CN207097158U - 一种基于声纹识别的图书馆借书装置 - Google Patents

Abstract

一种基于声纹识别的图书馆借书装置，其包括：声音采集器、图书标签扫描器、触屏显示器、语音提示器、自助借书控制台、互联网接口、自助借书主机、透明隔音仓；声纹采集器、图书标签扫描器、触屏显示器、语音提示器、互联网接口分别与自助借书主机电连接；自助借书主机设置在自助借书控制台内；触屏显示器位于自助借书控制台上方；声纹采集器、图书标签扫描器设置在自助借书控制台内；所述透明隔音仓设置在自助借书主机外。

Description

一种基于声纹识别的图书馆借书装置

技术领域

本实用新型涉及图书馆信息管理技术领域，特别涉及一种基于声纹识别的图书馆借书装置。

背景技术

目前，学校图书馆使用的借书还书终端机普遍是基于非接触式ic刷卡形式，其由IC卡、条形码扫描仪、读卡器、数据库管理软件组成，用户在借书还书时出示IC卡，但IC卡需随身携带，且易受温度、碰撞的影响。正是如此，其存在IC卡易丢失、易损坏的缺点。

随着信息技术与模式识别技术的发展，模式识别技术也应用到身份认证之中。

目前已提出有三种图书馆借书装置的方案，一种是基于指纹识别的学校图书馆借书装置，其由服务器、条形码扫描仪、带有指纹识别功能的终端机组成。图书馆管理员预先将学生指纹采集，通过指纹提取软件提取特征点并储存在服务器或终端机。在学生借书时，学生将所借书上标记的条形码经由条形码扫描仪扫描确认，终端机采集学生指纹，通过服务器或PC机内置指纹识别程序，与事先储存的指纹库里的指纹进行对比，确认为学生本人后，数据管理软件将图书信息添加到学生已借书目录中，消磁器将书中磁条消磁，学生安全地通过门禁。此装置以生物特征代替IC卡，不需要携带任何证件，解决了IC卡借书装置中IC必须随身携带所引发的问题。

但其缺点也很突出，首先，由于手是最常使用的部位，所以手指较容易被割伤、沾有杂质(水、污渍)或磨损，以至于导致识别不出或错误识别指纹。其次，指纹识别采用接触式采集方式，在学生多次使用指纹采集装置后，采集装置会有磨损的情况发生，这也会导致识别精度的下降。

另一种是基于人脸识别的学校图书馆借书装置，其由服务器、条形码扫描仪、消磁和磁化器、带有人脸识别功能的终端机、数据库管理软件组成，图书馆管理方事先将学生人脸采集，提取特征点并储存在服务器或终端机。其借书具体流程与指纹式图书馆借书装置相似，此装置以非接触式的人脸特征代替指纹，人脸相比于指纹，不易出现损伤情况，解决了指纹易损伤和覆盖杂质的情况。但其仍有不足，主要为识别精度不准，受光线、学生是否佩戴眼镜、发型、脸部表情、头部姿势等因素影响较大，无法准确识别学生身份，这就失去的身份认证的意义。

还有一种是基于虹膜识别的学校图书馆借书装置，其由服务器、条形码扫描仪、消磁和磁化器、带有虹膜识别功能的终端机、数据库管理软件组成，与基于人脸识别的图书馆借书装置类似，图书管理员采集学生虹膜照片，虹膜识别软件提取虹膜特征点并储存到虹膜库里，学生借书时，终端机采集学生虹膜并与虹膜库里数据对比识别，确认学生身份后，数据库管理软件将学生信息与图书信息绑定，完成借书。虹膜识别相比人脸识别受环境因素影响小，识别更为精准。但是红膜识别设备昂贵的价格却是使其不能商用化。

现有技术方案存在的问题和缺点：IC卡易丢失和损坏、指纹识别与身份识别精度低、虹膜识别设备昂贵。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提出一种基于声纹识别的图书馆借书装置。

一种基于声纹识别的图书馆借书装置，其包括：声音采集器、图书标签扫描器、触屏显示器、语音提示器、自助借书控制台、互联网接口、自助借书主机、透明隔音仓；

声纹采集器、图书标签扫描器、触屏显示器、语音提示器、互联网接口分别与自助借书主机电连接；

自助借书主机设置在自助借书控制台内；触屏显示器位于自助借书控制台上方；声纹采集器、图书标签扫描器设置在自助借书控制台内；所述透明隔音仓设置在自助借书主机外；

所述声纹采集器用于采集用户声纹，并将其发送到自助借书主机；

所述图书标签扫描器用于扫描图书信息，并将其发送到自助借书主机；

所述触屏显示屏用于获取用户的操作信息，将其发送到自助借书机；

所述语音提示器用于播放背景噪声，并发送到自助借书主机；还用于在图书借阅完成后播放提示信息；

所述自助借书主机用于接收声纹采集器采集的用户声纹以及语音提示器播放的背景噪声，并将用户声纹及背景噪声进行处理后通过互联网接口发送到服务器进行对比，并获取声纹对比结果；用于接收图书标签扫描器扫描的图书信息，将声纹对比结果与图书信息进行绑定后发送到服务器，并将语音提示器发送播放提示信息的指令；

