專利名稱：基于聲紋識別的智能倉庫聲控門衛(wèi)系統及其身份認證方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種門衛(wèi)系統，具體涉及一種基于聲紋識別的智能倉庫聲控門衛(wèi)系統及其身份認證方法。
背景技術：
對于一個單位或企業(yè)來說，倉庫管理的重要性是不言而喻的。而對于倉庫通道(進出)的管理又是其中的一個環(huán)節(jié)，傳統的通過鑰匙的方法來實現進出的管理越來越顯麻煩，如鑰匙的丟失或管理人員的變更不僅需要更換鑰匙，還將連門鎖一起更換。隨著科技的進步，針對這些管理問題的解決方案成層出不窮，如使用感應卡式門禁系統、指紋門禁系統、虹膜門禁系統以及人臉識別門禁系統等等，這些系統在應用中的安全性，方便性，易管理性等方面都各有所長。聲紋識別是生物識別技術的一種，是根據說話人的發(fā)音生理和行為特征來自動識別說話人身份的一種生物識別方法。聲紋識別與說話語言、方言、腔調無關，也無須人身接觸，因此對于使用者而言也更加容易接受，同時獲取語音的成本低廉，使用簡單，只需一臺電話/手機或麥克風即可。聲紋適合遠程語音傳輸和獲取，只需要通過網路就可以實現遠程身份識別，并且聲紋識別所提供的安全性可與其他生物識別技術相媲美。此外，利用聲紋作為鑰匙具有隨身“攜帶”不易遺忘、不易被盜、防偽性能好、不易偽造、隨時隨地可用等優(yōu)點，與門禁系統相結合可以有效地提高門禁系統的安全性和便利性。聲紋識別的門禁系統利用管理人員自己的聲音作為鑰匙，控制倉庫通道的進出權限，實現倉庫通道的進出管理。所謂聲紋(Voiaprint)，就是用電聲學儀器顯示的攜帶言語信息的聲波頻譜。我們知道人類聲波的產生是人體語言中樞與發(fā)音器官之間一個復雜的生理物理過程，每個人在講話時使用的發(fā)聲器官一舌、牙齒、喉頭、肺、鼻腔等在尺寸和形態(tài)方面因人而異差別甚大，所以任何兩個人的聲紋圖譜都存在著差異。雖然聲紋識別在應用上存在一些缺陷，比如同一個人的聲音會受身體狀況、年齡、情緒等的影響而產生變化；不同的麥克風以及不同的外界環(huán)境的干擾都會對語音的識別性能產生影響，但是它與其他生物特征的識別相比，有其明顯的優(yōu)勢:1)語音聲紋獲取方便、自然，聲紋提取可在不知不覺中完成，因此使用者的接受程度也高；2)獲取語音的識別成本低廉，使用一個簡單的麥克風或僅通過一般的通訊設備即可；3)適合遠程身份確認，只需要一個麥克風或電話、手機通過網路(通訊網絡或互聯網絡)就可以完成遠程登錄；4)聲紋辨認和確認的算法復雜度低；5)配合一些其他措施，如通過語音識別進行內容鑒別等，可以提高準確率，等等。這些優(yōu)勢使得聲紋識別的應用越來越收到系統開發(fā)者和用戶青睞，聲紋識別的世界市場占有率15.8%，僅次于手指和手的生物特征識別，并有不斷上升的趨勢。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供一種基于聲紋識別的智能倉庫聲控門衛(wèi)系統及其身份認證方法，利用語音來控制通道的進出權限的智能倉庫聲控門禁系統，使管理人員能夠利用自己的聲音作為鑰匙，進行身份識別，實現倉庫通道的進出管理。為實現上述目的，本發(fā)明提供一種基于聲紋識別的智能倉庫聲控門衛(wèi)系統，其特點是，該門衛(wèi)系統包含:
通過局域網連接的第一交換機和第二交換機；
電路連接上述第一交換機輸入端的聲控門衛(wèi)，該聲控門衛(wèi)設置于門禁處，其現場采集語音信號并輸出聲紋信息；
