CN110970033A

CN110970033A - 一种声纹识别自动签字装置及其识别方法

Info

Publication number: CN110970033A
Application number: CN201911214579.0A
Authority: CN
Inventors: 程琳; 林致闻; 陈冠政; 徐明帅; 刘丹; 杨瑞; 钱淼
Original assignee: Zhejiang Sci Tech University ZSTU
Current assignee: Zhejiang Sci Tech University ZSTU
Priority date: 2019-12-02
Filing date: 2019-12-02
Publication date: 2020-04-07

Abstract

本发明提供了一种声纹识别自动签字装置及其识别方法，包括控制装置，语音输入输出装置，书写装置和传动装置；控制装置包括设在控制壳体、电源、控制器、语音识别装置；语音输入输出装置包括麦克风和扬声器；语音识别装置包括存储器和识别处理器；书写装置包括舵机与书写笔连接装置；传动装置包括X向轨道、X向步进电机、Y向轨道、Y向步进电机、X向齿条和Y向齿条；控制壳体底部设有嵌入至X向轨道内的X向滑块，控制壳体前后设有滑槽孔；X向滑块一侧固定设有X向步进电机和X向电机齿轮；控制壳体一侧固定设置有Y向步进电机和Y向电机齿轮；书写装置包括舵机和书写笔固定器；控制器分别与Y向步进电机、X向步进电机和舵机电连接。

Description

一种声纹识别自动签字装置及其识别方法

技术领域

本发明涉及信息安全领域，具体涉及一种声纹识别自动签字装置及其识别方法。

背景技术

史书记载中国的汉字已有4000多年的历史，而中国古人使用毛笔写字至今已经有超过3千年的历史，中华文明传承到今天更是靠汉字书写传承。而笔一般是用手来操控书写汉字的较为常见的工具，然而对于有些特殊人群来说提笔书写汉字却有些困难，例如年长不便的老人，手部残疾人士与手部受伤的学生，以及未收到基础教育，文化水平较低的人群。他们往往无法正常书写汉字，无论是在生活中还是在工作中均受到不少影响，虽然目前科技发展，语音输入、语音识别等技术已经较为成熟，但是在需要手写汉字的时候，总会为上述这些特殊人群带来不便。尤其是在涉及到重大财产权益时，例如银行业、保险业、房产交易权益时，经常需要当事人签字存证。但是例如上述特殊人群由于伤病或者事故等原因无法通过签字的方式主张或者追认合法权益，因此一个能够通过语音声纹自动识别用户身份并自动签字的装置成为目前需要解决的技术难题。

发明内容

本发明提供一种声纹识别自动签字装置及其识别方法，该装置结构简单，方便操作，旨在通过语音采集和交互通过声纹识别并自动进行签字书写为书写不便的特殊人群解决签字困难问题。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是:

一种声纹识别自动签字装置，包括控制装置，语音输入输出装置，书写装置和传动装置；所述控制装置包括设在控制壳体内的电源、控制器和语音识别装置；所述语音输入输出装置包括与所述语音识别装置呈电连接的语音采集装置和扬声器；所述语音识别装置包括声纹识别处理器和存储器，所述存储器预存有用户的姓名信息、声纹信息、签字笔迹信息以及语音识别模型数据库和常规字体库；所述书写装置包括舵机与书写笔连接装置；所述传动装置包括X向轨道和Y向轨道；所述X向轨道内置有X向齿条，所述Y向轨道内置有Y向齿条；所述控制壳体底部设有嵌入至所述X向轨道内的X向滑块，所述控制壳体前后两端设有贯穿的能够容纳所述Y向轨道穿过的滑槽孔；所述X向滑块一侧固定设有X向步进电机，所述X向步进电机设有与所述X向齿条相啮合的X向电机齿轮；所述控制壳体一侧固定设置有Y向步进电机，所述Y向步进电机设有与所述Y向齿条螺纹啮合的Y向电机齿轮；所述书写装置包括设置在所述Y向轨道的一端端头处的舵机和用于夹持固定书写笔的书写笔固定器，所述舵机用于控制所述书写笔的升降；所述控制器分别与所述Y向步进电机、所述X向步进电机以及所述舵机电连接。

