专利名称：基于声纹的身份认证系统及方法
技术领域：
本发明涉及身份认证技术，特别涉及一种基于声纹的身份认证系统及方法。
背景技术：
目前的身份认证系统，一种是基于密码，基于密码的身份认证系统为了安全，用户通常需要为不同的对象设置不同的密码，这增加了使用者的记忆负担，不易用；另外一种是基于声纹的身份认证系统，声纹识别属于生物识别技术的一种，是一项根据语音波形中反映说话人生理和行为特征的语音参数，自动识别说话人身份的技术，与语音识别不同的是， 声纹识别利用的是语音信号中的说话人信息，而不考虑语音中的字词意思，它强调说话人的个性，而语音识别的目的是识别出语音信号中的语音内容，并不考虑说话人是谁，它强调共性。通常基于声纹的身份认证系统，采用固定密码或与文本无关的声纹识别技术，但无论固定密码还是文本无关的密码，都容易被事先录制的语音攻击，再者，基于声纹的身份认证系统为了获得较好的用户体验，通常语音较少，导致难以保证系统性能，安全性差。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种基于声纹的身份认证系统及方法，则能有效地防止录音攻击，安全性强，并能减少用户的密码记忆负担。为解决上述技术问题，本发明的基于声纹的身份认证系统，包括控制器、显示器、 存储器、语音识别模块、声纹识别模块；所述存储器存储有多个用户的固定密码；所述语音识别模块，能识别出语音信号中的语音内容；所述声纹识别模块，建立有多个用户的声纹模型，所述声纹模型包括用户的固定密码声纹模型和数字符号声纹模型；所述控制器，当接收到用户的登录指令时，输出一随机数字符号字串到显示器；所述控制器，如果在输出所述随机数字符号字串到显示器之后的设定时间以内，语音识别模块根据接收到的用户语音信号识别出的语音内容的一部分同所述存储器存储的一固定密码相同，另一部分同所述随机数字符号字串相同，则通过声纹识别模块对用户语音信号进行声纹识别，如果用户语音信号中的固定密码声纹同所述声纹识别模块中建立的一个用户的固定密码声纹模型匹配，并且用户语音信号中的随机数字符号字串中各符号声纹同所述声纹识别模块中建立的该用户的数字符号声纹模型匹配，则所述控制器输出身份认证通过信号。为解决上述技术问题，本发明的基于声纹的身份认证方法，包括以下步骤一 .将多个用户的固定密码存储在存储器中；并根据各用户的固定密码及数字符号的语音数据，建立各用户的声纹模型，各用户的声纹模型包括该用户的固定密码声纹模型和数字符号声纹模型，在一声纹识别模块中设置所述各用户的声纹模型；二 .当控制器接收到用户的登录指令时，输出一随机数字符号字串到显示器；
三.通过语音识别模块对用户语音信号进行识别，如果在控制器输出所述随机数字符号字串到显示器之后的设定时间内，语音识别模块根据接收到的用户语音信号识别出的语音内容的一部分同所述存储器存储的一固定密码相同，另一部分同所述随机数字符号字串相同，进行步骤四；否则所述控制器输出身份认证失败信号；四.通过声纹识别模块对用户语音信号进行声纹识别；如果用户语音信号中的固定密码声纹同所述声纹识别模块中建立的一个用户的固定密码声纹模型匹配，并且用户语音信号中的随机数字符号字串中各符号声纹同所述声纹识别模块中建立的该用户的数字符号声纹模型匹配，则所述控制器输出身份认证通过信号；否则所述控制器输出身份认证失败信号。所述数字符号可以为0，1，2，……，8，9。本发明的基于声纹的身份认证系统及方法，用户自己定义固定密码存储在存储器中，作为密码的第一部分，控制器随机产生随机数字符号字串，作为密码的第二部分，这两部分共同组成完整的密码，由于密码仅在有限的时间内有效，且组成的密码具有随机性，很难为其他用户提前获取，所以可以有效的防止录音攻击，由于密码是由两部分组成，用户自己定义的密码部分固定且可以较短，减小了用户记忆密码负担，易于使用。同时，还采用声纹认证方法，即便密码内容为其他用户非法获取，也可以通过声纹认证的方法对非法用户进行身份拒绝判定，进一步提高了安全性。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步的详细说明。图1是本发明的基于声纹的身份认证系统一实施方式的结构示意图；图2是本发明的基于声纹的身份认证方法一实施方式的示意图。
