CN108831489A - 一种音箱控制方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种音箱控制方法及系统，该方法包括步骤：S11.接收用户的语音指令；S12.判断所述语音指令是否为特殊语料；若是，则跳到步骤S13；S13.判断所述语音指令中的声纹信息是否与用户预设的声纹信息匹配；若是，则跳到步骤S14；S14.执行所述语音指令。本发明通过对用户的语音指令先进行特殊语料对比，如果是特殊语料则再进行声纹对比，通过声纹对比才执行特殊语料的语音指令，这样可以保护用户的隐私和提高音箱使用的安全性，提升用户体验。

Description

一种音箱控制方法及系统
技术领域
本发明涉及语音控制技术领域，尤其涉及一种音箱控制方法及系统。
背景技术
音箱指可将音频信号变换为声音的一种设备。通俗的讲就是指音箱主机箱体或低音炮箱体内自带功率放大器，对音频信号进行放大处理后由音箱本身回放出声音，使其声音变大。
随着科技的发展和时代的进步，互联网络和无线通讯技术越来越普及，音箱技术也在不断地推陈出新，以满足音箱爱好者的多样化需求，目前的智能音箱已经具备日程提醒、语音备忘和启动家用电器等功能，但是这些功能都是面向私人化的生活和工作来定制的，所以很多情况下可能都希望能够对这些信息设置访问权限，但是目前的智能音箱缺乏设置访问权限的功能，对于所有的日程、语音备忘能够访问和启动家用电器都没有权限限制，这给用户带来了使用上的不安全性体验。比如用户设置了某个语音备忘录，却被临时来访的客人问了出来，这样让用户的个人日程暴露在公众视角下的情况很难让人接受，或者某个家用电器在用户不在家时被房间外的陌生人唤醒，这些都属于交互安全隐患。需要一种限制权限访问的方式来防止此类事件的发生，但是以目前的智能音箱来说是没有这种类似的限制权限访问功能的，因此只能在日程提醒和语音备忘中存入非私密的信息，这给用户带来了诸多不便，因此目前的市场急需一个能设置访问权限的智能音箱系统。
公开号为CN 106886166A的专利公开了一种通过音箱控制家用电器的方法、装置以及音箱，其中该方法包括：音箱接收用户输入的语音控制指令；音箱对语音控制指令进行识别，以从语音控制指令提取目标家用电器和控制指令；音箱将控制指令发送至目标家用电器，以使目标家用电器执行控制指令。本发明实施例的通过音箱控制家用电器的方法实现了语音管理控制多种家用电器，智能化程度高，提升了用户体验。虽然该方法可以实现利用语音指令实现音箱对家用电器的控制，但是该方法中音箱没有设置访问权限，这样无论是谁只要是能够说出语音控制指令都能控制家用电器，可能在用户不在家时，家用电器会被房间外的陌生人唤醒，存在安全隐患，给用户带来不便。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供了基于声纹识别技术的音箱控制方法及系统，通过声纹来设置访问权限，提高了用户私人信息的私密性以及用户使用的安全性。
为了实现以上目的，本发明采用以下技术方案：
一种音箱控制方法，包括步骤：
S1.接收用户的语音指令；
S2.判断所述语音指令是否为特殊语料；若是，则跳到步骤S3；
S3.判断所述语音指令中的声纹信息是否与用户预设的声纹信息匹配；若是，则跳到步骤S4；
S4.执行所述语音指令。
进一步的，所述步骤S3具体为：
S301.解析出所述语音指令中的用户声纹信息；
S302.查找授权声纹库中是否存在与所述用户声纹信息相同的声纹信息；若存在，则所述语音指令中的声纹信息与用户预设的声纹信息匹配。
进一步的，在所述语音指令不是所述特殊语料时执行所述语音指令。
进一步的，所述语音指令中的声纹信息与用户预设的声纹信息不匹配时不执行所述语音指令并提示用户。
进一步的，所述授权声纹库通过预先录入的方式存储授权用户的声纹信息。
相应的，还提供一种音箱控制系统，包括：
接收模块，用于接收用户的语音指令；
第一判断模块，用于判断所述语音指令是否为特殊语料；
