CN108668013A - 移动终端解锁方法 - Google Patents

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Abstract

本发明一种移动终端解锁方法，所述方法包括：获取用户输入的解锁密码及采集当前音频信号；判断所述解锁密码是否与预设密码一致；若是，则对所述音频信号进行快速傅里叶变换得到频域信号；根据所述频域信号计算谱幅度值；根据所述谱幅度值计算概率密度；根据所述概率密度计算所述音频信号的谱熵；根据所述谱熵判断所述音频信号是否为语音信号；若是语音信号，则判断所述语音信号的谱幅度值是否在预设区间内；若是则解锁验证通过。本发明能够兼顾解锁的安全性和便捷性。

Description

移动终端解锁方法
技术领域
本发明移动通信技术领域，尤其涉及一种移动终端解锁方法。
背景技术
现有技术中，对于移动终端，尤其是手机的解锁有多种方式，包括了密码、指纹、声纹、虹膜、人脸识别等。虽然方式众多，但是其中最可靠的仍然是最原始的密码的方式。
不过，对于密码的方式来说，也有其缺陷那就是可能被别人窥视，进而在不知情的情况被他人解锁了自己的手机。基于此，有些手机厂商会结合密码与生物识别的方式，也及时密码结合诸如指纹、声纹、人脸识别等。
虽然这增加了安全性，但是由于这些生物识别的方式必须增加新的硬件，因此提高了手机整机的成本，同时也带来更高的计算量，影响了解锁的速度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种兼顾安全性和成本考虑的移动终端解锁方法。
为了解决上述技术问题，本发明提出一种移动终端解锁方法，所述方法包括：
获取用户输入的解锁密码及采集当前音频信号；
判断所述解锁密码是否与预设密码一致；
若是，则对所述音频信号进行快速傅里叶变换得到频域信号；
根据所述频域信号计算谱幅度值；
根据所述谱幅度值计算概率密度；
根据所述概率密度计算所述音频信号的谱熵；
根据所述谱熵判断所述音频信号是否为语音信号；
若是语音信号，则判断所述语音信号的谱幅度值是否在预设区间内；
若是则解锁验证通过；
其中，所述根据所述概率密度计算所述音频信号的谱熵包括：
H(y)表示第y个音频信号的谱熵，D(k，y)表示第y个音频信号所在帧的第k个频段所对应的概率密度。
其中，所述根据所述谱幅度值计算概率密度包括：
根据所述谱幅度值计算第y个音频信号所在帧的带噪语音功率谱总能量；
根据所述总能量以及所述谱幅度值计算概率密度。
其中，所述根据所述谱幅度值计算第y个音频信号所在帧的带噪语音功率谱总能量包括：
其中，Esum(y)表示第y个音频信号所在帧的带噪语音功率谱总能量,X(k,y)表示第y个音频信号所在帧的第k个频段的谱幅度值，N表示快速傅里叶变换的变化长度。
其中，所述根据所述总能量以及所述谱幅度值计算概率密度包括：
D(k,y)＝|X(k,y)|2/Esum(y),D(k,y)表示第y个音频信号所在帧的第k个频段所对应的概率密度。
其中，所述谱幅度值通过以下方式获得：
其中，X(k,y)表示第y个音频信号所在帧的第k个频段的谱幅度值，z(n,y)表示第y个音频信号所在帧的音频中的第n个点的幅度，N表示快速傅里叶变换的变化长度，k小于或等于N，exp(-j2πkn/N)表示幅角为2π的kn/N倍的复数。
其中，所述根据所述谱熵判断所述音频信号是否为语音信号包括：
计算所述音频信号的能量；
根据所述音频信号的能量以及所述谱熵确定所述音频信号是否为语音信号。
其中，所述计算所述音频信号的能量包括：
其中，E(y)表示第y个音频信号的能量，M表示音频信号所在帧的帧长，z(n,y)表示第y个音频信号所在帧的音频中的第n个点的幅度。
其中，所述根据所述音频信号的能量以及所述谱熵确定所述音频信号是否为语音信号包括：
判断P(y)是否大于预置门限值，若是，则确定音频信号是语音信号，若否，则确定音频信号不是语音信号，其中，
其中，所述判断所述语音信号的谱幅度值是否在预设区间内包括判断所述语音信号中所有频段的谱幅度值是否均在所述预设区间内。
本发明中，由于在判断是否解锁时，不但对用户输入的解锁密码进行验证，还对用户输入解锁密码时的音频环境进行语音信号的检测验证；这样语音信号可以作为隐性的解锁参数，在窥视人窥视时无法察觉，因为不限于特定的语音信号。因为，在窥视人输入解锁密码时，其往往是不伴随语音信号的产生，从而解锁不成功。同时，为了避免一些误判的情况，本发明中还设置了语音信号的谱幅度值的判断区间，来对一些过低或过高的语音信号进行过滤。