具体实施例方式本发明的基于声纹的身份认证系统一实施方式如图1所示，包括控制器、显示器、 存储器、语音识别模块、声纹识别模块；所述存储器存储有多个用户的固定密码；所述语音识别模块，能识别出语音信号中的语音内容；所述声纹识别模块，建立有多个用户的声纹模型，所述声纹模型包括用户的固定密码声纹模型和数字符号声纹模型；所述控制器，当接收到用户的登录指令时，输出一随机数字符号字串到显示器；所述控制器，如果在输出所述随机数字符号字串到显示器之后的设定时间以内，语音识别模块根据接收到的用户语音信号识别出的语音内容的一部分同所述存储器存储的一固定密码相同，另一部分同所述随机数字符号字串相同，则通过声纹识别模块对用户语音信号进行声纹识别，如果用户语音信号中的固定密码声纹同所述声纹识别模块中建立的一个用户的固定密码声纹模型匹配，并且用户语音信号中的随机数字符号字串中各符号声纹同所述声纹识别模块中建立的该用户的数字符号声纹模型匹配，则所述控制器输出身份认证通过信号。本发明的基于声纹的身份认证方法一实施方式如图2所示，包括以下步骤
一 .将多个用户的固定密码存储在存储器中；并根据各用户的固定密码及数字符号的语音数据，在通用背景模型的基础上，通过最大后验概率自适应算法建立各用户的声纹模型，各用户的声纹模型包括该用户的固定密码声纹模型和数字符号声纹模型，在一声纹识别模块中设置所述各用户的声纹模型；二 .当一控制器接收到用户的登录指令时，输出一随机数字符号字串到显示器；三.通过语音识别模块对用户语音信号进行识别，如果在控制器输出所述随机数字符号字串到显示器之后的设定时间内(例如20秒)，语音识别模块根据接收到的用户语音信号识别出的语音内容的一部分同所述存储器存储的一固定密码相同，另一部分同所述随机数字符号字串相同，进行步骤四；否则所述控制器输出身份认证失败信号；四.通过声纹识别模块对用户语音信号进行声纹识别；如果用户语音信号中的固定密码声纹同所述声纹识别模块中建立的一个用户的固定密码声纹模型匹配，并且用户语音信号中的随机数字符号字串中各符号声纹同所述声纹识别模块中建立的该用户的数字符号声纹模型匹配，则所述控制器输出身份认证通过信号；否则所述控制器输出身份认证失败信号。一较佳实施例如下。一 .用户Cl的固定密码“12a”存储在存储器中；根据用户Cl的固定密码“12a” 语音数据，建立该用户的固定密码声纹模型，根据用户Cl的十个数字符号“0，1，2，3，…，8， 9”的语音数据，建立该用户的十个数字符号的声纹模型，并将所述固定密码声纹模型和数字符号声纹模型作为用户Cl的声纹模型设置在一声纹识别模块中；二 .用户Cl向控制器发出登录指令，控制器接收到用户的登录指令后，输出一随机数字符号字串“38561”到显示器；三.通过语音识别模块对用户Cl发出的语音信号进行识别，用户Cl在控制器输出随机数字符号字串“38561”到显示器之后的20秒以内发出“ 1加38561”的语音，语音识别模块根据接收到的用户Cl语音信号识别出的语音内容的一部分为“12a”同所述存储器存储的一固定密码相同，另一部分为“38561”同所述随机数字符号字串相同，所以进行步骤四；四.通过声纹识别模块对用户Cl语音信号进行声纹识别；用户Cl发出 “ 1^38561”的语音信号中的固定密码“ 1 ”声纹同所述声纹识别模块中建立的用户Cl的固定密码“ 1 ”声纹模型匹配，并且用户Cl语音信号中的随机数字符号字串“38561”中各符号3、8、5、6、1声纹同所述声纹识别模块中建立的用户Cl的相应数字符号声纹模型匹配， 所述控制器输出身份认证通过信号。需要说明的是，所述数字符号不限于是数字，也可以是某些汉字或英语单词等等。