CN101833843A - 一种基于声纹认证的监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于声纹认证的监控系统，属于监控技术领域。现有对被监视人员的监控完全是人工的方式，程序复杂、监控力度差、效率低。本发明所述系统在被监视人员处设置监控终端，由被监视人员随身携带，在公安机关处设置监控服务器，监控终端和监控服务器共同完成被监视人员的远程定位，通过声纹识别远程验证被监视人员身份等功能。本发明所述系统提高了对被监视人员的监控力度和效率，特别适用于司法部门对被监视居住、取保候审等人员进行监控。

Description

一种基于声纹认证的监控系统

技术领域

本发明属于监控技术领域，具体涉及一种基于声纹认证的监控系统，特别适用于司法部门对被监视居住、取保候审等人员进行监控。

背景技术

监视居住是指人民法院、人民检察院、公安机关在刑事诉讼中限令犯罪嫌疑人、被告人在规定的期限内不得离开住处或者指定的居所，并对其行为加以监视、限制其人身自由的一种强制措施。取保候审是指人民法院、人民检察院或公安机关责令某些犯罪嫌疑人、刑事被告人提出保证人或者交纳保证金，保证随传随到的一种强制措施。

监视居住和取保候审均由公安机关执行，实践中通常采用的方式为：由公安机关对被监视居住或取保候审人进行登记，然后规定其定期到公安机关报道。然而，由于公安机关人力资源的有限性，这难免会增加公安人员的工作量，工作效率也较低。而且如果被监视居住或取保候审人没有按照规定报道，也不容易被发现，从而造成对被监视居住或取保候审人的监控不力。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种基于声纹认证、监控力度强、效率高的自动对被监视人员进行监控的系统。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种基于声纹认证的监控系统，包括一个或多个监控终端(11)，通过网络(12)与所有监控终端(11)相连的监控服务器(13)，以及用于对监控终端进行定位并判断监控终端所处位置是否接近、达到或超出了预设最大区域的定位及溢出判断装置；

所述监控终端(11)包括语音通信装置(112)和报警装置(113)；语音通信装置(112)用于与监控服务器(13)进行语音通信；报警装置(114)用于当被监视人员接近、达到或超出了预设最大区域或者在规定时间间隔内没有进行身份验证或者没有通过身份验证时发出警报；

所述监控服务器(13)包括语音通信装置(132)、身份识别装置(133)、计时装置(134)和报警装置(135)；语音通信装置(132)用于与监控终端进行语音通信；身份识别装置(133)用于根据被监视人员的语音对被监视人员的身份进行验证；计时装置(134)用于从通过身份验证后开始计时，每通过一次身份验证便重新开始计，首次计时从0开始；报警装置(135)用于当被监视人员接近、达到或超出了预设最大区域或者在规定时间间隔内没有进行身份验证或者没有通过身份验证时发出警报。

如上所述的一种基于声纹认证的监控系统，其中，定位及溢出判断装置包括GPS接收机(111)和溢出判断器(131)，所述GPS接收机(111)设置在监控终端(11)，溢出判断器(131)设置在监控服务器(13)；GPS接收机(111)用于实时采集监控终端(11)的位置信息，并实时发送到溢出判断器(131)，溢出判断器(131)判断监控终端(11)当前所处位置是否接近、达到或超出了预设最大区域。

GPS接收机和溢出判断器(131)也可以设置在监控终端(11)，当该监控终端(11)当前所处位置接近、达到或超出了预设最大区域，则向监控服务器(13)发送报警信号。

如上所述的一种基于声纹认证的监控系统，其中，定位及溢出判断装置包括信号发射器(114)和定位及溢出判断器(136)，所述信号发射器(111)设置在监控终端(11)，定位及溢出判断器(131)设置在监控服务器(13)；信号发射器(111)用于实时发射信号，定位及溢出判断器(131)根据信号发射器(111)发射信号实时定位监控终端(11)的位置，并判断监控终端(11)当前所处位置是否接近、达到或超出了预设最大区域。

如上所述的一种基于声纹认证的监控系统，所述报警装置(113、135)的报警形式为发光、语音提示或震动。

采用本发明所述系统，通过在被监视人员随身携带的监控终端和监控服务器自动完成了公安机关对本辖区内的所有被监视人员的监控，通过声纹识别方式实现了远程对被监视人员的身份进行验证，增强了对被监视人员的监控力度，并减少了公安机关的工作量，提高了工作效率。同时也省去了被监视人员按期到公安机关报道的麻烦。

