[發(fā)明專利]公共背景噪聲下激活式的聲紋密碼安全控制方法及系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710285878.8
• 申請日: 2017-04-27
• 公開（公告）號: CN107172018A
• 公開（公告）日: 2017-09-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 金亞強(qiáng);殷瑞祥
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號: H04L29/06
• 分類號: H04L29/06;G10L21/0208;G10L25/45
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司44245
• 代理人: 李斌

1.一種公共背景噪聲下激活式的聲紋密碼安全控制方法，其特征在于，包括下述步驟：

S1、激活識別模塊在普通環(huán)境下實時進(jìn)行語音信號監(jiān)測，若檢測到語音信號，則對語音信號進(jìn)行預(yù)加重、加窗和分幀處理，并求取語音信號的幅度值；根據(jù)實驗得到語音信號與噪聲之間的信噪比，并將信噪比轉(zhuǎn)化為幅度差T；設(shè)T為判決門限值，若語音信號的前一幀與后一幀只差大于等于T，則認(rèn)為進(jìn)入靜默期；若語音信號的前一幀與后一幀只差小于T，則判斷是激活標(biāo)志，并激活聲源定位拾取模塊；

S2、聲源定位拾取模塊通過麥克風(fēng)陣列接收交互目標(biāo)聲源數(shù)據(jù)，并對交互目標(biāo)聲源進(jìn)行到達(dá)時延差的估計；

S3、對估計后的到達(dá)時延差，結(jié)合麥克風(fēng)陣列的位置構(gòu)造多個雙曲面，并計算每個雙曲面的焦點，確定交互目標(biāo)聲源位置，從而在交互目標(biāo)聲源位置得到交互目標(biāo)聲源的語音信號；

S4、預(yù)處理模塊對交互目標(biāo)聲源的語音信號進(jìn)行預(yù)處理，預(yù)處理包括預(yù)濾波、采樣、量化、模式轉(zhuǎn)換、預(yù)加重、加窗、分幀處理、端點檢測以及生產(chǎn)MFCC_D特征參數(shù)過程；

S5、對預(yù)處理后的語音信號，聲紋密碼識別模塊提取特征參數(shù)，將特征參數(shù)與錄音庫的指令文本進(jìn)行匹配。

2.如權(quán)利要求1所述的公共背景噪聲下激活式的聲紋密碼安全控制方法，其特征在于，所述步驟S2中對目標(biāo)聲源進(jìn)行到達(dá)時延差的估計，包括在二維空間和三維空間對目標(biāo)聲源進(jìn)行到達(dá)時延差的估計；其中

所述二維空間對目標(biāo)聲源進(jìn)行到達(dá)時延差的估計，具體為：設(shè)麥克風(fēng)陣列包括三個麥克風(fēng)，相鄰麥克風(fēng)之間的距離為Δd，以陣列中心的麥克風(fēng)為參考點，目標(biāo)聲源距參考點的距離為r，目標(biāo)聲源與距離r關(guān)系滿足下式：

(r sinθ)2+(-Δd+r cosθ)2-r=τ1v(r sinθ)2+(Δd+r cosθ)2-r=τ2v]]>

式中，τ₁、τ₂分別是麥克風(fēng)陣列兩側(cè)的兩個麥克風(fēng)與參考點麥克風(fēng)的時延差，v為聲速；其中，上式中表示出目標(biāo)聲源相對于麥克風(fēng)陣列的極坐標(biāo)(r,θ)為：

r=2Δd2-τ12v2-τ22v22(τ1+τ2)vθ=arccos((τ2-τ1)(τ1τ2v2+h2)vh(2h2-τ12v2-τ22v2))]]>

由上式得，只要獲知τ₁、τ₂的值，即可唯一確定目標(biāo)聲源的極坐標(biāo)；

所述三維空間對目標(biāo)聲源進(jìn)行到達(dá)時延差的估計，具體為：建立麥克風(fēng)陣列模型，所述麥克風(fēng)陣列模型包括兩個平行的麥克風(fēng)陣列，每個麥克風(fēng)陣列包括三個麥克風(fēng)；其中，麥克風(fēng)陣列間距為d，且每個麥克風(fēng)陣列均以中間的麥克風(fēng)為參考點，把其中一個麥克風(fēng)陣列的參考點作為原點，建立三維坐標(biāo)系；設(shè)目標(biāo)聲源的球坐標(biāo)為根據(jù)三個麥克風(fēng)均勻線陣近場信號模型中，完成目標(biāo)聲源坐標(biāo)中(r,θ)的確定，所以只需確定方位角即可完成目標(biāo)聲源的三維定位：

首先，分別在麥克風(fēng)陣列中通過上述二維空間對目標(biāo)聲源進(jìn)行到達(dá)時延差的估計算法，得到目標(biāo)聲源相對兩個麥克風(fēng)陣列參考點的極坐標(biāo)(r,θ)與(r',θ')，則由陣列的幾何關(guān)系有：

r′=m2+n2+(r cosθ)2θ′=arccos(r cosθr′)]]>

其中，由上式得，給定一個方位角φ'，就能由(r,θ)唯一地確定一組(r”,θ”)；引入誤差函數(shù)在[-90°，90°]的范圍內(nèi)遍歷方位角值，取使得誤差函數(shù)最小的為目標(biāo)聲源方位角的最佳估值：