基于声纹识别技术的亲情电话系统与亲情电话通讯方法

摘要

基于声纹识别技术的亲情电话系统与亲情电话通讯方法，涉及一种电话系统。提供一种可同时使亲情电话申请的手续信息化，以便监狱机关管理的进一步简便化的基于声纹识别技术的亲情电话系统及其亲情电话通讯方法。亲情电话系统设有主控服务器、备份服务器、客户端计算机、局域网、数模分流交换机、犯人电话机和管理员电话机。通讯时，犯人拨打家属电话；电话流程控制程序查询拨打的家属电话号码，若该号码有登记，则转下一步，否则重复上一步；若家属电话号码已批，则转到电话外拨流程，否则重新拨打家属电话；拨通后，对通话录音；并采集犯人家属语音进行声纹确认，若告警，则表明不一致，管理员人工干预；若无告警，则表明声纹验证成功。

说明书

技术领域

本发明涉及一种电话系统，尤其是涉及一种基于声纹识别技术的亲情电话系统与亲情电话通讯方法。

背景技术

所谓声纹(Voiceprint)，是用电声学仪器显示的携带言语信息的声波频谱。人的发声系统由声带、口腔、鼻腔、舌、齿、唇、肺等45个生理结构各有差异的“构件”组成，而每个“构件”因讲话习惯和方法各不相同，在发声时又可取100种不同的“姿势”，结果就使人的声音可有45100种音色，每个人都有独具一格的声音特征。现代科学研究表明，声纹既具有特定性，又具有稳定性。成年以后，人的声音可保持长期相对稳定不变。实验证明，无论讲话者是故意模仿他人声音和语气，还是耳语轻声讲话，即使模仿得惟妙惟肖，其声纹却始终相同。

声纹识别，也称为说话人识别，是通过人的语音来鉴定人的身份的技术。根据识别任务的不同，声纹识别可分为说话人辨认(Speaker Identification)和说话人确认(SpeakerVerification)。前者用于判断某段语音是若干人中哪一个人所说的，是“多选一”问题；后者用以确认某段语音是否是指定的某个人所说的，是“一对一判别”问题。根据对说话内容的依赖情况，声纹识别可分为文本相关(Text-Dependent)说话人识别和文本无关(Text-Independent)说话人识别。前者要求用户按规定的内容发音，即登记与识别时的发音内容必须一致；后者对用户的发音内容没有限制，即语种和内容无关。

电话流程控制程序，即交互语音应答系统(Interactive Voice Response，简称IVR)，可以提高呼叫服务的质量并节省费用。采用IVR技术可以根据用户输入的内容来传递并处理有关的信息，如操作提示或具体的信息内容。

IVR是一种功能强大的电话自动服务系统。在一体化呼叫中心平台中，IVR首先是一个子系统，与其他子系统协调来实现一个呼叫中心平台的标准功能；其次，它又是一个可以独立运行、维护和升级的独立系统，可以在只需要IVR的场合单独使用。

程控交换机，全称为存储程序控制交换机，也称为程控数字交换机或数字程控交换机。它是现代数字通信技术、计算机技术与大规模集成电路(LSI)有机结合的产物。借助数字程控交换机，能实现自动用户接入、中继接续、计费、设备管理等功能。

本地交换机能自动检测用户的摘机动作，给用户的电话机回送拨号音，接收话机产生的脉冲信号或双音多频(DTMF)信号，然后完成从主叫到被叫号码的接续。在接续完成后，交换机将保持连接，直到检测出通信的一方挂机。其中通话接续部分是利用交换机中的数字交换网络，采用PCM方式实现数字交换的，控制部分是通过软件由计算机来实现的。

中国专利CN1556522公开了一种电话信道说话人声纹识别系统，包括；一语音接入、语音解码、预处理子系统，该子系统负责将话音数据传入系统存储系统，并进行各种话音编码格式的转换；一神经网络声纹提取专家子系统，该子系统针对目标人物利用系统提供的专家系统从已知的话音数据中提取与说话人相关的声纹参数；一网络远程通信子系统，该子系统连接声纹提取系统和声纹识别系统，为二者的通信提供保障；以及一多CPU大规模并行处理智能识别子系统，该子系统实现海量话音的实时处理，采用了多CPU、多进程、多机联网并行计算。该发明不仅具有重要的军事价值，也可用于公安侦察、司法鉴定、海关和民航控守以及银行身份认证，具有广泛的推广、应用前景。

中国专利CN101321387公开一种基于通信系统的声纹识别方法，其包括如下步骤：(a)接受用户的语音信息；(b)自动采集所述用户的语音信息以提取用户声纹信息，并将所述用户声纹信息保存作为所述用户的合法确认信息；(c)将接收到的所述用户的语音信息与所述用户的合法确认信息进行比对，对所述比对做出一个评分值，并保存所述评分值；(d)将所述比对评分值与设定好的阈值进行比对，得出所述用户是否为合法用户的结果；(e)处理所述合法用户的授权业务。该发明采用声纹建模程序提取用户模型，声纹识别方法简单且准确，并能有效的阻止不同通信方式下的不同信道和不同背景噪声的影响。该发明还公开了一种基于通信系统的声纹识别系统。

