|
|
Extensions to Probabilistic Linear Discriminant Analysis for Speaker Recognition
Plchot, Oldřich ; Fousek, Petr (referee) ; McCree,, Alan (referee) ; Burget, Lukáš (advisor)
Tato práce se zabývá pravděpodobnostními modely pro automatické rozpoznávání řečníka. Podrobně analyzuje zejména pravděpodobnostní lineární diskriminační analýzu (PLDA), která modeluje nízkodimenzionální reprezentace promluv ve formě \acronym{i--vektorů}. Práce navrhuje dvě rozšíření v současnosti požívaného PLDA modelu. Nově navržený PLDA model s plným posteriorním rozložením modeluje neurčitost při generování i--vektorů. Práce také navrhuje nový diskriminativní přístup k trénování systému pro verifikaci řečníka, který je založený na PLDA. Pokud srovnáváme původní PLDA s modelem rozšířeným o modelování neurčitosti i--vektorů, výsledky dosažené s rozšířeným modelem dosahují až 20% relativního zlepšení při testech s krátkými nahrávkami. Pro delší testovací segmenty (více než jedna minuta) je zisk v přesnosti menší, nicméně přesnost nového modelu není nikdy menší než přesnost výchozího systému. Trénovací data jsou ale obvykle dostupná ve formě dostatečně dlouhých segmentů, proto v těchto případech použití nového modelu neposkytuje žádné výhody při trénování. Při trénování může být použit původní PLDA model a jeho rozšířená verze může být využita pro získání skóre v případě, kdy se bude provádět testování na krátkých segmentech řeči. Diskriminativní model je založen na klasifikaci dvojic i--vektorů do dvou tříd představujících oprávněný a neoprávněný soud (target a non-target trial). Funkcionální forma pro získání skóre pro každý pár je odvozena z PLDA a trénování je založeno na logistické regresi, která minimalizuje vzájemnou entropii mezi správným označením všech soudů a pravděpodobnostním označením soudů, které navrhuje systém. Výsledky dosažené s diskriminativně trénovaným klasifikátorem jsou podobné výsledkům generativního PLDA, ale diskriminativní systém prokazuje schopnost produkovat lépe kalibrované skóre. Tato schopnost vede k lepší skutečné přesnosti na neviděné evaluační sadě, což je důležitá vlastnost pro reálné použití.
|
|
|
Improving Robustness of Speaker Recognition using Discriminative Techniques
Novotný, Ondřej ; Ferrer, Luciana (referee) ; Pollák, Petr (referee) ; Černocký, Jan (advisor)
Tato práce pojednává o využití diskriminativních technik v oblasti rozpoznávání mluvčích za účelem získání větší robustnosti těchto systémů vůči vlivům negativně ovlivňující jejich výkonnost. Mezi tyto vlivy řadíme šum, reverberaci nebo přenosový kanál. Práce je rozdělena do dvou hlavních částí. V první části se věnujeme teoretickému úvodu do problematiky rozpoznávání mluvčích. Popsány jsou jednotlivé kroky rozpoznávacího systému od extrakce akustických příznaků, extrakce vektorových reprezentací nahrávek, až po tvorbu finálního rozpoznávacího skóre. Zvláštní důraz je věnován technikám extrakce vektorové reprezentace nahrávky, kdy popisujeme dvě rozdílná paradigmata možného přístupu, i-vektory a x-vektory. Druhá část práce se již více věnuje diskriminativním technikám pro zvýšení robustnosti. Techniky jsou organizovány tak, aby odpovídaly postupnému průchodu nahrávky rozpoznávacím systémem. Nejdříve je věnována pozornost předzpracování signálu pomocí neuronové sítě pro odšumění a obohacení signálu řeči jako univerzální technice, která je nezávislá na následně použitém rozpoznávacím systému. Dále se zameřujeme na využití diskriminativního přístupu při extrakci příznaků a extrakci vektorových reprezentací nahrávek. Práce rovněž pokrývá přechod od generativního paradigmatu k plně diskriminativnímu přístupu v systémech pro rozpoznávání mluvčích. Veškeré techniky jsou následně vždy experimentálně ověřeny a zhodnocen jejich přínos. V práci je navrženo několik přístupů, které se osvědčily jak u generativního přístupu v podobě i-vektorů, tak i u diskriminativních x-vektorů, a díky nim bylo dosaženo významného zlepšení. Pro úplnost jsou, v oblasti problematiky robustnosti, do práce zařazeny i další techniky, jako je normalizace skóre, či více-scénářové trénování systémů. Závěrem se práce zabývá problematikou robustnosti diskriminativních systému z pohledu dat využitých při jejich trénování.
