Мєшков О. Ю. Метод та система аутентифікації та оцінювання функціонального стану водія за голосовим сигналом

Об'єктом дослідження є процес аутентифікації та оцінювання функціонального стану людини при виконанні професійних обов’язків за голосовим сигналом. Метою дослідження є підвищення достовірності та швидкодії процедур аутентифікації та оцінювання функціонального стану водія в режимі реального часу шляхом розробки нових моделей та методів аналізу голосового сигналу. Методи дослідження: базуються на комплексному використанні теорії аналогової та цифрової обробки сигналів, математичного моделювання, теорії прийняття рішень, метрології та статистичного аналізу, комп’ютерного моделювання. Для визначення основних характеристик голосового сигналу та виділення вокалізованих ділянок використовувався спектральний та кепстральний аналіз. Математичне моделювання використовувалось для формування локалізованих структур голосового сигналу у просторі характеристик «структура-частота» та формування персоніфікованого голосового еталону особистості. Теорія прийняття рішень використовувалась при розробці критерію аутентифікації та визначення функціонального стану людини. Теорія метрології та статистичний аналіз використовувались для оцінки достовірності та ефективності розроблених моделей. Комп’ютерне моделювання використовувалось при програмній реалізації розроблених методів засобами пакету прикладних математичних програм SciLab 6.0.1. Теоретичні результати: вперше запропоновано метод аутентифікації та оцінювання функціонального стану людини в режимі реального часу, які полягають у формуванні локалізованих структур голосового сигналу конкретної людини шляхом багаторазового акустичного запису голосового сигналу та його обробки розробленими методами з подальшим порівнянням сформованих локалізованих структур з базовими безпосередньо під час виконання професійних обов’язків, що дозволило підвищити достовірність процедур аутентифікації та оцінювання функціонального стану людини при виконанні професійних обов’язків у режимі реального часу у порівнянні з існуючими методами; вперше запропоновано подання голосових сигналів людини у вигляді локалізованих структур у комбінованому просторі характеристик «структура-частота» як комбінації точок даного простору, які відповідають тому чи іншому звуку голосу людини; удосконалено метод сегментації голосового сигналу за допомогою визначення локальних максимумів спектру сигналу, який відрізняється тим, що враховує відмінності у спектрах вокалізованих ділянок; удосконалено метод фреймування вокалізованої ділянки, який відрізняється тим, що кінцевий момент фрейму уточнюється на основі кепстрального уточнення з подальшим пошуком точки переходу сигналу із від’ємної в додатну область. Практичні результати полягають у розробленні алгоритму виділення основних характеристик голосового сигналу, розробленні системи аутентифікації та оцінювання функціонального стану водія в режимі реального часу безпосередньо під час виконання професійних обов’язків у вигляді поєднання апаратної та програмної підсистем, розробленні програмне забезпечення для прийняття аутентифікаційного рішення та оцінювання функціонального стану водія. Ступінь впровадження - результати дисертаційної роботи випробувано у вигляді програмно-апаратного комплексу для аутентифікації та оцінювання функціонального стану в КНП Херсонська міська клінічна лікарня ім. О.С. Лучанського, підтверджує високу достовірність розроблених методів та засобів аутентифікації особистості за голосовим сигналом; впроваджено на підприємстві ТОВ «Агро-Транзит-Інвест», що дозволило підвищити безпеку експлуатації транспортних засобів на підприємстві та покращити умови праці водіїв; в навчальному процесі при викладанні відповідних дисциплін Херсонського національного технічного університету. Сфера (галузь) використання - медицина.