CN114038087A - 一种用于电子锁语音识别的开锁系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于电子锁语音识别的开锁系统，包括语音采集模块和声纹识别模块，所述语音采集模块用于采集外部语音信息，并将其传输至声纹识别模块与语音分析模块，声纹识别模块用于对语音采集模块所采集的语音信息进行分析，所述语音分析模块用于接收语音采集模块采集的语音信息，指纹采集模块和指纹库是通过指纹解锁的方式控制锁芯；本发明一方面保证了在口令清晰准确的状况下完成语音开锁，保证语音开锁的快捷方便，另一方面又通过设置指纹辅助开锁的方式，在出现口令采集不清晰的情况下，通过指纹解锁快速完成解锁，避免出现口令不清晰导致的解锁困难的问题。

Description

一种用于电子锁语音识别的开锁系统及方法
技术领域
本发明涉及电子锁技术领域，尤其涉及一种用于电子锁语音识别的开锁系统及方法。
背景技术
智能锁是一种通过语音、指纹、蓝牙等技术进行开锁的锁具，相较于传统锁具，方便快捷，无需随身携带钥匙便能够自动进行开锁，并且能够有效防止出现钥匙被盗、被拷贝之后出现的安全问题，是一种新兴的高安全性的锁具；
现有技术中，语音识别已经被运用在智能锁上，但是由于大部分语音锁只能通过口令识别，由于口令与钥匙同样容易被盗用，其安全性较低，并且如果在设置的口令较为简单常用时，容易出现误开锁的情况，这些情况都会直接降低智能锁的安全性，并且在口令输入不清晰的状况下，语音识别也会为智能锁的开锁造成麻烦，为了解决上述问题，本发明提供了以下技术方案。
发明内容
本发明旨在提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种用于电子锁语音识别的开锁系统及方法，以解决口令开锁未对声音信息特点进行安全保护，导致获得密码后容易被打开的问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案具体是这样实现的：
本发明的提供了一种用于电子锁语音识别的开锁系统，包括语音采集模块、声纹识别模块、口令库、语音分析模块、指纹采集模块、指纹库、控制模块与动作模块，所述语音采集模块用于采集外部语音信息，并将其传输至声纹识别模块与语音分析模块，声纹识别模块用于对语音采集模块所采集的语音信息进行分析，声纹识别模块中嵌入有巴特沃斯滤波单元，巴特沃斯滤波单元滤波阶数大于10，所述口令库用于存储语音采集模块所采集的语音特征信息，并将语音特征信息与声纹特征信息进行匹配；所述语音分析模块用于接收语音采集模块采集的语音信息，指纹采集模块和指纹库是通过指纹解锁的方式控制锁芯，控制模块用于用对向动作模块发出指令信息；动作模块用于做出开锁动作。
作为本发明进一步的方案，所述外部语音信息包括了直接的口令信息和背景声音信息。
一种用于电子锁语音识别的开锁的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、语音采集模块采集外部语音信息，并将外部语音信息传输至声纹识别模块与语音分析模块；
S2、将上一步骤转换得到的语音特征信息与口令库中的语音特征信息进行匹配，当在口令库中匹配到语音特征信息时，将上一步骤转换得到的声纹特征信息与口令库中的声纹特征信息进行匹配，若在口令库中不能匹配到对应声纹特征信息，进入步骤S1，若在口令库中能够对应匹配到声纹特征信息，进入S3步骤处理；
S3、对语音分析模块实时转换的语音特征信息进行分析，获取语音特征信息中的口令部分，并将所采集的语音特征信息分为A1、A2、A3三部分，其中A1表示口令部分之前的语音特征信息部分、A2表示口令部分、A3表示口令部分之后的语音特征信息部分，分析得到A1与A2之间的时间间隔t1，A2与A3之间的时间间隔t2，当t1与t2中任一小于等于预设值t时，开始计时并计数，每出现一次t1与t2中任一小于等于预设值t的状况计为1，在预设时间T内，若计数值小于预设值n，则进入步骤S1，若在预设时间T内，计数值大于等于预设值n，通过控制模块请求指纹采集模块进行指纹采集，否则向控制模块发出指令信息，通过控制模块控制动作模块完成开锁动作；
S4、当控制模块请求指纹采集模块进行指纹采集时，自发出采集请求开始计时，在预设时间T1内，指纹采集模块采集指纹，并与指纹库中的指纹信息进行匹配，当指纹库中匹配到指纹时，通过控制模块控制动作模块完成开锁动作。
作为本发明进一步的方案，所述声纹识别模块将其转换为声纹特征信息，声纹特征信息采用频率的方式进行采集和区分，通过对背景声音信息的过滤，得到能够与口令库中的语音匹配的频率，语音分析模块将外部语音信息转换为语音特征信息。