電路連接上述第二交換機輸出端的數據庫服務器，該數據庫服務器用于存儲具有權限人員的預存聲紋信息；
電路連接上述第二交換機輸出端的管理平臺，該管理平臺接收現場采集的聲紋信息，并將該聲紋信息與數據庫服務器中的預存聲紋信息樣本進行匹配識別，發(fā)出門禁控制指令；
門禁開啟控制模塊，其設置于門禁處并電路連接上述管理平臺的輸出端，接收門禁控制指令并根據門禁控制指令控制門禁的開或關。上述的聲控門衛(wèi)包含:主控模塊，分別電路連接上述主控模塊的語音模塊、紅外線感應模塊、緩存控制器、數據網絡傳輸模塊，分別電路連接上述語音模塊的音頻輸出模塊、音頻接收模塊、音頻存儲器，以及電路連接上述緩存控制器的緩存模塊；
上述紅外線感應模塊感應門禁處現場訪客人員并發(fā)送觸發(fā)信號，主控模塊接收觸發(fā)信號，控制音頻輸出模塊向門禁處訪客人員發(fā)出語音，音頻接收模塊采集訪客人員反饋的語音信號通過語音模塊轉化為聲紋信息，主控模塊通過數據網絡傳輸模塊將聲紋信息輸出至管理平臺。上述主控模塊為現場可編程邏輯門陣列。上述的基于聲紋識別的智能倉庫聲控門衛(wèi)系統的身份認證方法，其特點是，該方法包含以下步驟:
步驟1、聲控門衛(wèi)實時感應門禁處是否有訪客人員，當感應到有訪客人員，即觸發(fā)啟
動；
步驟2、聲控門衛(wèi)現場采集訪客人員的聲紋信息通過網絡傳輸至管理平臺；
步驟2.1、聲控門衛(wèi)中主控模塊接收紅外線感應模塊傳感到訪客人員后發(fā)出的觸發(fā)信號，通過語音模塊控制音頻輸出模塊向門禁處訪客人員發(fā)出語音提示；
步驟2.2、訪客人員根據語音提示進行回答；
步驟2.3、音頻接收模塊接收訪客人員反饋的語音信號輸出至語音模塊；
步驟2.4、語音模塊將語音信號轉化為聲紋信息，并通過數據網絡傳輸模塊將聲紋信息輸出至管理平臺；
步驟3、管理平臺接收現場采集的聲紋信息和數據庫服務器中預存的聲紋信息樣本，并將該聲紋信息與數據庫服務器中預存的聲紋信息樣本進行匹配識別；
步驟4、管理平臺判斷現場采集的聲紋信息和數據庫服務器中預存的聲紋信息樣本是否匹配，若是，則認為該訪客人員身份合法并跳轉到步驟5，若否，則跳轉到步驟4.1 ；
步驟4.1、管理平臺判斷該現場采集的聲紋信息的采樣次數是否大于預設最大次數，若是，則認為該訪客人員身份非法且不開啟門禁，若否，則跳轉到步驟I重新采樣；
步驟5、管理平臺判斷現場采集的聲紋信息所匹配的訪客人員身份是否有權限，若是，則通過門禁開啟控制模塊開啟門禁，若否，則認為該訪客人員身份非法且不開啟門禁。在所述步驟I之前還包含一下步驟:管理平臺事先采取相關人員的聲紋信息樣本并且將聲紋信息樣本保存至數據庫服務器；管理平臺管理用戶信息以及系統維護、更新。本發(fā)明基于聲紋識別的智能倉庫聲控門衛(wèi)系統及其身份認證方法和現有技術中的門禁系統相比，其優(yōu)點在于，本發(fā)明基于現場可編程邏輯門陣列嵌入式開發(fā)平臺，應用了紅外線感應技術、語音采集技術、人機交互技術、數據傳輸技術以及通信技術，具備了對人員身份判別及認證管理功能，同時具有采集語言信息方便，成本低、體積小、功能全、可擴展性強的特點。


圖1為本發(fā)明基于聲紋識別的智能倉庫聲控門衛(wèi)系統的系統結構 圖2為本發(fā)明基于聲紋識別的智能倉庫聲控門衛(wèi)系統的聲控門衛(wèi)的電路框 圖3為本發(fā)明基于聲紋識別的智能倉庫聲控門衛(wèi)系統的功能模塊 圖4為本發(fā)明基于聲紋識別的智能倉庫聲控門衛(wèi)系統的身份認證方法的流程圖。
