CN102708867A - 一种基于声纹和语音的防录音假冒身份识别方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于声纹和语音的防录音假冒身份识别方法,包括如下步骤:根据用户读取带用户ID的固定文本的语音建立用户的声纹模型和语音模型,并保存该带用户ID的固定文本和声纹模型及语音模型;提示文本生成;在待识别人读出提示文本时,采集待识别人的语音;对采集的待识别人语音与保存的用户声纹模型进行识别,并根据保存的语音模型对待识别人语音进行识别,如果声纹识别和语音识别都成功,则接受待识别人身份,否则不接受。本发明采取带用户ID的固定文本加随机文本的方式,可以在保障识别性能的前提下,大大减少声纹建模和声纹验证所要求的语音长度,方便用户使用。
Description
技术领域
本发明属于计算机及信息服务技术领域,特别涉及通过语音中的人类的声纹信息和语音内容对其声称的身份进行识别的方法及系统。
背景技术
声纹识别技术
声纹识别(Voiceprint Recognition,VPR)技术属于生物识别技术的一种,是一项根据语音中反映说话人生理和行为特征的语音参数,来识别语音话者身份的技术。由于每个人的发声器官(舌、牙齿、喉头、肺、鼻腔)在尺寸和形态方面不尽相同,因此声纹也就成为一种鉴别说话人身份的识别手段。
声纹识别系统是以说话人的语音作为输入,用训练得到的特定人声纹模型来识别待测语音的话者身份。声纹识别系统一般包括两个步骤:声纹建模(Voiceprint Modeling)和声纹验证(Voiceprint Verification)。声纹识别系统在实际应用时,常常会面临一个两难选择问题,即如何确定声纹识别系统的错误拒绝率和错误接受率。错误拒绝率是指拒绝合法说话人而造成的错误,错误接受率是指接受非法说话人而造成的错误,二者与阈值的设定相关。在实际应用环境下,两者无法同时达到最小,需要调整系统阈值来满足不同应用的需求。例如在强调“易用性”的情况下,可以让错误拒绝率低一些,此时错误接受率会增加,从而导致安全性有所降低;在强调“安全性”的情况下,可以让错误接受率低一些,此时错误拒绝率会增加,从而导致系统的易用性有所降低。前者可以概括为“宁错勿漏”,而后者则是“宁漏勿错”。通常,系统的阈值会在开发前根据实际环境的语音调优得到,在系统投入实际应用后,还需要根据实际数据再做一下调整,以便更好的贴近实际情况。
声纹识别技术有着非常广阔的应用前景:
(1)它可以作为个人身份核查和安全检查的一种手段;
(2)它可以作为特定人群的一种识别手段;
(3)它可以作为一种同一说话人的鉴别手段。
在现有技术中,声纹识别方法包括声纹建模和声纹验证两个部分。
其中,声纹建模方法的流程,如图1(a)所示,包括以下步骤:
采集用户语音并提取声纹特征;
基于提取出的声纹特征,训练声纹模型,即建立该用户的声纹模型;声纹建模时用到的方法可采用任何已有的方法(如MAP、MLLR、EigenVoice等)。
声纹验证方法的流程如图1(b)所示,包括以下步骤:
从采集的待识别语音中提取声纹特征;
读取指定的待比对声纹模型;
将提取出的声纹特征,与读取的声纹模型进行匹配比较(如计算概率似然得分等),得到匹配得分Score;
将匹配得分Score与系统设定的阈值相比对,如果大于阈值,则声纹验证成功,认为待识别语音的话者身份与指定的声纹模型对应的话者身份相同,是同一个说话人,结束;否则,声纹验证失败,认为待识别语音的话者身份与指定的声纹模型对应的话者身份不相同,是不同的说话人,结束。
所述的阈值是指,在大量的声纹识别测试的匹配得分Score中,得到的一个参考值。该值用于界定待识别语音与指定的声纹模型是否出自同一个说话人。
语音识别技术