|
|
|
Optimization of Gaussian Mixture Subspace Models and Related Scoring Algorithms in Speaker Verification
Glembek, Ondřej ; Brummer, Niko (referee) ; Campbell,, William (referee) ; Burget, Lukáš (advisor)
Tato práce pojednává o modelování v podprostoru parametrů směsí gaussovských rozložení pro rozpoznávání mluvčího. Práce se skládá ze tří částí. První část je věnována skórovacím metodám při použití sdružené faktorové analýzy k modelování mluvčího. Studované metody se liší převážně v tom, jak se vypořádávají s variabilitou kanálu testovacích nahrávek. Metody jsou prezentovány v souvislosti s obecnou formou funkce pravděpodobnosti pro sdruženou faktorovou analýzu a porovnány jak z hlediska přesnosti, tak i z hlediska rychlosti. Je zde prokázáno, že použití lineární aproximace pravděpodobnostní funkce dává výsledky srovnatelné se standardním vyhodnocením pravděpodobnosti při dramatickém zjednodušení matematického zápisu a tím i zvýšení rychlosti vyhodnocování. Druhá část pojednává o extrakci tzv. i-vektorů, tedy nízkodimenzionálních reprezentací nahrávek. Práce prezentuje dva přístupy ke zjednodušení extrakce. Motivací pro tuto část bylo jednak urychlení extrakce i-vektorů, jednak nasazení této úspěšné techniky na jednoduchá zařízení typu mobilní telefon, a také matematické zjednodušení umožněňující využití numerických optimalizačních metod pro diskriminativní trénování. Výsledky ukazují, že na dlouhých nahrávkách je zrychlení vykoupeno poklesem úspěšnosti rozpoznávání, avšak na krátkých nahrávkách, kde je úspěšnost rozpoznávání nízká, se rozdíly úspěšnosti stírají. Třetí část se zabývá diskriminativním trénováním v oblasti rozpoznávání mluvčího. Jsou zde shrnuty poznatky z předchozích prací zabývajících se touto problematikou. Kapitola navazuje na poznatky z předchozích dvou částí a pojednává o diskriminativním trénování parametrů extraktoru i-vektorů. Výsledky ukazují, že při klasickém trénování extraktoru a následném diskriminatviním přetrénování tyto metody zvyšují úspěšnost.
|
|
|
Exploiting Uncertainty Information in Speaker Verification and Diarization
Silnova, Anna ; Šmídl, Václav (referee) ; Villalba Lopez, Jesus Antonio (referee) ; Burget, Lukáš (advisor)
Tato práce se zabývá dvěma modely, které umožňují využít informace o nejistotě v úlohách automatického ověřování mluvčího a diarizace mluvčích. První model, který zvažujeme, je modifikací široce používané gaussovské pravděpodobnostní lineární diskriminační analýzy (G-PLDA), modelující rozložení vektorových reprezentací promluv nazývaných embeddingy. V G-PLDA se předpokládá, že embeddingy jsou generovány přidáním šumového vektoru navzorkovaného z Gaussova rozložení k vektoru reprezentujícímu mluvčího. Ukazujeme, že za předpokladu, že šum byl místo toho vzorkován ze Studentova T-rozdělení, model PLDA (tuto verzi nazýváme PLDA s těžkým chvostem, heavy-tail, HT-PLDA) může při rozhodnutí o ověření mluvčího využít informace o nejistotě. Náš model je koncepčně podobný modelu HT-PLDA definovanému Kennym et al. v roce 2010, ale jak ukazujeme v této práci, umožňuje rychlé skórování, zatímco původní definice HT-PLDA je značně časové a výpočetně náročná. Představujeme algoritmus pro trénování naší verze HT-PLDA jako generativního modelu a zvažujeme rovněž různé strategie diskriminativního trénování parametrů tohoto modelu. Generativně a diskriminativně trénovanou HT-PLDA testujeme na úloze ověřování mluvčího. Výsledky