作为本发明进一步的方案，所述口令库内录入口令信息的方法为：通过语音采集模块录入预设语音信息，激活口令库，然后输入口令语音信息，其中语音分析模块用于将口令语音信息转换为语音特征信息后传输进入口令库。
作为本发明进一步的方案，语音信息的频率集中于0～150Hz，大于150Hz的语音信息直接过滤
本发明提供了一种，有益效果在于：本发明通过将语音识别、声纹识别与指纹识别技术进行结合，具体的，首先通过语音识别与声纹识别降低口令被盗风险，提升语音锁的安全性，另外，通过语音分析模块对口令输出的环境进行分析，避免出现口令口语化导致的误开锁情况，同样能够提升语音锁的安全性，同时，在语音分析模块对语音信息进行采集时，若在预设时间内多次出现口令且口令不符合开锁标准时，通过采集指纹进行身份辨认，这种方式一方面保证了在口令清晰准确的状况下完成语音开锁，保证语音开锁的快捷方便，另一方面又通过设置指纹辅助开锁的方式，在出现口令采集不清晰的情况下，通过指纹解锁快速完成解锁，避免出现口令不清晰导致的解锁困难的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
图1为本发明实施例提供的系统信号框架图。
图2为本发明实施例提供的滤波前赫兹示意图。
图3为本发明实施例提供的滤波后赫兹示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
参见图1，本发明实施例提供的一种用于电子锁语音识别的开锁系统，包括语音采集模块、声纹识别模块、口令库、语音分析模块、指纹采集模块、指纹库、控制模块与动作模块；
语音采集模块用于采集外部语音信息，外部语音信息包括了直接的口令信息和背景声音信息，并将其传输至声纹识别模块与语音分析模块，声纹识别模块用于对语音采集模块所采集的语音信息进行分析，首先将背景声音信息排除，分析得到正确的语音信息，从而分析得到对应的声纹特征信息，并将声纹特征信息传输至口令库或语音分析模块；
声纹识别模块中嵌入有巴特沃斯滤波单元，巴特沃斯滤波单元采用较高性能滤波性的阶数，滤波阶数大于10阶，从而保证声纹识别模块对正确信息的准确把握，从而获得有用的声纹信息。
口令库用于存储语音采集模块所采集的语音特征信息，并将语音特征信息与声纹特征信息进行匹配；
语音分析模块用于接收语音采集模块采集的语音信息，在对语音信息进行转换与分析后对控制模块发出指令信息；
指纹采集模块用于采集来访者指纹，并将指纹信息传输进入指纹库；
指纹库用于存储指纹采集模块上传的所有者的指纹信息，并将指纹库中存储的指纹信息与指纹采集模块实时采集的指纹信息进行比对，并根据结果对控制模块发出指令信息；
控制模块用于用对向动作模块发出指令信息；
动作模块用于做出开锁动作。
向口令库内录入口令信息的方法为：通过语音采集模块录入预设语音信息，激活口令库，然后输入口令语音信息，其中语音分析模块用于将口令语音信息转换为语音特征信息后传输进入口令库。
通过上述一种用于电子锁语音识别的开锁的方法为：
S1、语音采集模块采集外部语音信息，并将外部语音信息传输至声纹识别模块与语音分析模块，其中声纹识别模块将其转换为声纹特征信息，声纹特征信息采用频率的方式进行采集和区分，通过对背景声音信息的过滤，得到能够与口令库中的语音匹配的频率，语音分析模块将外部语音信息转换为语音特征信息；
S2、将上一步骤转换得到的语音特征信息与口令库中的语音特征信息进行匹配，当在口令库中匹配到语音特征信息时，将上一步骤转换得到的声纹特征信息与口令库中的声纹特征信息进行匹配，若在口令库中不能匹配到对应声纹特征信息，进入步骤S1，若在口令库中能够对应匹配到声纹特征信息，进入S3步骤处理；
S3、对语音分析模块实时转换的语音特征信息进行分析，获取语音特征信息中的口令部分，并将所采集的语音特征信息分为A1、A2、A3三部分，其中A1表示口令部分之前的语音特征信息部分、A2表示口令部分、A3表示口令部分之后的语音特征信息部分，分析得到A1与A2之间的时间间隔t1，A2与A3之间的时间间隔t2，当t1与t2中任一小于等于预设值t时，开始计时并计数，每出现一次t1与t2中任一小于等于预设值t的状况计为1，在预设时间T内，若计数值小于预设值n，则进入步骤S1，若在预设时间T内，计数值大于等于预设值n，通过控制模块请求指纹采集模块进行指纹采集，否则向控制模块发出指令信息，通过控制模块控制动作模块完成开锁动作；