上述专利申请虽然给出了基于通信系统的声纹识别方法及系统，但是至今未见有关亲情电话系统设计的报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可解决现有的人工监听的人力资源耗费较大、效率较低等问题，可同时使亲情电话申请的手续信息化，以便监狱机关管理的进一步简便化的基于声纹识别技术的亲情电话系统。

本发明的另一目的在于提供一种基于声纹识别技术的亲情电话通讯方法。

本发明的技术方案是在现有的亲情电话系统内加入电话(固话/手机)声纹识别部分，通过实时对家属的语音进行采集并进行声纹验证。

所述基于声纹识别技术的亲情电话系统设有：

主控服务器，主控服务器用于亲情电话的话路实时监控、电话交换流程控制以及数据库、亲情电话管理软件与审批等软件的管理，主控服务器上搭载语音卡(也称语音板，即电脑与电话语音处理设备，是一种用于电脑上并能够实现语音处理的电脑插件)。

备份服务器，备份服务器主要用于备份主控服务器上的已录制的语音文件、罪犯等一些系统运行的必备信息，以防主控服务器的突然宕机，备份服务器与主控服务器连接。

客户端计算机，客户端计算机主要用于各个中队与大队的管理员(狱警)可以在自己的客户端录入、查看、修改、删除本系统使用的相关数据，如犯人信息、犯人家属信息等。

局域网，局域网与主控服务器、备份服务器、客户端计算机和数字交换系统等各类设备连接，所述数字交换系统包括电话交换网、移动交换机等，电话交换网是连接一种全球语音通信电路交换网络，移动交换机是移动通讯的内部网络与电话交换网的接口，犯人家属电话机与电话交换网连接。

数模分流交换机，数模分流交换机用于犯人电话机和管理员电话机与搭载于主控服务器上的语音卡之间的数据交换，数模分流交换机与主控服务器连接。

犯人电话机和管理员电话机，犯人电话机由犯人使用，管理员电话机由管理员(狱警)使用，犯人电话机和管理员电话机分别与数模分流交换机连接。

所述语音卡负责电话回拨、用户录音、保存录音等功能，通过电话流程控制程序(即交互语音应答系统，Interactive Voice Response，简称IVR)、计算机电话集成(Computer TelephonyIntegration，简称CTI)、声纹验证系统(SVS)3个软件共同实现。

所述数模分流交换机与主控服务器连接，可以是数模分流交换机通过中继线接口线与主控服务器连接。

所述犯人电话机和管理员电话机分别与数模分流交换机连接，可以是犯人电话机和管理员电话机通过电话接口与数模分流交换机连接，所述电话接口可采用普通电话线。

所述犯人电话机和管理员电话机可采用普通电话分机。

所述基于声纹识别技术的亲情电话通讯方法包括以下步骤：

1)用户摘电话机；

2)拨打犯人家属电话号码；

3)电话流程控制程序(IVR程序)查询步骤2)中拨打的犯人家属电话号码，若该犯人家属电话号码在系统内有登记过，则转到步骤4)，否则转到步骤2)；

4)若犯人家属电话号码已审批，则转到电话外拨流程，即转到步骤5)；否则转到步骤2)，重新拨打犯人家属电话号码；

5)拨通犯人家属电话后，对犯人家属与犯人的通话进行录音，另外对犯人家属单方的通话进行录音，以便对未主动拨打声纹登记热线的犯人家属进行事后登记；

6)犯人与犯人家属在通话的过程中，系统采集犯人家属语音，并对犯人家属进行声纹确认，并在管理软件界面中实时地更新通话话路状态：若告警，则表明正在通话的犯人家属与系统已登记的犯人家属身份不一致，管理员(狱警)此刻可进行人工干预；若无告警，则表明声纹验证成功，犯人家属声纹与系统里登记的声纹一致。

在步骤6)中，所述系统采集犯人家属语音，可以系统以10s为周期采集犯人家属语音。

由于本发明设有主控服务器、数模分流交换机、犯人电话机和管理员电话机，在现有的亲情电话系统内加入电话(固话/手机)声纹识别部分，通过实时对犯人家属的语音进行采集并进行声纹验证，因此可提供一种可同时使亲情电话申请的手续信息化，以便监狱机关管理的进一步简便化的基于声纹识别技术的亲情电话系统与亲情电话通讯方法，解决了现有的人工监听的人力资源耗费较大、效率较低等问题。