进一步的，所述传动装置还包括设置在所述X向轨道左右两侧的支撑架和限位装置。

优选地，所述支撑架顶部装有水平尺。

优选地，所述限位装置包括设置在所述X向轨道左右两侧的限位挡块。

所述书写笔固定器包括夹持器和安装板，所述安装板一端与所述舵机的摇臂相连接，所述安装板的另一端与所述夹持器相连接。

优选地，所述语音采集装置包括麦克风。

优选地，所述麦克风装有降噪装置。

一种声纹识别自动签字装置的识别方法，包括以下识别步骤；

步骤一，所述控制器启动所述语音采集装置对用户进行语音声纹采集，所述语音采集装置将采集到的用户语音模拟信号数据储存在所述存储器中；

步骤二、所述声纹识别处理器将所述存储器中存储的用户语音模拟信号数据转换为语音数字信号数据并与所述存储器中预存的所述声纹信息进行比对识别；

步骤三、经声纹信息比对后确认与用户预留声纹信息一致的，用户身份被确认，所述声纹识别处理器启动所述扬声器和所述语音采集装置与用户进行交互，用户根据所述扬声器预设的提示音，通过语音向所述语音采集装置发出语音指令；

步骤四、所述语音采集装置将采集到的用户语音指令传输至所述存储器中并将语音模拟信号数据转换为语音数字信号数据；

步骤五、所述声纹识别处理器将语音数字信号数据与所述储存器中预存的所述语音识别模型数据库进行比对识别后得到语音目标文字指令，并通过文字指令选择是否调用所述存储器中预存的用户签字笔迹信息；当用户的语音指令为调用用户签字笔迹信息指令时，所述声纹识别处理器调出用户签字笔迹信息并转化为书写轨迹通过控制器控制所述Y向步进电机、所述X向步进电机以及所述舵机的运行进行操控所述书写笔沿着所述书写轨迹进行书写；

步骤六、当用户的语音指令为非调用用户签字笔迹信息的指令时，所述声纹识别处理器通过所述扬声器提示与用户进行交互，并将所述语音采集装置采集到的用户的语音模拟信号数据传输至所述存储器并转换为语音数字信号数据，并调用所述存储器中预存的语音识别模型数据库进行比对识别后得到语音目标文字，并将所述语音目标文字转化为书写轨迹，通过控制器控制所述Y向步进电机、所述X向步进电机以及所述舵机的运行进行操控所述书写笔沿着所述书写轨迹进行书写。

进一步的，在步骤三中，经声纹信息比对后无法确认与用户预留声纹信息一致的，用户身份无法确认，此时所述声纹识别处理器仅能调用所述存储器中的预存的语音识别模型数据库，所述声纹识别处理器启动所述扬声器和所述语音采集装置与用户进行交互，用户根据所述扬声器预设的提示音，通过语音向所述语音采集装置发出语音；所述语音采集装置采集到的用户的语音模拟信号数据传输至所述存储器并转换为语音数字信号数据，并调用所述存储器中预存的语音识别模型数据库进行比对识别后得到语音目标文字，并将所述语音目标文字转化为常规字体的书写轨迹，通过控制器控制所述Y向步进电机、所述X向步进电机以及所述舵机的运行进行操控所述书写笔沿着所述书写轨迹进行书写。

与现有技术相比，本发明的有益效果是:

1、存储器中预存的用户信息、声纹信息，通过语音采集装置对用户念出的关于用户信息的语音数据进行采集，并将其转换为数字信号同声纹信息进行比对，用来验证用户的身份是否匹配，身份匹配后并通过语音交互获得用户的语音指令，调用签字笔迹信息转化为书写轨迹通过控制器控制所述Y向步进电机、所述X向步进电机以及所述舵机的运行进行操控所述书写笔沿着所述书写轨迹进行书写，用来达到自动签字的效果，适合由于意外事故失去书写能力或者因为伤病无法书写，而又需要进行银行签名、房地产交易签名等需要留存个人签名并进行纸质存档的情况下的特殊群体。