该步骤能够降低生活用语中夹带的口令部分语言起到干扰作用，避免误操作的现象；
S4、当控制模块请求指纹采集模块进行指纹采集时，自发出采集请求开始计时，在预设时间T1内，指纹采集模块采集指纹，并与指纹库中的指纹信息进行匹配，当指纹库中匹配到指纹时，通过控制模块控制动作模块完成开锁动作。
如图2和图3所示，本发明采用巴特沃斯滤波的方式
程序如下
wp＝2*20/fs；
ws＝2*30/fs；
Rp＝1；
As＝30；
[N,wc]＝buttord(wp,ws,Rp,As)；
[B,A]＝butter(N,wc)；
bb＝filter(B,A,original)；
设计的buttord滤波器通带Wp的最大衰减为Rp,Ws处，阻带达到最小衰减为As，程序中设计的值为wp＝2*20/fs；ws＝2*30/fs；Rp＝1；As＝30；输出N的阶数为10。
语音信息的频率主要集中于0～150Hz，大于150Hz的语音信息直接过滤，同时在此区间的能量最大，所以对于语音信号在实际环境中的击键信号可以采用滤波器将其与其他声音信号分离开，从而得到更加准确的击键信号的特征值。
以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (6)

1.一种用于电子锁语音识别的开锁系统，其特征在于，包括语音采集模块、声纹识别模块、口令库、语音分析模块、指纹采集模块、指纹库、控制模块与动作模块，所述语音采集模块用于采集外部语音信息，并将其传输至声纹识别模块与语音分析模块，声纹识别模块用于对语音采集模块所采集的语音信息进行分析，声纹识别模块中嵌入有巴特沃斯滤波单元，巴特沃斯滤波单元滤波阶数大于10，所述口令库用于存储语音采集模块所采集的语音特征信息，并将语音特征信息与声纹特征信息进行匹配；所述语音分析模块用于接收语音采集模块采集的语音信息，指纹采集模块和指纹库是通过指纹解锁的方式控制锁芯，控制模块用于用对向动作模块发出指令信息；动作模块用于做出开锁动作。
2.根据权利要求1所述的用于电子锁语音识别的开锁系统，其特征在于，所述外部语音信息包括了直接的口令信息和背景声音信息。
3.一种用于电子锁语音识别的开锁的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、语音采集模块采集外部语音信息，并将外部语音信息传输至声纹识别模块与语音分析模块；
S2、将上一步骤转换得到的语音特征信息与口令库中的语音特征信息进行匹配，当在口令库中匹配到语音特征信息时，将上一步骤转换得到的声纹特征信息与口令库中的声纹特征信息进行匹配，若在口令库中不能匹配到对应声纹特征信息，进入步骤S1，若在口令库中能够对应匹配到声纹特征信息，进入S3步骤处理；
S3、对语音分析模块实时转换的语音特征信息进行分析，获取语音特征信息中的口令部分，并将所采集的语音特征信息分为A1、A2、A3三部分，其中A1表示口令部分之前的语音特征信息部分、A2表示口令部分、A3表示口令部分之后的语音特征信息部分，分析得到A1与A2之间的时间间隔t1，A2与A3之间的时间间隔t2，当t1与t2中任一小于等于预设值t时，开始计时并计数，每出现一次t1与t2中任一小于等于预设值t的状况计为1，在预设时间T内，若计数值小于预设值n，则进入步骤S1，若在预设时间T内，计数值大于等于预设值n，通过控制模块请求指纹采集模块进行指纹采集，否则向控制模块发出指令信息，通过控制模块控制动作模块完成开锁动作；
S4、当控制模块请求指纹采集模块进行指纹采集时，自发出采集请求开始计时，在预设时间T1内，指纹采集模块采集指纹，并与指纹库中的指纹信息进行匹配，当指纹库中匹配到指纹时，通过控制模块控制动作模块完成开锁。
4.根据权利要求3所述的用于电子锁语音识别的开锁的方法，其特征在于，所述声纹识别模块将其转换为声纹特征信息，声纹特征信息采用频率的方式进行采集和区分，通过对背景声音信息的过滤，得到能够与口令库中的语音匹配的频率，语音分析模块将外部语音信息转换为语音特征信息。
5.根据权利要求4所述的用于电子锁语音识别的开锁的方法，其特征在于，所述口令库内录入口令信息的方法为：通过语音采集模块录入预设语音信息，激活口令库，然后输入口令语音信息，其中语音分析模块用于将口令语音信息转换为语音特征信息后传输进入口令库。
6.根据权利要求4所述的用于电子锁语音识别的开锁的方法，其特征在于，语音信息的频率集中于0～150Hz，大于150Hz的语音信息直接过滤。
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