[发明专利]智能教室语音控制系统

权利要求书

1.一种智能教室语音控制系统，包括终端，云端控制器，传感器和智能设备，所述云端控制器包括通信模块、存储模块，控制模块，声纹识别模块和语音识别模块，所述存储模块中存储有白名单，所述白名单为授权的用户信息，包括终端标识符、与所述终端标识符对应的声纹模型和角色组，所述存储模块还记载了角色组和对应的控制权限，所述控制权限是所述角色组能够实施的控制指令，所述存储模块还记载了每条控制指令相关联的控制时间，其特征在于：

所述传感器采集教室内的环境声强，并将所述环境声强发送给所述云端控制器；

当所述云端控制器的通信模块接收到终端的控制请求消息时，向终端发送控制响应消息，所述控制响应消息中携带认证指示信息，认证指示信息表示当前使用的认证模式，其中，所述控制模块通过将所述环境声强与预设的第一阈值进行比较来确定当前的认证模式，当所述环境声音信息小于所述第一阈值时，所述认证模式为第一认证模式；

终端向云端控制器发送控制消息，其中，在所述第一认证模式下，所述控制消息中携带终端标识符和语音信息；

云端控制器的通信模块接收到控制消息后，在所述第一认证模式下，所述控制模块首先判断所述终端标识符是否存储在所述白名单中，若是，则所述声纹识别模块提取出所述语音信息的组合特征矢量S，并将所述组合特征矢量S与所存储的与所述终端标识符相对应的声纹模型进行匹配，获得匹配概率P1，若所述概率P1大于预设的第二阈值，则判断所述终端为合法用户；

当所述终端为合法用户时，所述语音识别模块识别所述语音信息包含的控制指令，所述控制模块判断所识别出的控制指令是否在发出所述控制指令的终端所属角色组的控制权限之内，若是，所述控制模块将所述环境声强与预设的第三阈值进行比较，当所述环境声强大于所述第三阈值时，确定所述控制指令发出的时间是否处于所述控制指令对应的控制时间的范围之内，若处于所述控制时间的范围之内，则所述云端控制器通过所述通信模块向所述智能设备发送所述控制指令；

其中，所述声纹识别模块提取所述语音信息的组合特征矢量S的过程为：

确定所述语音信息的基音频率f_m，根据所述基音频率设置Mel三角滤波器组的中心频率，所述滤波器组包含N个滤波器，所述N个滤波器的中心频率分别为：f_m……f_nm……f_Nm，1≤n≤N，f_nm＝n*f_m；

将所述语音信息的频域信号X(k)输入所述滤波器组，获得输出，对输出取对数得到对数功率谱，对所述对数功率谱进行离散小波变换，提取变换谱的振幅得到所述语音信息的第一特征矢量S1；

确定所述语音信息的线性预测倒谱系数LPCC，作为所述语音信息的第二特征矢量S2；

将所述第一特征矢量S1和第二特征矢量S2进行组合，得到所述组合特征矢量S。

2.如权利要求1所述的智能教室语音控制系统，其特征在于，

在所述第一认证模式下，若所述白名单中不包含所述终端标识符，则所述云端控制器通过所述通信模块向所述终端发送拒绝消息；

若所述概率P1小于所述第二阈值，则所述云端控制器通过所述通信模块向所述终端发送拒绝消息。

3.如权利要求1所述的智能教室语音控制系统，其特征在于，

当所述环境声强大于所述第一阈值时，所述认证模式为第二认证模式；

在所述第二认证模式下，所述控制消息中携带终端标识符和用户面部图像信息。

4.如权利要求3所述的智能教室语音控制系统，其特征在于，

所述云端控制器进一步包括图像识别模块，所述白名单中还存储有与所述终端标识符对应的面部特征模型，所述第二认证模式下，所述控制模块首先判断所述终端标识符是否存储在所述白名单中，若是，则所述图像识别模块提取出所述用户面部图像的人脸特征矢量Q，并计算所述人脸特征矢量Q与所存储的与所述终端标识符相对应的面部特征模型之间的欧式距离P2，若所述欧式距离P2小于预设的第四阈值，则判断所述终端为合法用户。