第二判断模块，用于在所述语音指令为特殊语料时判断所述语音指令中的声纹信息是否与用户预设的声纹信息匹配；
第一响应模块，用于在所述语音指令中的声纹信息与用户预设的声纹信息匹配时执行所述语音指令。
进一步的，所述第二判断模块包括：
解析模块，用于解析出所述语音指令中的用户声纹信息；
查找模块，用于查找授权声纹库中是否存在与所述用户声纹信息相同的声纹信息。
进一步的，还包括：
第二响应模块，用于在所述语音指令不是所述特殊语料时执行所述语音指令。
进一步的，还包括：
提示模块，用于所述语音指令中的声纹信息与用户预设的声纹信息不匹配时不执行所述语音指令并提示用户。
进一步的，所述授权声纹库通过预先录入的方式存储授权用户的声纹信息。
与现有技术相比，本发明通过对用户的语音指令先进行特殊语料对比，如果不是特殊语料直接执行语音指令，如果是特殊语料再进行声纹对比，通过声纹对比才执行特殊语料的语音指令，这样可以保护用户的隐私和提高音箱使用的安全性。
附图说明
图1是实施例一提供的一种音箱控制方法流程图；
图2是实施例一提供的一种音箱控制系统结构图；
图3是实施例二提供的一种音箱控制方法流程图；
图4是实施例二提供的一种音箱控制系统结构图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
本发明的技术涉及一种基于声纹识别技术的音箱控制方法及系统，本发明就是针对现有音箱的缺陷，提供了基于声纹识别技术的音箱控制方法及系统，通过声纹来设置访问权限，提高了用户私人信息的私密性以及用户使用的安全性。
实施例一
本实施例提供一种音箱控制方法，如图1所示，包括步骤：
S11.接收用户的语音指令；
S12.判断所述语音指令是否为特殊语料；若是，则跳到步骤S13；
S13.判断所述语音指令中的声纹信息是否与用户预设的声纹信息匹配；若是，则跳到步骤S14；
S14.执行所述语音指令。
本实施例的音箱控制方法的执行主体为智能音箱，所述的智能音箱具有日程提醒、语音备忘和启动家用电器等功能。
具体的，智能音箱在接收到用户语音指令的时，首先会判断所述语音指令是否为特殊语料。
进一步的，所述特殊语料通过预先存储的方式存入智能音箱中的特殊语料库，所述特殊语料为涉及到用户私密信息的语音指令，如包括获取日程、获取语音备忘录和启动家用电器等语音指令。具体的，在智能音箱接收到语音指令时，会将所述语音指令与特殊语料库中的每条特殊语料进行对比，如果找到与所述语音指令匹配的特殊语料，则说明该语音指令为特殊语料。例如，语音指令为“获取语音备忘录”，而特殊语料库中存储有特殊语料“获取语音备忘录”，那么语音指令“获取语音备忘录”为特殊语料。
如果所述语音指令为特殊语料，进一步判断所述语音指令中的声纹信息是否与用户预设的声纹信息匹配。
进一步的，所述步骤S13具体为：
S1301.解析出所述语音指令中的用户声纹信息；
S3102.查找授权声纹库中是否存在与所述用户声纹信息相同的声纹信息；若存在，则所述语音指令中的声纹信息与用户预设的声纹信息匹配。
具体的，首先解析出所述语音指令中的用户声纹信息，然后将所述的用户声纹信息与智能音箱中授权声纹库中的所有授权用户声纹信息进行一一比对，如果在所述授权声纹库中找到与所述用户声纹信息相同的声纹信息，则所述用户为授权用户，执行所述为特殊语料的语音指令。
进一步的，所述授权声纹库通过预先录入的方式存储授权用户的声纹信息。
智能音箱会通过声纹识别模块预先录入授权用户的声纹信息，例如，智能音箱是用户的专属音箱，那么智能音箱就会预先录入该用户的声纹信息，那么就只有该用户为授权用户，那么只有该用户输入特殊语料的语音指令时，才会执行所述语音指令，例如，只有该用户才能获取到智能音箱中存储的语音备忘录，而其他任何用户不能获取，这样可以很好的保护用户的隐私和提高音箱使用的安全性。
需要说明的是，本实施例中采用i-vector算法来解析用户的声纹信息，i-vector算法基于身份认证矢量i-vector说话人辨别系统的基本思想：在假定说话人信息和信道信息都涵盖在Gaussian Mixture Model的高维均值超矢量(Super Vector，SV)空间的基础上，通过利用在这个超矢量空间上训练包括说话人信息和信道差异的全差异(TotalVariability，TV)空间，将每个说话人的语音数据特征的高维均值超矢量S可以分解成公式
