文本相關(guān)聲紋密碼驗證方法
【專利摘要】一種文本相關(guān)聲紋密碼驗證方法，通過隨機生成字符或字符串提示用戶進(jìn)行朗讀，并將采集到的朗讀音頻中的聲紋與預(yù)設(shè)的用戶聲紋模型進(jìn)行對比分析，當(dāng)內(nèi)容正確且聲紋一致時判定驗證通過。本發(fā)明能夠確保識別結(jié)果的準(zhǔn)確率、安全性和實時性，并且方便用戶使用。
【專利說明】
文本相關(guān)聲紋密碼驗證方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及的是一種信息安全領(lǐng)域的技術(shù)，具體是一種文本相關(guān)聲紋密碼驗證方法。
【背景技術(shù)】
[0002]聲紋識別(Voiceprint Recognit1n)也稱為說話人識別，分為說話人辨認(rèn)和說話人確認(rèn)。前者用以判斷某段語音是若干人中的哪一個說的；而后者則是判斷某段語音是否是特定人所說。任務(wù)不同，所采用的技術(shù)也不同。
[0003]聲紋密碼驗證是說話人確認(rèn)的一種應(yīng)用，該方法要求用戶輸入語音，并據(jù)此確認(rèn)說話人身份。在該應(yīng)用中用戶注冊及身份驗證通常采用固定密碼文本的語音輸入(文本相關(guān))，消除了語音內(nèi)容差異，因而其聲紋往往更為一致，相應(yīng)的可取得相比于文本無關(guān)的說話人確認(rèn)更好的驗證效果。目前常用聲紋密碼往往采用固定數(shù)字串(經(jīng)典模式)或者隨機數(shù)字串，相對于前者而言，后者最大的特點是能夠很好的防止錄音回放等攻擊，極少數(shù)會采用文本無關(guān)。
[0004]現(xiàn)有的聲紋密碼驗證技術(shù)的缺點包括:文本無關(guān)方式注冊、驗證的語音數(shù)據(jù)多，驗證過程慢，不適用于實時、用戶聲紋密碼驗證，用戶體驗也較差；文本相關(guān)的經(jīng)典模式存在被竊聽的安全風(fēng)險，更可能受到錄音回放的攻擊;隨機密碼提示模式作為文本相關(guān)經(jīng)典模式的一種變型，不存在內(nèi)容保密性，且相對于文本相關(guān)經(jīng)典模式準(zhǔn)確率下降。由于上述的幾種方案的各自缺點，聲紋識別現(xiàn)階段并沒有得到大規(guī)模應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提出一種文本相關(guān)聲紋密碼驗證方法，可以確保識別結(jié)果的準(zhǔn)確率、安全性和實時性，并且方便用戶使用。
[0006]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0007]本發(fā)明涉及一種文本相關(guān)聲紋密碼驗證方法，通過隨機生成字符或字符串提示用戶進(jìn)行朗讀，并將采集到的朗讀音頻中的聲紋與預(yù)設(shè)的用戶聲紋模型進(jìn)行對比分析，當(dāng)內(nèi)容正確且聲紋一致時判定驗證通過。
[0008]所述的聲紋是指:聲紋是通過聲學(xué)信號特征和模型方法所提取的用戶唯一的語音特性。
[0009]所述的聲紋模型是指:使用用戶的語音特性為其建立的身份模型。
[0010]所述的預(yù)設(shè)是指:在進(jìn)行聲紋注冊時，要求用戶說出一個自定義字符串作為密碼，根據(jù)用戶朗讀的語音信息建立聲紋模型，以供聲紋驗證時調(diào)用。
[0011 ]所述的隨機生成是指:隨機從用戶預(yù)設(shè)的作為密碼的自定義字符串中抽取部分字符或部分字符串，并給出該部分字符或部分字符串的位置描述，提示用戶說出該自定義字符串以及特定位置字符。
[0012]所述的對比分析是指:比較用戶新提供的驗證音頻提取得到的聲紋信息與其聲學(xué)模型之間的相似程度，相似度高則接受，否則拒絕。
[0013]所述的位置描述采用但不限于:部分字符或部分字符串位于自定義字符串中的相對位置。
[0014]所述的特定位置采用但不限于:自定義字符串中的首個字符、最后個字符或中間任個或多個位置的字符。
[0015]本發(fā)明涉及一種實現(xiàn)上述方法的系統(tǒng)，包括:用戶聲紋模型數(shù)據(jù)庫以及分別與之相連的聲紋注冊模塊、密碼生成模塊和聲紋驗證模塊，其中:聲紋注冊模塊將注冊用的聲紋模型輸出至用戶聲紋模型數(shù)據(jù)庫，密碼生成模塊生成密碼并提示用戶錄入，聲紋驗證模塊對用戶輸入的信息進(jìn)行聲紋模型提取，并與模型數(shù)據(jù)庫中預(yù)存的聲紋模型進(jìn)行驗證比較。