2、当用户未能通过声纹识别，声纹识别处理器只能调用语音识别模型数据库对用户的语音输入进行常规字体的字迹转化，通过控制器控制所述Y向步进电机、所述X向步进电机以及所述舵机的运行进行操控所述书写笔沿着所述书写轨迹进行常规字体的书写。有效保证了用户信息的安全性，防止字迹书写被他人非法利用。

附图说明

图1是声纹识别自动签字装置平面结构示意图；

图2是图1中声纹识别自动签字装置的侧视示意图；

图3是图1中控制壳体的立体结构示意图；

图4是图1中控制装置的组成结构示意图；

附图标号

控制壳体1、电源2、控制器3、语音识别装置4、声纹识别处理器5、存储器6、语音采集装置(麦克风)7、扬声器8；传动装置9、X向轨道10、X向齿条11、X向滑块12、X向步进电机13、X向电机齿轮14、Y向轨道15、Y向齿条16、Y向步进电机17、Y向电机齿轮18、滑槽孔19、支撑架20、限位挡块21、水平尺22、书写装置23、舵机24、书写笔25、夹持器26、安装板27、导线28。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供了一种声纹识别自动签字装置及其识别方法，通过语音采集和交互通过声纹识别并自动进行签字书写为书写不便的特殊人群解决签字困难问题。

如图1-图4所示，本发明中的一种声纹识别自动签字装置，包括控制装置，语音输入输出装置，书写装置23和传动装置9；控制装置包括设在控制壳体1内的电源2、控制器3和语音识别装置4；语音输入输出装置包括与语音识别装置4呈电连接(即通过数据线路使其形成数据信号的传输连接)的语音采集装置7和扬声器8；语音识别装置4包括声纹识别处理器5和存储器6，存储器6预存有用户的姓名信息、声纹信息、签字笔迹信息以及语音识别模型数据库和常规字体库；书写装置23包括舵机24与书写笔25连接装置；传动装置9包括X向轨道10和Y向轨道15；X向轨道10内置有X向齿条11，Y向轨道15内置有Y向齿条16；控制壳体1底部设有嵌入至X向轨道10内的X向滑块12，控制壳体1前后两端设有贯穿的能够容纳Y向轨道15穿过的滑槽孔19；X向滑块12一侧固定设有X向步进电机13，X向步进电机13设有与X向齿条11相啮合的X向电机齿轮14；控制壳体1一侧固定设置有Y向步进电机17，Y向步进电机17设有与Y向齿条16螺纹啮合的Y向电机齿轮18；书写装置23包括设置在Y向轨道15的一端端头处的舵机24和用于夹持固定书写笔25的书写笔固定器，舵机24用于控制书写笔25的升降；控制器3分别与Y向步进电机17、X向步进电机13以及舵机24电连接。

传动装置9还包括设置在X向轨道10左右两侧的支撑架20和限位装置。

优选地，支撑架20顶部装有水平尺22。

优选地，限位装置包括设置在X向轨道10和Y向轨道15左右两端的限位挡块21。

书写笔固定器包括夹持器26和安装板27，安装板27一端与舵机24的摇臂相连接，安装板27的另一端与夹持器26相连接。

优选地，语音采集装置7包括麦克风7。

优选地，麦克风7装有降噪装置。

本发明还提供了一种声纹识别自动签字装置的识别方法，包括以下识别步骤；

步骤一，控制器3启动语音采集装置7对用户进行语音声纹采集，语音采集装置7将采集到的用户语音模拟信号数据储存在存储器6中；

步骤二、声纹识别处理器5将存储器6中存储的用户语音模拟信号数据转换为语音数字信号数据并与存储器6中预存的声纹信息进行比对识别；

步骤三、经声纹信息比对后确认与用户预留声纹信息一致的，用户身份被确认，声纹识别处理器5启动扬声器8和语音采集装置7与用户进行交互，用户根据扬声器8预设的提示音，通过语音向语音采集装置7发出语音指令；