所述互联网接口用于将经过处理后用户声纹及背景噪声信号发送到服务器；用于接收服务器发送的声纹对比结果；还用于将绑定后的声纹对比结果与图书信息发送到服务器。

在本实用信息所述的基于声纹识别的图书馆借书装置中，

所述自助借书主机包括产生控制信号电路、卷积电路、滤波电路以及 CPU；所述卷积电路分别与滤波电路、产生控制信号电路、CPU电连接；滤波电路与声纹采集器电连接；CPU与互联网接口电连接；

所述产生控制信号电路用于产生控制信号并发送到卷积电路；卷积电路用于将用户声纹信号和控制信号进行卷积得到背景噪声信号，并发送到滤波电路；滤波电路用于对采集得到的用户声纹及背景噪声信号的混合信号进行过滤，得到用户声纹；CPU用于将用户声纹信号通过互联网接口发送到服务器端。

在本实用信息所述的基于声纹识别的图书馆借书装置中，

所述图书标签扫描器固定在自助借书控制台内部，与自助借书控制台壳体留有5cm距离，再由透明材质将口封装。

实施本实用新型提供的基于声纹识别的图书馆借书装置统与现有技术相比具有以下有益效果：所述声纹识别技术属于生物识别，相比于非接触式 IC数卡技术具有安全性高、方便快捷的优点，无需担心IC卡遗失和损坏。所述声纹识别技术可以进行通过电话进行远程认证，对于学生来说更加方便，而且用户接受度高，去掉繁杂的认证过程。所述声纹识别技术是一项根据语音波形反映说话人生理和行为特征的语音参数，相比于指纹识别技术和人脸识别技术，无需担心环境因素、指纹变化和人脸变化的因素，具有更准确识别精度。虹膜识别虽为一种稳定、可靠的身份识别技术，但其所需的识别设备昂贵，普通图书馆根本无法承担这样的费用，识别时要将眼睛凑到识别孔上，而声纹识别设备仅需麦克风采集数据，造价低廉、采集也极为方便，是一种更为经济、简便的身份识别方式。加密方法中将人声信号与时间噪声信号卷积后再作为背景噪声，而非直接将时间噪声信号作为背景噪声，这样产生的有益效果是进一步加强该装置的安全可靠性。

附图说明

图1为本实用新型较佳实例提供的自助借书控制台的结构图；

图2为本实用新型较佳实例提供的透明隔音仓的结构图；

图3为本实用新型较佳实例提供的自助借书终端与服务器通信的交互示意图；

图4为本实用新型较佳实例提供的图书馆自助借书装置内部电路连接示意图；

图5为本实用新型较佳实例提供的声音信号处理的结构示意图。

具体实施方式

如图1-5所示，本实用新型提供一种基于声纹识别的图书馆借书装置，其包括：声纹采集器1、图书标签扫描器2、触屏显示器3、语音提示器4、自助借书控制台5、互联网接口6、自助借书主机7、透明隔音仓8；

声纹采集器1、图书标签扫描器2、触屏显示器3、语音提示器4、互联网接口6分别与自助借书主机7电连接；可选地，声纹采集器1、语音提示器4和自助借书主机7通过电路进行串行连接，实现反窃听功能。

自助借书主机7设置在自助借书控制台5内；触屏显示器3位于自助借书控制台5上方；声纹采集器1、图书标签扫描器2设置在自助借书控制台 5内；所述透明隔音仓8设置在自助借书主机7外。

可选地，自助借书控制台5为立方体型结构。

可选地，声纹采集器1嵌入在自助借书控制台5内部，外部由网状物(附图中未示出)贴合，确保声纹采集器1既可清楚地采集声纹，又能保护声纹采集器1不受外力损伤。

可选地，所述图书标签扫描器2固定在自助借书控制台5内部，与自助借书控制台5外壳留有5cm距离，再由透明材质(附图中未示出)将口封装。

所述声纹采集器1用于采集用户声纹，并将其发送到自助借书主机7；

所述图书标签扫描器2用于扫描图书信息，并将其发送到自助借书主机 7；

所述触屏显示屏用于获取用户的操作信息，将其发送到自助借书机；

所述语音提示器4用于播放背景噪声，并发送到自助借书主机7；还用于在图书借阅完成后播放提示信息；

所述自助借书主机7用于接收声纹采集器1采集的用户声纹以及语音提示器4播放的背景噪声，并将用户声纹及背景噪声进行处理后通过互联网接口6发送到服务器进行对比，并获取声纹对比结果；用于接收图书标签扫描器2扫描的图书信息，将声纹对比结果与图书信息进行绑定后发送到服务器，并将语音提示器4发送播放提示信息的指令；

所述互联网接口6用于将经过处理后用户声纹及背景噪声信号发送到服务器；用于接收服务器发送的声纹对比结果；还用于将绑定后的声纹对比结果与图书信息发送到服务器。

在本实用新型所述的基于声纹识别的图书馆借书装置中，

所述自助借书主机7包括产生控制信号电路、卷积电路、滤波电路以及 CPU；所述卷积电路分别与滤波电路、产生控制信号电路、CPU电连接；滤波电路与声纹采集器1电连接；；CPU与互联网接口6电连接。