naznačují, že HT-PLDA funguje podobně jako standardní G-PLDA, přičemž má výhodu v odolnosti vůči změnám v předzpracování dat. Experimenty s diarizací mluvčích ukazují, že HT-PLDA poskytuje nejen lepší výsledky než základní G-PLDA, ale skóre logaritmického poměru věrohodností (log-likelihood ratio, LLR) produkovaná tímto modelem jsou lépe kalibrována. Ve druhém modelu nepovažujeme (na rozdíl od HT-PLDA) embeddingy za pozorovaná data. Místo toho jsou v tomto modelu embeddingy normálně rozložené skryté proměnné. Přesnost (precision) embeddingů nese informaci o kvalitě řečového segmentu: u čistých dlouhých segmentů by přesnost měla být vysoká a u krátkých a zašuměných promluv by měla být nízká. Ukazujeme, jak lze takové pravděpodobnostní embeddingy začlenit do skórování založeného na G-PLDA, a jak parametry skrytého embeddingu ovlivňují jeho vliv při výpočtu věrohodností s tímto modelem. V experimentech demonstrujeme, jak lze využít existující extraktor embeddingů založený na neuronové síti (NN) k produkci nikoli embeddingu, ale parametrů pravděpodobnostního rozložení embeddingu. Pravděpodobnostní embeddingy testujeme na úloze diarizace mluvčích. Výsledky ukazují, že tento model poskytuje dobře kalibrovaná skóre LLR umožňující lepší diarizaci, pokud není k dispozici vývojová datová sada pro ladění shlukovacího algoritmu.
|
|
|
Improving Robustness of Speaker Recognition using Discriminative Techniques
Novotný, Ondřej ; Ferrer, Luciana (referee) ; Pollák, Petr (referee) ; Černocký, Jan (advisor)
Tato práce pojednává o využití diskriminativních technik v oblasti rozpoznávání mluvčích za účelem získání větší robustnosti těchto systémů vůči vlivům negativně ovlivňující jejich výkonnost. Mezi tyto vlivy řadíme šum, reverberaci nebo přenosový kanál. Práce je rozdělena do dvou hlavních částí. V první části se věnujeme teoretickému úvodu do problematiky rozpoznávání mluvčích. Popsány jsou jednotlivé kroky rozpoznávacího systému od extrakce akustických příznaků, extrakce vektorových reprezentací nahrávek, až po tvorbu finálního rozpoznávacího skóre. Zvláštní důraz je věnován technikám extrakce vektorové reprezentace nahrávky, kdy popisujeme dvě rozdílná paradigmata možného přístupu, i-vektory a x-vektory. Druhá část práce se již více věnuje diskriminativním technikám pro zvýšení robustnosti. Techniky jsou organizovány tak, aby odpovídaly postupnému průchodu nahrávky rozpoznávacím systémem. Nejdříve je věnována pozornost předzpracování signálu pomocí neuronové sítě pro odšumění a obohacení signálu řeči jako univerzální technice, která je nezávislá na následně použitém rozpoznávacím systému. Dále se zameřujeme na využití diskriminativního přístupu při extrakci příznaků a extrakci vektorových reprezentací nahrávek. Práce rovněž pokrývá přechod od generativního paradigmatu k plně diskriminativnímu přístupu v systémech pro rozpoznávání mluvčích. Veškeré techniky jsou následně vždy experimentálně ověřeny a zhodnocen jejich přínos. V práci je navrženo několik přístupů, které se osvědčily jak u generativního přístupu v podobě i-vektorů, tak i u diskriminativních x-vektorů, a díky nim bylo dosaženo významného zlepšení. Pro úplnost jsou, v oblasti problematiky robustnosti, do práce zařazeny i další techniky, jako je normalizace skóre, či více-scénářové trénování systémů. Závěrem se práce zabývá problematikou robustnosti diskriminativních systému z pohledu dat využitých při jejich trénování.