附图说明

图1是具体实施方式中的系统框架示意图；

图2是实施例1的结构示意图；

图3是实施例2的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明进行详细描述。

本发明的核心思想是：在被监视人员处设置监控终端，由被监视人员随身携带，在公安机关处设置监控服务器，监控终端和监控服务器共同完成被监视人员的远程定位，通过声纹识别远程验证被监视人员身份等功能。

图1出示了本发明所述系统的框架结构，包括多个监控终端11和一个监控服务器13，所有监控终端11的结构相同，通过有线或无线网络12与监控服务器13进行通信。该系统还包括定位及溢出判断装置(图1中未示出)，用于对监控终端11进行定位并判断监控终端11所处位置是否接近、达到或超出了预设最大区域。

实施例1

图2出示了本发明一种实施例的结构，包括一个监控终端11和一个监控服务器13。定位及溢出判断装置包括GPS接收机111和溢出判断器131，GPS接收机111设置在监控终端11，溢出判断器设置在监控服务器13。监控终端11还包括语音通信装置112和报警装置113。GPS接收机111实时采集监控终端11的位置信息，并将采集到的位置信息实时发送到监控服务器13。语音通信装置112用于与监控服务器13之间进行语音通信。报警装置114用于当被监视人员接近、达到或超出了被预设最大区域或者在规定时间间隔内没有进行身份验证或者没有通过身份验证时发出警报，警报的方式可以为发光、语音提示或震动，优选采用语音提示，预先录制好提示语音，根据不同的情况发出不同的提示语音。

GPS接收机111和溢出判断器131也可以都设置在监控终端11，当溢出判断器131判断出监控终端11当前所处位置接近、达到或超出了预设最大区域，则向监控服务器13发送报警信号，可以根据不同的情况发射不同的报警信号。

除溢出判断器131外，监控服务器13还包括语音通信装置132、身份识别装置133、计时装置134和报警装置135。溢出判断器131用于接收监控终端11发送的位置信息，并判断该位置是否在预设区域范围内，如果接近、达到或超出了预先设定的最大区域范围，则由监控服务器13的报警装置135发出警报，通知监控人员。同时向监控终端11发送信号，启动监控终端11的报警装置114发出警报，提醒被监视人员已经接近、达到或超出了预设最大区域范围。接近最大区域的报警方式与超出最大区域的报警方式可以不同，用于区别警报的危险级别。

如果溢出判断器131设置在监控终端，当被监视人员接近、达到或超出了预先设定最大区域时，则由监控终端11的报警装置113发出警报，同时监控终端11向监控服务器13发送报警信号，启动监控服务器11的报警装置135根据报警信号的类型发出警报。

身份识别装置132用于当进行语音通信时记录被监视人员的语音，并通过语音识别对被监视人员的身份进行远程验证。如果没有通过验证，则报警装置113、135发出警报。

声纹识别可以分为文本相关的和文本无关的两种。文本相关的声纹识别需要被识别人按照规定的内容发音，精确地建立声纹模型，而识别时也必须按照规定的内容发音，因此可以达到较好的识别效果，但需要被识别人的配合，如果被识别人的发音与规定的内容不符合，则无法正确识别。而与文本无关的识别则不规定说话人的发音内容，该识别方式建立模型较为困难，但无需被识别人的配合。

为了防止被监视人员预先录制按照规定内容的语音，利用录制的语音进行远程身份验证，本实施例采用与文本无关的声纹识别方式，建立模型采用如下方法：

首先，搜集特定信道下足够多的人的样本语音，例如，搜集男女各100人、每人不少于1分钟的样本语音，用于近似描述所有人的平均声纹特征分布。然后将这些语音提取声纹特征参数后，放在一起进行迭代聚类，得到若干个高斯混合，作为通用的声纹背景模型(UBM)。

其次，提取语音特征参数。在提取语音特征参数之前需要对语音进行预处理，因为原始语音中除了含有说话人自身发出的有意义的内容之外，还有停顿静音或背景噪声干扰等无意义部分，所以应先判断各个语音段的有效性，去除掉无意义的部分，只从有效语音段中提取声纹特征。提取声纹特征的过程为：将有效语音采样点分为一组具有一定长度的小窗(即分帧)，相邻窗间有局部重叠。各帧内部首先施加海明(Hamming)窗函数，并进行高频提升，然后做快速傅立叶变换(FFT)，求出频谱。再对频谱施加按Mel刻度规律排列的、含有若干三角形滤波器的滤波器组，将得到的各个滤波器的输出值进行离散余弦变换(DCT)，得到一组系数，为Mel频率倒谱参数(MFCC)矢量，然后把相邻帧的MFCC矢量逐维求差，并将得到的差矢量拼接到原MFCC矢量上，得到的参数作为声纹特征序列。

