CN110047184A - 一种防录音攻击的身份验证方法及门禁*** - Google Patents

一种防录音攻击的身份验证方法及门禁*** Download PDF

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肖龙源
***
李稀敏
刘晓葳
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Abstract

本发明提供了一种防录音攻击的身份验证方法，所述方法包括以下步骤：获取待验证人员的人脸图像并确定其面部位置；采集待验证人员的语音并确定声源位置；判断面部位置与声源位置是否一致从而判断是否为本人发声；对待验证人员进行声纹验证；本发明还提供一种防录音攻击的门禁***，包括：图像采集模块、语音采集模块、门锁开关模块和主控模块。本发明通过对是否本人发声及声纹进行验证，提高了对待验证人员真实语音的判断，能够有效防止冒充说话人身份、利用录音或者合成语音攻击门禁***等情况，提高了门禁***的安全性。

Description

一种防录音攻击的身份验证方法及门禁***
技术领域
本发明涉及门禁***领域，特别涉及一种防录音攻击的身份验证方法及门禁***。
背景技术
随着人们生活水平的提高，人们对与公共场所和家居安全提出了更高的要求，安防问题已成为人们逐渐关注的焦点，安防设备也越来越受到人们的重视，各种各样的门禁锁也层出不穷，现有门禁***使用随机生成动态数字的方式，需要用户根据屏幕显示内容念出文字从而实现开门，然而一些针对门禁***的破坏性手段也层出不穷，如冒充说话人身份、录制说话人语音或者通过合成语音攻击门禁***，这种情况对门禁***的安全性造成极大的威胁，从而降低了对用户安全的保障。
发明内容
本发明的目的是提供一种防录音攻击的身份验证方法及门禁***。
本发明要解决的是现有门禁***安全性较低，存在冒充说话人身份、录制说话人语音或者通过合成语音攻击门禁***的问题。
为实现本发明的目的，本发明采用的技术方案是：
一种防录音攻击的身份验证方法，所述方法包括以下步骤：
A、获取待验证人员的人脸图像并确定其面部位置；
B、采集待验证人员的语音并确定声源位置；
C、判断面部位置与声源位置是否一致，若一致，则判断为本人发声并执行步骤D，若不一致，则判断为非本人发声且验证不通过；
D、对待验证人员进行声纹验证。
进一步的，对人脸图像进行图像处理和图像分析测量并计算得到待验证人员的面部高度位置，并将面部高度位置与声源位置进行比对。
进一步的，所述步骤B包括分别从多个不同位置对待验证人员的语音进行采集，根据不同位置收到语音的时间差，计算得出待验证人员的声源位置。
进一步的，所述步骤B还包括：采集待验证人员的语音过程中实时监控待验证人员面部前方是否有障碍物遮挡。
进一步的，所述步骤D预先录入用户的声纹信息，对采集到的待验证人员的语音进行声纹提取并与预先录入的声纹信息进行比对。
进一步的，所述方法还包括：待验证人员通过声纹验证后，打开门禁***门锁。
本发明还提供一种防录音攻击的门禁***，所述门禁***应用所述的一种防录音攻击的身份验证方法，包括：
图像采集模块：用于获取待验证人员的人脸图像并确定其面部位置；
语音采集模块：用于采集语音信息并根据语音信息提取声纹信息；
门锁开关模块：用于待验证人员通过声纹验证后，打开门禁***门锁；
主控模块：用于对待验证人员进行声纹验证，并验证待验证人员的面部位置与声源位置是否一致。
优选的，所述图像采集模块为摄像头，所述语音采集模块包括至少三个的麦克风阵列。
本发明的一种防录音攻击的身份验证方法及门禁***的有益效果如下：
1、本发明方法对是否本人发声及是否本人声纹进行判断，判断为本人发声及本人声纹才可通过验证实现开门，提高了对待验证人员真实语音的判断，能够有效防止冒充说话人身份、利用录音或者合成语音攻击门禁***等情况，提高了门禁***的安全性。
2、本发明在采集用户语音过程中实时监控待验证人员面部前方是否有障碍物遮挡，防止待验证人员将录音或者合成语音放于面部位置进行播放，提高验证的准确率。
3、本发明至少包括三个以上的麦克风阵列，通过多个麦克风阵列，能够提高声源位置的准确性。
附图说明
图1：本发明方法的流程框图；
图2：本发明的门禁***模块关系示意图。
具体实施方式
现有门禁***安全性较低，存在冒充说话人身份、录制说话人语音或者通过合成语音攻击门禁***的问题。所以本发明提出新的方案，为更加清楚的表示，下面结合附图对本发明做详细的说明。
本实施例提供了一种防录音攻击的身份验证方法及门禁***。
