專利名稱：基于sopc的聲紋身份驗證系統(tǒng)及其方法
技術領域：
本發(fā)明屬于安全領域，特別涉及一種基于SOPC的聲紋身份驗證系統(tǒng)及其方法。
背景技術：
現(xiàn)有的身份驗證系統(tǒng)是采用“身份證件”加“輸入密碼”等靜態(tài)口令的方式進行驗證，如ATM機的用戶必須提供銀行卡號與密碼。然而采用這種方式很容易因為密碼泄漏而存在很大的安全隱患。

發(fā)明內容
本發(fā)明實施例的目的在于提供一種基于SOPC的聲紋身份驗證系統(tǒng)及其方法，旨在解決現(xiàn)有的身份驗證存在安全隱患的問題。本發(fā)明實施例是這樣實現(xiàn)的，一種基于SOPC的聲紋身份驗證系統(tǒng)，包括RFID電子標簽，用于發(fā)出具有標識號碼信息的無線射頻信號；RFID閱讀器，用于接收RFID電子標簽的無線射頻信號并對無線射頻信號進行解碼，得到對應的標識號碼；聲音輸入單元，用于接收用戶發(fā)出的聲音信號；準入控制單元 ’及可編程芯片系統(tǒng)(SOPC)，所述可編程芯片系統(tǒng)(SOPC)與RFID閱讀器、聲音輸入單元及準入控制單元均相連，所述可編程芯片系統(tǒng)(SOPC)用于識別用戶的標識號碼及聲紋特征，并結合標識號碼及聲紋特征判斷此用戶是否為合法用戶，若此用戶為合法用戶，可編程芯片系統(tǒng)(SOPC)則開啟準入控制單元，否則不開啟準入控制單元。本發(fā)明實施例還提供一種基于SOPC的聲紋身份驗證方法，包括以下步驟系統(tǒng)初始化，等待用戶刷卡；識別用戶的RFID電子標簽的標識號碼；判斷RFID電子標簽的標識號碼是否合法；
若RFID電子標簽的標識號碼合法，則識別用戶的聲紋特征；根據(jù)識別用戶的聲紋特征判斷此用戶是否為合法用戶；若此用戶為合法用戶，則開啟準入控制單元。本發(fā)明基于SOPC的聲紋身份驗證系統(tǒng)及其方法通過可編程芯片系統(tǒng)(SOPC)識別用戶的標識號碼及聲紋特征，判斷該用戶是否為合法用戶并對應控制準入控制單元，增強了身份驗證的安全性。


圖1是本發(fā)明實施例提供的基于SOPC的聲紋身份驗證系統(tǒng)的方框示意圖。圖2是圖1中RFID識別單元的方框示意圖。圖3是圖1中聲紋識別單元的方框示意圖。
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圖4是本發(fā)明實施例提供的基于SOPC的聲紋身份驗證方法的流程圖。圖5是圖4中識別用戶的聲紋特征的流程圖。
具體實施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。請參考圖1，本發(fā)明實施例提供一種基于SOPC的聲紋身份驗證系統(tǒng)，包括可編程芯片系統(tǒng)(System On Programmable Chip, SOPC) 100、無線射頻識別(Radio Frequency Identification, RFID)電子標簽200、RFID閱讀器300、聲音輸入單元400及準入控制單元 500。RFID電子標簽200佩戴于用戶身上，RFID電子標簽200用于發(fā)出具有標識號碼 (Identity, ID)信息的無線射頻信號。RFID閱讀器300、聲音輸入單元400及準入控制單元500均與可編程芯片系統(tǒng) (SOPC) 100 相連。