[发明专利]基于家庭用户级的声纹身份认证系统和智能检测马桶

权利要求书

1.一种基于家庭用户级的声纹身份认证系统，其特征在于，包括声音采集器、声音检测单元、声音预处理单元、声纹特征提取单元、UBM模型训练单元、声纹库和判决单元；

所述声音采集器用于采集声音信息生成音频信号；

所述声音检测单元用于检测音频信号的最大幅值，当音频信号的最大幅值超过预设的启动幅值时使声纹认证系统启动工作；

所述声音预处理单元用于对声音采集器采集的音频信号进行预处理，提取出有效信号；

所述声纹特征提取单元用于从有效信号中提取出声纹特征；

所述UBM模型训练单元用于通过UBM模型训练出各家庭成员的声纹模型；

所述声纹库用于分别存贮各家庭成员的声纹模型；

所述判决单元用于将提取的声纹特征与声纹库中各家庭成员的声纹模型进行一一比对并打分，根据打分结果进行身份认证。

2.根据权利要求1所述的基于家庭用户级的声纹身份认证系统，其特征在于，所述声纹特征提取单元包括预加重模块、分帧模块、加窗模块、傅里叶变换模块、Mel滤波器组、倒谱模块和差分模块；

所述预加重模块用于加重声音的高频部分，使声音高频部分的能量接近低频部分的能量；

所述分帧模块用于对音频信号进行分帧，使每一帧均为平稳的信号；

所述加窗模块用于通过加窗操作,使每一帧信号的幅度在两端均渐变到0；

所述傅里叶变换模块用于通过傅里叶变换将时域信号分解为多个不同频率的正弦信号；

所述Mel滤波器组用于对傅里叶变换后的信号进行滤波；

所述倒谱模块用于对滤波后信号的短时振幅谱进行对数傅里叶反变换，得到一维或多维倒谱系数；

所述差分模块用于根据倒谱系数计算其一阶差分参数和二阶差分参数，并综合倒谱系数、一阶差分参数和二阶差分参数得到倒谱参数MFCC。

3.一种智能检测马桶，其特征在于，包括便池、水箱、马桶盖、声纹认证系统、取样装置、管路系统、检测装置和控制系统；所述声纹认证系统、取样装置、检测装置、管路系统以及控制系统均设置在马桶盖上，所述声纹认证系统、取样装置、检测装置和管路系统均与控制系统电连接；

所述声纹认证系统用于对家庭成员的声音信息进行训练以生成声纹库，以及根据采集的声音信息进行身份认证；

所述声纹认证系统包括声音采集器、声音检测单元、声音预处理单元、声纹特征提取单元、UBM模型训练单元、声纹库和判决单元；

所述声音采集器用于采集声音信息生成音频信号；

所述声音检测单元用于检测音频信号的最大幅值，当音频信号的最大幅值超过预设的启动幅值时使声纹认证系统启动工作；

所述声音预处理单元用于对声音采集器采集的音频信号进行预处理，提取出有效信号；

所述声纹特征提取单元用于从有效信号中提取出声纹特征；

所述UBM模型训练单元用于通过UBM模型训练出各家庭成员的声纹模型；

所述声纹库用于分别存贮各家庭成员的声纹模型；

所述判决单元用于将提取的声纹特征与声纹库中各家庭成员的声纹模型进行一一比对并打分，根据打分结果进行身份认证；

所述控制系统用于在判决单元身份认证成功后，控制取样装置和检测装置工作，以及对检测装置送来的检测结果进行分析，生成检测报告并存储在对应的家庭成员的目录下；

所述取样装置用于采集液体样本，所述液体样本包括尿液样本和/或大便稀释样本；

所述管路系统用于将采集的液体样本输送至检测装置；

所述检测装置用于对液体样本进行检测，并将检测结果送给控制系统。

4.根据权利要求3所述的智能检测马桶，其特征在于，所述声音预处理单元包括静音检测模块、语音质量检测模块和有效音频提取模块；

所述静音检测模块用于去除音频信号中的静音和停顿部分；

所述语音质量检测模块用于对音频信号的信噪比、截幅大小和音量大小进行检测；

所述有效音频提取模块用于根据检测结果提取出有效的音频。