参见图2，本实施例所述的一种防录音攻击的门禁***，所述门禁***包括：
用于获取待验证人员的人脸图像并确定其面部位置、监控待验证人员面部前方是否有障碍物遮挡的图像采集模块；
用于采集语音信息并根据语音信息提取声纹信息的语音采集模块；
用于待验证人员通过声纹验证后，打开门禁***门锁的门锁开关模块；
用于存储声纹信息、对待验证人员进行声纹验证、并验证待验证人员的面部位置与声源位置是否一致的主控模块。
所述图像采集模块、语音采集模块、门锁开关模块均连接所述主控模块。
本实施例中语音采集模块设置三个麦克风阵列，所述麦克风阵列分别安装在门禁***的左上方、右上方及中下方。
当然，所述麦克风阵列不仅限于三个，可以根据需要在门禁***四周位置设置三个以上的麦克风阵列，通过多个麦克风阵列采集待验证人员的语音，能够提高判断声源位置的准确性。
本实施例中所述图像采集模块为摄像头，所述摄像头安装于门禁***上方。
参见图1，所述防录音攻击的身份验证方法包括以下步骤：
步骤A、获取待验证人员的人脸图像并确定其面部位置：
通过所述摄像头采集并通过人脸识别技术获得待验证人员的人脸图像；
将采到的待验证人员的人脸图像传输至主控模块并对其进行图像处理和图像分析，最终测量并计算得到待验证人员的面部位置；
所述主控模块根据图像信息结合成像高度、像距和物距计算出所述待验证人员面部位置的高度。
步骤B、采集待验证人员的语音并确定声源位置：
用户发出语音，门禁***通过设置在其左上方、右上方及中下方的麦克风阵列分别从三个不同方向同时对待验证人员的语音信息进行采集；
所述主控模块根据三个麦克风阵列收到语音的时间差，计算得出待验证人员的声源位置；
声源定位是一种利用麦克风阵列接收声音信号，并使用信号处理等手段对其进行分析处理，最终确定声源所在位置的技术。根据声音到达的时间差来估计声源位置主要分为两个步骤：先估算语音信号到达各麦克风阵列的时间差，进而运用数学方法根据几何关系计算即可，对于三位空间内的语音位置得到多个独立的时延估计值，任意一个时延估计值对应一个二次、三次方程，求解方程即可计算出声源的坐标。
所述步骤B还包括：在摄像头采集待验证人员的语音过程中实时监控待验证人员面部前方是否有障碍物遮挡；若检测到有障碍物遮挡，则本人发声验证不通过，需待验证人员重新进行语音采集并验证的步骤。
本实施例中主控模块对所述人脸图像进行特征提取，判断提取的特征是否完整，若不完整，则认为是有障碍物遮挡。例如，完整的人脸特征包括：眼部特征、嘴部特征、鼻部特征、脸部轮廓特征；若提取的特征中缺少嘴部特征，则认为特征不完整，判定为有障碍物遮挡且验证不通过。
步骤C、判断步骤A中所述的面部位置与步骤B中所述的声源位置是否一致，从而判断是否为本人发声：
所述主控模块对比判断面部高度位置与声源位置是否一致，若一致，则判断为本人发声并继续执行步骤D，若不一致，则判断为非本人发声且验证不通过。
步骤D、对待验证人员进行声纹验证：
所述步骤D预先录入用户的声纹信息，对采集到的待验证人员的语音进行声纹提取并与预先录入的声纹信息进行比对。
预先录入与用户的声纹信息；
所述麦克风阵列对采集到的待验证人员的语音进行声纹提取，主控模块将提取到的声纹与预先录入的用户声纹信息进行比对，若声纹一致，则判断为本人声纹，若不一致，则非本人声纹。
其中，所述的用户是指与门禁***应用场景相关的用户，如：门禁***的应用场景为小区，则所述用户即为该小区内的住户；门禁***的应用场景为写字楼，则所述用户即为写字楼中的办公人员。
通过以上步骤能够确定采集到的语音是否为本人声纹及采集到的语音是否为本人发声，若语音信息为本人发声和本人声纹即可通过验证；通过验证后，主控模块控制门禁***的门锁打开，用户即可进入；
若是否本人声纹、是否本人发声中存在任意一项验证未通过的，则主控模块不打开门禁***。
本发明提供的门禁***只需用户站在门禁***前方并发出语音指令，***会自行对其进行身份验证，从而实现门禁开启或不开启。
本发明结合了是否本人发声及是否本人声纹进行判断，提高了对待验证人员真实语音的判断，能够有效防止冒充说话人身份、利用录音或者合成语音攻击门禁***等情况，提高了门禁***的安全性。
以上实施例仅用以解释说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管上述实施例对本发明进行了具体的说明，相关技术人员应当理解，依然可对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改和等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围之中。