由于本发明直接采用电话采集声音，可持续录音，并且利用成熟可靠的电话线路，因此可使送到验证服务器的声纹信息最大限度地不失真、不延时，使声纹验证具有实时性与快捷性。

由于本发明可以利用声纹的唯一性来区分犯人家属与非家属，因此不仅可以达到通话的安全，而且也从一对一监听变成一对多的管理模式，明显减少管理员(狱警)的工作量。

由于本发明的主控服务器上搭载有语音卡(也称语音板，即电脑与电话语音处理设备，是一种用于电脑上并能够实现语音处理的电脑插件)，因此语音卡可负责电话回拨、用户录音、保存录音等功能，通过电话流程控制程序IVR、计算机电话集成CTI(Computer TelephonyIntegration)、声纹验证系统SVS这3个软件共同实现。

由于本发明设有备份服务器，因此可备份主控服务器上的已录制的语音文件、罪犯等一些系统运行的必备信息，以防主控服务器的突然宕机。

附图说明

图1为本发明所述基于声纹识别技术的亲情电话系统的硬件实施例的结构组成示意图。

在图1中，各标记为：1.主控服务器；2.备份服务器；3.客户端电脑；4.局域网；5.犯人家属电话机；6.电话交换网；7.移动交换机；8.数模分流交换机；9.管理员电话机；10.犯人电话机。

具体实施方式

以下实施例将结合附图对本发明作进一步的说明。

参见图1，本发明所述基于声纹识别技术的亲情电话系统的硬件实施例设有：

主控服务器1，主控服务器1用于亲情电话的话路实时监控、电话交换流程控制以及数据库、亲情电话管理软件与审批等软件的管理，主控服务器1上搭载语音卡(也称语音板，即电脑与电话语音处理设备，是一种用于电脑上并能够实现语音处理的电脑插件)。所述语音卡负责电话回拨、用户录音、保存录音等功能，通过电话流程控制程序(即交互语音应答系统，Interactive Voice Response，简称IVR)、计算机电话集成(Computer Telephony Integration，简称CTI)、声纹验证系统(SVS)3个软件共同实现。

备份服务器2，备份服务器2主要用于备份主控服务器1上的已录制的语音文件、罪犯等一些系统运行的必备信息，以防主控服务器1的突然宕机，备份服务器2与主控服务器1连接。

客户端计算机3，客户端计算机3主要用于各个中队与大队的管理员(狱警)可以在自己的客户端录入、查看、修改、删除本系统使用的相关数据，如犯人信息、犯人家属信息等。

局域网4，局域网4与主控服务器1、备份服务器2、客户端计算机3和数字交换系统等各类设备连接，所述数字交换系统包括电话交换网6、移动交换机7等，电话交换网6是连接一种全球语音通信电路交换网络，移动交换机7是移动通讯的内部网络与电话交换网的接口，犯人家属电话机5与电话交换网6连接。

数模分流交换机8，数模分流交换机8用于犯人电话机10和管理员电话机9与搭载于主控服务器1上的语音卡之间的数据交换，数模分流交换机8与主控服务器1连接。

移动交换机7与数模分流交换机8之间的呼叫信令采用ISDN-PRI。

犯人电话机10和管理员电话机9，犯人电话机10由犯人使用，管理员电话机9由管理员(狱警)使用，犯人电话机10和管理员电话机9分别与数模分流交换机8连接。

所述数模分流交换机8与主控服务器1连接，可以是数模分流交换机8通过中继线接口线与主控服务器1连接。

所述犯人电话机10和管理员电话机9分别与数模分流交换机8连接，可以是犯人电话机10和管理员电话机9通过电话接口与数模分流交换机8连接，所述电话接口可采用普通电话线。

所述犯人电话机10和管理员电话机9可采用普通电话分机。

以下给出所述基于声纹识别技术的亲情电话通讯方法的具体步骤：

1)犯人摘电话机；

2)拨打犯人家属电话号码；

3)电话流程控制程序(IVR程序)查询步骤2)中拨打的犯人家属电话号码，若该犯人家属电话号码在系统内有登记过，则转到步骤4)，否则转到步骤2)；

4)若犯人家属电话号码已审批，则转到电话外拨流程，即转到步骤5)；否则转到步骤2)，重新拨打犯人家属电话号码；

5)拨通犯人家属电话后，对犯人家属与犯人的通话进行录音，另外对犯人家属单方的通话进行录音，以便对未主动拨打声纹登记热线的犯人家属进行事后登记；

6)犯人与犯人家属在通话的过程中，系统以10s为周期，采集犯人家属语音，并对犯人家属进行声纹确认，并在管理软件界面中实时地更新通话话路状态：若告警，则表明正在通话的犯人家属与系统已登记的犯人家属身份不一致，管理员(狱警)此刻可进行人工干预；若无告警，则表明声纹验证成功，犯人家属声纹与系统里登记的声纹一致。