另外，由于根据音频信号的谱熵来进行语音检测，谱熵的计算过程主要涉及时频变换、幅度计算和能量计算等，这些计算过程所针对的都是语音信号本身的属性，而不必进行语义分析这种需要涉及到人工智能和神经网络的计算方式，从而减少了计算量，提高了语音检测的效率，也减少了解锁的时间。
附图说明
图1为本发明一种移动终端解锁方法的一个实施例流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细的说明。
参考图1，图示了本发明一种移动终端解锁方法的实施例的流程图。如图所示，本实施例的场景是用户输入解锁密码意图进行解锁的情形下，该方法包括：
步骤S11，获取用户输入的解锁密码及采集当前音频信号。
本步骤中在用户通过键盘输入解锁密码的同时，采集音频信号。更具体的来说，采集音频信号的时间段为用户开始输入解锁密码起，至用户输入结束解锁密码止。
举例来说，用户输入的解锁密码为123456，那么对于音频信号的采集从输入1时开始，到输入6时结束。
当然，这里的同时并不限于在输入解锁密码的时间段内，还可以是事先设置的任何适当时间段。例如，从输入解锁密码时开始，至输入解锁密码结束后1秒钟。
另外，在现实的环境中，除了人所产生的语音信号之外，还包括很多其他的音频信号，例如走路的声音、物品撞击的声音等。显然，这些声音不应该作为解锁的要素。因此，本实施例中才需要确认音频信号是否是语音信号。
步骤S12，判断所述解锁密码是否与预设密码一致。
需要说明的是，本步骤是对解锁密码的验证过程，其可以发生在音频信号的验证之前，也可以是之后。也就是说，对于手机解锁的两个要素：解锁密码和语音信号，二者可以是同时进行验证，也可以各有先后，不做限制。
步骤S13，若是，则对所述音频信号进行快速傅里叶变换得到频域信号。
为便于对于音频进行进行分析处理，在信号处理领域，通常都要讲输入信号做傅里叶变换，以在频域进行各种分析和处理。由于，快速傅里叶变换已经是成熟的变换方法，在此不再赘述。
本步骤中，在解锁密码验证通过的前提下进行的，这样设置可以避免先判定语音信号后判断解锁密码的情况带来的不必要的过多计算量，在某种程度上降低了功耗，提高了寿命。
步骤S14，根据所述频域信号计算谱幅度值。
在本发明一个实施例中，谱幅度值的计算通过以下公式：
其中，X(k,y)表示第y个音频信号所在帧的第k个频段的谱幅度值，z(n,y)表示第y个音频信号所在帧的音频中的第n个点的幅度，N表示快速傅里叶变换的变化长度，k小于或等于N，exp(-j2πkn/N)表示幅角为2π的kn/N倍的复数。
步骤S15，根据所述谱幅度值计算概率密度。
在本发明一个实施例中，可以通过以下方式来计算概率密度：
首先，根据所述谱幅度值计算第y个音频信号所在帧的带噪语音功率谱总能量；
然后，根据所述总能量以及所述谱幅度值计算概率密度。
这其中，对于带噪语音功率谱总能量来说，其可以通过以下方式计算：
其中，Esum(y)表示第y个音频信号所在帧的带噪语音功率谱总能量,X(k,y)表示第y个音频信号所在帧的第k个频段的谱幅度值，N表示快速傅里叶变换的变化长度。
通过以上方式获得总能量后，再通过以下方式计算得到概率密度：
D(k,y)＝|X(k,y)|2/Esum(y)；
D(k,y)表示第y个音频信号所在帧的第k个频段所对应的概率密度。
步骤S16，根据所述概率密度计算所述音频信号的谱熵。
在本发明一个实施例中，对于谱熵来说，通过以下公式计算获得：
其中，H(y)表示第y个音频信号的谱熵。
步骤S17，根据所述谱熵判断所述音频信号是否为语音信号。
本步骤中，对于具体的判断方法，可以参考下面的实施例：
首先，计算所述音频信号的能量；
然后，根据所述音频信号的能量以及所述谱熵确定所述音频信号是否为语音信号。
其中，对于音频信号的能量的计算可以通过以下公式：
其中，E(y)表示第y个音频信号的能量，M表示音频信号所在帧的帧长，z(n,y)表示第y个音频信号所在帧的音频中的第n个点的幅度。
针对具体的判断方法，在本发明一个实施例中，可以通过能量和谱熵来获取：
例如，判断P(y)是否大于预置门限值，若是，则确定音频信号是语音信号，若否，则确定音频信号不是语音信号，这其中，
步骤S18，若是语音信号，则判断所述语音信号的谱幅度值是否在预设区间内；若是则解锁验证通过。
