语音投票软桥

摘 要 本文中所描述的项目旨在连接到公共电话网络（PSTN）的语音电话用户和在网络环境（IP协议域）下运行的移动投票系统之间建立一个中间软桥。此投票软桥将在语音电话用户和基于网络的投票系统之间建立一个实时的通信会话。投票系统采用选举标记语言（EML）为标准。在投票过程冲采用语音引导选民。这将增加选举的投票率，并减少选举成本。它也将提高选举制度的完整性，最大限度地减少发生无效选票（多投，少投和手写选票）的产生。

关键词 语音投票 软桥 选举标记语言（EML） 在线选举系统

中图分类号：TP334 文献标识码：A

0 引言

投票软桥将信息分三种数据格式进行管理：语音流，VoiceXML 格式的文本和EML格式的文本。语音用户使用电话座机或手机提供语音流，投票软桥接收到声音，通过自动语音识别（ASR）引擎把它转换成VoiceXML的文本，然后改写成的EML格式的文本并最终输出到投票系统。投票系统接受信息，并给出EML文本格式的反馈，投票软桥则将数据转换成VoiceXML格式的文本，再将它们通过文本到语音（TTS）转换引擎转换为语音流，说给语音用户听。

投票选举是民主制度的一个重要组成部分， 不少新的科技手段已被用选举以使其更容易，更方便。2000年，在佛罗里达州的总统选举中第一次使用了电子投票选举。从那时起，电子选举在我们的民主生活中变得越来越流行。①电子投票系统，可以使用不同类型的媒体，像自动取款机（ATM），直接记录设备（DRE），电话，互联网和短消息服务（SMS）。电子投票可分为现场监督和未监督两种。现场监督是指在投票现场有选举官员对于投票过程进行监督，选民必须到投票站使用电子投票器进行投票。无监督情况下的投票时指选民通过互联网或电话网络在任意地点进行投票，在这种情况下，整个过程没有任何人进行直接或者间接的监督。事实上，在投票过程中，有很多人需要其他人的协助才能完成投票，比如盲人，老年人和文盲，对于他们来说，最好的投票方式是使用语音。

该项目侧重于使用固定电话线和手机投票。 2001年5月开始，OASIS开始致力于制定一个电子投票系统的标准，选举标记语言（EML）。 EML促进并实现了各种选举硬件，软件和服务的供应商之间的操作性。选举标记语言是基于XML的，是一种在互联网中广泛使用和理解的互联网技术。文本到语音（TTS）和自动语音识别（ASR）技术的发展，使得语音投票成为可能。我们就是要建立在语音用户和电子投票系统之间建立一个基于软桥的接口，这里的电子投票系统采用EML标准。语音投票软桥将把信息在语音流，VoiceXML文本和EML文本三种格式之间进行转换，并在整个投票工程中引导选民。

通过手机投票，可以让更多的人来参与投票，这将增加选举的投票率，同时也会因为不再需要投票站和选举官员而大大降低了选举成本。在投票过程中，通常有一些无效票，如多选，少选和手写票。少选是指选民选出的候选人人数不足；多选意味着选的人比规定的更多。手写是指投票时选民在选票上手写一个新的候选人的名字。一般情况下，我们将少选选票的数量作为一个投票系统的性能指标。②是否有无效票的出现是对于一个投票系统完整性的测量。我们希望这个项目将有效减少无效选票的出现以提高投票系统的完整性。

1 相关工作

选举标记语言EML是对于电子投票系统的一个标准。它是一组被定义为XML模式的数据和消息。③它已在作为标准应用于一些网上投票系统，比如在美国的网络投票系统VoteHere（）和SERVE（www.serveusa.gov）。

软桥是在有通讯鸿沟的应用程序之间建立的一个通信平台。④它在将数据转换成各种不同的格式，使他们在各个终端之间实现互相通信。在我们的系统中，一个端点是语音用户，另一个是网上投票系统，接受EML格式的文本。投票软网桥将提供一个交流的平台，并转换数据格式。它还在终端之间传输数据，实现互相通信。