ASR是自动语音识别(Automatic Speech Recognition)的缩写,是一种让计算机通过识别和理解过程把语音信号转变为相应的文本或命令的技术,即“音”到“字”的转换。语音识别按照任务种类和应用可以分为:(1)孤立词识别(Isolated Word Recognition),或命令词识别。它的任务是识别事先已知的命令词,如“开机”、“关机”等;(2)关键词识别或关键词检出(Keyword Spotting)。它的任务不是识别全部的文字,而是检测语音信号中是否出现预设词表里的关键词,如在语音中检测是否出现“计算机”这个词;(3)连续语音识别。它的任务是识别语音中的全部文字。
语音识别的应用领域非常广泛,常见的应用系统有:(1)语音输入系统,相对于键盘输入方法,它更符合人的日常习惯,也更自然、更高效;(2)语音控制系统,即用语音来控制设备的运行,相对于手动控制来说更加快捷、方便,可以用在诸如工业控制、语音拨号系统、智能家电、声控智能玩具等许多领域;(3)智能对话查询系统,根据客户的语音进行操作,为用户提供自然、友好的数据库检索服务,例如家庭服务、宾馆服务、旅行社服务系统、订票系统、医疗服务、银行服务、股票查询服务等等。
已有的语音识别方法的应用流程如图2所示,包括以下步骤:
采集用户的语音并提取声学特征;
读取特定人或非特定人的语音模型(包括但不限于声学模型和语言模型);
用语音模型对提取的声学特征进行匹配搜索(如Viterbi解码、帧同步算法、双层搜索网络等),解码出语音对应的文本内容。
中国发明专利申请“基于声纹识别和语音识别的防录音假冒的身份确认方法”,公开号为102142254A,公开了以下内容:
本发明涉及基于声纹识别和语音识别的防录音假冒身份的确认方法,属于计算机及信息服务技术领域。该方法包括:从采集的已知说话人的语音中提取特征;训练声纹模型,建立声纹模型库;从采集的待识别的人的语音中提取特征与从声纹模型库中读取一指定的声纹模型进行匹配比较,如果大于阈值,则随机选取文本,引导待识别人跟读,采集该识别人语音;检测该识别人所说的内容,如果检测得出待识别人所说内容与随机选取的文本一致,则语音识别成功,即待识别人的身份确认,结束。本发明可以在很大程度上,防止说话人语音被录音冒用的情况,完成说话人身份双重验证,实现双重保护,使远程身份确认更稳定可靠。
其存在如下问题:
(1)声纹识别采用随机文本,无法保证稳定的识别性能;
(2)语音识别使用随机文本,由于口音差异,识别性能很差;
(3)由于声纹识别使用随机文本,建模和验证都要求较长的语音(如建模需要至少20秒,验证需要至少10秒),用户体验性较差;
(4)将声纹识别和语音识别分成两个步骤,起不到防录音假冒的作用;因为非法分子可以先用录音通过声纹识别,然后自己跟读随机文本来通过语音识别;
(5)由于采用随机文本跟读方式,实际操作时,如果随机文本过长,用户很难跟上,导致用户体验差,并且影响到声纹识别和语音识别的性能。
(6)只公开了身份确认方法,还缺少可以实现该方法的系统。
发明内容
本发明所要解决的技术问题就是提供一种用户体验好,识别性能稳定的基于声纹和语音的防录音假冒身份识别方法及系统。
本发明采用如下技术方案:
一种基于声纹和语音的防录音假冒身份识别方法,包括如下步骤:
(1)根据用户读取带用户ID的固定文本的语音建立用户的声纹模型和语音模型,并保存该带用户ID的固定文本和声纹模型及语音模型;
(2)提示文本生成:
(21)带用户ID的固定文本读取;
(22)随机文本生成;
(23)把带用户ID的固定文本和随机文本拼接为提示文本;
(3)在待识别人读出上述步骤(2)生成的提示文本时,采集待识别人的语音;
(4)对采集的待识别人语音与上述步骤(1)中保存的用户声纹模型进行识别,并根据保存的语音模型对待识别人语音进行识别,如果声纹识别和语音识别都成功,则接受待识别人身份,否则不接受。
在一个优选实施例中,上述的步骤(1)又包括:
(11)生成带用户ID的固定文本;
(12)把带用户ID的固定文本和随机文本拼接为提示文本;