技術(shù)效果
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明由于每次隨機內(nèi)容不一樣，竊聽者無從得知原始密碼及組合方法，降低了因遭遇竊聽而泄露密碼的安全風(fēng)險，更避免了錄音回放攻擊;其次，相對于隨機密碼提示模式，具有內(nèi)容保密性，且準(zhǔn)確率更高，并且所需注冊音頻時間短，識別準(zhǔn)確率高，用戶體驗好。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0018]圖2為本發(fā)明流程圖。
【具體實施方式】
[0019]如圖1所示，本實施例涉及一種文本相關(guān)聲紋密碼驗證系統(tǒng)，包括:用戶聲紋模型數(shù)據(jù)庫以及分別與之相連的聲紋注冊模塊、密碼生成模塊和聲紋驗證模塊，其中:聲紋注冊模塊將注冊用的聲紋模型輸出至用戶聲紋模型數(shù)據(jù)庫，密碼生成模塊生成密碼并提示用戶錄入，聲紋驗證模塊對用戶輸入的信息進(jìn)行聲紋模型提取，并與模型數(shù)據(jù)庫中預(yù)存的聲紋模型進(jìn)行驗證比較。
[0020]所述的聲紋注冊模塊包括:用來采集用戶聲紋信息的聲紋錄入單元、根據(jù)采集到的聲紋信息為用戶建立聲紋模型并存入用戶聲紋模型數(shù)據(jù)庫中的模型訓(xùn)練單元。
[0021]所述的密碼生成模塊包括:用于選取隨機位置的隨機位置生成單元、用于確定所選取的位置的描述，如第4位或者倒數(shù)第2位等不同描述方法的位置描述單元、用于確定對所選取的位置進(jìn)行變換，如所選位置是數(shù)字可進(jìn)行加I操作等的變換方式生成單元以及用于校驗經(jīng)過前三個模塊產(chǎn)生的密碼描述是否合法并輸出至用戶的描述合法性校驗單元。
[0022]所述的聲紋驗證模塊包括:用于根據(jù)密碼生成模塊生成的新密碼變換原油聲紋模型為新密碼相關(guān)的聲紋模型的聲紋模型變換單元、用于采集用戶根據(jù)密碼生成模塊生成的密碼描述讀出的新密碼的聲紋信息的用戶驗證錄入單元以及根據(jù)新模型和用戶驗證聲紋信息信息作出是否允許用戶通過系統(tǒng)驗證的決策的聲紋驗證決策單元。
[0023]如圖2所示，本實施例包括以下詳細(xì)操作步驟:
[0024]步驟I)聲紋注冊，聲紋錄入單元采集用戶錄入的多遍自定義密碼。
[0025]步驟2)聲紋模型訓(xùn)練，模型訓(xùn)練單元根據(jù)采集到的聲紋信息為用戶建立聲紋模型并存入用戶聲紋模型數(shù)據(jù)庫中。
[0026]步驟3)驗證密碼生成，由密碼生成模塊四個子模塊協(xié)作完成:隨機位置生成單元選取隨機位置，位置描述單元決定如何描述所選取的位置，變換方式生成單元決定如何對所選取的位置進(jìn)行變換，生成驗證密碼描述，經(jīng)由描述合法性校驗單元校驗合法后將最終的密碼描述傳輸給聲紋模型變換單元并提示給用戶。
[0027]步驟4)驗證聲紋模型生成，聲紋模型變換單元負(fù)責(zé)根據(jù)密碼生成模塊生成的密碼描述變換原油聲紋模型為新密碼相關(guān)的聲紋模型。
[0028]步驟5)用戶聲紋驗證，用戶驗證錄入單元采集用戶根據(jù)密碼生成模塊生成的密碼描述讀出的新密碼的聲紋信息。聲紋驗證決策模塊根據(jù)新模型和用戶驗證聲紋信息信息作出是否允許用戶通過系統(tǒng)驗證的決策。
[0029]使用例一
[0030]進(jìn)行聲紋注冊時，用戶自定義密碼“234524”，連續(xù)錄入三遍，完成注冊過程。
[0031 ]進(jìn)行聲紋驗證時，系統(tǒng)提示
[0032]“拼接方式:后綴拼接
[0033]位置描述:倒數(shù)第二位數(shù)字
[0034]變換方式:無”
[0035]用戶讀出“2345242”。內(nèi)容正確且聲紋一致則驗證通過，否則系統(tǒng)拒絕。
[0036]使用例二
[0037]進(jìn)行聲紋注冊時，用戶自定義密碼“2345242”，連續(xù)錄入三遍，完成注冊過程。
[0038]2.進(jìn)行聲紋驗證時，系統(tǒng)提示
[0039]“拼接方式:前綴拼接
[0040]位置描述:第I位數(shù)字
[0041]變換方式:+1”
[0042]用戶讀出“3234524”。內(nèi)容正確且聲紋一致則驗證通過，否則系統(tǒng)拒絕。
[0043]使用例三
[0044]1.進(jìn)行聲紋注冊時，用戶自定義密碼“234524”，連續(xù)錄入三遍，完成注冊過程。