具體實施例方式以下結合附圖，進一步說明本發(fā)明的具體實施例。如圖1所示，本發(fā)明公開一種基于聲紋識別的智能倉庫聲控門衛(wèi)系統，該門衛(wèi)系統包含:通過局域網連接的第一交換機2和第二交換機3 ；電路連接第一交換機2輸入端的聲控門衛(wèi)1，電路連接第二交換機3輸出端的數據庫服務器4，該數據庫服務器4用于存儲具有權限人員的預存聲紋信息；電路連接第二交換機3輸出端的管理平臺5 ;以及，電路連接管理平臺5輸出端的門禁開啟控制模塊6。其中，聲控門衛(wèi)I和門禁開啟控制模塊6設置于門禁處，聲控門衛(wèi)I用于現場采集語音信號并輸出聲紋信息至管理平臺5，管理平臺5用于接收現場采集的聲紋信息，并將該聲紋信息與數據庫服務器4中的預存聲紋信息樣本進行匹配識別，發(fā)出門禁控制指令至門禁開啟控制模塊6，門禁開啟控制模塊6用于接收門禁控制指令并根據門禁控制指令控制門禁的開或關。如圖2所示，聲控門衛(wèi)I包含主控模塊11，分別電路連接主控模塊11的語音模塊
12、紅外線感應模塊13、緩存控制器17、數據網絡傳輸模塊18，分別電路連接語音模塊12的音頻輸出模塊14、音頻接收模塊15、音頻存儲器16，以及電路連接緩存控制器17的緩存模塊19。主控模塊11是聲控門衛(wèi)I的主控芯片，是Altera公司生產的Cyclone II系列的FPGA，型號為EP2C35F672C6。Cyclone II系列具有更低成本、更大的容量和更多的特殊性能的特性。但由于聲控門衛(wèi)具有網絡數據傳輸的特殊性，因此需要EP2C35F672C6外加數據網絡傳輸模塊18構成網卡接口電路，數據網絡傳輸模塊18為型號RTL8019的芯片。紅外線感應模塊13采用型號為0N209的紅外線感應器，用于實時感應門禁處是否有訪客人員，通過發(fā)送觸發(fā)信號至主控模塊11，控制對待識別人員的提問與對其聲紋的采集啟閉。語音模塊12采用WM8751L語音芯片，音頻輸出模塊14采用揚聲器，音頻接收模塊15采用麥克風，緩存模塊19采用芯片A2V64S40CTP。通過揚聲器、麥克風和語音芯片(WM8751L)、緩存器，聲控門衛(wèi)I實現語音提問、語音采集和保存。聲控門衛(wèi)I的數據傳輸部分:系統采用現場可編程邏輯門陣列(FPGA-EP2C35F672C6)和RTL8019芯片組成數據網絡傳輸模塊與管理平臺5實時交互通訊。紅外線感應模塊13感應門禁處現場訪客人員并發(fā)送觸發(fā)信號，主控模塊11接收觸發(fā)信號，控制音頻輸出模塊15向門禁處人員發(fā)出語音問題，音頻接收模塊15采集訪客人員反饋的語音信號通過語音模塊12轉化為聲紋信息，主控模塊11通過數據網絡傳輸模塊18將聲紋信息輸出至管理平臺5。如圖3所示，為本發(fā)明的系統功能模塊圖；本系統功能模塊圖說明了此系統的功能:紅外線感應、人員信息采集、人員信息管理、身份認證、權限判別、數據傳輸、門禁啟閉控制，米用C++軟件編程。如圖4所示，本發(fā)明還公開了一種基于聲紋識別的智能倉庫聲控門衛(wèi)系統的身份認證方法，該方法包含以下步驟:
管理平臺5事先采取相關人員的聲紋信息樣本并且將聲紋信息樣本保存至數據庫服務器4 ;管理平臺5則管理用戶信息以及系統維護、更新。步驟1、聲控門衛(wèi)I實時感應門禁處是否有訪客人員，當感應到有訪客人員，即觸發(fā)啟動。紅外線感應模塊13實時感應門禁處是否有訪客人員，當感應到有訪客人員，即發(fā)送觸發(fā)信號至主控模塊11，觸發(fā)啟動聲控門衛(wèi)I對待識別人員的語音提問與對其聲紋信息的米集。步驟2、聲控門衛(wèi)I現場采集訪客人員的聲紋信息通過網絡傳輸至管理平臺5。步驟2.1、聲控門衛(wèi)I中主控模塊11接收紅外線感應模塊13傳感到訪客人員后發(fā)出的觸發(fā)信號，通過語音模塊12控制音頻輸出模塊15向門禁處訪客人員發(fā)出語音提示。步驟2.2、訪客人員根據語音提示進行回答。步驟2.3、音頻接收模塊15接收訪客人員反饋的語音信號輸出至語音模塊12。步驟2.4、語音模塊12將語音信號轉化為聲紋信息，主控模塊11通過數據網絡傳輸模塊18將聲紋信息輸出至管理平臺5。數據網絡傳輸模塊18通過第一交換機2和第二交換機3與管理平臺5局域網連接。步驟3、管理平臺5接收現場采集的聲紋信息和數據庫服務器4中預存的聲紋信息樣本，并將該聲紋信息與數據庫服務器4中預存的聲紋信息樣本進行匹配識別。步驟4、管理平臺5判斷現場采集的聲紋信息和數據庫服務器4中預存的聲紋信息樣本是否匹配，若是，則認為該訪客人員身份合法并跳轉到步驟5，若否，則跳轉到步驟
4.1。步驟4.1、管理平臺5判斷該現場采集的聲紋信息的采樣次數是否大于預設最大次數，本實施例中預設最大次數設為3，若是，則認為該訪客人員身份非法且不開啟門禁，若否，則跳轉到步驟I重新采樣。步驟5、管理平臺5判斷現場采集的聲紋信息所匹配的訪客人員身份是否有權限，若是，則通過門禁開啟控制模塊6開啟門禁，若否，則認為該訪客人員身份非法且不開啟門 o盡管本發(fā)明的內容已經通過上述優(yōu)選實施例作了詳細介紹，但應當認識到上述的描述不應被認為是對本發(fā)明的限制。在本領域技術人員閱讀了上述內容后，對于本發(fā)明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發(fā)明的保護范圍應由所附的權利要求來限定。
權利要求
1.一種基于聲紋識別的智能倉庫聲控門衛(wèi)系統，其特征在于，該門衛(wèi)系統包含: 通過局域網連接的第一交換機(2)和第二交換機(3)； 電路連接所述第一交換機(2)輸入端的聲控門衛(wèi)(1)，該聲控門衛(wèi)(I)設置于門禁處，其現場采集語音信號并輸出聲紋信息； 電路連接所述第二交換機(3)輸出端的數據庫服務器(4)，該數據庫服務器(4)用于存儲具有權限人員的預存聲紋信息； 電路連接所述第二交換機(3)輸出端的管理平臺(5)，該管理平臺(5)接收現場采集的聲紋信息，并將該聲紋信息與數據庫服務器(4)中的預存聲紋信息樣本進行匹配識別，發(fā)出門禁控制指令； 門禁開啟控制模塊(6)，其設置于門禁處并電路連接所述管理平臺(5)的輸出端，接收門禁控制指令并根據門禁控制指令控制門禁的開或關。
2.如權利要求1所述的基于聲紋識別的智能倉庫聲控門衛(wèi)系統，其特征在于，所述的聲控門衛(wèi)(I)包含:主控模塊(11)，分別電路連接所述主控模塊(11)的語音模塊(12 )、紅外線感應模塊(13)、緩存控制器(17)、數據網絡傳輸模塊(18)，分別電路連接所述語音模塊(12)的音頻輸出模塊(14)、音頻接收模塊(15)、音頻存儲器(16)，以及電路連接所述緩存控制器(17)的緩存模塊(19)； 所述紅外線感 應模塊(13)感應門禁處現場訪客人員并發(fā)送觸發(fā)信號，主控模塊(11)接收觸發(fā)信號，控制音頻輸出模塊(15)向門禁處人員發(fā)出語音，音頻接收模塊(15)采集訪客人員反饋的語音信號通過語音模塊(12)轉化為聲紋信息，主控模塊(11)通過數據網絡傳輸模塊(18)將聲紋信息輸出至管理平臺(5)。