(13)采集用户读取提示文本的语音;
(14)判断步骤(13)中的语音是否满足生成声纹模型和语音模型的长度,如满足则转到步骤(15),否则返回步骤(12);
(15)建立用户的声纹模型和语音模型,并保存带用户ID的固定文本和声纹模型及语音模型。
所述的带用户ID的固定文本为4-7个汉字。
在一个优选实施例中,上述的步骤(2)中的随机文本为3-6个随机数字。
在一个优选实施例中,上述的步骤(4)中的声纹识别包括:
(4a1)从步骤(3)中采集到的待识别人语音中提取出特征参数,与保存的用户声纹模型进行匹配比较,得到待识别人语音与用户声纹模型的匹配得分Score;
(4a2)将步骤(4a1)得到的匹配得分Score与系统设定的阈值相比对,如果大于阈值,则声纹识别成功,否则,声纹识别失败。
在一个优选实施例中,上述的步骤(4)中的语音识别包括:
(4b1)用步骤(1)保存的用户语音模型对步骤(3)采集的待识别人语音进行语音识别,检测该语音的内容,即实现语音到文字的转换;
(4b2)根据步骤(4b1)检测出的语音内容,若与步骤(2)中的提示文本一致,则语音识别成功,否则,语音识别失败。
一种基于声纹和语音的防录音假冒身份识别系统,
该系统包括:用于显示提示文本的显示模块;用于接收语音信号的语音输入模块;用于对语音信号进行声纹模型建立和/或识别的声纹模块;用于对语音信号进行语音模型建立和/或识别的语音模块;用于存储带用户ID的固定文本和声纹模型及语音模型的存储模块;用于控制各模块工作的处理器模块;
各模块之间的连接关系是:与电源连接的处理器模块从存储模块调取带用户ID的固定文本后与随机文本拼接成提示文本,显示模块显示该提示文本;
声纹模块和语音模块分别根据语音输入模块接收到的语音信号进行声纹模型建立和/或识别以及语音模型建立和/或识别,并把建立的模型存入存储模块,识别的结果输入处理器模块。
本发明的有益效果是:
(1)提示文本由带用户ID的固定文本和随机文本两部分组成;
(2)由于建模和验证时的语音内容相似,声纹识别能够达到很好的识别性能;
(3)采取带用户ID的固定文本加随机文本的方式,可以在保障识别性能的前提下,大大减少声纹建模和声纹验证所要求的语音长度,方便用户使用;
(4)声纹识别的阈值调整方便,可按不同的应用需求调整阈值,使系统满足应用要求;
(5)对已有的声纹识别技术与语音识别技术的具体方法不用作改动,只是将两者结合起来作为一个整体方案,完成语音的双重验证,实现双重保护,使得身份验证更稳定可靠。
(6)由于提示文本的随机性,非法录音的内容与当前系统给出的提示文本不太可能完全一致,因此,本发明可以在很大程度上,有效防止录音假冒的闯入情况。
本发明可用于金融、养老社保、呼叫中心、电子银行、网上银行、电话银行等远程身份认证领域。
附图说明
图1(a)是现有技术中声纹建模方法的流程图;
图1(b)是现有技术中声纹验证方法的流程图;
图2是现有技术中语音识别方法的流程图;
图3是本发明实施例1的方法流程图;
图4是本发明实施例2的方法流程图。
图5是本发明所公开的身份识别系统的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图和实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
实施例1,请参见图3,本实施例公开了一种基于声纹和语音的防录音假冒身份识别方法,包括如下步骤:
(1)根据用户读取提示文本的语音建立用户的声纹模型和语音模型,,具体为:
(11)生成带用户ID的固定文本;
(12)把带用户ID的固定文本和随机文本拼接为提示文本;
(13)采集用户读取提示文本的语音;
(14)判断步骤(13)中的语音是否满足生成声纹模型和语音模型的长度,如满足则转到步骤(15),否则返回步骤(12);