RFID閱讀器300用于接收RFID電子標簽200的無線射頻信號并對無線射頻信號進行解碼，以得到對應的ID;聲音輸入單元400用于接收用戶發(fā)出的聲音信號；可編程芯片系統(tǒng)(SOPC) 100用于識別用戶的ID及用戶的聲紋特征，并結合用戶的ID及聲紋特征判斷此用戶是否為合法用戶；若此用戶為合法用戶，可編程芯片系統(tǒng)(SOPC)IOO則開啟準入控制單元500，否則不開啟準入控制單元500?？删幊绦酒到y(tǒng)(SOPC) 100包括RFID識別單元110、聲紋識別單元120及判斷單元 130。請參考圖2，RFID識別單元110包括ID數(shù)據(jù)庫111及匹配模塊112。ID數(shù)據(jù)庫 111中預先存儲有合法用戶的ID，匹配模塊112用于將RFID閱讀器300輸出的ID與ID數(shù)據(jù)庫111中的ID進行比對。若RFID閱讀器300輸出的ID在ID數(shù)據(jù)庫111中，從而識別該用戶的ID。請參考圖3，聲紋識別單元120包括預處理模塊121、特征提取模塊122、模板數(shù)據(jù)庫123、匹配計算模塊IM及判斷模塊125。特征提取模塊122與預處理模塊121、模板數(shù)據(jù)庫123及匹配計算模塊IM均相連，匹配計算模塊1 與模板數(shù)據(jù)庫123及判斷模塊125均相連。預處理模塊121用于對聲音輸入單元400輸出的聲音信號進行預處理，如濾波、采樣、量化、分幀及加窗等。特征提取模塊122用于提取用戶的聲紋特征，如頻譜、倒頻譜、共振峰、基音、反射系數(shù)等。模板數(shù)據(jù)庫123中預先存儲有特征提取模塊122提取的合法用戶的聲紋特征參數(shù)。匹配計算模塊IM將特征提取模塊122提取的聲紋特征與模板數(shù)據(jù)庫123中的聲紋特征參數(shù)進行計算并對比，其具體方法可以為距離判別法等。判斷模塊125根據(jù)匹配計算模塊124的對比結果判斷該用戶是否為合法用戶。
判斷單元130結合RFID識別單元110及聲紋識別單元120的識別結果控制準入控制單元500開啟或不開啟。本發(fā)明基于SOPC的聲紋身份驗證系統(tǒng)通過將RFID識別單元110、聲紋識別單元 120及判斷單元130集成于可編程芯片系統(tǒng)(SOPC) 100中，RFID識別單元110識別用戶的 ID,聲紋識別單元120識別用戶的聲紋特征，判斷單元130結合RFID識別單元110及聲紋識別單元120的識別結果控制準入控制單元500開啟或不開啟，增強了身份驗證的安全性。進一步地，基于SOPC的聲紋身份驗證系統(tǒng)還包括與可編程芯片系統(tǒng)(SOPC) 100相連的存儲器600，用于存儲對用戶進行身份驗證的記錄，以備后續(xù)查看。進一步地，基于SOPC的聲紋身份驗證系統(tǒng)還包括與可編程芯片系統(tǒng)(SOPC) 100相連的顯示單元700，用于顯示身份驗證的結果及提示用戶操作。進一步地，基于SOPC的聲紋身份驗證系統(tǒng)還包括與可編程芯片系統(tǒng)(SOPC) 100相連的聲音輸出單元800，用于發(fā)出語音信號，以提示用戶操作。更進一步地，聲音輸入單元400為麥克風，所述聲音輸出單元800為音箱。進一步地，作為本發(fā)明基于SOPC的聲紋身份驗證系統(tǒng)的優(yōu)化實施例，可編程芯片系統(tǒng)(SOPC)IOO具體為現(xiàn)場可編程門陣列(Field Programmable GateArray, FPGA)，其采用Verilog HDL語言設計，并在設計過程中采用合理的流水線設計及乒乓操作，使得可編程芯片系統(tǒng)(SOPC) 100的運行處理速度優(yōu)于現(xiàn)有的DSP處理平臺。