本技術(shù)涉及聲紋加密通信，更具體地說，本技術(shù)涉及一種用戶特定口令聲紋識(shí)別加密通信方法及裝置。

背景技術(shù)：

1、隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的密碼和pin碼驗(yàn)證方式逐漸暴露出其固有的安全漏洞，例如密碼泄露、破解和社會(huì)工程學(xué)攻擊等問題。為了提升安全性，生物特征識(shí)別技術(shù)，尤其是聲紋識(shí)別技術(shù)，越來越多地被應(yīng)用于身份驗(yàn)證和加密通信系統(tǒng)中。用戶特定口令聲紋識(shí)別加密通信作為一種結(jié)合了生物特征和傳統(tǒng)加密技術(shù)的解決方案，旨在提供更加安全、便捷的通信方式。

2、用戶特定口令聲紋識(shí)別加密通信的核心思想是將用戶的聲紋特征與口令信息結(jié)合，通過加密算法實(shí)現(xiàn)通信內(nèi)容的保護(hù)。該方法不僅能有效的確認(rèn)用戶身份，還能利用生成的聲紋密鑰對通信內(nèi)容進(jìn)行加密，確保數(shù)據(jù)在傳輸過程中不被篡改或泄漏。與傳統(tǒng)基于密碼的加密通信相比，聲紋識(shí)別具備不可復(fù)制性和較高的唯一性，可以顯著提高通信系統(tǒng)的安全性。然而，盡管用戶特定口令聲紋識(shí)別加密通信在理論上具備較高的安全性，但在實(shí)際應(yīng)用中，聲紋識(shí)別的效果受多種因素的影響，包括噪聲干擾、錄音設(shè)備質(zhì)量、用戶的健康狀態(tài)(如感冒、嗓音變化)等。即使用戶在使用時(shí)說出了正確的口令，由于這些因素，系統(tǒng)可能無法成功識(shí)別出用戶的聲紋特征，從而導(dǎo)致身份驗(yàn)證失敗。特別是在嘈雜環(huán)境或語音質(zhì)量較差的情況下，聲紋識(shí)別技術(shù)的識(shí)別率可能顯著下降，這直接影響到系統(tǒng)的可靠性和用戶體驗(yàn)。因此，如何有效地從特定口令語音段中提取出關(guān)鍵聲紋特征，以提高加密通信的安全性是業(yè)界面臨的難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本技術(shù)提供一種用戶特定口令聲紋識(shí)別加密通信方法及裝置，可以有效地從特定口令語音段中提取出關(guān)鍵聲紋特征，以提高加密通信的安全性。

2、第一方面，本技術(shù)提供一種用戶特定口令聲紋識(shí)別加密通信方法，所述加密通信方法包括如下步驟：

3、監(jiān)測待認(rèn)證用戶發(fā)出的特定口令，得到待認(rèn)證用戶的特定口令語音段；

4、提取所述特定口令語音段的幅度譜，依據(jù)所述幅度譜確定所述特定口令語音段中每幀信號的聲紋特征熵，根據(jù)所有的聲紋特征熵將所述特定口令語音段轉(zhuǎn)換為待認(rèn)證用戶的無噪特定口令語音段；

5、構(gòu)建所述無噪特定口令語音段的聲紋倒譜特征矩陣，分別確定使用所述聲紋倒譜特征矩陣中每個(gè)維度的聲紋倒譜特征進(jìn)行聲紋識(shí)別時(shí)的認(rèn)證貢獻(xiàn)度，依據(jù)所有的認(rèn)證貢獻(xiàn)度對所述聲紋倒譜特征矩陣進(jìn)行維度融合，得到待認(rèn)證用戶的聲紋特征融合矩陣；

6、使用所述聲紋特征融合矩陣進(jìn)行聲紋識(shí)別，當(dāng)聲紋識(shí)別通過時(shí)，基于所述聲紋特征融合矩陣生成聲紋密鑰，使用所述聲紋密鑰對通信內(nèi)容進(jìn)行加密。