s＝m+Tω
式中s表示的是GMM的高纬度均值超矢量，m表示的是与某一说话人信息和信道信息某一关系的一个super vector，T为全差异空间，将维数较高的GMM均值超矢量在该子空间上进行投影，得到维数较低的总体变化因子矢量ω，ω是一个包含整个训练语音中不同说话人信息和信道信息的全差异因子，即i-vector。
基于GMM-UBM的说话人系统的通用背景模型(UBM)是由大量说话人的语料通过期望最大化(EM)训练得到的，其代表着统计平均的说话人信息和信道信息，在此基础上，将注册语料通过最大后验概率算法(MAP)自适应得到目标说话人模型。
对于给定的训练语音数据s，首先根据训练所得的UBM提取Baum-Welch统计量：
NS[c]＝∑tγc(ot)
fS[c]＝∑tγc(ot)ot
上式中，Ns[c]和fs[c]为训练语音数据s特征参数(其维度为D)相对于混合度数是C的UBM的零阶和一阶统计量。γc(ot)为观察矢量ot对于给定UBM的第c个混合度的后验概率的输出，语音s所有混合度的一阶统计量fs＝(fs (1),···,fs (c))。
然后再对一阶统计量和全差异空间T用UBM的协方差进行规整，假设UBM的协方差矩阵∑[c]为对角正定矩阵，如下式所示：
∑[c]←I
其中，是矩阵∑[c]逆的Cholesky分解，T[c]为全差异空间T(维度为D×M)的子矩阵，T＝(T(1)',···,T(c)')。根据计算估计出的统计参量提取i-vector特征如下所示：
其中，Ls是一个M×M的矩阵，ωs就是语音s的i-vector特征。在已知全差异空间T的前提下，我们就可以求出任何语音的i-vector特征，所以准确估计全差异空间T是求i-vector的关键。
全差异空间T是由不同说话人信息和信道差异信息在空间上的统计分布构成，可以通过大量的语音数据再利用经典的EM算法训练得到。首先初始化矩阵T，对于S条训练语音数据计算以下变量：
则可以得到T的更新过程实现：
T[c]＝E(c)F(c)-1
这样就能准确求出语音的i-vector特征，进行声纹识别。
相应的，本实施例还提供一种音箱控制系统，如图2所示，包括：
接收模块11，用于接收用户的语音指令；
第一判断模块12，用于判断所述语音指令是否为特殊语料；
第二判断模块13，用于在所述语音指令为特殊语料时判断所述语音指令中的声纹信息是否与用户预设的声纹信息匹配；
第一响应模块14，用于在所述语音指令中的声纹信息与用户预设的声纹信息匹配时执行所述语音指令。
进一步的，所述第二判断模块包括：
解析模块，用于解析出所述语音指令中的用户声纹信息；
查找模块，用于查找授权声纹库中是否存在与所述用户声纹信息相同的声纹信息。
进一步的，所述授权声纹库通过预先录入的方式存储授权用户的声纹信息。
本实施例通过对用户的语音指令先进行特殊语料对比，如果是特殊语料则再进行声纹对比，通过声纹对比才执行特殊语料的语音指令，这样可以保护用户的隐私和提高音箱使用的安全性。
实施例二
本实施例提供一种音箱控制方法，如图3所述，包括步骤：
S21.接收用户的语音指令；
S22.判断所述语音指令是否为特殊语料；若是，则跳到步骤S23，若否，则跳到步骤S24；
S23.判断所述语音指令中的声纹信息是否与用户预设的声纹信息匹配；若是，则跳到步骤S24，若否，则跳到步骤S25；
S24.执行所述语音指令；
S25.拒绝执行所述语音指令并提示用户。
本实施例的音箱控制方法的执行主体为智能音箱，所述的智能音箱具有日程提醒、语音备忘和启动家用电器等功能。
具体的，智能音箱在接收到用户语音指令的时，首先会判断所述语音指令是否为特殊语料。
