Akustik ve prosodik özniteliklere dayalı olarak konuşmacıların yaş ve cinsiyet grubuna göre sınıflandırılması
Classification of speakers based on acoustic and prosodic features according to age and gender groups
Yazar: ERGÜN YÜCESOY
Danışman: PROF. DR. VASIF NABIYEV
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2017
Konu: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol = Computer Engineering and Computer Science and Control

Özet:
Bu çalışmada konuşmacının yaş ve cinsiyet grubunun otomatik olarak belirlenmesi konusu ele alınmıştır. Başta ticari, medikal ve adli olmak üzere geniş bir uygulama alanına sahip olan otomatik yaş ve cinsiyet tanıma sistemleri doğrudan bir servisin seçiminde kullanılabileceği gibi farklı tanıma sistemlerinde ön işlem olarak da kullanılır. Ancak konuşma sinyali oldukça değişkendir ve başarılı bir sistemin gerçekleştirilmesi için konuşmayı etkileyen tüm faktörlerin değerlendirilmesi gerekir. Bu çalışmada ses işleme alanında kullanılan çeşitli öznitelik çıkarma ve sınıflandırma yöntemleri incelenerek bu yöntemlerle geliştirilen yaş ve cinsiyet sınıflandırma sistemlerinin performans değerlendirmeleri yapılmıştır. Her bir sistemin avantaj ve dezavantajları ortaya koyularak bu sistemler için en uygun model büyüklüğü, konuşma süresi, öznitelik boyutu gibi parametreler belirlenmiştir. Çalışmada, yaygın olarak kullanılan akustik ve prosodik özniteliklerin yanı sıra ses kaynağından çıkarılan parametrelerde incelenmiştir. Sınıflandırma yöntemi olarak dinamik zaman bükme, vektör nicemleme, Gauss karışım modeli (GMM), Destek Vektör Makineleri ve GMM süpervektörler kullanılmıştır. Çalışmada ayrıca 7 farklı alt sistemin skor seviyeli birleşimine dayanan yeni bir sistem önerilerek %5 civarında başarı artışı sağlanmıştır. Sıkıntı öznitelik projeksiyonu (NAP) yöntemi ile gerçekleştirilen kanal dengelemenin başarı üzerindeki etkisi ise %1.5 olmuştur.

Abstract:
In this study, age and gender determination of a speaker is investigated. Automatic age and gender recognition systems having applications mainly in trade, medicine and forensic can directly be used for selection of a service or as an initial operation for different recognition systems as well. However, speech signal is quite variable. Therefore all factors affecting speech are required to realize a successful system. In this study by examining feature extraction and classification methods used in speech processing, performance evaluations of age and gender classification systems developed by these methods are carried out, pros and cons of   each system are presented and the most suitable parameters such as model size, speech duration and feature size for these systems are determined. Beside, commonly used acoustic and prosodic features and parameters obtained from the voice source are also examined. Dynamic time warping, vector quantization, Gaussian mixture model (GMM), support vector machine, and GMM supervectors are used as classification methods. In the study, moreover, a new system based on score-level fusion of 7 subsystems is proposed and %5 success rate increase is achieved. The effect of channel compensation developed with nuisance attribute projection method on success rate became as 1.5%