[0045]進(jìn)行聲紋驗證時，系統(tǒng)提示
[0046]拼接方式:后綴拼接
[0047]位置描述:偶數(shù)位置數(shù)字
[0048]變換方式:無”
[0049]2.用戶讀出“234524354”。內(nèi)容正確且聲紋一致則驗證通過，否則系統(tǒng)拒絕。
[0050]使用例四
[0051]1.進(jìn)行聲紋注冊時，用戶自定義密碼“新年快樂121”，連續(xù)錄入三遍，完成注冊過程。
[0052]進(jìn)行聲紋驗證時，系統(tǒng)提示
[0053]“拼接方式:后綴拼接
[0054]位置描述:第一位漢字
[0055]變換方式:無”
[0056]用戶讀出“新年快樂121新”。內(nèi)容正確且聲紋一致則驗證通過，否則系統(tǒng)拒絕。
[0057]上述具體實施可由本領(lǐng)域技術(shù)人員在不背離本發(fā)明原理和宗旨的前提下以不同的方式對其進(jìn)行局部調(diào)整，本發(fā)明的保護(hù)范圍以權(quán)利要求書為準(zhǔn)且不由上述具體實施所限，在其范圍內(nèi)的各個實現(xiàn)方案均受本發(fā)明之約束。
【主權(quán)項】
1.一種文本相關(guān)聲紋密碼驗證方法，其特征在于，通過隨機生成字符或字符串提示用戶進(jìn)行朗讀，并將采集到的朗讀音頻中的聲紋與預(yù)設(shè)的用戶聲紋模型進(jìn)行對比分析，當(dāng)內(nèi)容正確且聲紋一致時判定驗證通過； 所述的聲紋是指:聲紋是通過聲學(xué)信號特征和模型方法所提取的用戶唯一的語音特性； 所述的聲紋模型是指:使用用戶的語音特性為其建立的身份模型； 所述的預(yù)設(shè)是指:在進(jìn)行聲紋注冊時，要求用戶說出一個自定義字符串作為密碼，根據(jù)用戶朗讀的語音信息建立聲紋模型，以供聲紋驗證時調(diào)用。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的文本相關(guān)聲紋密碼驗證方法，其特征是，所述的隨機生成是指:隨機從用戶預(yù)設(shè)的作為密碼的自定義字符串中抽取部分字符或部分字符串，并給出該部分字符或部分字符串的位置描述，提示用戶說出該自定義字符串以及特定位置字符。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的文本相關(guān)聲紋密碼驗證方法，其特征是，所述的對比分析是指:比較用戶新提供的驗證音頻提取得到的聲紋信息與其聲學(xué)模型之間的相似程度，相似度高則接受，否則拒絕。4.一種實現(xiàn)上述任一權(quán)利要求所述方法的系統(tǒng)，其特征在于，包括:用戶聲紋模型數(shù)據(jù)庫以及分別與之相連的聲紋注冊模塊、密碼生成模塊和聲紋驗證模塊，其中:聲紋注冊模塊將注冊用的聲紋模型輸出至用戶聲紋模型數(shù)據(jù)庫，密碼生成模塊生成密碼并提示用戶錄入，聲紋驗證模塊對用戶輸入的信息進(jìn)行聲紋模型提取，并與模型數(shù)據(jù)庫中預(yù)存的聲紋模型進(jìn)行驗證比較； 所述的密碼生成模塊包括:用于選取隨機位置的隨機位置生成單元、用于確定所選取的位置的描述的位置描述單元、用于確定對所選取的位置進(jìn)行變換的變換方式生成單元以及用于校驗經(jīng)過前三個模塊產(chǎn)生的密碼描述是否合法并輸出至用戶的描述合法性校驗單J L ο5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征是，所述的聲紋注冊模塊包括:用來采集用戶聲紋信息的聲紋錄入單元、根據(jù)采集到的聲紋信息為用戶建立聲紋模型并存入用戶聲紋模型數(shù)據(jù)庫中的模型訓(xùn)練單元。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征是，所述的聲紋驗證模塊包括:用于根據(jù)密碼生成模塊生成的新密碼變換原油聲紋模型為新密碼相關(guān)的聲紋模型的聲紋模型變換單元、用于采集用戶根據(jù)密碼生成模塊生成的密碼描述讀出的新密碼的聲紋信息的用戶驗證錄入單元以及根據(jù)新模型和用戶驗證聲紋信息信息作出是否允許用戶通過系統(tǒng)驗證的決策的聲紋驗證決策單元。
【文檔編號】G10L17/24GK105913850SQ201610246535
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年4月20日
【發(fā)明人】俞凱, 王帥
【申請人】上海交通大學(xué)