7、在本實(shí)施例中，使用語音輸入設(shè)備監(jiān)測待認(rèn)證用戶發(fā)出的特定口令。

8、在本實(shí)施例中，提取所述特定口令語音段的幅度譜是對所述特定口令語音段進(jìn)行快速傅里葉變換，進(jìn)而根據(jù)快速傅里葉變換結(jié)果確定所述特定口令語音段的幅度譜。

9、在本實(shí)施例中，依據(jù)所述幅度譜確定所述特定口令語音段中每幀信號的聲紋特征熵具體包括：

10、對于所述特定口令語音段中的每幀信號，選取一幀為選定信號幀；

11、在所述幅度譜中獲取選定信號幀對應(yīng)的幅度譜；

12、通過選定信號幀對應(yīng)的幅度譜確定所述選定信號幀的幅度趨勢水平；

13、通過選定信號幀對應(yīng)的幅度譜確定所述選定信號幀的幅度分布平衡值；

14、根據(jù)所述幅度趨勢水平和所述幅度分布平衡值確定所述選定信號幀的聲紋特征熵，進(jìn)而得到所述特定口令語音段中每幀信號的聲紋特征熵。

15、在本實(shí)施例中，根據(jù)所有的聲紋特征熵將所述特定口令語音段轉(zhuǎn)換為待認(rèn)證用戶的無噪特定口令語音段具體包括：

16、通過所有的聲紋特征熵確定所述特定口令語音段中每個(gè)時(shí)間窗口內(nèi)的聲紋波動(dòng)峰；

17、根據(jù)各個(gè)時(shí)間窗口內(nèi)的聲紋波動(dòng)峰對所述特定口令語音段進(jìn)行去噪，得到待認(rèn)證用戶的無噪特定口令語音段。

18、在本實(shí)施例中，構(gòu)建所述無噪特定口令語音段的聲紋倒譜特征矩陣具體包括：

19、使用梅爾濾波器對所述無噪特定口令語音段進(jìn)行特征提取，得到多個(gè)聲紋倒譜特征；

20、根據(jù)所有的聲紋倒譜特征構(gòu)建所述無噪特定口令語音段的聲紋倒譜特征矩陣。

21、在本實(shí)施例中，依據(jù)所有的認(rèn)證貢獻(xiàn)度對所述聲紋倒譜特征矩陣進(jìn)行維度融合，得到待認(rèn)證用戶的聲紋特征融合矩陣具體包括：

22、將所述聲紋倒譜特征矩陣中的所有聲紋倒譜特征按照對應(yīng)的認(rèn)證貢獻(xiàn)度進(jìn)行排序，得到聲紋倒譜特征貢獻(xiàn)序列；

23、對所述聲紋倒譜特征貢獻(xiàn)序列進(jìn)行維度融合，得到待認(rèn)證用戶的聲紋特征融合矩陣。

24、在本實(shí)施例中，基于所述聲紋特征融合矩陣生成聲紋密鑰具體包括：

25、對所述聲紋特征融合矩陣進(jìn)行特征量化，得到聲紋特征量化序列；

26、對所述聲紋特征量化序列進(jìn)行密鑰映射，得到聲紋密鑰字符串；

27、對所述聲紋密鑰字符串進(jìn)行哈?；?，得到聲紋密鑰。

28、在本實(shí)施例中，使用所述聲紋密鑰對通信內(nèi)容進(jìn)行加密具體包括：

29、獲取待加密的通信內(nèi)容；

30、生成隨機(jī)初始向量；

31、使用所述聲紋密鑰和所述隨機(jī)初始向量對待加密的通信內(nèi)容進(jìn)行加密。

32、第二方面，本技術(shù)提供一種用戶特定口令聲紋識(shí)別加密通信裝置，用于執(zhí)行一種用戶特定口令聲紋識(shí)別加密通信方法，該加密通信裝置包括有通信加密單元，所述通信加密單元包括：

