一種面向盲人的嵌入式聲紋識別與發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種面向盲人的嵌入式聲紋識別與發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)，其特征是：由主控模塊和分別與主控模塊相連的存儲模塊、外圍控制模塊、語音采集模塊、音頻輸出模塊、無線模塊、處理模塊組成。本系統(tǒng)采用嵌入式技術，攜帶方便，節(jié)能高效，可以幫助盲人用戶識別對方說話人，發(fā)現(xiàn)周圍的已知聯(lián)系人，添加新的好友。方便了盲人用戶的生活，增加了生活的樂趣。
【專利說明】一種面向盲人的嵌入式聲紋識別與發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及盲人應用設備，具體是一種面向盲人的嵌入式聲紋識別與發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)。

【背景技術】
[0002]聲紋識別，生物識別技術的一種，又稱為說話人識別。相比于其他的生物識別技術，聲紋識別有以下優(yōu)點:聲紋特征獲取方便，不需要刻意完成，使用者的接受度較高；獲取設備的成本較低，一般只需要麥克風即可，不易損壞，維護方便；適合遠程登錄，僅需麥克風即可通過網(wǎng)絡進行遠程識別；算法復雜度低，設備負擔??；通過語意加聲紋，可以達到很高的安全性。
[0003]近距離無線通信技術近些年取得了飛速的發(fā)展，各種協(xié)議在生活中承擔了不同的作用，比如ZigBee技術，功耗低，成本低，時延短，網(wǎng)絡容量大，可靠安全。適合數(shù)據(jù)量不大的情況下的近距離無線通信。
[0004]盲人朋友因為失去了視覺信息的采集途徑，很大程度上要依靠聽覺來彌補，相對于其他感官，聽覺記憶數(shù)據(jù)量小，需要依靠多次訓練才能形成穩(wěn)定的記憶?，F(xiàn)有的面向盲人的應用設備，多集中于單一的探測障礙物，幾乎沒有涉及為盲人提供說話人識別能力這一方向，忽視了這一重要的應用場景；同時在結合無線技術應用方面也很欠缺，不能起到很好的互動效果。


【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種面向盲人的嵌入式聲紋識別與發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)，用于幫助盲人用戶強化聽覺記憶的可靠性，方便快捷的輔助他們識別說話人，發(fā)現(xiàn)周圍的友人。
[0006]實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術方案是:
一種面向盲人的嵌入式聲紋識別與發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)，由主控模塊和分別與主控模塊相連的存儲模塊、外圍控制模塊、語音采集模塊、音頻輸出模塊、無線模塊、處理模塊組成。其中:語音采集模塊由麥克風陣列組成，負責語音信號的采集，并送處理單元處理；
主控模塊負責整個系統(tǒng)的時序控制，包括控制語音采集，語音處理，無線收發(fā)，外圍控制處理，語音輸出等，跟各單元相連，可由高性能單片機承擔；
處理模塊負責進行語音信號的數(shù)字處理，包括模數(shù)和數(shù)模轉換，預處理，特征提取，模式匹配等，可由高性能DSP芯片承擔；
存儲模塊負責存儲用戶的聲紋信息庫以及名稱等相關信息；
外圍控制模塊由鍵盤輸入各種控制信號到主控模塊，比如確認，取消等；
無線模塊用來收發(fā)信息，送給處理模塊進行處理；
音頻輸出模塊由主控單元控制，負責輸出相應的提示信息給用戶。
[0007]本發(fā)明一種面向盲人的嵌入式聲紋識別與發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的工作步驟是:
盲人用戶利用系統(tǒng)的麥克風采集說話人的語音信息，進行預處理，提取特征參數(shù)，進行匹配； 若匹配成功，則告知盲人用戶，該說話人的名稱以及簡略備注；若匹配不成功，則告知盲人用戶，選擇是否將該聯(lián)系人加入通信錄；