文本到语音转换（TTS）是指创建一个语音版本的文本并将它存储在计算机文件中。 ⑤语音自动识别引擎（ASR）是指用户不必使用键盘只需要简单说出所想输入的内容，引擎可以自动识别用户语音，并将其转换为文本进行存储。⑥ TTS和ASR通常被用做语音和文本之间的数据转换。

VoiceXML（http：///tr/voicexml20/），是建立于XML 语言规范基础之上，是一种应用于语音浏览的标记语言。利用VoiceXML可以建立基于WEB的语音应用和服务。

2 目标

该项目的目标是在语音用户和电子投票系统之间建立一个实时的通信会话。用户将使用语音投票，并接受语音指导。投票软桥也将被作为电话网络和IP网络之间的交流平台。

3 技术概述

主要目标是要建立语音投票软桥（VSB）。语音投票软桥的两个终端是语音用户和在线电子投票系统。语音用户使用固定电话或手机连接到公共交换电话网络（PSTN）或者第三代（3G）手机网络。投票系统是一个基于EML格式的IP网络上的在线投票系统，投票系统分为两个部分，一部分是数据库登记中心，另外一部分则是投票中心。语音投票软桥对于语音用户就像一个呼叫中心，接收并响应呼叫。软桥将使用ASR和TTS技术实现语音和文字之间的格式转换功能，同时它也将成为电话网络和IP网络之间的一个桥梁。

图1显示的是数据在语音投票软桥内部的运转。首先， 语音用户拨打投票电话输入语音流，软桥接收数据，并使用自动语音识别系统将其转换成VoiceXML的文本，再将其转换成 EML文本，输出到投票系统。投票软桥实现其将语音用户信息传输至投票系统的功能。投票系统将反馈的EML格式的文本信息输送给投票软桥，软桥将数据转换到VoiceXML格式的文本， 再使用文本到语音转换说给语音用户听，给他/她指导。软桥实现了语音用户和投票系统之间的实时通信和信息传输。

图2显示了软桥在投票过程中的控制。在选举日之前，选民必须登记，并获得独特的选民身份（ID）和密码（PIN），所有选民信息将被存储在注册数据库中。在选举日，选民调用语音选举软桥，一旦响应，语音用户就和软桥之间建立了会话，然后，用户将被要求给出选民的身份和密码进行选民身份的识别，验证身份后，软桥将用户连接到投票中心。投票后中心回应用户并给出语音投票提示，引导用户完成整个投票过程。

4 总结

该项目将为投票系统建立一个软网桥，使语音用户和以选举标记语言为标准的投票系统之间实现实时通信。它将帮助到盲人，老人，文盲和一些其他不方便参加选举的人，使他们能够更加方便快捷的参与到选举中，使用固定电话或手机投票对大部分选民而言，也更加方便，从而使更多的人参与到投票中，提高选民的投票率。语音投票软件通过减少少选，多选和手写等无效选票的方式，将有效提高选举系统的完整性。

注释

① Kohon T.， Stubblefield A.， Rubin A.D.， and Wallach D.S.， “Analysis of an electronic boting system”， in Proceedings of the IEEE Symposium on Security and Privacy， May 2004 .

② Rebecca T. Mercuri， L.Jean Camp， “the code of elections”， pp. 53-57， Communications of the ACM， October， 2004.

③ Ross J.， Spencer P.， Borras J.， “EML Process and Data Requirements （version 4.0）”， pp.12-15， Sep. 6， 2004 http：///emlv40d-20040903-reqs.pdf.

④ Lewis J.， Tucker W. and Blake E. （2002）. “SoftBridge： An Architecture for Building IP-based Bridges over the Digital Divide”. Proceedings of the South African Telecommunications Networks & Applications Conference， SATNAC 2002， Drakensberg， South Africa， 2002.

⑤ Dutoit Thierry， An Introduction to Text-to-Speech Synthesis （Text， Speech and language Technology， v3）， pp. 24-27，Kluwer Academic Publishers， 1999.

⑥ Becchetti Claudio， Ricotti Prina Lucio， Speech recognition： Theory and C++ Implementation， 1999.