[发明专利]面向物联网服务隐私保护声纹识别方法及系统、移动终端

说明书

本发明属于物联网信息安全技术领域，公开了一种面向物联网服务隐私保护声纹识别方法及系统、移动终端；模型训练端对公开的数据集进行通用背景模型的训练；客户端采集用户语音信息和身份信息，将已加密的特征向量和身份信息合并成注册用户模版发送给物联网终端设备；客户端采集用户语音信息和身份信息，采用认证i‑vector加密算法将特征向量加密，并将已加密的特征向量和身份信息合并成认证用户模版发送给物联网终端设备；物联网终端设备进行比较计算，得出识别结果并返回给客户端。本发明在不影响声纹识别效率的情况下实现了声纹识别中的用户数据隐私保护，可用于实际生活中物联网环境下为用户提供隐私高效的声纹登录认证系统。

技术领域

本发明属于物联网信息安全技术领域，尤其涉及一种面向物联网服务隐私保护声纹识别方法及系统、移动终端。

背景技术

目前，最接近的现有技术：智能家居是在物联网的影响下家居环境物联化的体现。智能家居通过物联网技术将家中的各种设备(门禁系统、访问控制系统、音视频设备、照明系统、窗帘控制、空调控制、安防系统、网络家电等)连接到一起，提供家电控制、照明控制、窗帘控制、电话远程控制、室内外遥控、防盗报警、环境监测、暖通控制、红外转发以及可编程定时控制等多种功能和手段。然而，由于大多数智能家居设备的CPU、内存容量、电池寿命等资源是受限的，研究人员在设计之初很少考虑智能家居中的安全性、隐私性问题，而且传统网络中的安全机制往往不适用于智能家居，使得智能家居在安全方面面临着严峻挑战。并且随着信息科技与人工智能的日益发展，基于生物特征的身份识别是现在及未身份识别的主要发展方向。声纹识别由于其低成本、非接触、可远程及易于实现等优势，在身份识别中的地位日益增加。然而，声纹识别系统存在很多安全威胁。尤其是：一旦攻击者获取了服务提供者存储在数据库中用户们的声纹模板数据，那么这些攻击者/服务提供者可以根据这些模板数据在其他声纹识别系统中进行威胁最大的欺骗攻击即生成对应的语音假冒用户通过各项声纹识别系统的检测。因此，考虑到隐私保护和识别效率的需求，实现一个面向物联网服务的隐私保护声纹识别系统是具有挑战性的。为了找出一种解决上述问题的方法，人们提出了一些解决方案，其中：现有技术一“基于人工智能的声纹认证方法及装置”公开了一种基于人工智能的声纹认证方法以及装置。这种方法具体是让用户阅读一段特定语音，并将用户语音分成N段。根据性别分类模型和N段语音确定用户的性别标签；以及根据性别标签和N段语音生成用户的注册声纹模型。通过先获取该用户的性别标签，之后根据该性别标签使用不同的模型以生成对应的注册声纹模型，使得在登录时提高了声纹密码作为认证手段的可用性，提高了声纹匹配的性能。但是该方法由于设计者考虑不周，存在声纹模型没有加密，用户数据隐私没有被保护的问题。一旦声纹模型被窃取，不但用户隐私会泄漏，攻击者还可以伪装成用户进行认证，会造成极大危害。

综上所述，现有技术存在的问题是：现有的声纹识别方法存在识别准确度与通信开销和时间开销无法兼顾，用户数据无加密；在应用中会造成用户隐私泄露，且容易被伪造声纹攻击以及认错率高或者通信开销大。

解决上述技术问题的难度：传统的声纹识别技术没有加密模块，一旦系统被攻击就容易泄露用户隐私，同时攻击者还可以伪装用户进行识别，使系统风险大大提高。而同态加密技术又会带较大的通信开销和计算时间，物联网终端设备的硬件条件无法支持如此巨大的开销。

解决上述技术问题的意义：需要为物联网环境下声纹识别找到新型高效隐私保护的加密方法，能够在不影响声纹识别效率和准确率的情况下，实现用户隐私数据的保护，即使数据被窃取也无法被利用。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种面向物联网服务隐私保护声纹识别方法及系统、移动终端。

本发明是这样实现的，一种面向物联网服务隐私保护声纹识别系统，所述面向物联网服务隐私保护声纹识别系统包括：

模型训练端，用于完成系统初始化，预先设置好计算中要用到的矩阵；