步骤四、语音采集装置7将采集到的用户语音指令传输至存储器6中并将语音模拟信号数据转换为语音数字信号数据；

步骤五、声纹识别处理器5将语音数字信号数据与储存器中预存的语音识别模型数据库进行比对识别后得到语音目标文字指令，并通过文字指令选择是否调用存储器6中预存的用户签字笔迹信息；当用户的语音指令为调用用户签字笔迹信息指令时，声纹识别处理器5调出用户签字笔迹信息并转化为书写轨迹通过控制器3控制Y向步进电机17、X向步进电机13以及舵机24的运行进行操控书写笔25沿着书写轨迹进行书写；

步骤六、当用户的语音指令为非调用用户签字笔迹信息的指令时，声纹识别处理器5通过扬声器8提示与用户进行交互，并将语音采集装置7采集到的用户的语音模拟信号数据传输至存储器6并转换为语音数字信号数据，并调用存储器6中预存的语音识别模型数据库进行比对识别后得到语音目标文字，并将语音目标文字转化为书写轨迹，通过控制器3控制Y向步进电机17、X向步进电机13以及舵机24的运行进行操控书写笔25沿着书写轨迹进行书写。

进一步的，在步骤三中，经声纹信息比对后无法确认与用户预留声纹信息一致的，用户身份无法确认，此时声纹识别处理器5仅能调用存储器6中的预存的语音识别模型数据库，声纹识别处理器5启动扬声器8和语音采集装置7与用户进行交互，用户根据扬声器8预设的提示音，通过语音向语音采集装置7发出语音；语音采集装置7采集到的用户的语音模拟信号数据传输至存储器6并转换为语音数字信号数据，并调用存储器6中预存的语音识别模型数据库进行比对识别后得到语音目标文字，并将语音目标文字转化为常规字体的书写轨迹，通过控制器3控制Y向步进电机17、X向步进电机13以及舵机24的运行进行操控书写笔25沿着书写轨迹进行书写。

具体的，通过控制器3控制X向步进电机13的正传和反转，能驱使对应连接的X向电机齿轮14正传或反转，从而令X向轨道10上的Y向轨道15上沿着X向进行移动，带动书写装置同时相对应的沿X轴向左右移动；通过控制器控制Y向步进电机17的正向转动或反向转动，能驱动Y向电机齿轮18正转或反转，使书写装置在沿Y轴向前后移动，从而使书写装置完成X轴向和Y轴向的书写动作。X向轨道10和Y向轨道15设置有限位挡块21，作用是，防止Y向轨道15沿X轴或者Y轴跑偏或脱离，有助于保持书写装置移动的准确性。书写装置还包括通过导线28与控制器3电连接的舵机24，舵机24与书写笔夹持器26相连接，书写笔夹持器26为现有通用装置，本发明中选用采购而来的常用夹持器26用于固定书写笔25，此处不作赘述；如图3-4所示，书写笔夹持器26与安装板27连接，安装板27通过螺栓固定在Y向轨道15的一端端头上。舵机24用于操纵书写笔25的z轴向的倾斜角度位移，完成书写笔25的提笔与落笔，通过Y向步进电机7能带动书写笔25前后运动，通过X向步进电机13能带动书写笔25左右运动，从而可以定位书写落笔的位置。

麦克风7内置有降噪装置用于输入用户语音中较为精确的声音信号。然后将语音模拟信号传递到存储器6中，通过声纹识别处理器5转化为语音数字信号数据并进行声纹的识别。所述语音输出装置包括扬声器8。用于反馈识别结果并和用户进行互动，进行下一个语音采集的工作。用户在听到扬声器发出的反馈语音后来判断当前的语音识别是否识别成功。若未成功需要重新进行声纹识别用户可以对麦克风7重新下达语音指令进行第二次的语音采集输入。具体的，存储器6中预存的用户信息、声纹信息，通过语音采集装置7对用户念出的关于用户信息的语音数据进行采集，并将其转换为数字信号同声纹信息进行比对，用来验证用户的身份是否匹配，身份匹配后并通过语音交互获得用户的语音指令，调用签字笔迹信息转化为书写轨迹通过控制器3控制所述Y向步进电机17、所述X向步进电机13以及所述舵机24的运行进行操控所述书写笔25沿着所述书写轨迹进行书写，用来达到自动签字的效果，适合由于意外事故失去书写能力或者因为伤病无法书写，而又需要进行银行签名、房地产交易签名等需要留存个人签名并进行纸质存档的情况下的特殊群体。

