CN108806700A - 通过声纹及语音密码判断身分的系统及方法 - Google Patents

通过声纹及语音密码判断身分的系统及方法 Download PDF

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Abstract

一种通过声纹及语音密码判断身分的系统及方法，其通过在接收到的语音信号后，依据语音信号的声纹以及内容判断是否通过验证的技术手段，可以确认声纹辨识的语音是由真人发出，并达成增加身分识别安全性的技术功效。

Description

通过声纹及语音密码判断身分的系统及方法
技术领域
一种身分辨识系统及其方法，特别指一种通过声纹及语音密码判断身分的系统及方法。
背景技术
声纹是用仪器显示的携带语言信息的声波频谱。由现代科学研究可以得知，无论讲话者是耳语轻声讲话，还是故意模仿他人声音和语气，即使模仿得惟妙惟肖，其声纹却始终不相同，也就是说，人在讲话时使用的发声器官舌、牙齿、喉头、肺、鼻腔在尺寸和形态等方面每个人都不相同，所以任何两个人的声纹都有差异，所以声纹具有唯一性。另外，在人成年以后，声音可保持长期不变，这表示声纹也有相对稳定性。
根据不同的应用场景，目前声纹辨识可分为说话人辨识(SpeakerIdentification,SI)和说话人确认(Speaker Verification,SV)。其中，说话人确认是指判断一段语音是否来自特定的使用者，也就是说，通过声纹识别技术，可以由说话人的语音来判断说话人的身分。然而，虽然通过声纹辨识可以确定说话人的身分，且其他人无法模仿，但声纹辨识并无法分辨语音是由真人所发出，或是由声音播放装置所播放，因此，有心人士可能通过录制说话人的声音等方式来取得说话人的声纹，借以伪造说话人的语音，进而盗用话说人的身分。
综上所述，可知现有技术中长期以来一直存在声纹辨识技术无法判断语音是否为真人发声的问题，因此有必要提出改进的技术手段，来解决此问题。
发明内容
有鉴于现有技术存在声纹辨识技术无法判断语音是否为真人发声的问题，本发明遂说明一种通过声纹及语音密码判断身分的系统及其方法，其中：
本发明所说明的通过声纹及语音密码判断身分的系统，至少包含：语音接收模块，用以接收第一语音信号及第二语音信号；声纹辨识模块，用以判断第一语音信号的声纹是否与预先建立的声纹相符；语音辨识模块，用以判断第一语音信号是否与预定口令相符，及用以判断第二语音信号是否与语音密码相符；提示模块，用以在第一语音信号的声纹与预先建立的声纹相符、且第一语音信号与预定口令相符时，提示输入第二语音信号；操作执行模块，用以在第二语音信号与语音密码相符时，判断结果通过验证，执行与第一语音信号对应的操作。
本发明所说明的通过声纹及语音密码判断身分的方法，其步骤至少包括：接收第一语音信号；判断第一语音信号的声纹与预先建立的声纹相符，且第一语音信号与特定口令相符时，提示输入第二语音信号；接收第二语音信号；判断第二语音信号与语音密码相符时，判断结果通过验证，执行与第一语音信号对应的操作。
本发明所说明的系统与方法如上，与现有技术之间的差异在于本发明通过在接收到的语音信号后，依据语音信号的声纹以及内容判断结果是否通过验证，借以解决现有技术所存在的问题，并可以达成增加身分识别安全性的技术功效。
附图说明
图1为本发明所提出的通过声纹及语音密码判断身分的系统架构图。
图2A为本发明所提出的通过声纹及语音密码判断身分的方法流程图。
图2B为本发明所提出的依据语音信号的情绪状态选择示警的方法流程图。
【附图标记列表】
110 语音接收模块
131 声纹辨识模块
132 语音辨识模块
133 情绪评估模块
150 提示模块
160 操作执行模块
170 示警模块
180 权限判断模块
190 密码生成模块
具体实施方式