(15)建立用户的声纹模型和语音模型,并保存带用户ID的固定文本和声纹模型及语音模型。
例如,所述的带用户ID的固定文本为4-7个汉字,优选4字或者7字词组、成语或者歇后语。
在出现待识别人时:
(2)提示文本生成,具体为:
(21)带用户ID的固定文本读取;
(22)随机文本生成,例如,随机文本可以是3-6个随机数字,
(23)把带用户ID的固定文本和随机文本拼接为提示文本,按照以上的例子,一个提示文本最长为7个汉字+6个数字,用户跟读一遍大概需要3秒左右。这使得验证的时候,用户不需要过长的验证流程,提高用户的体验性。
(3)在待识别人读出上述步骤(2)生成的提示文本时,采集待识别人的语音;
(4)对采集的待识别人语音与上述步骤(1)中保存的用户声纹模型进行识别,具体为:
(4a1)从步骤(3)中采集到的待识别人语音中提取出特征参数,与保存的用户声纹模型进行匹配比较,得到待识别人语音与用户声纹模型的匹配得分Score;
(4a2)将步骤(4a1)得到的匹配得分Score与系统设定的阈值相比对,如果大于阈值,则声纹识别成功,否则,声纹识别失败。
根据保存的语音模型对待识别人语音进行识别,具体为:
(4b1)用步骤(1)保存的用户语音模型对步骤(3)采集的待识别人语音进行语音识别,检测该语音的内容,即实现语音到文字的转换;
(4b2)根据步骤(4b1)检测出的语音内容,若与步骤(2)中的提示文本一致,则语音识别成功,否则,语音识别失败。
如果声纹识别和语音识别都成功,则接受待识别人身份,否则不接受。
实施例2,请参见图4,本实施例公开了一种基于声纹和语音的防录音假冒身份识别方法,包括如下步骤:
(1)根据用户读取提示文本的语音建立用户的声纹模型和语音模型,具体为:
(11)生成带用户ID的固定文本;
(12)把带用户ID的固定文本和随机文本拼接为提示文本;
(13)采集用户读取提示文本的语音;
(14)判断步骤(13)中的语音是否满足生成声纹模型和语音模型的长度,如满足则转到步骤(15),否则返回步骤(12);
(15)建立用户的声纹模型和语音模型,并保存带用户ID的固定文本和声纹模型及语音模型。
例如,所述的带用户ID的固定文本为4-7个汉字,优选4字或者7字词组、成语或者歇后语。
在出现待识别人时:
(2)提示文本生成,具体为:
(21)带用户ID的固定文本读取;
(22)随机文本生成,例如,随机文本为3-6个随机数字,
(23)把带用户ID的固定文本和随机文本拼接为提示文本,按照以上的例子,一个提示文本最长为7个汉字+6个数字,用户跟读一遍大概需要3秒左右。这使得验证的时候,用户不需要过长的验证流程,提高用户的体验性。
(3)在待识别人读出上述步骤(2)生成的提示文本时,采集待识别人的语音;
(4)根据保存的语音模型对待识别人语音进行识别,具体为:
(4b1)用步骤(1)保存的用户语音模型对步骤(3)采集的待识别人语音进行语音识别,检测该语音的内容,即实现语音到文字的转换;
(4b2)根据步骤(4b1)检测出的语音内容,若与步骤(2)中的提示文本一致,则语音识别成功,否则,语音识别失败。
对采集的待识别人语音与上述步骤(1)中保存的用户声纹模型进行识别,具体为:
(4a1)从步骤(3)中采集到的待识别人语音中提取出特征参数,与保存的用户声纹模型进行匹配比较,得到待识别人语音与用户声纹模型的匹配得分Score;
(4a2)将步骤(4a1)得到的匹配得分Score与系统设定的阈值相比对,如果大于阈值,则声纹识别成功,否则,声纹识别失败。
如果语音识别和声纹识别都成功,则接受待识别人身份,否则不接受。
如图5所示,本发明还公开了一种基于声纹和语音的防录音假冒身份识别系统,
该系统包括:用于显示提示文本的显示模块;用于接收语音信号的语音输入模块;用于对语音信号进行声纹模型建立和/或识别的声纹模块;用于对语音信号进行语音模型建立和/或识别的语音模块;用于存储带用户ID的固定文本和声纹模型及语音模型的存储模块;用于控制各模块工作的处理器模块;
