浊辅音。比如：人在厌恶时，有时说话“嘟嘟囔囔”，表达不清。
情感表现的多样性和复杂性导致情感声学参数的数值分布多呈现较大的离散特性，表1针对五种基本情感状态列出了几种基本声学参数较为平均的体现。
表1
人在说谎的时候，对于自身情绪必然会有很大的影响。因此基于上述原理，本发明还公开了一种采用上述声纹测谎仪实现的声纹测谎方法，
将测试题目中的无关问题、准绳问题和相关问题向被测人提问，将被测人作答的语音信息输入所述音频输入模块；
由所述音频转换模块对被测人对每个问题作答的语音信息分别进行傅立叶变换，提取各个问题的特征信息；所述音频转换模块中包含由AD转换器，先将模拟信号的音频信息转换成数字信号，然后进行傅立叶变换；
由结果统计模块对各个问题的特征信息进行统计，并对无关问题、准绳问题和相关问题的特征信息进行比较，得到被测人对各个问题是否说谎的结论。
本发明的测谎方法与现有的依靠皮肤电、脉搏、血压、呼吸等参数进行测谎的方法比较相似，对于测试问题的编排和组合都是一样的，最大区别在于本发明直接采用声音的特征信息作为参数进行比对，而具体的比对方法也与现有技术相同，即通过准绳问题的特征参数建立比对标准，之后将相关问题的特征参数与该标准进行比较，以确定被测人是否说谎。
本发明通过对被测人的提问(听觉刺激)提取被测人回答问题时的语音信号进行声纹分析，从而对被测人情绪反映做出评判。
综上所述，本发明声纹测谎仪采用了傅立叶(FFT)转换原理对语言信号进行声纹分析，其结构简单，操作极为简洁，并且具有较高的精度和准确度。
Claims (6)
1.一种声纹测谎仪，其特征在于，包括：
音频输入模块，接收待测的语音信息；
音频转换模块，对待测的语音信息进行傅立叶变换，提取语音信息中的特征信息；
结果统计模块，对语音信息中的特征信息进行对比统计，得到测谎结果。
2.根据权利要求1所述的声纹测谎仪，其特征在于，所述音频输入模块包括有声音采集装置，进行音频采集和实时的后续处理。
3.根据权利要求1所述的声纹测谎仪，其特征在于，所述音频输入模块连接有存储待测的语音信息的存储装置。
4.根据权利要求1所述的声纹测谎仪，其特征在于，所述音频输入模块连接至音频通讯装置的音频接收端。
5.根据权利要求1所述的声纹测谎仪，其特征在于，所述特征信息包括音质、音强、语速和清晰度中的至少一种。
6.一种采用如权利要求1～5所述的声纹测谎仪实现的声纹测谎方法，其特征在于，
将测试题目中的无关问题、准绳问题和相关问题向被测人提问，将被测人作答的语音信息输入所述音频输入模块；
由所述音频转换模块对被测人对每个问题作答的语音信息分别进行傅立叶变换，提取各个问题的特征信息；
由结果统计模块对各个问题的特征信息进行统计，并对无关问题、准绳问题和相关问题的特征信息进行比较，得到被测人对各个问题是否说谎的结论。
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| CN2009100578684A Pending CN101999902A (zh) | 2009-09-03 | 2009-09-03 | 声纹测谎仪及声纹测谎方法 |
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|---|---|---|---|---|
| CN107563758A (zh) * | 2017-07-18 | 2018-01-09 | 厦门快商通科技股份有限公司 | 一种解决金融信审业务中惯犯诈骗的检测方法与系统 |
| CN110033778A (zh) * | 2019-05-07 | 2019-07-19 | 苏州市职业大学 | 一种说谎状态实时识别修正系统 |
| CN111195132A (zh) * | 2020-01-10 | 2020-05-26 | 高兴华 | 非接触式测谎和情绪识别方法、装置和系统 |
| CN112331230A (zh) * | 2020-11-17 | 2021-02-05 | 平安科技（深圳）有限公司 | 一种欺诈行为识别方法、装置、计算机设备及存储介质 |
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