以下将配合图式及实施例来详细说明本发明的特征与实施方式，内容足以使任何本发明所属技术领域中的技术人员能够轻易地充分理解本发明解决技术问题所应用的技术手段并据以实施，借此实现本发明可达成的功效。
本发明可以对使用者所输入的语音信号进行声纹辨识与语音辨识，借以通过声纹辨识判断使用者的身分，并通过语音辨识确认使用者为本人，避免使用者的声纹被伪造或盗用。
以下先以图1中本发明所提出的通过声纹及语音密码判断身分的系统架构图来说明本发明的系统操作。如图1所示，本发明的系统含有语音接收模块110、声纹辨识模块131、语音辨识模块132、提示模块150、操作执行模块160，以及可以附加的情绪评估模块133、示警模块170、权限判断模块180、密码生成模块190。
语音接收模块110负责接收第一语音信号，也负责接收第二语音信号，其中，第一语音信号与第二语音信号通常是不同时间被输入的不同语音信号。在部分的实施例中，语音接收模块110也可以接收第三语音信号。
一般而言，语音接收模块110可以由外部的麦克风等声音输入装置(图中未示)接收第一语音信号、第二语音信号、第三语音信号与设定语音信号，但本发明并不以此为限。
声纹辨识模块131负责判断语音接收模块110所接收到的第一语音信号的声纹是否与预先建立的目标声纹相符。声纹辨识模块131通常可以通过语音接收模块110建立目标声纹，但本发明并不以此为限。
语音辨识模块132负责判断语音接收模块110所接收到的第一语音信号是否与预先定义的预定口令相符。其中，预定口令通常为预先录制的语音信号，语音辨识模块132可以将预定口令转换为对应的口令文字，并可以将语音接收模块110所接收到的第一语音信号转换为对应的语音文字，并比对转换产生的语音文字与口令文字是否相同，借以判断第一语音信号与预定口令是否相符，但本发明并不以此为限，例如，预定口令也可以是文字数据，语音辨识模块132可以比对转换第一语音信号产生语音文字与预定口令以判断第一语音信号与预定口令是否相符。
语音辨识模块132也负责判断语音接收模块110所接收到的第二语音信号是否与语音密码相符。一般而言，语音密码通常是文字数据，语音辨识模块132可以将第二语音信号转换为对应的语音文字，并比对转换产生的语音文字与语音密码是否相同，但本发明并不以此为限。
情绪评估模块133可以依据语音接收模块110所接收到的第一语音信号和/或第二语音信号的声纹判断情绪状态。情绪评估模块133所判断出情绪状态可以是正常、愉悦、生气、悲伤等表示正常的情绪状态，也可能是恐惧或害怕等异常的情绪状态，但本发明所提出的情绪状态并不以上述为限。
情绪评估模块133也可以依据语音接收模块110所接收到的第三语音信号确认情绪状态，也就是依据第三语音信号再次判断情绪状态是否异常，若本次所判断出的情绪状态仍然表示异常，则情绪评估模块133可以确认情绪状态为异常，而若本次所判断出的情绪状态表示正常，则操作执行模块160可以正常执行。其中，情绪评估模块133可以依据第三语音信号的声纹判断情绪状态是否异常，也可以依据第三语音信号的内容判断情绪状态是否异常。
提示模块150负责在声纹辨识模块131判断第一语音信号的声纹与预先建立的目标声纹相符、且语音辨识模块132判断第一语音信号与预定口令相符时，提示输入第二语音信号。提示模块150可以播放预先建立的语音信息或显示预先建立的文字信息来提示输入第二语音信号，但本发明并不以此为限。
提示模块150也可以在情绪评估模块133判断情绪状态表示异常时，产生异常提问，并提示输入与异常提问对应的第三语音信号。本发明所提出的异常提问通常是预先设定的一组问题，其中，每一个问题可以对应一个正确的解答，情绪评估模块133可以在第三语音信号与正确的解答相符时判断情绪状态正常，并可以在第三语音信号与正确的解答不相符时判断情绪状态异常；在部分的实施例中，每一个问题也可以有多个对应的解答，例如，表示情绪状态正常的解答以及表示情绪状态异常的解答等，当第三语音信号与正常的解答相符时，情绪评估模块133可以判断情绪状态正常，当第三语音信号与异常的解答相符时，情绪评估模块133可以判断情绪状态异常。
