文本相关声纹密码验证方法
【专利摘要】一种文本相关声纹密码验证方法，通过随机生成字符或字符串提示用户进行朗读，并将采集到的朗读音频中的声纹与预设的用户声纹模型进行对比分析，当内容正确且声纹一致时判定验证通过。本发明能够确保识别结果的准确率、安全性和实时性，并且方便用户使用。
【专利说明】
文本相关声纹密码验证方法
技术领域
[0001]本发明涉及的是一种信息安全领域的技术，具体是一种文本相关声纹密码验证方法。
【背景技术】
[0002]声纹识别(Voiceprint Recognit1n)也称为说话人识别，分为说话人辨认和说话人确认。前者用以判断某段语音是若干人中的哪一个说的；而后者则是判断某段语音是否是特定人所说。任务不同，所采用的技术也不同。
[0003]声纹密码验证是说话人确认的一种应用，该方法要求用户输入语音，并据此确认说话人身份。在该应用中用户注册及身份验证通常采用固定密码文本的语音输入(文本相关)，消除了语音内容差异，因而其声纹往往更为一致，相应的可取得相比于文本无关的说话人确认更好的验证效果。目前常用声纹密码往往采用固定数字串(经典模式)或者随机数字串，相对于前者而言，后者最大的特点是能够很好的防止录音回放等攻击，极少数会采用文本无关。
[0004]现有的声纹密码验证技术的缺点包括:文本无关方式注册、验证的语音数据多，验证过程慢，不适用于实时、用户声纹密码验证，用户体验也较差；文本相关的经典模式存在被窃听的安全风险，更可能受到录音回放的攻击;随机密码提示模式作为文本相关经典模式的一种变型，不存在内容保密性，且相对于文本相关经典模式准确率下降。由于上述的几种方案的各自缺点，声纹识别现阶段并没有得到大规模应用。
【发明内容】
[0005]本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种文本相关声纹密码验证方法，可以确保识别结果的准确率、安全性和实时性，并且方便用户使用。
[0006]本发明是通过以下技术方案实现的:
[0007]本发明涉及一种文本相关声纹密码验证方法，通过随机生成字符或字符串提示用户进行朗读，并将采集到的朗读音频中的声纹与预设的用户声纹模型进行对比分析，当内容正确且声纹一致时判定验证通过。
[0008]所述的声纹是指:声纹是通过声学信号特征和模型方法所提取的用户唯一的语音特性。
[0009]所述的声纹模型是指:使用用户的语音特性为其建立的身份模型。
[0010]所述的预设是指:在进行声纹注册时，要求用户说出一个自定义字符串作为密码，根据用户朗读的语音信息建立声纹模型，以供声纹验证时调用。
[0011 ]所述的随机生成是指:随机从用户预设的作为密码的自定义字符串中抽取部分字符或部分字符串，并给出该部分字符或部分字符串的位置描述，提示用户说出该自定义字符串以及特定位置字符。
[0012]所述的对比分析是指:比较用户新提供的验证音频提取得到的声纹信息与其声学模型之间的相似程度，相似度高则接受，否则拒绝。
[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义字符串中的相对位置。
[0014]所述的特定位置采用但不限于:自定义字符串中的首个字符、最后个字符或中间任个或多个位置的字符。
[0015]本发明涉及一种实现上述方法的系统，包括:用户声纹模型数据库以及分别与之相连的声纹注册模块、密码生成模块和声纹验证模块，其中:声纹注册模块将注册用的声纹模型输出至用户声纹模型数据库，密码生成模块生成密码并提示用户录入，声纹验证模块对用户输入的信息进行声纹模型提取，并与模型数据库中预存的声纹模型进行验证比较。
技术效果
[0016]与现有技术相比，本发明由于每次随机内容不一样，窃听者无从得知原始密码及组合方法，降低了因遭遇窃听而泄露密码的安全风险，更避免了录音回放攻击;其次，相对于随机密码提示模式，具有内容保密性，且准确率更高，并且所需注册音频时间短，识别准确率高，用户体验好。
【附图说明】
[0017]图1为本发明系统结构图；
[0018]图2为本发明流程图。
【具体实施方式】
[0019]如图1所示，本实施例涉及一种文本相关声纹密码验证系统，包括:用户声纹模型数据库以及分别与之相连的声纹注册模块、密码生成模块和声纹验证模块，其中:声纹注册模块将注册用的声纹模型输出至用户声纹模型数据库，密码生成模块生成密码并提示用户录入，声纹验证模块对用户输入的信息进行声纹模型提取，并与模型数据库中预存的声纹模型进行验证比较。
[0020]所述的声纹注册模块包括:用来采集用户声纹信息的声纹录入单元、根据采集到的声纹信息为用户建立声纹模型并存入用户声纹模型数据库中的模型训练单元。
[0021]所述的密码生成模块包括:用于选取随机位置的随机位置生成单元、用于确定所选取的位置的描述，如第4位或者倒数第2位等不同描述方法的位置描述单元、用于确定对所选取的位置进行变换，如所选位置是数字可进行加I操作等的变换方式生成单元以及用于校验经过前三个模块产生的密码描述是否合法并输出至用户的描述合法性校验单元。
[0022]所述的声纹验证模块包括:用于根据密码生成模块生成的新密码变换原油声纹模型为新密码相关的声纹模型的声纹模型变换单元、用于采集用户根据密码生成模块生成的密码描述读出的新密码的声纹信息的用户验证录入单元以及根据新模型和用户验证声纹信息信息作出是否允许用户通过系统验证的决策的声纹验证决策单元。
[0023]如图2所示，本实施例包括以下详细操作步骤:
[0024]步骤I)声纹注册，声纹录入单元采集用户录入的多遍自定义密码。
