音乐识别锁软硬件完整方案

绪论

随着人们生活质量的提高，对生活各面都提出了更高的要求。家居安全成了人们关注的问题。同时，钥匙的遗失或失窃成为了普通钥匙的最大弊端。由此人们急需一种更方便，更安全的门锁系统。无疑，声纹识锁是目前最好的考虑。但由于人声易被拷贝，整个锁价格昂贵，所以没法在普通家庭进行推广。另外，一把语音锁只能由一个人开启，不适合家庭等需要多成员的场所使用。于是，作者另辟蹊径，发明了音纹识别锁，用音乐来开锁。它几乎完全具有声纹识别锁的所有功能。同时，它造价低廉，方便携带。只要记住音乐的片段，就可以用音乐播放设备进行开启。完全不怕丢失，如果想把钥匙“配”给其它人，只需要告诉他音乐的片段的信息就可以了，使用起来非常方便。

一，音乐识别实现过程介绍

本文介绍的音乐电子门锁是一种在单片机上实现的与文本有关的身份确认系统。该系统主要由语音识别模块、电磁铁以及门锁等部分组成。在训练时，音乐通过音频接口进入音乐信号采集前端电路，由音乐信号处理电路对采集的音乐信号进行特征化和音乐处理，提取音乐音纹的个性特征参数并进行存储，形成音纹参数数据库（母版）。在识别时，将待识别音乐与音纹参数数据库进行匹配，通过输出电路控制电磁铁的通断，最终实现对门锁的控制。

图1

由框架图1可以看出，此识别过程的安全性有4个保证点。第一个是在输入密钥的时候，直接输入数字信号，无法被窃听。剩下的3个保证点分别是三次音乐识别过程。识别三段音乐，这三段音乐可以是一首歌中的音乐，也可以分别来自不同的音乐，不确定性加强了。同时，此识别过程需要三段音乐同时识别成功最后才能成功，每次识别都需要按键，音乐的精准度有了保障。采用不同的按键输入，按键顺序随时改变，因此，从某种意义上来讲又成为了一种密码。因此，如果想拿出一个存满音乐的mp3或者就只是一首歌来逐个的试出打开锁的密码音乐，那样无异于大海捞针。

（母版声纹密码）

（声纹钥匙）

此图可直观的看出，声纹信息不一致，因此无法识别！

二，音纹识别与声纹识别的比较

生物识别技术是利用人体生物特征进行身份认证的一种技术，是目前公认的最为方便与安全的识别技术。在生物识别领域中，声纹识别，也称为说话人识别，以其独特的方便性、经济性和准确性等优势受到世人瞩目，并且日益成为人们日常生活和工作中重要且普遍的安全认证方式。声纹识别技术是一种根据说话人语音波形中反映说话人生理和行为特征的语音参数，自动识别说明人身份的技术。随着技术应用范围的扩大，声纹识别的应用暴露出一些难以克服的缺点，比如同一个人的声音具有易变性，易受身体状况、年龄、情绪等的影响；比如不同的麦克风和信道对识别性能有影响；比如环境噪音对识别有干扰；比如多人混合说话的情形下人的声纹特征不易提取，等等。最新实践表明，声纹识别出现了一个很大的漏洞：声纹信息可被高保真录音设备提取。这个缺点直接影响了声纹识别技术的安全性。

音纹识别与身纹识别最大的区别就是前者用音乐做密码，要求用户按照自己的喜好，往音纹识别系统中输入特定的音乐片段，音纹模型被精确地建立。以后的识别将会以此段音乐为母版，进行音纹比对。如果被识别的音纹能与母版相匹配则识别成功。由于音乐片段是通过音频接口直接在识别系统与音乐播放器中进行传输，传输的是数字信号，因此不会有外界声音的影响，与使用者的身体状况没有任何关系，可以达到较好的识别效果。同时，由于音乐传播的隐蔽性，音纹密码不会被外部录音设备获取，保证了音纹识别系统安全性。

因此，音纹识别技术，它克服了以上所有声纹识别具有的缺点。同时，音纹识别的应用有一些特殊的优势：(1)蕴含音纹特征的语音获取方便、快捷，音纹提取可利用任何音乐载体完成，因此使用者的接受程度也高；(2)获取音乐的识别成本低廉，使用简单，一个音频接口即可，在使用通讯设备时更无需额外的录音设备；(3)适合远程身份确认，只需要一个手机就可以通过网路(通讯网络或互联网络)实现远程登录；(4)音纹辨认和确认的算法复杂度低；……等等。这些优势音预示着音纹识别，这种全新的识别模式必将成为身份识别技术中另一具有发展潜力的技术。

图2

三，算法原理

音纹识别算法原理框图如图2所示。

（一）预处理

1，去噪

对音频接口输入的数字信号；将含噪的音乐信号通过去噪处理，得到干净的音乐信号后并通过预加重技术滤除低频干扰，尤其是50Hz或60Hz的工频干扰，提升语音信号的高频部分，而且它还可以起到消除直流漂移、抑制