本步骤的目的在于，过滤一些误判的情形。当判断为语音信号后，该语音信号有可能并不是手机的握持者所发出，对于这种情形仍然不能通过解锁验证。
也就是说，当窥视者非法获取到用户的手机并正在输入密码时，虽然此时窥视者未说话，但是其他人恰巧在这个要求的时间段内说话并被手机检测到，这是仍然不应进行解锁。
为了避免这种情况，可以设置一个语音信号的谱幅度值的上下限，也就是一个区间。当在这个区间内时，则认为是手机的持有者发出的语音，否则则认为不是手机的持有者发出的语音。对于这预设区间，其可以是根据经验值来进行设置。在此不做进一步阐述。
并且，为了提高准确性，在对谱幅度值进行判断时，要求该语音信号所有频段上的谱幅度值均应该在预设范围内。
以上为本发明的可选实施例，可以理解，在阅读上述实施例的基础上，本领域技术人员还可以做出一些等同的变化，这些仍然在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种移动终端解锁方法，其特征在于，所述方法包括：
获取用户输入的解锁密码及采集当前音频信号；
判断所述解锁密码是否与预设密码一致；
若是，则对所述音频信号进行快速傅里叶变换得到频域信号；
根据所述频域信号计算谱幅度值；
根据所述谱幅度值计算概率密度；
根据所述概率密度计算所述音频信号的谱熵；
根据所述谱熵判断所述音频信号是否为语音信号；
若是语音信号，则判断所述语音信号的谱幅度值是否在预设区间内；
若是则解锁验证通过；
其中，所述根据所述概率密度计算所述音频信号的谱熵包括：
H(y)表示第y个音频信号的谱熵，D(k，y)表示第y个音频信号所在帧的第k个频段所对应的概率密度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述谱幅度值计算概率密度包括：
根据所述谱幅度值计算第y个音频信号所在帧的带噪语音功率谱总能量；
根据所述总能量以及所述谱幅度值计算概率密度。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述谱幅度值计算第y个音频信号所在帧的带噪语音功率谱总能量包括：
其中，Esum(y)表示第y个音频信号所在帧的带噪语音功率谱总能量,X(k,y)表示第y个音频信号所在帧的第k个频段的谱幅度值，N表示快速傅里叶变换的变化长度。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述总能量以及所述谱幅度值计算概率密度包括：
D(k,y)＝|X(k,y)|2/Esum(y),D(k,y)表示第y个音频信号所在帧的第k个频段所对应的概率密度。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述谱幅度值通过以下方式获得：
其中，X(k,y)表示第y个音频信号所在帧的第k个频段的谱幅度值，z(n,y)表示第y个音频信号所在帧的音频中的第n个点的幅度，N表示快速傅里叶变换的变化长度，k小于或等于N，exp(-j2πkn/N)表示幅角为2π的kn/N倍的复数。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述谱熵判断所述音频信号是否为语音信号包括：
计算所述音频信号的能量；
根据所述音频信号的能量以及所述谱熵确定所述音频信号是否为语音信号。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述计算所述音频信号的能量包括：
其中，E(y)表示第y个音频信号的能量，M表示音频信号所在帧的帧长，z(n,y)表示第y个音频信号所在帧的音频中的第n个点的幅度。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据所述音频信号的能量以及所述谱熵确定所述音频信号是否为语音信号包括：
判断P(y)是否大于预置门限值，若是，则确定音频信号是语音信号，若否，则确定音频信号不是语音信号，其中，
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述判断所述语音信号的谱幅度值是否在预设区间内包括判断所述语音信号中所有频段的谱幅度值是否均在所述预设区间内。
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