操作执行模块160负责在语音辨识模块132判断第二语音信号与语音密码相符时，判断结果通过验证，并执行与第一语音信号对应的操作，例如执行特定的功能等。若语音辨识模块132判断第二语音信号与语音密码不相符时，则操作执行模块160可以判断结果没有通过验证，且不执行与第一语音信号对应的操作。
示警模块170可以在情绪评估模块133判断情绪状态异常时示警，也可以依据语音接收模块110所接收到的第三语音信号选择是否示警。其中，示警模块170可以执行示警操作以进行示警，例如报警、鸣响警报等方式，但本发明并不以此为限。
权限判断模块180可以依据语音接收模块110所接收到的第一语音信号的声纹判断与第一语音信号对应的操作是否可以被操作执行模块160执行。更详细的，权限判断模块180可以依据第一语音信号的声纹判断使用者身分，并读取与所判断出的使用者身分对应的权限，借以判断使用者身分是否具有可以执行与第一语音信号对应的操作的权限，也就是依据所读取的权限判断与第一语音信号对应的操作是否可以被执行。
密码生成模块190可以产生语音辨识模块132所需要的语音密码，并可以将所产生的语音密码传送至指定装置(图中未示)。本发明所提出的指定装置可以是电子邮件服务器、手机等，但本发明并不以此为限。一般而言，密码生成模块190可以随机产生语音密码，也可以依照特定的规则产生语音密码，本发明没有特别的限制。
接着以一个实施例来解说本发明的操作系统与方法，并请参照图2A中的本发明所提出的通过声纹及语音密码判断身分的方法流程图。在本实施例中，假设本发明应用于影音播放器、喇叭、手机、平板、屏幕、保险箱等电子装置上。
首先，电子装置可以储存拥有者的声纹。在本实施例中，语音接收模块110可以接收拥有者所发出的语音信号，声纹辨识模块131可以依据语音接收模块110所接收到的语音信号取得拥有者的声纹，并将所取得的声纹做为目标声纹。
之后，当有使用者欲使用电子装置时，不论使用者是否拥有者，语音接收模块110都可以接收使用者所发出的第一语音信号(步骤210)。在本实施例中，假设语音接收模块110与电子装置上的麦克风连接，且语音接收模块110持续保持接收语音信号的状态，借以接收使用者对麦克风所输入的第一语音信号。
在语音接收模块110接收到第一语音信号(步骤210)后，声纹辨识模块131可以判断语音接收模块110所接收到的第一语音信号的声纹是否与拥有者预先建立的目标声纹相符(步骤220)，语音辨识模块132也可以判断语音接收模块110所接收到的第一语音信号是否与特定口令相符(步骤230)。实际上，声纹辨识模块131判断第一语音信号的声纹是否与拥有者预先建立的目标声纹相符(步骤220)与语音辨识模块132判断第一语音信号是否与特定口令相符(步骤230)并没有先后次序的关系，也就是说，在本发明中，可以先由语音辨识模块132判断第一语音信号是否与特定口令相符(步骤230)，再由声纹辨识模块131判断第一语音信号的声纹是否与拥有者预先建立的目标声纹相符(步骤220)。
若声纹辨识模块131判断第一语音信号的声纹与拥有者预先建立的目标声纹不相符，或语音辨识模块132判断第一语音信号与特定口令不相符，则操作执行模块160可以判断结果没有通过验证，操作执行模块160不会执行与第一语音信号对应的操作，例如，将电子装置解除锁定，如此，使用者将无法使用电子装置。而若声纹辨识模块131判断第一语音信号的声纹与拥有者预先建立的目标声纹相符，且语音辨识模块132判断第一语音信号与特定口令相符，则提示模块150可以提示输入第二语音信号(步骤241)，且语音接收模块110可以接收第二语音信号(步骤245)。在本实施例中，假设提示模块150可以播放提示使用者输入预先设定的语音密码的提示信息，借以提示使用者说出语音密码，使得语音接收模块110可以接收第二语音信号。