Claims (8)

1.一种防录音攻击的身份验证方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
A、获取待验证人员的人脸图像并确定其面部位置；
B、采集待验证人员的语音并确定声源位置；
C、判断面部位置与声源位置是否一致，若一致，则判断为本人发声并执行步骤D，若不一致，则判断为非本人发声且验证不通过；
D、对待验证人员进行声纹验证。
2.根据权利要求1所述的一种防录音攻击的身份验证方法，其特征在于，对人脸图像进行图像处理和图像分析测量并计算得到待验证人员的面部高度位置，并将面部高度位置与声源位置进行比对。
3.根据权利要求1所述的一种防录音攻击的身份验证方法，其特征在于，所述步骤B包括分别从多个不同位置对待验证人员的语音进行采集，根据不同位置收到语音的时间差，计算得出待验证人员的声源位置。
4.根据权利要求1所述的一种防录音攻击的身份验证方法，其特征在于，所述步骤B还包括：采集待验证人员的语音过程中实时监控待验证人员面部前方是否有障碍物遮挡。
5.根据权利要求1所述的一种防录音攻击的身份验证方法，其特征在于，所述步骤D预先录入用户的声纹信息，对采集到的待验证人员的语音进行声纹提取并与预先录入的声纹信息进行比对。
6.根据权利要求1所述的一种防录音攻击的身份验证方法，其特征在于，所述方法还包括：待验证人员通过声纹验证后，打开门禁***门锁。
7.一种防录音攻击的门禁***，所述门禁***应用如权利要求1-6任意一项所述的一种防录音攻击的身份验证方法，其特征在于，包括：
图像采集模块：用于获取待验证人员的人脸图像并确定其面部位置；
语音采集模块：用于采集语音信息并根据语音信息提取声纹信息；
门锁开关模块：用于待验证人员通过声纹验证后，打开门禁***门锁；
主控模块：用于对待验证人员进行声纹验证，并验证待验证人员的面部位置与声源位置是否一致。
8.根据权利要求7所述的一种防录音攻击的门禁***，其特征在于，所述图像采集模块为摄像头，所述语音采集模块包括至少三个的麦克风阵列。
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