所述产生控制信号电路用于产生控制信号并发送到卷积电路；卷积电路用于将用户声纹信号和控制信号进行卷积得到背景噪声信号，并发送到滤波电路；滤波电路用于对采集得到的用户声纹及背景噪声信号的混合信号进行过滤，得到用户声纹；CPU用于将用户声纹信号通过互联网接口6发送到服务器端。将人声与背景噪声卷积成混合信号，传输至主机再解密为人声，而背景噪声信号与时间成非线性关系，混合信号无法被外人分离，从而达到加密功能。

可选地，所述图书标签扫描器2固定在自助借书控制台5内部，与自助借书控制台壳体5留有5cm距离，再由透明材质(为现有材质)将口封装。

本实用新型实施例装置能够将声纹信息与学生信息相关联，再与书籍信息绑定，从而构成一个学生所借图书的数据库。

所述声纹识别式图书馆自助借书装置具体实施方案如下：

(1)学生选择所想借的书籍，打开透明隔音仓8，拿着书到自助借书控制台5面前。

(2)学生说出自己的名字，语音提示器4播放背景噪声，声纹采集器1 将声音采集，并传送到自助借书主机7。

(3)自助借书主机7将接受的声音数据进行声音加密处理，去掉杂音，提取声纹特征点，再经由互联网接口6将处理后的声纹的特征点数据传输至服务器端。

(4)服务器端的声纹识别程序将接受的声纹的特征点数据与已储存的声纹数据库里的数据进行对比，确认学生身份。

(5)服务器端将识别的身份发送回自助借书主机7，语音提示器4语音提示“欢迎学生，请将所借书籍的标签置于图书标签扫描器2上”

(6)图书标签扫描器2识别书籍信息并传输至自助借书主机7，自助借书主机7将书籍信息与学生信息绑定发送至服务器端。

(7)语音提示器4提示“借书完成，请携带好书籍与您的个人物品”，学生拿着书籍安全通过图书馆门禁。

本实用新型实施例的基于声纹识别的图书馆借书装置要求周围环境足够安静，学生在隔音仓中可以满足这种声纹识别需求，由于学生声纹数据库大、PC主机运算能力有限，自助借书主机7无法快速进行声纹识别，所以自助借书装置只是将声纹进行采集和预处理，声纹识别则由服务器端上的声纹识别程序处理，这样提高了反应速度，进一步节约主机成本。

可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本实用新型的技术构思做出其它各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本实用新型权利要求的保护范围。

Claims (3)

1.一种基于声纹识别的图书馆借书装置，其特征在于，其包括：声音采集器、图书标签扫描器、触屏显示器、语音提示器、自助借书控制台、互联网接口、自助借书主机、透明隔音仓；

声纹采集器、图书标签扫描器、触屏显示器、语音提示器、互联网接口分别与自助借书主机电连接；

自助借书主机设置在自助借书控制台内；触屏显示器位于自助借书控制台上方；声纹采集器、图书标签扫描器设置在自助借书控制台内；所述透明隔音仓设置在自助借书主机外；

所述声纹采集器用于采集用户声纹，并将其发送到自助借书主机；

所述图书标签扫描器用于扫描图书信息，并将其发送到自助借书主机；

所述触屏显示屏用于获取用户的操作信息，将其发送到自助借书机；

所述语音提示器用于播放背景噪声，并发送到自助借书主机；还用于在图书借阅完成后播放提示信息；

所述自助借书主机用于接收声纹采集器采集的用户声纹以及语音提示器播放的背景噪声，并将用户声纹及背景噪声进行处理后通过互联网接口发送到服务器进行对比，并获取声纹对比结果；用于接收图书标签扫描器扫描的图书信息，将声纹对比结果与图书信息进行绑定后发送到服务器，并将语音提示器发送播放提示信息的指令；

所述互联网接口用于将经过处理后用户声纹及背景噪声信号发送到服务器；用于接收服务器发送的声纹对比结果；还用于将绑定后的声纹对比结果与图书信息发送到服务器。

2.如权利要求1所述的基于声纹识别的图书馆借书装置，其特征在于，

所述自助借书主机包括产生控制信号电路、卷积电路、滤波电路以及CPU；所述卷积电路分别与滤波电路、产生控制信号电路、CPU电连接；滤波电路与声纹采集器电连接；CPU与互联网接口电连接；

所述产生控制信号电路用于产生控制信号并发送到卷积电路；卷积电路用于将用户声纹信号和控制信号进行卷积得到背景噪声信号，并发送到滤波电路；滤波电路用于对采集得到的用户声纹及背景噪声信号的混合信号进行过滤，得到用户声纹；CPU用于将用户声纹信号通过互联网接口发送到服务器端。

3.如权利要求1所述的基于声纹识别的图书馆借书装置，其特征在于，

所述图书标签扫描器固定在自助借书控制台内部，与自助借书控制台壳体留有5cm距离，再由透明材质将口封装。