3.如權利要求2所述的基于聲紋識別的智能倉庫聲控門衛(wèi)系統，其特征在于，所述的主控模塊(11)為現場可編程邏輯門陣列。
4.一種如權利要求1、2或3中任意一項所述的基于聲紋識別的智能倉庫聲控門衛(wèi)系統的身份認證方法，其特征在于，該方法包含以下步驟: 步驟1、聲控門衛(wèi)(I)實時感應門禁處是否有訪客人員，當感應到有訪客人員，即觸發(fā)啟動; 步驟2、聲控門衛(wèi)(I)現場采集訪客人員的聲紋信息通過網絡傳輸至管理平臺(5)； 步驟3、管理平臺(5)接收現場采集的聲紋信息和數據庫服務器(4)中預存的聲紋信息樣本，并將該聲紋信息與數據庫服務器(4)中預存的聲紋信息樣本進行匹配識別； 步驟4、管理平臺(5)判斷現場采集的聲紋信息和數據庫服務器(4)中預存的聲紋信息樣本是否匹配，若是，則認為該訪客人員身份合法并跳轉到步驟5，若否，則跳轉到步驟4.1 ； 步驟4.1、管理平臺(5)判斷該現場采集的聲紋信息的采樣次數是否大于預設最大次數，若是，則認為該訪客人員身份非法且不開啟門禁，若否，則跳轉到步驟I重新采樣； 步驟5、管理平臺(5)判斷現場采集的聲紋信息所匹配的訪客人員身份是否有權限，若是，則通過門禁開啟控制模塊(6)開啟門禁，若否，則認為該訪客人員身份非法且不開啟門o
5.如權利要求4所述的基于聲紋識別的智能倉庫聲控門衛(wèi)系統的身份認證方法，其特征在于，所述步驟2包含以下步驟:步驟2.1、聲控門衛(wèi)(1)中主控模塊(11)接收紅外線感應模塊(13)傳感到訪客人員后發(fā)出的觸發(fā)信號，通過語音模塊(12)控制音頻輸出模塊(15)向門禁處訪客人員發(fā)出語音提示； 步驟2.2、訪客人員根據語音提示進行回答； 步驟2.3、音頻接收模塊(15)接收訪客人員反饋的語音信號輸出至語音模塊(12);步驟2.4、語音模塊(12)將語音信號轉化為聲紋信息，并通過數據網絡傳輸模塊(18)將聲紋信息輸出至管理平臺(5)。
6.如權利要求4所述的基于聲紋識別的智能倉庫聲控門衛(wèi)系統的身份認證方法，其特征在于，在所述步驟1之前還包含一下步驟: 管理平臺(5)事先采取相關人員的聲紋信息樣本并且將聲紋信息樣本保存至數據庫服務器(4);管理平臺(5)管理用戶信息以及系統維護、更新。
全文摘要
本發(fā)明公開一種基于聲紋識別的智能倉庫聲控門衛(wèi)系統，包含局域網連接的第一交換機和第二交換機；電路連接第一交換機的聲控門衛(wèi)，其現場采集語音信號并輸出聲紋信息；電路連接第二交換機的數據庫服務器，用于存儲具有權限人員的預存聲紋信息；電路連接第二交換機輸出端的管理平臺，用于將聲紋信息與數據庫服務器中聲紋信息樣本進行匹配識別；門禁開啟控制模塊，其接收門禁控制指令并根據門禁控制指令控制門禁的開關。本發(fā)明基于現場可編程邏輯門陣列、紅外線感應技術、語音采集技術、人機交互技術、數據傳輸技術以及通信技術，具備了對人員身份判別及認證管理功能，同時具有采集語言信息方便，成本低、體積小、功能全、可擴展性強的特點。
文檔編號G07C9/00GK103106717SQ201310028539
公開日2013年5月15日 申請日期2013年1月25日 優(yōu)先權日2013年1月25日
發(fā)明者朱平, 酈彬, 俞利君, 馮濤 申請人:上海第二工業(yè)大學