CN110827453A - 一种指纹声纹双重认证方法及认证*** - Google Patents
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Abstract
一种指纹声纹双重认证方法,包括指纹验证和声纹验证;声纹验证方式具体为:中央控制模块通过交互界面向验证者显示验证语;验证者重复发音两次以上验证语;将录入声纹特征与所有注册用户已储存的注册声纹特征进行相似度计算;若得到的最高相似度高于设置的声纹阈值,则判定该最高相似度对应的注册声纹特征用户为录入声纹特征的验证者;否则判定失败;声纹验证方式判定出验证者后,将其与指纹验证判定的验证者对比是否为同一注册用户,是则验证成功,否则判定失败。本发明还公开了一种指纹声纹双重认证***。本发明通过指纹和声纹双重注册,通过双重验证模式,避免了声纹锁和指纹锁单一验证可能造成的冒领。
Description
技术领域
本发明属于安全技术领域,涉及一种认证技术,具体涉及一种指纹声纹双重认证方法及认证***。
背景技术
指纹锁作为一种密码锁,广泛地应用于公安刑侦***,办公防盗***,并随着智能家居的发展正在逐步走进寻常百姓家。指纹是手指末端正面皮肤上凹凸不平的纹路,医学上已经证明这些纹路蕴含大量特征,而且具有唯一性和永久性。因此指纹特征是识别身份的重要证据。常见的指纹识别通过读取指纹图像,提取特征,保存数据和算法比对做到身份的记忆、验证和识别。但当前的指纹识别仍然存在一些漏洞:1.受指纹图像的噪音、皮肤弹性引起的非线性形变、采集器表明污染等多方面因素影响导致识别率不佳;2.犯罪分子仍然能通过采集器表面留下来的指纹印痕或者通过非法手段盗取指纹特征信息等方法实现冒领。
与指纹锁相似的另一种密码锁是声纹锁,通过声纹识别技术辨别不同人声音的音色做到身份识别。声纹锁常用于门禁***,在日本等国家的使用比较普遍。随着智能时代的到来以及声纹识别技术的不断改进,声纹锁也正在逐步进入寻常百姓家。声纹识别技术分为文本相关,文本无关以及文本提示等几种。声纹锁一般基于文本相关或文本提示,只需念很短一句***指定或者自定义的口令便能区分用户和冒领者。常见的声纹识别算法包括传统的动态时间规整算法(DTW),以及基于深度学习的方法。当前,声纹识别仍然存在一些问题:1.在嘈杂环境下,识别性能受到较大影响;2. 声纹识别***仍然难以避免误识别的发生。这就给冒领创造了条件。
发明内容
为克服现有技术存在的技术缺陷,本发明公开了一种指纹声纹双重认证方法及认证***。
本发明所述
本发明通过指纹和声纹双重注册,在识别的时候验证者需要同时通过声纹识别和指纹识别两个识别过程才会判定识别通过。这样通过双重验证模式,避免了声纹锁和指纹锁单一验证可能造成的冒领。
附图说明
图1为本发明所述方法中注册过程的一种具体实施方式流程示意图;
图2为本发明所述方法中识别过程的一种具体实施方式流程示意图;
图3为本发明所述方法中删除过程的一种具体实施方式流程示意图;
图4为本发明所述认证***的一种具体实施方式流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图,对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
本发明所述指纹声纹双重认证方法,包括如下步骤:
指纹验证和声纹验证;
指纹验证中,验证者将录入指纹特征与所有注册用户已储存的指纹特征进行相似度计算;若得到的最高相似度高于设置的指纹阈值,则判定该最高相似度对应的指纹特征用户为录入指纹特征的验证者;否则判定失败
声纹验证方式具体为:
中央控制模块通过交互界面向验证者显示验证语;
验证者重复发音两次以上验证语; 每次发音后,语音特征提取模块提取该段语音的fbank特征信息,声纹识别模块将fbank特征信息转化为为该段语音的d-vector声纹特征;最后将各次发音得到的d-vector的声纹特征求平均值作为用户发出的录入声纹特征;
声纹识别采用文本相关的声纹识别技术。文本相关声纹识别的识别率相对较高,误识率相对较小,能够满足密码锁保密性的要求。文本相关声纹识别技术对应的声纹模型是一个深度神经网络模型(D-vector),由上千小时的中文语料训练而得, 具有很强的抗噪性和鲁棒性。
将录入声纹特征与所有注册用户已储存的注册声纹特征进行相似度计算;若得到的最高相似度高于设置的声纹阈值,则判定该最高相似度对应的注册声纹特征用户为录入声纹特征的验证者;否则判定失败;
声纹验证方式判定出验证者后,将其与指纹验证判定的验证者对比是否为同一注册用户,是则验证成功,否则判定失败。