当用户未能通过声纹识别，声纹识别处理器5只能调用语音识别模型数据库对用户的语音输入进行常规字体的字迹转化，通过控制器3控制所述Y向步进电机17、所述X向步进电机13以及所述舵机24的运行进行操控所述书写笔25沿着所述书写轨迹进行常规字体的书写。有效保证了用户信息的安全性，防止字迹书写被他人非法利用。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。

因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims

1.一种声纹识别自动签字装置，其特征在于，包括控制装置，语音输入输出装置，书写装置和传动装置；所述控制装置包括设在控制壳体内的电源、控制器和语音识别装置；所述语音输入输出装置包括与所述语音识别装置呈电连接的语音采集装置和扬声器；所述语音识别装置包括声纹识别处理器和存储器，所述存储器预存有用户的姓名信息、声纹信息、签字笔迹信息以及语音识别模型数据库和常规字体库；所述书写装置包括舵机与书写笔连接装置；所述传动装置包括X向轨道和Y向轨道；所述X向轨道内置有X向齿条，所述Y向轨道内置有Y向齿条；所述控制壳体底部设有嵌入至所述X向轨道内的X向滑块，所述控制壳体前后两端设有贯穿的能够容纳所述Y向轨道穿过的滑槽孔；所述X向滑块一侧固定设有X向步进电机，所述X向步进电机设有与所述X向齿条相啮合的X向电机齿轮；所述控制壳体一侧固定设置有Y向步进电机，所述Y向步进电机设有与所述Y向齿条螺纹啮合的Y向电机齿轮；所述书写装置包括设置在所述Y向轨道的一端端头处的舵机和用于夹持固定书写笔的书写笔固定器，所述舵机用于控制所述书写笔的升降；所述控制器分别与所述Y向步进电机、所述X向步进电机以及所述舵机电连接。

2.如权利要求书1所述的一种声纹识别自动签字装置，其特征在于，所述传动装置还包括固定设置在所述X向轨道左右两侧的支撑架和限位装置。

3.如权利要求书2所述的一种声纹识别自动签字装置，其特征在于，优选地，所述支撑架顶部装有水平尺。

4.如权利要求书2所述的一种声纹识别自动签字装置，其特征在于，优选地，所述限位装置包括设置在所述X向轨道左右两侧的限位挡块。

5.如权利要求书1所述的一种声纹识别自动签字装置，其特征在于，所述书写笔固定器包括夹持器和安装板，所述安装板一端与所述舵机的摇臂相连接，所述安装板的另一端与所述夹持器相连接。

6.如权利要求书1所述的一种声纹识别自动签字装置，其特征在于，所述语音采集装置包括麦克风。

7.如权利要求书6所述的一种声纹识别自动签字装置，其特征在于，所述麦克风装有降噪装置。

8.一种声纹识别自动签字装置的识别方法，其特征在于，

包括以下识别步骤；

9.如权利要求书8所述的一种声纹识别自动签字装置的识别方法，其特征在于，在步骤三中，经声纹信息比对后无法确认与用户预留声纹信息一致的，用户身份无法确认，此时所述声纹识别处理器仅能调用所述存储器中的预存的语音识别模型数据库，所述声纹识别处理器启动所述扬声器和所述语音采集装置与用户进行交互，用户根据所述扬声器预设的提示音，通过语音向所述语音采集装置发出语音；所述语音采集装置采集到的用户的语音模拟信号数据传输至所述存储器并转换为语音数字信号数据，并调用所述存储器中预存的语音识别模型数据库进行比对识别后得到语音目标文字，并将所述语音目标文字转化为常规字体的书写轨迹，通过控制器控制所述Y向步进电机、所述X向步进电机以及所述舵机的运行进行操控所述书写笔沿着所述书写轨迹进行书写。