[发明专利]一种声纹门禁系统及其应用

说明书

技术领域

本发明属于电子门禁系统领域，具体涉及一种声纹门禁系统。

背景技术

目前市场上的门禁系统主要采用卡，密码，生物识别等身份鉴别手段，此类方式存在诸多不足，主要表现在以下几个方面：

1.使用不便。卡需随身携带，易丢失。指纹识别技术往往需要人与仪器直接接触，不卫生。

2.安全性不高。尤其卡，密码类技术，易伪造和盗用。

3.成本昂贵。例如虹膜，掌形，人像的采集设备昂贵。

发明内容

本发明就是为了避免以上不足，提供一种通过人的语音来辨别人的身份的，使用不便、安全可靠、成本低廉的声纹门禁系统。

本发明的发明目的可以通过以下技术手段实现：

一种声纹门禁系统，包括微处理器1、指示灯、键盘模块、内存、数据存储器、语音芯片、串行通讯接口模块和包括语音预处理模块、语音识别模块和语音训练模块的程序存储器；微处理器2、门磁模块、防拆模块、报警模块和开锁模块；其中微处理器1分别连接指示灯和键盘模块，且与程序存储器、内存、数据存储器、语音芯片和串行通讯接口模块互相连接；微处理器2分别连接门磁模块、防拆模块、报警模块和开锁模块；微处理器1和微处理器2互相连接。

语音芯片包括包括麦克风的语音采集模块和包括扬声器的语音提示模块；微处理器采用DSP芯片；串行通讯模块采用RS232串行通讯接口模块；数据存储器采用NANDFLASH存储器；程序存储器采用SPIFLASH存储器。

声纹门禁系统的操作步骤为：

(1)启动声纹门禁系统，初始化硬件；

(2)语音预处理模块处理经语音采集模块采集的声音，若满足条件，产生包括大帧特征、DTW模板特征和DCT模板特征数据；

(3)语音识别模块通过文件系统调用数据存储器中的声纹模板，并将其与语音预处理模块产生的数据进行比较，若满足条件，则通过开锁模块执行开门操作；

(4)在训练工作状态下，语音训练模块重复调用语音预处理模块，产生包括大帧特征、DTW模板特征和DCT模板特征数据，然后通过训练产生声纹模板，最后通过文件系统将其保存到数据存储器中。

语音预处理模块包括以下步骤：

(1)通过声音自动检测模块检测声音，若不存在声音则继续声音检测；

(2)若经声音自动检测模块检测存在声音，则判别声音长度是否满足要求，若不满足要求则返回第一步；

(3)若声音长度经判别满足要求，判别声音是否为人的语音，若不为人的语音则返回第一步；

(4)若声音经判别为人的语音，则对语音进行特征提取，产生包括大帧特征、DTW模板特征和DCT模板特征数据。

语音识别模块包括以下步骤：

(1)通过文件系统依次调用数据存储器中的声纹模板，计算声纹模版中的DCT模板特征与经语音预处理模块处理得到的DCT模板特征之间的绝对值距离，筛选出距离最小的前N个声纹模板；

(2)计算经DCT预选后得到的N个声纹模板中的DTW模板特征与经语音预处理模块处理得到的DTW模板特征之间的绝对值距离，筛选出距离最小声纹模板；

(3)判断经DTW预选后得到的声纹模板的大帧数是否符合要求，若不符合，则启动语音预处理模块的声音自动检测模块；

(4)若声纹模板的大帧数符合要求，则读取声纹模板的数据，进行人工神经网络识别，若识别未通过，则启动语音预处理模块的声音自动检测模块；

(5)若人工神经网络识别通过则通过开锁模块执行开门操作。

语音训练模块包括以下步骤：

(1)语音预处理模块被调用N次，分析处理每次产生的数据，得到包括大帧特征、DTW模板特征和DCT模板特征数据；

(2)通过背景模型和人工神经网络训练由特征提取模块得到的数据，生成声纹模板；

(3)通过文件系统将声纹模板保存到数据存储器中。

语音预处理模块的声音自动检测模块包括以下步骤：

(1)分配内存；

(2)通过语音芯片录音；

(3)进行高通语音滤波；

(4)判断所录声音的静音阈值长度与语音阈值长度，若不满足要求，返回第二步；

(5)若所录声音的静音阈值长度与语音阈值长度满足要求，则采集到一个语音指令。

语音预处理模块的人的语音判断包括以下步骤：

(1)语音数据归一；

(2)对归一后数据加窗；