如图2所示,具体的,在识别过程中,用户首先需要通过指纹验证。指纹验证中,用户将注册时录入指纹的手指放在指纹采集器上。然后指纹特征提取模块对指纹特征进行提取计算,将其送入指纹识别模块。另一方面,中央处理模块读取存储单元中所有注册用户的指纹信息送入指纹识别模块。随后,指纹识别模块将录入指纹特征与所有用户的指纹特征进行相似度计算。若得到的最高相似度高于设置好的指纹识别阈值,则判定该指纹匹配最高相似度对应的用户,指纹验证通过,语音播报模块提示指纹验证通过将开始声纹验证。否则,判定不匹配任何用户,语音播报模块提示验证失败。
指纹验证通过后,才能进行声纹验证,开始声纹验证时,首先中央控制模块仍然通过交互模块向用户显示验证语。利用语音播报模块发声或交互模块显示提示验证者重复验证语。
每重复一次,语音特征提取模块提取该段语音的fbank特征信息,声纹识别模块将语音特征信息fbank作为声纹模型的输入,输出为该段语音的声纹特征d-vector,语音播报模块提示该次录入成功。
多次语音录入完成之后,将全部d-vector的声纹特征求平均得到本次验证的声纹特征;中央处理模块将存储单元中所有已注册用户的声纹特征与当前录入特征进行相似度计算。若得到的最高相似度高于设置的声纹阈值,则判定该声纹匹配最高相似度对应的用户。若最高相似度低于设置的声纹阈值,则语音播报模块提示验证失败。
如果指纹和声纹验证均匹配成功,则对比两者匹配的用户是否为同一注册用户,若是则语音播报模块提示验证成功,中央处理模块发出开锁命令;若不是,则语音播报模块提示验证失败。
***进行验证前,需要用户首先进行个人指纹和声纹信息的注册,如图1所示,验证前的注册过程可以具体为:
***进入注册状态 ;提示注册用户输入身份信息;
可以由***发声提示用户通过交互模块输入自己身份相关的信息,如姓名,ID号等。
进行指纹注册;
提示用户将手指放在指纹采集器上采集指纹特征。然后指纹特征提取模块提取计算相关指纹特征,由中央处理模块将该用户的身份信息连同指纹特征共同保存在存储单元中。随后,语音播报模块提示用户再次录入指纹信息以确认身份。同样,指纹特征提取模块提取指纹相关特征送入指纹识别模块;另一方面,中央处理模块将第一次保存的指纹特征从存储单元读出放入指纹识别模块;指纹识别模块对这两个指纹特征的相似度进行计算。
若相似度低于预先设置的指纹存储阈值,则判定两次录入的指纹不属于同一个人,由中央处理模块将第一次保存的指纹特征连同身份特征同时删去,语音播报模块提示指纹注册失败。若相似度高于预先设置的指纹存储阈值,语音播报模块提示指纹注册成功,开始进行声纹注册。
进行声纹注册的过程具体为:中央控制模块通过交互界面向用户显示注册时的注册词;注册用户重复发音两次以上注册词,每次发音后,语音特征提取模块提取该段语音的fbank特征信息,声纹识别模块将fbank特征信息转化为为该段语音的d-vector声纹特征;最后将各次发音得到的d-vector的声纹特征求平均值作为注册用户发出的注册声纹特征。
在声纹注册时,中央控制模块会通过交互模块向验证者显示注册时需要念的一句话,所述交互模块一般是一个触摸屏。以三次重复发音为例,语音播报模块提示用户照着这句话念三遍。每念完一句,语音特征提取模块提取该段语音的特征信息(fbank, FilterBank特征,即不加离散余弦变换操作的梅尔频率倒谱系数),声纹识别模块将语音特征信息fbank作为声纹模型的输入,输出为该段语音的声纹特征d-vector,然后语音播报模块提示该次录入成功。三次语音录入完之后,将三个d-vector的声纹求平均得到该用户声纹特征。中央处理模块将该声纹特征存储到对应该用户身份的存储单元中。然后语音播报模块提示注册成功。***退出注册状态,进入识别状态。
用户可以通过语音命令或交互模块对***内存储的个人信息进行删除操作,如图3所示,所述删除操作具体为:
用户说出删除命令词;语音特征提取模块识别出删除命令后,则***进入删除状态;
用户进行指纹验证和声纹验证;
声纹验证方式具体为:
中央控制模块通过交互界面向验证者显示验证语;
验证者重复发音两次以上验证语; 每次发音后,语音特征提取模块提取该段语音的fbank特征信息,声纹识别模块将fbank特征信息转化为为该段语音的d-vector声纹特征;最后将各次发音得到的d-vector的声纹特征求平均值作为用户发出的录入声纹特征;
将录入声纹特征与所有注册用户已储存的注册声纹特征进行相似度计算;若得到的最高相似度高于设置的声纹阈值,则判定该最高相似度对应的注册声纹特征用户为录入声纹特征的验证者;否则判定失败;
声纹验证方式判定出验证者后,将其与指纹验证判定的验证者对比是否为同一注册用户,是则验证成功,用户可以删除自身信息,否则判定失败。
本发明所述的认证方法可以基于以下的指纹声纹双重认证***,如图4所示,包括中央处理模块及与其连接的交互界面,语音播报模块和存储单元,还包括与中央处理模块连接的声纹识别单元和指纹识别单元,所述声纹识别单元包括声纹特征提取模块和与其连接的声纹识别模块,所述声纹识别模块与中央处理单元连接;所述指纹识别单元包括指纹特征提取模块和与其连接的指纹识别模块,所述指纹识别模块与中央处理单元连接;所述***还包括与声纹特征提取模块连接的ASR模块,所述ASR模块连接有语音特征提取模块。