本发明的基于声纹的身份认证系统及方法，用户自己定义固定密码存储在存储器中，作为密码的第一部分，控制器随机产生随机数字符号字串，作为密码的第二部分，这两部分共同组成完整的密码，由于密码仅在有限的时间内有效，且组成的密码具有随机性，很难为其他用户提前获取，所以可以有效的防止录音攻击，由于密码是由两部分组成，用户自己定义的密码部分固定且可以较短，减小了用户记忆密码负担，易于使用。同时，还采用声纹认证方法，即便密码内容为其他用户非法获取，也可以通过声纹认证的方法对非法用户进行身份拒绝判定，进一步提高了安全性。
权利要求
1.一种基于声纹的身份认证系统，其特征在于，包括控制器、显示器、存储器、语音识别模块、声纹识别模块；所述存储器存储有多个用户的固定密码；所述语音识别模块，能识别出语音信号中的语音内容；所述声纹识别模块，建立有多个用户的声纹模型，所述声纹模型包括用户的固定密码声纹模型和数字符号声纹模型；所述控制器，当接收到用户的登录指令时，输出一随机数字符号字串到显示器；所述控制器，如果在输出所述随机数字符号字串到显示器之后的设定时间以内，语音识别模块根据接收到的用户语音信号识别出的语音内容的一部分同所述存储器存储的一固定密码相同，另一部分同所述随机数字符号字串相同，则通过声纹识别模块对用户语音信号进行声纹识别，如果用户语音信号中的固定密码声纹同所述声纹识别模块中建立的一个用户的固定密码声纹模型匹配，并且用户语音信号中的随机数字符号字串中各符号声纹同所述声纹识别模块中建立的该用户的数字符号声纹模型匹配，则所述控制器输出身份认证通过信号。
2.根据权利要求1所述的基于声纹的身份认证系统，其特征在于，所述数字符号为0， 1，2， “· ，8，9〇
3.一种基于声纹的身份认证方法，其特征在于，包括以下步骤一.将多个用户的固定密码存储在存储器中；并根据各用户的固定密码及数字符号的语音数据，建立各用户的声纹模型，各用户的声纹模型包括该用户的固定密码声纹模型和数字符号声纹模型，在一声纹识别模块中设置所述各用户的声纹模型；二.当控制器接收到用户的登录指令时，输出一随机数字符号字串到显示器；三.通过语音识别模块对用户语音信号进行识别，如果在控制器输出所述随机数字符号字串到显示器之后的设定时间内，语音识别模块根据接收到的用户语音信号识别出的语音内容的一部分同所述存储器存储的一固定密码相同，另一部分同所述随机数字符号字串相同，进行步骤四；否则所述控制器输出身份认证失败信号；四.通过声纹识别模块对用户语音信号进行声纹识别；如果用户语音信号中的固定密码声纹同所述声纹识别模块中建立的一个用户的固定密码声纹模型匹配，并且用户语音信号中的随机数字符号字串中各符号声纹同所述声纹识别模块中建立的该用户的数字符号声纹模型匹配，则所述控制器输出身份认证通过信号；否则所述控制器输出身份认证失败信号。
4.根据权利要求3所述的基于声纹的身份认证方法，其特征在于，所述数字符号为0， 1，2， “· ，8，9〇
全文摘要
本发明公开了一种基于声纹的身份认证系统，包括控制器、存储器、语音识别模块、声纹识别模块；存储器存储有多个用户的固定密码；声纹识别模块建立有多个用户的声纹模型，声纹模型包括用户的固定密码声纹模型和数字符号声纹模型；当接收到用户的登录指令时，控制器输出一随机数字符号字串到显示器，如果语音识别模块识别出的语音内容的一部分同固定密码相同，另一部分同随机数字符号字串相同，则声纹识别模块对其进行声纹识别，固定密码声纹固定密码声纹模型匹配，并且随机数字符号字串中各符号声纹同数字符号声纹模型匹配，则控制器输出身份认证通过信号。本发明还公开了一种基于声纹的身份认证方法。本发明安全性强并能减少用户的密码记忆负担。
文档编号G10L15/00GK102254559SQ20101018000
公开日2011年11月23日 申请日期2010年5月20日 优先权日2010年5月20日
发明者许东星, 黄伟 申请人:盛乐信息技术(上海)有限公司