開啟無線發(fā)現(xiàn)模式時，接收到對方的聲紋信息進行匹配，若匹配成功，則通知用戶，該聯(lián)系人就在附近；若匹配不成功，則可選是否添加該網(wǎng)絡聯(lián)系人到通信錄。
[0008]本發(fā)明的優(yōu)點是:本發(fā)明為盲人用戶提供了一種有效的聽覺記憶增強方案，在方便便捷的前提下，可以幫助盲人用戶在接觸到新的聯(lián)系人時，可以方便的將其加入自己的通信錄，在第二次接觸該聯(lián)系人時，可以幫助他方便的識別出該聯(lián)系人，增強聽覺記憶的可靠性；同時，本設計提供了麥克風陣列語音增強和語音分離功能，抗噪性較好，并可以區(qū)分多個說話人，提高了在復雜環(huán)境下的識別能力，為盲人生活帶來方便；進一步的，本方案提供了無線模塊，可以幫助盲人用戶在未知的前提下發(fā)現(xiàn)周圍近距離的持有同設備的聯(lián)系人，還可以發(fā)現(xiàn)陌生設備持有人，可選擇加為好友關系，增加了盲人用戶生活的樂趣。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是系統(tǒng)組成框圖；
圖2是系統(tǒng)功能框圖。

【具體實施方式】
[0010]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。下面結合附圖進一步說明本發(fā)明的技術解決方案。
[0011]如圖1所示，一種面向盲人的嵌入式聲紋識別與發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)，由主控模塊和分別與主控模塊相連的存儲模塊、外圍控制模塊、語音采集模塊、音頻輸出模塊、無線模塊、處理模塊組成。其中:
語音采集單元:采用麥克風陣列，采集語音信息，可以有效的進行語音增強與語音分離，將采集的信息傳輸給主控單元。
[0012]主控單元:可由高性能單片機承擔，與各個單元連接，負責系統(tǒng)的控制與各部分的調度合作，實現(xiàn)系統(tǒng)的各項功能，如采集語音信息，進行語音信息數(shù)字處理，存儲信息，接受外部控制信號，無線收發(fā)信息，輸出音頻提示信息等。
[0013]處理單元:可由高效數(shù)字信號處理器承擔，接受主控單元傳來的控制信號和數(shù)據(jù)信息，進行算法執(zhí)行，處理數(shù)據(jù)，并將結果回傳給主控單元。
[0014]存儲單元:可由若干種存儲介質構成，如用EEROM存儲系統(tǒng)配置信息，用Flash存儲數(shù)據(jù)信息。與主控單元相連。
[0015]外圍控制單元:由若干按鍵組成，向主控單元輸入用戶控制信息，完成相關操作。
[0016]無線單元:由無線收發(fā)器構成，如ZigBee模塊等，與相同設備建立無線連接，傳輸數(shù)據(jù)，并與主控單元相連，輸入或輸出數(shù)據(jù)。
[0017]音頻輸出單元:將主控單元送來的信息通過揚聲器輸出，給用戶提供相應的語音提不音Ο
[0018]如圖2所示，本系統(tǒng)實現(xiàn)的具體功能步驟如下:
用戶開啟設備，進入采集聲紋信息，利用麥克風陣列進行語音增強和語音分離。
[0019]分別提取相應的聲紋特性，利用多個參數(shù)提高識別的準確率。
[0020]采用相關算法將聲紋特征與模板庫進行匹配，利用多層算法，由簡到繁，由廣到細，提高識別精度的同時減少識別的時間。
[0021]若匹配成功，則系統(tǒng)輸出音頻提示用戶該說話人的名字以及備注；
若匹配不成功，則系統(tǒng)詢問用戶是否將該說人加入本地通信錄，用戶通過按鍵輸入是還是否。
[0022]若用戶輸入是，則進一步采集該說話人一定的聲紋信息，訓練成模板，存入本地存儲。并尋求用戶命名該說話人，此時，用戶可在提示下，讀出該名稱，采用錄音給該說話人命名。
[0023]當用戶開啟無線發(fā)現(xiàn)模式時，通過無線模塊和其他設備建立連接。
[0024]用戶可選擇是否發(fā)送自己的聲紋信息給對方，或者是否接受對方的聲紋信息。
[0025]若選擇接受，會將收到的聲紋信息和本地聲紋庫進行比對。