[0025]步骤2)声纹模型训练，模型训练单元根据采集到的声纹信息为用户建立声纹模型并存入用户声纹模型数据库中。
[0026]步骤3)验证密码生成，由密码生成模块四个子模块协作完成:随机位置生成单元选取随机位置，位置描述单元决定如何描述所选取的位置，变换方式生成单元决定如何对所选取的位置进行变换，生成验证密码描述，经由描述合法性校验单元校验合法后将最终的密码描述传输给声纹模型变换单元并提示给用户。
[0027]步骤4)验证声纹模型生成，声纹模型变换单元负责根据密码生成模块生成的密码描述变换原油声纹模型为新密码相关的声纹模型。
[0028]步骤5)用户声纹验证，用户验证录入单元采集用户根据密码生成模块生成的密码描述读出的新密码的声纹信息。声纹验证决策模块根据新模型和用户验证声纹信息信息作出是否允许用户通过系统验证的决策。
[0029]使用例一
[0030]进行声纹注册时，用户自定义密码“234524”，连续录入三遍，完成注册过程。
[0031 ]进行声纹验证时，系统提示
[0032]“拼接方式:后缀拼接
[0033]位置描述:倒数第二位数字
[0034]变换方式:无”
[0035]用户读出“2345242”。内容正确且声纹一致则验证通过，否则系统拒绝。
[0036]使用例二
[0037]进行声纹注册时，用户自定义密码“2345242”，连续录入三遍，完成注册过程。
[0038]2.进行声纹验证时，系统提示
[0039]“拼接方式:前缀拼接
[0040]位置描述:第I位数字
[0041]变换方式:+1”
[0042]用户读出“3234524”。内容正确且声纹一致则验证通过，否则系统拒绝。
[0043]使用例三
[0044]1.进行声纹注册时，用户自定义密码“234524”，连续录入三遍，完成注册过程。
[0045]进行声纹验证时，系统提示
[0046]拼接方式:后缀拼接
[0047]位置描述:偶数位置数字
[0048]变换方式:无”
[0049]2.用户读出“234524354”。内容正确且声纹一致则验证通过，否则系统拒绝。
[0050]使用例四
[0051]1.进行声纹注册时，用户自定义密码“新年快乐121”，连续录入三遍，完成注册过程。
[0052]进行声纹验证时，系统提示
[0053]“拼接方式:后缀拼接
[0054]位置描述:第一位汉字
[0055]变换方式:无”
[0056]用户读出“新年快乐121新”。内容正确且声纹一致则验证通过，否则系统拒绝。
[0057]上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本发明原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整，本发明的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限，在其范围内的各个实现方案均受本发明之约束。
【主权项】
1.一种文本相关声纹密码验证方法，其特征在于，通过随机生成字符或字符串提示用户进行朗读，并将采集到的朗读音频中的声纹与预设的用户声纹模型进行对比分析，当内容正确且声纹一致时判定验证通过； 所述的声纹是指:声纹是通过声学信号特征和模型方法所提取的用户唯一的语音特性； 所述的声纹模型是指:使用用户的语音特性为其建立的身份模型； 所述的预设是指:在进行声纹注册时，要求用户说出一个自定义字符串作为密码，根据用户朗读的语音信息建立声纹模型，以供声纹验证时调用。2.根据权利要求1所述的文本相关声纹密码验证方法，其特征是，所述的随机生成是指:随机从用户预设的作为密码的自定义字符串中抽取部分字符或部分字符串，并给出该部分字符或部分字符串的位置描述，提示用户说出该自定义字符串以及特定位置字符。3.根据权利要求1所述的文本相关声纹密码验证方法，其特征是，所述的对比分析是指:比较用户新提供的验证音频提取得到的声纹信息与其声学模型之间的相似程度，相似度高则接受，否则拒绝。4.一种实现上述任一权利要求所述方法的系统，其特征在于，包括:用户声纹模型数据库以及分别与之相连的声纹注册模块、密码生成模块和声纹验证模块，其中:声纹注册模块将注册用的声纹模型输出至用户声纹模型数据库，密码生成模块生成密码并提示用户录入，声纹验证模块对用户输入的信息进行声纹模型提取，并与模型数据库中预存的声纹模型进行验证比较； 所述的密码生成模块包括:用于选取随机位置的随机位置生成单元、用于确定所选取的位置的描述的位置描述单元、用于确定对所选取的位置进行变换的变换方式生成单元以及用于校验经过前三个模块产生的密码描述是否合法并输出至用户的描述合法性校验单J L ο5.根据权利要求4所述的系统，其特征是，所述的声纹注册模块包括:用来采集用户声纹信息的声纹录入单元、根据采集到的声纹信息为用户建立声纹模型并存入用户声纹模型数据库中的模型训练单元。6.根据权利要求4所述的系统，其特征是，所述的声纹验证模块包括:用于根据密码生成模块生成的新密码变换原油声纹模型为新密码相关的声纹模型的声纹模型变换单元、用于采集用户根据密码生成模块生成的密码描述读出的新密码的声纹信息的用户验证录入单元以及根据新模型和用户验证声纹信息信息作出是否允许用户通过系统验证的决策的声纹验证决策单元。
【文档编号】G10L17/24GK105913850SQ201610246535
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年4月20日
【发明人】俞凯, 王帅
【申请人】上海交通大学