Приложение аутентификации на основе распознавания голоса в дошкольных учреждениях
Технология голосовой биометрии особенно актуальна для аутентификации в дошкольных учреждениях, где важно обеспечить безопасный и контролируемый доступ к информации. В связи со сложившимися обстоятельствами необходимо создать надежные и простые системы аутентификации, чтобы обеспечить безопасность детей и надежную защиту данных.
Цель выпускной квалификационной работы состоит в том, чтобы создать приложение аутентификации на основе распознавания голоса, которое может использовать систему ввода логина и пароля для обеспечения многофакторной защиты. Программа предназначена для использования в дошкольных учреждениях и направлена на повышение безопасности за счет использования голоса как биометрического элемента, который позволяет быстро и точно идентифицировать личность.
Работа включает в себя несколько задач, выполнение которых приведет к достижению цели работы.
Задачи:
1) выбор метода для решения задачи голосовой аутентификации,
2) разработка серверной части приложения для обработки голосовых данных и демонстрационной клиентской части,
3) использование современных подходов к разработке и работе с инфраструктурой.
Программа представляет из себя web-приложение с многофакторной аутентификацией.
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ..................................................................................................... 4
1. Обзор существующих методов идентификации диктора........................ 6
1.1. Предварительная обработка данных..................................................... 7
1.2. Извлечение голосовых характеристик................................................. 10
1.3. Методы конструирования модели голоса............................................ 12
1.3.1. Метод Динамической Временной Деформации (DTW).................... 13
1.3.2. Замаскированная Марковская Модель (HMM)................................ 14
1.3.3. Метод опорных векторов SVM (Support Vector Machine)............... 16
1.3.4. Модель гауссовых смесей GMM (Gaussian Mixture Model)............. 18
2. Теоретические основы используемых методов...................................... 20
2.1. Предварительная обработка данных................................................... 21
2.2. Вычисление коэффициентов MFCC..................................................... 22
2.3. Построение голосовой модели с помощью GMM............................... 25
3. Разработка инфраструктуры приложения............................................. 29
3.1. Реализация и тестирование кода инфраструктуры............................. 29
3.2. Реализация CI/CD конвейера................................................................ 31
4. Разработка приложения.......................................................................... 34
4.1. Проектирование схемы хранения пользовательских данных............ 34
4.2. Клиентская часть приложения............................................................. 35
4.3. Серверная часть.................................................................................... 38
4.3.1. Регистрация........................................................................................ 39
4.3.2. Аутентификация................................................................................. 40
4.4. Контейнеризация.................................................................................. 41
5. Тестирование приложения...................................................................... 44
5.1. Тестирование работоспособности сборки Docker-образа.................. 44
5.2. Тестирование регистрации................................................................... 45
5.3. Тестирование аутентификации............................................................. 45
ЗАКЛЮЧЕНИЕ............................................................................................ 48
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ............................................................................ 55
ПРИЛОЖЕНИЕ 57
1) F. Z. Chelali, K. Sadeddine, A. Djeradi Speaker identification system using LPC - Application on Berber language // HDSKD international journal. 2015. Vol. 01, №. 02. С. 29 - 46 (Дата обращения: 25.04.2024).
2) S. Davis, P. Mermelstein Comparison of parametric representations for monosyllabic word recognition in continuously spoken sentences. // IEEE transactions on acoustics, speech, and signal processing. 1980. №28, 4. С. 357 - 366 (Дата обращения: 25.04.2024).
3) S. Furui Cepstral analysis technique for automatic speaker verification // IEEE Transactions on Acoustics, Speech, and Signal Processing. 1981. №29, 2. С. 254-272 (Дата обращения: 25.04.2024).
4) D. Ramage Hidden Markov Models Fundamentals // CS229 Section Notes. 2007 (Дата обращения: 25.04.2024).
5) Иванов И. И. Анализ метода мел-частотных кепстральных коэффициентов применительно к процедуре голосовой аутентификации // Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук. 2015. №10-1. С. 106-114 (Дата обращения: 25.04.2024).
6) G. Saha, S. Chakroborty, S. Senapati A New Silence Removal and Endpoint Detection Algorithm for Speech and Speaker Recognition Applications. 2005 (Дата обращения: 25.04.2024).
7) Модель безопасности по принципу нулевого доверия // Статья Oracle: [Электронный ресурс]: URL:
https://www.oracle.com/cis/security/what-is-zero-trust/ (Дата обращения: 04.05.2024).
8) Что такое CI/CD? Разбираемся с непрерывной интеграцией и непрерывной поставкой // habr: [Электронный ресурс]: URL: https://habr.com/ru/companies/otus/articles/515078/ (Дата обращения: 04.05.2024).
9) Введение в p5js // Статья: [Электронный ресурс]: URL: https://webdesign.tutsplus.com/ru/%D0%B2%D0%B2%D0%B5%D0%B4%D0% B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5-%D0%B2-p5js--cms-25665t (Дата обращения: 04.05.2024).
10) Публичный GitHub репозиторий библиотеки wavesurferjs // Документация: [Электронный ресурс]: URL:
https://github.com/katspaugh/wavesurfer.js (Дата обращения: 30.04.2024).
11) Docker engine overview // Docker documentation [сайт] - 2024. URL: https://docs.docker.com/engine/ (Дата обращения: 24.04.2024).
Постановление Правительства РФ от 16 ноября 2015 г. N 1236 «Об установлении запрета на допуск программного обеспечения, происходящего из иностранных государств, для целей осуществления закупок для обеспечения государственных и муниципальных нужд» // base.garant.ru: [Электронный ресурс]: URL: https://base.garant.ru/71252170/ (Дата обращения: 24.04.2024).