更進一步地，可編程芯片系統(tǒng)(SOPC) 100中的IP核為NiosII處理器，NiosII處理器采用32位的指令結構，能在高性能的Stratix或低成本的Cyclone芯片上實現(xiàn)，具有較多的可配置的寄存器，具有很大的擴展性。進一步地，可編程芯片系統(tǒng)(SOPC)IOO中集成有Matlab數(shù)據(jù)處理軟件，提高了可編程芯片系統(tǒng)(SOPC)IOO的算法的可行性及正確性。請參考圖4，本發(fā)明實施例還提供一種基于SOPC的聲紋身份驗證方法，包括以下步驟步驟Sl 系統(tǒng)初始化，等待用戶刷卡。在初始化中將之前驗證過程中產生的變量恢復為默認值，以為將要進行的驗證做好準備。步驟S2 識別用戶的RFID電子標簽200的ID。步驟S3 判斷RFID電子標簽200的ID是否合法。若合法則進入步驟S4，否則返回步驟S2。若RFID電子標簽200的ID不合法，則顯示其非法的ID，并發(fā)出語音“您的卡是無效的”。步驟S4 識別用戶的聲紋特征。步驟S5 判斷此用戶是否為合法用戶。若合法則進入步驟S6，否則進入步驟S7。步驟S6 開啟一準入控制單元。步驟S7 判斷聲紋識別失敗的次數(shù)是否達到3次。若未超過3此，則進入步驟S4， 否則進入步驟S8。步驟S8 停止聲紋識別。請參考圖5，進一步地，識別用戶的聲紋特征的步驟S4包括步驟S41 當RFID電子標簽200的ID驗證合法后，產生隨機密碼并顯示隨機密碼所對應的文字內容，如“請說芝麻開門”，同時語音提示用戶發(fā)出相應的聲音信號。
步驟S42 用戶發(fā)出聲音信號后，采集用戶4秒的語音數(shù)據(jù)。步驟S43 提取用戶的聲紋特征。步驟S44 將用戶的聲紋特征與預先存儲的聲紋特征參數(shù)進行對比。本發(fā)明基于SOPC的聲紋身份驗證系統(tǒng)及其方法通過將RFID識別單元110、聲紋識別單元120及判斷單元130集成于可編程芯片系統(tǒng)(SOPC) 100中，RFID識別單元110識別用戶的ID，聲紋識別單元120識別用戶的聲紋特征，判斷單元130結合RFID識別單元110 及聲紋識別單元120的識別結果控制準入控制單元500開啟或不開啟，增強了身份驗證的安全性。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種基于SOPC的聲紋身份驗證系統(tǒng)，其特征在于，所述基于SOPC的聲紋身份驗證系統(tǒng)包括RFID電子標簽，用于發(fā)出具有標識號碼信息的無線射頻信號；RFID閱讀器，用于接收RFID電子標簽的無線射頻信號并對無線射頻信號進行解碼，得到對應的標識號碼；聲音輸入單元，用于接收用戶發(fā)出的聲音信號；準入控制單元；及可編程芯片系統(tǒng)(SOPC)，所述可編程芯片系統(tǒng)(SOPC)與RFID閱讀器、聲音輸入單元及準入控制單元均相連，所述可編程芯片系統(tǒng)(SOPC)用于識別用戶的標識號碼及聲紋特征， 并結合標識號碼及聲紋特征判斷此用戶是否為合法用戶，若此用戶為合法用戶，可編程芯片系統(tǒng)(SOPC)則開啟準入控制單元，否則不開啟準入控制單元。
2.如權利要求1所述的基于SOPC的聲紋身份驗證系統(tǒng)，其特征在于，所述可編程芯片系統(tǒng)(SOPC)包括RFID識別單元、聲紋識別單元及判斷單元，所述RFID識別單元用于識別用戶的標識號碼，所述聲紋識別單元用于識別用戶的聲紋特征，所述判斷單元結合RFID識別單元及聲紋識別單元的識別結果控制準入控制單元。