[0026]若匹配成功，則告知用戶該聯(lián)系人在附近，并會詢問是否通知對方，在獲得許可后，會發(fā)送一個通知信息給對方；
若匹配不成功，則詢問用戶是否添加該聯(lián)系人到本地，若用戶確認，則發(fā)出附帶備注的請求，對方若確認，則對方會發(fā)送進一步的聲紋信息以便在本地建立模板入庫，同時本機也會發(fā)送進一步的聲紋信息以便在對方本地建立模板入庫。建立好友關系。
[0027]上述過程被拒絕將會終止識別過程。本機發(fā)送的情況等同于上面實例中的對方用戶，不再贅述。
【權利要求】
1.一種面向盲人的嵌入式聲紋識別與發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)，其特征是:由主控模塊和分別與主控模塊相連的存儲模塊、外圍控制模塊、語音采集模塊、音頻輸出模塊、無線模塊、處理模塊組成。
2.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征是:所述語音采集模塊由麥克風陣列組成，負責語音信號的采集，并送處理單元處理。
3.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征是:主控模塊負責整個系統(tǒng)的時序控制，包括控制語音采集，語音處理，無線收發(fā)，外圍控制處理，語音輸出，跟各單元相連，由高性能單片機承擔。
4.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征是:處理模塊負責進行語音信號的數(shù)字處理，包括模數(shù)和數(shù)模轉換，預處理，特征提取，模式匹配，由高性能DSP芯片承擔。
5.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征是:無線模塊用來收發(fā)信息，采用自組網(wǎng)方便的低功耗近距離無線技術，送給處理模塊進行處理。
6.根據(jù)權利要求5所述的系統(tǒng)，其特征是:所述低功耗近距離無線技術為藍牙或ZigBee0
7.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征是:操作步驟如下: A.盲人用戶利用系統(tǒng)的麥克風采集說話人的語音信息，提取特征參數(shù)； B.將采集的特征參數(shù)利用高效算法與系統(tǒng)存儲的模型庫進行匹配； C.利用無線模塊發(fā)射和接收聲紋信息，與本地模型庫進行匹配。
8.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征是:系統(tǒng)的匹配過程是: 將采集的到聲紋信息與本地存儲的模板庫進行匹配，若匹配成功，則告知盲人用戶，該說話人的名稱以及簡略備注； 若匹配不成功，則告知盲人用戶，是否建立新的聯(lián)系人，若用戶回答為是，則將該聲紋信息按系統(tǒng)的算法訓練成模板，存儲到本地聲紋庫中，此時可能需要進一步采集該說話人的語音信息，以完成訓練的要求。
9.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征是:本系統(tǒng)的無線發(fā)現(xiàn)過程是: 開啟模式時，利用短距離無線技術建立距離范圍內用戶間的連接，用戶可選擇是否與連接用戶發(fā)送自己的信息，包括自己的聲紋信息和名稱，同時可以選擇是否接受對方的識別?目息; 當接收到對方的聲紋信息后，將該信息和本地的聲紋庫進行匹配，若匹配成功，則通知用戶，該聯(lián)系人就在附近，并詢問是否通知對方； 若匹配不成功，則詢問是否添加該網(wǎng)絡聯(lián)系人到本地，若同意添加，則向該用戶發(fā)出請求，對方如果同意添加，則進一步發(fā)送足以訓練出模板的聲紋信息給本機，同時本機也發(fā)送相應的信息給對方，雙方同時更新模板庫，建立好友關系。
【文檔編號】A61H3/06GK104490570SQ201410844914
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月31日 優(yōu)先權日:2014年12月31日
【發(fā)明者】趙峰, 于洋, 陳宏濱, 余凱, 劉軍輝 申請人:桂林電子科技大學