33、語音監(jiān)測模塊，用于監(jiān)測待認(rèn)證用戶發(fā)出的特定口令，得到待認(rèn)證用戶的特定口令語音段；

34、語音去噪模塊，用于提取所述特定口令語音段的幅度譜，依據(jù)所述幅度譜確定所述特定口令語音段中每幀信號的聲紋特征熵，根據(jù)所有的聲紋特征熵將所述特定口令語音段轉(zhuǎn)換為待認(rèn)證用戶的無噪特定口令語音段；

35、聲紋提取模塊，用于構(gòu)建所述無噪特定口令語音段的聲紋倒譜特征矩陣，分別確定使用所述聲紋倒譜特征矩陣中每個(gè)維度的聲紋倒譜特征進(jìn)行聲紋識(shí)別時(shí)的認(rèn)證貢獻(xiàn)度，依據(jù)所有的認(rèn)證貢獻(xiàn)度對所述聲紋倒譜特征矩陣進(jìn)行維度融合，得到待認(rèn)證用戶的聲紋特征融合矩陣；

36、通信內(nèi)容加密模塊，用于使用所述聲紋特征融合矩陣進(jìn)行聲紋識(shí)別，當(dāng)聲紋識(shí)別通過時(shí)，基于所述聲紋特征融合矩陣生成聲紋密鑰，使用所述聲紋密鑰對通信內(nèi)容進(jìn)行加密。

37、本技術(shù)公開的實(shí)施例提供的技術(shù)方案具有以下有益效果：

38、通過監(jiān)測待認(rèn)證用戶發(fā)出的特定口令，得到待認(rèn)證用戶的特定口令語音段；提取所述特定口令語音段的幅度譜，依據(jù)所述幅度譜確定所述特定口令語音段中每幀信號的聲紋特征熵，根據(jù)所有的聲紋特征熵將所述特定口令語音段轉(zhuǎn)換為待認(rèn)證用戶的無噪特定口令語音段；構(gòu)建所述無噪特定口令語音段的聲紋倒譜特征矩陣，分別確定使用所述聲紋倒譜特征矩陣中每個(gè)維度的聲紋倒譜特征進(jìn)行聲紋識(shí)別時(shí)的認(rèn)證貢獻(xiàn)度，依據(jù)所有的認(rèn)證貢獻(xiàn)度對所述聲紋倒譜特征矩陣進(jìn)行維度融合，得到待認(rèn)證用戶的聲紋特征融合矩陣；使用所述聲紋特征融合矩陣進(jìn)行聲紋識(shí)別，當(dāng)聲紋識(shí)別通過時(shí)，基于所述聲紋特征融合矩陣生成聲紋密鑰，使用所述聲紋密鑰對通信內(nèi)容進(jìn)行加密。

39、由此可見本技術(shù)中，首先，通過提取幅度譜并計(jì)算聲紋特征熵，可以幫助準(zhǔn)確識(shí)別特定口令語音段的特定模式和變化，并且根據(jù)聲紋特征熵將特定口令語音段中的噪聲部分去除，避免了噪聲干擾帶來的誤識(shí)別，確保每次認(rèn)證都能以更高的準(zhǔn)確性進(jìn)行；然后，通過對每個(gè)特征維度的認(rèn)證貢獻(xiàn)度進(jìn)行評估，可以選擇出對認(rèn)證貢獻(xiàn)度最大的特征，使得識(shí)別過程更加穩(wěn)定和準(zhǔn)確，并且通過對聲紋倒譜特征矩陣的維度融合，得到的聲紋特征融合矩陣對用戶身份的代表性更強(qiáng)；最后，通過使用聲紋特征融合矩陣進(jìn)行聲紋識(shí)別并基于該矩陣生成聲紋密鑰，最終加密通信內(nèi)容，可以確保通信的內(nèi)容只有認(rèn)證用戶能夠解密，提高了加密通信的安全性。

40、綜上所述，本技術(shù)采用的技術(shù)方案可以有效地從特定口令語音段中提取出關(guān)鍵聲紋特征，以提高加密通信的安全性。