在语音接收模块110接收到使用者发出的第二语音信号(步骤245)后，语音辨识模块132可以判断语音接收模块110所接收到的第二语音信号是否与语音密码相符(步骤250)。若语音辨识模块132判断第二语音信号与语音密码相符，则操作执行模块160可以判断结果通过验证，并可以执行与第一语音信号对应的操作(步骤295)，例如，将电子装置解除锁定，如此，使用者即可以使用电子装置；而若语音辨识模块132判断第二语音信号与语音密码不相符，则操作执行模块160可以判断结果没有通过验证，操作执行模块160不会执行与第一语音信号对应的操作，也就是将电子装置解除锁定，因此，使用者无法使用电子装置。
如此，本发明在通过声纹判断使用者身分后，还额外检查使用者是否发出语音密码的第二输入信号，避免了使用者盗用拥有者的声纹即可以使用电子装置的情况。
上述实施例中，若电子装置包含密码生成模块190，则在提示模块150提示输入第二语音信号(步骤241)之前或之后，语音接收模块110接收第二语音信号(步骤245)前，密码生成模块190可以动态产生语音密码，并将所产生的语音密码传送到指定装置。在本实施例中，假设指定装置为拥有者的手机，则密码生成模块190可以随机产生语音密码，并将所产生的语音密码以简讯、电子邮件、即时通信、近端通信等方式将所产生的语音密码传送到拥有者的手机，如此，当使用者为拥用者时，使用者即可以取得语音密码。
另外，上述实施例中，若电子装置包含情绪评估模块133，则可以如图2B的流程所示，在语音辨识模块132判断第二语音信号与语音密码相符后，操作执行模块160判断结果通过验证而执行与第一语音信号对应的操作(步骤295)前，情绪评估模块133可以依据语音接收模块110所接收到的第一语音信号和/或第二语音信号判断使用者的情绪状态是否异常(步骤260)，若情绪评估模块133判断使用者的情绪状态正常，则操作执行模块160可以判断结果通过验证，并可以执行与第一语音信号对应的操作(步骤295)，在本实施例中，也就是解除电子装置的锁定状态。
而若情绪评估模块133判断使用者的情绪状态异常，则提示模块150可以产生异常提问(步骤271)，并可以将所产生的异常提问提供给使用者，同时，语音接收模块110可以准备接收使用者回答异常提问所产生的第三语音信号(步骤275)。在本实施例中，假设异常提问为拥有者预先录制的问题，则提示模块150可以播放拥有者预先录制的问题，使用者可以说出提示模块150所播放的问题的回答，使得语音接收模块110可以接收到使用者所发出的回答，也就是第三语音信号。
在语音接收模块110接收到第三语音信号(步骤275)后，情绪评估模块133可以依据语音接收模块110所接收到的第三语音信号确认使用者的情绪状态是否异常(步骤281)，若情绪评估模块133在确认后，判断使用者的情绪状态正常，则操作执行模块160可以判断结果通过验证，并可以执行与第一语音信号对应的操作(步骤295)，在本实施例中，也就是解除电子装置的锁定状态。
而若情绪评估模块133在确认后，依然判断使用者的情绪状态异常，则示警模块170可以依据语音接收模块110所接收到的第三语音信号的内容选择是否示警(步骤285)。在本实施例中，假设异常提问为预先设定的一组问题，其中，每一个问题有表示情绪状态正常的解答以及表示情绪状态异常的解答，若第三语音信号与表示情绪状态正常的解答相符，示警模块170可以选择不示警，或是第三语音信号与表示情绪状态正常的解答不符，但第三语音信号的声纹表示情绪状态正常，则示警模块170可以选择不示警；而若第三语音信号与表示情绪状态异常的解答相符，示警模块170可以选择示警，则示警模块170可以发出警报，也可以通报管理员或警察局等。