各模块之间的连接关系是:与电源连接的处理器模块从存储模块调取带用户ID的固定文本后与随机文本拼接成提示文本,显示模块显示该提示文本;
声纹模块和语音模块分别根据语音输入模块接收到的语音信号进行声纹模型建立和/或识别以及语音模型建立和/或识别,并把建立的模型存入存储模块,识别的结果输入处理器模块。
如果声纹识别和语音识别都成功,则身份识别系统接受待识别人身份,否则不接受。
Claims (7)
1.一种基于声纹和语音的防录音假冒身份识别方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)根据用户读取带用户ID的固定文本的语音建立用户的声纹模型和语音模型,并保存该带用户ID的固定文本和声纹模型及语音模型;
(2)提示文本生成:
(21)带用户ID的固定文本读取;
(22)随机文本生成;
(23)把带用户ID的固定文本和随机文本拼接为提示文本;
(3)在待识别人读出上述步骤(2)生成的提示文本时,采集待识别人的语音;
(4)对采集的待识别人语音与上述步骤(1)中保存的用户声纹模型进行识别,并根据保存的语音模型对待识别人语音进行识别,如果声纹识别和语音识别都成功,则接受待识别人身份,否则不接受。
2.根据权利要求1所述的基于声纹和语音的防录音假冒身份识别方法,其特征在于,上述的步骤(1)又包括:
(11)生成带用户ID的固定文本;
(12)把带用户ID的固定文本和随机文本拼接为提示文本;
(13)采集用户读取提示文本的语音;
(14)判断步骤(13)中的语音是否满足生成声纹模型和语音模型的长度,如满足则转到步骤(15),否则返回步骤(12);
(15)建立用户的声纹模型和语音模型,并保存带用户ID的固定文本和声纹模型及语音模型。
3.根据权利要求2所述的基于声纹和语音的防录音假冒身份识别方法,其特征在于:所述的带用户ID的固定文本为4-7个汉字。
4.根据权利要求1所述的基于声纹和语音的防录音假冒身份识别方法,其特征在于:上述的步骤(2)中的随机文本为3-6个随机数字。
5.根据权利要求1所述的基于声纹和语音的防录音假冒身份识别方法,其特征在于:上述的步骤(4)中的声纹识别包括:
(4a1)从步骤(3)中采集到的待识别人语音中提取出特征参数,与保存的用户声纹模型进行匹配比较,得到待识别人语音与用户声纹模型的匹配得分Score;
(4a2)将步骤(4a1)得到的匹配得分Score与系统设定的阈值相比对,如果大于阈值,则声纹识别成功,否则,声纹识别失败。
6.根据权利要求1所述的基于声纹和语音的防录音假冒身份识别方法,其特征在于:上述的步骤(4)中的语音识别包括:
(4b1)用步骤(1)保存的用户语音模型对步骤(3)采集的待识别人语音进行语音识别,检测该语音的内容,即实现语音到文字的转换;
(4b2)根据步骤(4b1)检测出的语音内容,若与步骤(2)中的提示文本一致,则语音识别成功,否则,语音识别失败。
7.一种基于声纹和语音的防录音假冒身份识别系统,其特征在于,
该系统包括:用于显示提示文本的显示模块;用于接收语音信号的语音输入模块;用于对语音信号进行声纹模型建立和/或识别的声纹模块;用于对语音信号进行语音模型建立和/或识别的语音模块;用于存储带用户ID的固定文本和声纹模型及语音模型的存储模块;用于控制各模块工作的处理器模块;
各模块之间的连接关系是:与电源连接的处理器模块从存储模块调取带用户ID的固定文本后与随机文本拼接成提示文本,显示模块显示该提示文本;
声纹模块和语音模块分别根据语音输入模块接收到的语音信号进行声纹模型建立和/或识别以及语音模型建立和/或识别,并把建立的模型存入存储模块,识别的结果输入处理器模块。
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