进一步的，所述特殊语料通过预先存储的方式存入智能音箱中的特殊语料库，所述特殊语料为涉及到用户私密信息的语音指令，如包括获取日程、获取语音备忘录和启动家用电器等语音指令。具体的，在智能音箱接收到语音指令时，会将所述语音指令与特殊语料库中的每条特殊语料进行对比，如果找到与所述语音指令匹配的特殊语料，则说明该语音指令为特殊语料。例如，语音指令为“获取语音备忘录”，而特殊语料库中存储有特殊语料“获取语音备忘录”，那么语音指令“获取语音备忘录”为特殊语料。
如果所述语音指令为特殊语料，进一步判断所述语音指令中的声纹信息是否与用户预设的声纹信息匹配，而如果所述语音指令不是特殊语料，就是普通的语音指令，则直接执行所述语音指令，例如，语音指令为“播放音乐”，该指令不是特殊语料，则智能音箱执行“播放音乐”的指令进行音乐的播放。
进一步的，所述步骤S23具体为：
S2301.解析出所述语音指令中的用户声纹信息；
S2302.查找授权声纹库中是否存在与所述用户声纹信息相同的声纹信息；若存在，则所述语音指令中的声纹信息与用户预设的声纹信息匹配。
具体的，首先解析出所述语音指令中的用户声纹信息，然后将所述的用户声纹信息与智能音箱中授权声纹库中的所有授权用户声纹信息进行一一比对，如果在所述授权声纹库中找到与所述用户声纹信息相同的声纹信息，则所述用户为授权用户，执行所述为特殊语料的语音指令。而如果在授权声纹库中无法找到与所述用户声纹信息相同的声纹信息，则说明所述用户不是授权用户，则智能音箱不会执行所述为特殊语料的语音指令，并且会通过语音播报的方式提示用户“没有访问权限”。
进一步的，所述授权声纹库通过预先录入的方式存储授权用户的声纹信息。
智能音箱会通过声纹识别模块预先录入授权用户的声纹信息，例如，智能音箱是用户的专属音箱，那么智能音箱就会预先录入该用户的声纹信息，那么就只有该用户为授权用户，那么只有该用户输入特殊语料的语音指令时，才会执行所述语音指令，例如，只有该用户才能获取到智能音箱中存储的语音备忘录，而其他任何用户不能获取，这样可以很好的保护用户的隐私和提高音箱使用的安全性。
需要说明的是，本实施例中采用i-vector算法来解析用户的声纹信息，i-vector算法基于身份认证矢量i-vector说话人辨别系统的基本思想：在假定说话人信息和信道信息都涵盖在Gaussian Mixture Model的高维均值超矢量(Super Vector，SV)空间的基础上，通过利用在这个超矢量空间上训练包括说话人信息和信道差异的全差异(TotalVariability，TV)空间，将每个说话人的语音数据特征的高维均值超矢量S可以分解成公式
s＝m+Tω
式中s表示的是GMM的高纬度均值超矢量，m表示的是与某一说话人信息和信道信息某一关系的一个super vector，T为全差异空间，将维数较高的GMM均值超矢量在该子空间上进行投影，得到维数较低的总体变化因子矢量ω，ω是一个包含整个训练语音中不同说话人信息和信道信息的全差异因子，即i-vector。
基于GMM-UBM的说话人系统的通用背景模型(UBM)是由大量说话人的语料通过期望最大化(EM)训练得到的，其代表着统计平均的说话人信息和信道信息，在此基础上，将注册语料通过最大后验概率算法(MAP)自适应得到目标说话人模型。
对于给定的训练语音数据s，首先根据训练所得的UBM提取Baum-Welch统计量：
NS[c]＝∑tγc(ot)
fS[c]＝∑tγc(ot)ot
上式中，Ns[c]和fs[c]为训练语音数据s特征参数(其维度为D)相对于混合度数是C的UBM的零阶和一阶统计量。γc(ot)为观察矢量ot对于给定UBM的第c个混合度的后验概率的输出，语音s所有混合度的一阶统计量fs＝(fs (1),···,fs (c))。
然后再对一阶统计量和全差异空间T用UBM的协方差进行规整，假设UBM的协方差矩阵∑[c]为对角正定矩阵，如下式所示：
∑[c]←I
其中，是矩阵∑[c]逆的Cholesky分解，T[c]为全差异空间T(维度为D×M)的子矩阵，T＝(T(1)',···,T(c)')。根据计算估计出的统计参量提取i-vector特征如下所示：