3.如權利要求2所述的基于SOPC的聲紋身份驗證系統(tǒng)，其特征在于，所述RFID識別單元包括標識號碼數(shù)據(jù)庫及匹配模塊，標識號碼數(shù)據(jù)庫中預先存儲有合法用戶的標識號碼， 匹配模塊用于將RFID閱讀器輸出的標識號碼與標識號碼數(shù)據(jù)庫中的標識號碼進行比對， 從而識別該用戶的標識號碼。
4.如權利要求2所述的基于SOPC的聲紋身份驗證系統(tǒng)，其特征在于，所述聲紋識別單元包括預處理模塊、特征提取模塊、模板數(shù)據(jù)庫、匹配計算模塊及判斷模塊，所述特征提取模塊與預處理模塊、模板數(shù)據(jù)庫及匹配計算模塊均相連，所述匹配計算模塊與模板數(shù)據(jù)庫及判斷模塊均相連。
5.如權利要求1所述的基于SOPC的聲紋身份驗證系統(tǒng)，其特征在于，所述基于SOPC的聲紋身份驗證系統(tǒng)還包括與可編程芯片系統(tǒng)(SOPC)相連的存儲器，用于存儲對用戶進行身份驗證的記錄。
6.如權利要求1所述的基于SOPC的聲紋身份驗證系統(tǒng)，其特征在于，所述基于SOPC的聲紋身份驗證系統(tǒng)還包括與可編程芯片系統(tǒng)(SOPC)相連的顯示單元，用于顯示身份驗證的結果及提示用戶操作。
7.如權利要求1所述的基于SOPC的聲紋身份驗證系統(tǒng)，其特征在于，所述基于SOPC的聲紋身份驗證系統(tǒng)還包括與可編程芯片系統(tǒng)(SOPC)相連的聲音輸出單元，用于發(fā)出語音信號以提示用戶操作。
8.如權利要求1所述的基于SOPC的聲紋身份驗證系統(tǒng)，其特征在于，所述可編程芯片系統(tǒng)(SOPC)為現(xiàn)場可編程門陣列。
9.一種基于SOPC的聲紋身份驗證方法，包括以下步驟系統(tǒng)初始化，等待用戶刷卡；識別用戶的RFID電子標簽的標識號碼；判斷RFID電子標簽的標識號碼是否合法；若RFID電子標簽的標識號碼合法，則識別用戶的聲紋特征；根據(jù)識別用戶的聲紋特征判斷此用戶是否為合法用戶； 若此用戶為合法用戶，則開啟準入控制單元。
10.如權利要求9所述的方法，所述識別用戶的聲紋特征的步驟包括以下步驟 產生隨機密碼并顯示隨機密碼所對應的文字內容，提示用戶發(fā)出相應的聲音信號； 采集用戶4秒的語音數(shù)據(jù)； 提取用戶的聲紋特征；將用戶的聲紋特征與預先存儲的聲紋特征參數(shù)進行對比。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種基于SOPC的聲紋身份驗證系統(tǒng)，包括RFID電子標簽、RFID閱讀器、聲音輸入單元、準入控制單元及可編程芯片系統(tǒng)(SOPC)?？删幊绦酒到y(tǒng)(SOPC)與RFID閱讀器、聲音輸入單元及準入控制單元均相連，可編程芯片系統(tǒng)(SOPC)識別用戶的標識號碼及聲紋特征，并控制準入控制單元。本發(fā)明基于SOPC的聲紋身份驗證系統(tǒng)通過可編程芯片系統(tǒng)(SOPC)識別用戶的標識號碼及聲紋特征，判斷用戶是否為合法用戶并對應控制準入控制單元，增強了身份驗證的安全性。本發(fā)明還提供了一種基于SOPC的聲紋身份驗證方法。
文檔編號G06K7/00GK102479512SQ20101056156
公開日2012年5月30日 申請日期2010年11月26日 優(yōu)先權日2010年11月26日
發(fā)明者劉楊, 王小可, 王明, 郭新國 申請人:深圳市豐泰瑞達實業(yè)有限公司