综上所述，可知本发明与现有技术之间的差异在于具有在接收到的语音信号后，依据语音信号的声纹以及内容判断结果是否通过验证的技术手段，借由此技术手段可以来解决现有技术所存在声纹辨识技术无法判断语音是否为真人发声的问题，进而达成增加身分识别安全性的技术功效。
再者，本发明的通过声纹及语音密码判断身分的方法，可实现于硬件、软件或硬件与软件的组合中，亦可在电脑系统中以集成方式实现或以不同元件散布于若干互连的电脑系统的分散方式实现。
虽然本发明所说明的实施方式如上，惟所述的内容并非用以直接限定本发明的专利保护范围。任何本发明所属技术领域中的技术人员，在不脱离本发明所说明的精神和范围的前提下，对本发明的实施的形式上及细节上作些许的更动润饰，均属于本发明的专利保护范围。本发明的专利保护范围，仍须以所附权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种通过声纹及语音密码判断身分的方法，该方法至少包含下列步骤：
接收第一语音信号；
判断该第一语音信号的声纹与预先建立的目标声纹相符，且该第一语音信号与特定口令相符时，提示输入第二语音信号；
接收该第二语音信号；及
判断该第二语音信号与语音密码相符时，执行与该第一语音信号对应的操作。
2.如权利要求1所述的通过声纹及语音密码判断身分的方法，其特征在于，该方法在接收该第二语音信号的步骤前还包含产生该语音密码，并传送该语音密码至指定装置的步骤。
3.如权利要求1所述的通过声纹及语音密码判断身分的方法，其特征在于，该方法在执行与该第一语音信号对应的操作的步骤前，还包含依据该第一语音信号和/或该第二语音信号的声纹判断情绪状态，并在该情绪状态表示异常时示警的步骤。
4.如权利要求3所述的通过声纹及语音密码判断身分的方法，其特征在于，该方法在该情绪状态表示异常时示警的步骤，还包含产生异常提问，及接收与该异常提问相对应的第三语音信号，并依据该第三语音信号确认该情绪状态表示异常时，依据该第三语音信号选择是否示警的步骤。
5.如权利要求1所述的通过声纹及语音密码判断身分的方法，其特征在于，该方法在执行与该第一语音信号对应的操作的步骤前还包含依据该第一语音信号的声纹判断是否可执行与该第一语音信号对应的操作的步骤。
6.一种通过声纹及语音密码判断身分的系统，该系统至少包含：
语音接收模块，用以接收第一语音信号，及用以接收第二语音信号；
声纹辨识模块，用以判断该第一语音信号的声纹是否与预先建立的目标声纹相符；
语音辨识模块，用以判断该第一语音信号是否与预定口令相符，及用以判断该第二语音信号是否与语音密码相符；
提示模块，用以在该声纹辨识模块判断该第一语音信号的声纹与预先建立的声纹相符、且该语音辨识模块判断该第一语音信号与该预定口令相符时，提示输入该第二语音信号；及
操作执行模块，用以在该第二语音信号与该语音密码相符时，执行与该第一语音信号对应的操作。
7.如申请专利范围第6项所述之通过声纹及语音密码判断身分之系统，其特征在于，系统还包含密码生成模块，用以产生该语音密码，并传送该语音密码至指定装置。
8.如权利要求6所述的通过声纹及语音密码判断身分的系统，其特征在于，该系统还包含情绪评估模块及示警模块，该情绪评估模块用以依据该第一语音信号和/或该第二语音信号的声纹判断情绪状态，该示警模块用以在该情绪状态异常时示警。
9.如权利要求8所述的通过声纹及语音密码判断身分的系统，其特征在于，该提示模块还用以在该情绪状态表示异常时产生异常提问，该语音接收模块还用以接收与该异常提问相对应的第三语音信号，使该情绪评估模块依据该第三语音信号确认该情绪状态，该示警模块用以在该情绪评估模块确认该情绪状态异常时，依据该第三语音信号选择是否示警。
10.如权利要求6所述的通过声纹及语音密码判断身分的系统，其特征在于，该系统还包含权限判断模块，用以依据该第一语音信号的声纹判断是否可执行与该第一语音信号对应的操作。
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