其中，Ls是一个M×M的矩阵，ωs就是语音s的i-vector特征。在已知全差异空间T的前提下，我们就可以求出任何语音的i-vector特征，所以准确估计全差异空间T是求i-vector的关键。
全差异空间T是由不同说话人信息和信道差异信息在空间上的统计分布构成，可以通过大量的语音数据再利用经典的EM算法训练得到。首先初始化矩阵T，对于S条训练语音数据计算以下变量：
则可以得到T的更新过程实现：
T[c]＝E(c)F(c)-1
这样就能准确求出语音的i-vector特征，进行声纹识别。
相应的，本实施例还提供一种音箱控制系统，如图4所示，包括：
接收模块21，用于接收用户的语音指令；
第一判断模块22，用于判断所述语音指令是否为特殊语料；
第二判断模块23，用于在所述语音指令为特殊语料时判断所述语音指令中的声纹信息是否与用户预设的声纹信息匹配；
第一响应模块24，用于在所述语音指令中的声纹信息与用户预设的声纹信息匹配时执行所述语音指令；
第二响应模块25，用于在所述语音指令不是所述特殊语料时执行所述语音指令；
提示模块26，用于所述语音指令中的声纹信息与用户预设的声纹信息不匹配时不执行所述语音指令并提示用户。
进一步的，所述第二判断模块包括：
解析模块，用于解析出所述语音指令中的用户声纹信息；
查找模块，用于查找授权声纹库中是否存在与所述用户声纹信息相同的声纹信息。
进一步的，所述授权声纹库通过预先录入的方式存储授权用户的声纹信息。
本实施例通过对用户的语音指令先进行特殊语料对比，如果不是特殊语料直接执行语音指令，如果是特殊语料再进行声纹对比，通过声纹对比才执行特殊语料的语音指令，这样可以保护用户的隐私和提高音箱使用的安全性，提升用户体验。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种音箱控制方法，其特征在于，包括步骤：
S1.接收用户的语音指令；
S2.判断所述语音指令是否为特殊语料；若是，则跳到步骤S3；
S3.判断所述语音指令中的声纹信息是否与用户预设的声纹信息匹配；若是，则跳到步骤S4；
S4.执行所述语音指令。
2.根据权利要求1所述的一种音箱控制方法，其特征在于，所述步骤S3具体为：
S301.解析出所述语音指令中的用户声纹信息；
S302.查找授权声纹库中是否存在与所述用户声纹信息相同的声纹信息；若存在，则所述语音指令中的声纹信息与用户预设的声纹信息匹配。
3.根据权利要求1所述的一种音箱控制方法，其特征在于，在所述语音指令不是所述特殊语料时执行所述语音指令。
4.根据权利要求1所述的一种音箱控制方法，其特征在于，所述语音指令中的声纹信息与用户预设的声纹信息不匹配时不执行所述语音指令并提示用户。
5.根据权利要求2所述的一种音箱控制方法，其特征在于，所述授权声纹库通过预先录入的方式存储授权用户的声纹信息。
6.一种音箱控制系统，其特征在于，包括：
接收模块，用于接收用户的语音指令；
第一判断模块，用于判断所述语音指令是否为特殊语料；
第二判断模块，用于在所述语音指令为特殊语料时判断所述语音指令中的声纹信息是否与用户预设的声纹信息匹配；
第一响应模块，用于在所述语音指令中的声纹信息与用户预设的声纹信息匹配时执行所述语音指令。
7.根据权利要求6所述的一种音箱控制系统，其特征在于，所述第二判断模块包括：
解析模块，用于解析出所述语音指令中的用户声纹信息；
查找模块，用于查找授权声纹库中是否存在与所述用户声纹信息相同的声纹信息。
8.根据权利要求6所述的一种音箱控制系统，其特征在于，还包括：
第二响应模块，用于在所述语音指令不是所述特殊语料时执行所述语音指令。
9.根据权利要求6所述的一种音箱控制系统，其特征在于，还包括：
提示模块，用于所述语音指令中的声纹信息与用户预设的声纹信息不匹配时不执行所述语音指令并提示用户。
10.根据权利要求7所述的一种音箱控制系统，其特征在于，所述授权声纹库通过预先录入的方式存储授权用户的声纹信息。
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