|
|
|
Optimization of Gaussian Mixture Subspace Models and Related Scoring Algorithms in Speaker Verification
Glembek, Ondřej ; Brummer, Niko (referee) ; Campbell,, William (referee) ; Burget, Lukáš (advisor)
Tato práce pojednává o modelování v podprostoru parametrů směsí gaussovských rozložení pro rozpoznávání mluvčího. Práce se skládá ze tří částí. První část je věnována skórovacím metodám při použití sdružené faktorové analýzy k modelování mluvčího. Studované metody se liší převážně v tom, jak se vypořádávají s variabilitou kanálu testovacích nahrávek. Metody jsou prezentovány v souvislosti s obecnou formou funkce pravděpodobnosti pro sdruženou faktorovou analýzu a porovnány jak z hlediska přesnosti, tak i z hlediska rychlosti. Je zde prokázáno, že použití lineární aproximace pravděpodobnostní funkce dává výsledky srovnatelné se standardním vyhodnocením pravděpodobnosti při dramatickém zjednodušení matematického zápisu a tím i zvýšení rychlosti vyhodnocování. Druhá část pojednává o extrakci tzv. i-vektorů, tedy nízkodimenzionálních reprezentací nahrávek. Práce prezentuje dva přístupy ke zjednodušení extrakce. Motivací pro tuto část bylo jednak urychlení extrakce i-vektorů, jednak nasazení této úspěšné techniky na jednoduchá zařízení typu mobilní telefon, a také matematické zjednodušení umožněňující využití numerických optimalizačních metod pro diskriminativní trénování. Výsledky ukazují, že na dlouhých nahrávkách je zrychlení vykoupeno poklesem úspěšnosti rozpoznávání, avšak na krátkých nahrávkách, kde je úspěšnost rozpoznávání nízká, se rozdíly úspěšnosti stírají. Třetí část se zabývá diskriminativním trénováním v oblasti rozpoznávání mluvčího. Jsou zde shrnuty poznatky z předchozích prací zabývajících se touto problematikou. Kapitola navazuje na poznatky z předchozích dvou částí a pojednává o diskriminativním trénování parametrů extraktoru i-vektorů. Výsledky ukazují, že při klasickém trénování extraktoru a následném diskriminatviním přetrénování tyto metody zvyšují úspěšnost.
|
|
|
Extensions to Probabilistic Linear Discriminant Analysis for Speaker Recognition
Plchot, Oldřich ; Fousek, Petr (referee) ; McCree,, Alan (referee) ; Burget, Lukáš (advisor)
Tato práce se zabývá pravděpodobnostními modely pro automatické rozpoznávání řečníka. Podrobně analyzuje zejména pravděpodobnostní lineární diskriminační analýzu (PLDA), která modeluje nízkodimenzionální reprezentace promluv ve formě \acronym{i--vektorů}. Práce navrhuje dvě rozšíření v současnosti požívaného PLDA modelu. Nově navržený PLDA model s plným posteriorním rozložením modeluje neurčitost při generování i--vektorů. Práce také navrhuje nový diskriminativní přístup k trénování systému pro verifikaci řečníka, který je založený na PLDA. Pokud srovnáváme původní PLDA s modelem rozšířeným o modelování neurčitosti i--vektorů, výsledky dosažené s rozšířeným modelem dosahují až 20% relativního zlepšení při testech s krátkými nahrávkami. Pro delší testovací segmenty (více než jedna minuta) je zisk v přesnosti menší, nicméně přesnost nového modelu není nikdy menší než přesnost výchozího systému. Trénovací data jsou ale obvykle dostupná ve formě dostatečně dlouhých segmentů, proto v těchto případech použití nového modelu neposkytuje žádné výhody při trénování. Při trénování může být použit původní PLDA model a jeho rozšířená verze může být využita pro získání skóre v případě, kdy se bude provádět testování na krátkých segmentech řeči. Diskriminativní model je založen na klasifikaci dvojic i--vektorů do dvou tříd představujících oprávněný a neoprávněný soud (target a non-target trial). Funkcionální forma pro získání skóre pro každý pár je odvozena z PLDA a trénování je založeno na logistické regresi, která minimalizuje vzájemnou entropii mezi správným označením všech soudů a pravděpodobnostním označením soudů, které navrhuje systém. Výsledky dosažené s diskriminativně trénovaným klasifikátorem jsou podobné výsledkům generativního PLDA, ale diskriminativní systém prokazuje schopnost produkovat lépe kalibrované skóre. Tato schopnost vede k lepší skutečné přesnosti na neviděné evaluační sadě, což je důležitá vlastnost pro reálné použití.
|
guest ::