建立了声纹背景模型后，采集被监视人员足够长的有效语音，例如采集1分钟的有效语音，利用上述方法提取出声纹特征，再根据最大后验概率(MAP)的自适应算法，用提取出的声纹特征修正UBM，从而得到一个新的高斯混合模型(每个人的声纹特征可以看作是在高维特征空间的一种概率分布，可以用多个高斯分布来拟合，这类集合称作高斯混合模型)，作为该被监控人员验证用声纹模型。

当被监视人员在规定的时间间隔内，例如24小时，通过语音通信装置112、132与监控人员进行语音通信时，监控服务器13的身份识别装置133记录被监控人员的语音，提取声纹特征后与该被监视人员预留的声纹模型进行对比，如果匹配，则通过身份验证。

计时装置134用于从上一次被监视人员通过身份验证后开始计时，每进行一次身份验证，计时装置便重新开始计时，首次计时从0开始。当累计时间达到预先设定的值而被监控人员没有进行身份验证时，报警装置113、135发出警报。

实施例2

图3出示了本发明另一种实施例的结构，与实施例1不同的是：对监控终端的定位装置不同，在监控终端11设置信号发射器114，实时发射信号；在监控服务器13设置定位及溢出判断器136，实时检测信号发射器111发射的信号，并根据该信号来源定位监控终端11的当前位置，然后判断该位置是否在允许的区域范围内。其他装置与功能与实施例1相同，此处不再赘述。

上述实施例1和实施例2仅仅有一个监控终端，当被监视人员存在多人时，可以设置多个监控终端11，所有监控终端11与监控服务器13通过网络12相连，监控服务器13同时对多个监控终端11进行监控。这样，极大的方便了公安机关对本辖区内的所有被监视人员的监控。当被监视人员离开被监视范围或者没有按时进行身份验证时，公安机关能够迅速得知，及时处理，从而提高了对被监视人员的监控力度，减少了公安机关的工作量，同时也省去了被监视人员按期到公安机关报道的麻烦。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (5)

1.一种基于声纹认证的监控系统，包括一个或多个监控终端(11)，通过网络(12)与所有监控终端(11)相连的监控服务器(13)，以及用于对监控终端进行定位并判断监控终端所处位置是否接近、达到或超出了预设最大区域的定位及溢出判断装置；

所述监控终端(11)包括语音通信装置(112)和报警装置(113)；语音通信装置(112)用于与监控服务器(13)进行语音通信；报警装置(114)用于当被监视人员接近、达到或超出了预设最大区域或者在规定时间间隔内没有进行身份验证或者没有通过身份验证时发出警报；

所述监控服务器(13)包括语音通信装置(132)、身份识别装置(133)、计时装置(134)和报警装置(135)；语音通信装置(132)用于与监控终端进行语音通信；身份识别装置(133)用于根据被监视人员的语音对被监视人员的身份进行验证；计时装置(134)用于从通过身份验证后开始计时，每通过一次身份验证便重新开始计，首次计时从0开始；报警装置(135)用于当被监视人员接近、达到或超出了预设最大区域或者在规定时间间隔内没有进行身份验证或者没有通过身份验证时发出警报。

2.如权利要求1所述的一种基于声纹认证的监控系统，其特征在于：所述定位及溢出判断装置包括GPS接收机(111)和溢出判断器(131)，所述GPS接收机(111)设置在监控终端(11)，溢出判断器(131)设置在监控服务器(13)；GPS接收机(111)用于实时采集监控终端(11)的位置信息，并实时发送到溢出判断器(131)，溢出判断器(131)判断监控终端(11)当前所处位置是否接近、达到或超出了预设最大区域。

3.如权利要求1所述的一种基于声纹认证的监控系统，其特征在于：所述定位及溢出判断装置设置在监控终端(11)，包括GPS接收机(111)和溢出判断器(131)；GPS接收机(111)用于实时采集监控终端(11)的位置信息，溢出判断器(131)根据监控终端(11)的位置信息判断该监控终端(11)当前所处位置是否接近、达到或超出了预设最大区域，如是，则向监控服务器(13)发送报警信号。

4.如权利要求1所述的一种基于声纹认证的监控系统，其特征在于：所述定位及溢出判断装置包括信号发射器(114)和定位及溢出判断器(136)，所述信号发射器(111)设置在监控终端(11)，定位及溢出判断器(131)设置在监控服务器(13)；信号发射器(111)用于实时发射信号，定位及溢出判断器(131)根据信号发射器(111)发射信号实时定位监控终端(11)的位置，并判断监控终端(11)当前所处位置是否接近、达到或超出了预设最大区域。

5.如权利要求1至4之一所述的一种基于声纹认证的监控系统，其特征在于：所述报警装置(113、135)的报警形式为发光、语音提示或震动。

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