本发明通过指纹和声纹双重注册,在识别的时候验证者需要同时通过声纹识别和指纹识别两个识别过程才会判定识别通过。这样通过双重验证模式,避免了声纹锁和指纹锁单一验证可能造成的冒领;采用文本特征的深度神经网络模型(D-vector),提高了验证的可靠性和抗干扰性。
前文所述的为本发明的各个优选实施例,各个优选实施例中的优选实施方式如果不是明显自相矛盾或以某一优选实施方式为前提,各个优选实施方式都可以任意叠加组合使用,所述实施例以及实施例中的具体参数仅是为了清楚表述发明人的发明验证过程,并非用以限制本发明的专利保护范围,本发明的专利保护范围仍然以其权利要求书为准,凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化,同理均应包含在本发明的保护范围内。
Claims (5)
1.一种指纹声纹双重认证方法,其特征在于,包括如下步骤:
指纹验证和声纹验证;
指纹验证中,验证者将录入指纹特征与所有注册用户已储存的指纹特征进行相似度计算;若得到的最高相似度高于设置的指纹阈值,则判定该最高相似度对应的指纹特征用户为录入指纹特征的验证者;否则判定失败
声纹验证方式具体为:
中央控制模块通过交互界面向验证者显示验证语;
验证者重复发音两次以上验证语; 每次发音后,语音特征提取模块提取该段语音的fbank特征信息,声纹识别模块将fbank特征信息转化为为该段语音的d-vector声纹特征;最后将各次发音得到的d-vector的声纹特征求平均值作为用户发出的录入声纹特征;
将录入声纹特征与所有注册用户已储存的注册声纹特征进行相似度计算;若得到的最高相似度高于设置的声纹阈值,则判定该最高相似度对应的注册声纹特征用户为录入声纹特征的验证者;否则判定失败;
声纹验证方式判定出验证者后,将其与指纹验证判定的验证者对比是否为同一注册用户,是则验证成功,否则判定失败。
2.如权利要求1所述的指纹声纹双重认证方法,其特征在于,所述认证方法还包括验证前的注册过程,所述注册过程具体为:
***进入注册状态 ;提示注册用户输入身份信息
进行指纹注册;
进行声纹注册:中央控制模块通过交互界面向用户显示注册时的注册词;注册用户重复发音两次以上注册词,每次发音后,语音特征提取模块提取该段语音的fbank特征信息,声纹识别模块将fbank特征信息转化为为该段语音的d-vector声纹特征;最后将各次发音得到的d-vector的声纹特征求平均值作为注册用户发出的注册声纹特征。
3.如权利要求2所述的指纹声纹双重认证方法,其特征在于,所述指纹注册具体为:
注册用户将手指放在指纹采集器上采集指纹特征;
指纹特征提取模块提取计算指纹特征,
***提示用户再次录入指纹信息,注册用户再次将手指放在指纹采集器上采集指纹特征,指纹特征提取模块再次提取计算指纹特征;
指纹识别模块对这两次提取得到的指纹特征的相似度进行计算;若相似度低于预先设置的指纹存储阈值,则判定两次录入的指纹不属于同一个人,中央处理模块将指纹特征及身份信息同时删除并提示指纹注册失败;否则提示指纹注册成功。
4.如权利要求1所述的指纹声纹双重认证方法,其特征在于,还包括注册成功后的删除操作,所述删除操作具体为:
用户说出删除命令词;语音特征提取模块识别出删除命令后,则***进入删除状态;
用户进行指纹验证和声纹验证;
声纹验证方式具体为:
中央控制模块通过交互界面向验证者显示验证语;
验证者重复发音两次以上验证语; 每次发音后,语音特征提取模块提取该段语音的fbank特征信息,声纹识别模块将fbank特征信息转化为为该段语音的d-vector声纹特征;最后将各次发音得到的d-vector的声纹特征求平均值作为用户发出的录入声纹特征;
将录入声纹特征与所有注册用户已储存的注册声纹特征进行相似度计算;若得到的最高相似度高于设置的声纹阈值,则判定该最高相似度对应的注册声纹特征用户为录入声纹特征的验证者;否则判定失败;
声纹验证方式判定出验证者后,将其与指纹验证判定的验证者对比是否为同一注册用户,是则验证成功,用户可以删除自身信息,否则判定失败。
5.指纹声纹双重认证***,其特征在于:包括中央处理模块及与其连接的交互界面,语音播报模块和存储单元,还包括与中央处理模块连接的声纹识别单元和指纹识别单元,所述声纹识别单元包括声纹特征提取模块和与其连接的声纹识别模块,所述声纹识别模块与中央处理单元连接;所述指纹识别单元包括指纹特征提取模块和与其连接的指纹识别模块,所述指纹识别模块与中央处理单元连接;所述***还包括与声纹特征提取模块连接的ASR模块,所述ASR模块连接有语音特征提取模块。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20200221 |