【应用案例】智能语音助力芝麻开门成为现实
529112036yk 发布于2021-08-26 浏览:1109 回复:2
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最后编辑于2021-08-26

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共2条回复 最后由yk529112036编辑于2021-08-26
#3yk529112036回复于2021-08-26

【应用案例】智能语音助力芝麻开门成为现实

A.背景介绍、适用场景
背景介绍:目前市场上的门锁仍以传统物理钥匙锁为主,安全性也只是锁芯的机械结构上优化来实现,安全性没有可靠保障。市场上先进的所谓智能门锁均是基于指纹识别,指纹识别虽然在便捷程度和安全性上有了极大提升,但是并没有实现真正意义上的智能。

适用场景:借助智能语音为门锁提供智能服务,实现“芝麻开门”声纹开门,语音信箱,到访通知、通话,权限控制,开门记录查询分析等功能;可集成于汽车中语音开车门;取代智能音箱甚至集成家庭路由器,形成家庭控制网关。

B.需求分析
1、将智能语音技术应用于门锁,让门锁连接云端服务,实现真正意义上的智能锁。

2、声纹管理:通过后台录入主人声纹,实现声纹授权。

3、权限管理:包括声纹权限、角色权限,具体权限包括时间限制和权限限制:

    1)、时间限制:比如限制陌生人22:00~6:00激活门铃,限制孩子学习时间进入休息室玩电脑,限制;

    2)、权限限制:限制保姆进入主人书房,限制小猫、小狗等宠物开启大门;

    3)、针对酒店等特定场所定制权限,打通前台接口,办理入住时自动收集声纹并根据预定日期分配权限。

4、到访接待:主人不在家时有陌生人到访,智能语音会自动接待。一是解答访客问题,二是通过短信、APP推送通知主人,三是提供语音通话和语音信箱(主人不方便接听时可用)服务。

5、快递保险箱:门口附带快递保险箱,收到快递、外卖电话,一时不便去取,可以从APP或通过智能音箱开启快递保险箱,让快递员将物品放入后自动关门(可通过APP接入的智能猫眼查看现场)。

6、统计分析:可以通过后台查看开门记录,包括房门编号、开门人、开门时间等信息,并自动生成分析报告。

7、安全控制:一是提供安全可靠的声纹识别认证能力,二是提供声纹伪造辨别能力(包括活体检测)。

8、利用蓝牙Mesh技术实现准确意图识别,现实门锁智能体的联动控制,包括以下三种主要场景的识别:

    1)、主人在大门口喊“芝麻开门“,正常情况下邻居家的门锁也可以听到,需要判断主人是要开自己家大门,还是要作为访客开邻居家大门;

    2)、主人在大门口喊“芝麻开门“,可能屋内房门也可以听到,需要准确判断主人需要开的是大门还是房间门;

    3)、主人在两个相对房间门口喊“芝麻开门”,此时两个门锁距离较近,要准确判断用户需要开的是哪个房间门。

C、运用范围
1、取代居家传统门锁。

2、部分取代智能音箱。

3、取代酒店等场所IC卡锁。

D、项目实现及方案
1、该项目市场可观,目前并没有类似产品面市。改变传统门锁技术落后的现状,解决物理钥匙安全性难题,解决指纹锁录入麻烦、操作卫生问题,解决IC卡卡片携带不方便、设备成本高、卡片丢失风险等问题。

2、该项目涉及到的主要技术有声纹识别、智能语音交互、权限管理、智能保险箱、统计分析、安全控制和蓝牙Mesh,其中权限管理和统计分析均为常规开发需求无须特别说明,下面主要分析其他技术点的实现方案。

3、声纹识别:一是基于原有语音识别技术,已经有足够识别准确性,需要更贴心一点的是我们想为用户的宠物加上猫啊狗啊等动物的声纹识别,动物的声音虽然发音单一,但音色仍不相同,可以查看相关论文寻找解决方案,而且本项目对动物声纹识别准确率并不需要很高,因为实际应用中宠物数量不会很多。

4、智能语音交互:沿用已有语音技术即可。

5、智能保险箱:可以单独装一个智能锁控制,但是从成本的角度没有必要。可以使用类似超市储物柜或共享单车的技术,通过大门智能锁远程控制它,大门智能锁给它发送蓝牙指令实现开门、关门操作。此外还需要查询里面是否已经有物品,一种方案通过记录开门次数,如同灯的开关被按了多少次,该方法简单但并不可靠;另一种是通过内置红外传感器检测或重量检测,在有物品的时候只有主人才能现场开箱(如果有需求可结合摄像头实现在已有物品的时候仍开箱让凯快递员继续放物品)。

6)、安全控制:声纹识别就不细说,主要说下防伪鉴别。声纹伪造目前我能想到的方式有以下几种:

    1)、模仿主人声音:这个方式最传统,可能人耳不好分辨,但声纹识别就能区分;

    2)、通过录制主人“芝麻开门”口令伪造通信证:一般来说录音和真实人声还是有区别的,可以将提取常用录音特征加入黑名单,声纹识别前先检测声音是否有黑名单的特征库(可类比网页访问中的爬虫识别)。另一种方案是针对可疑声音提供“验证码”,比如问“3*9=多少?”,或者问”您今天早上几点出门的是吧?“通过确认应答语的声纹提高安全性;

    3)、通过机器学习技术模仿的人声:该问题比较复杂,不知道目前的技术能否区分真人和机器发声,如果不行可能还需要结合多模态技术实现活体识别,比较方便的做法是结合智能猫眼做人脸识别,摄像头仅大门配备即可。

6、蓝牙Mesh实现智能联动:对于该问题,一是可以通过音强初步判断用户意图,二是通过对话c3(定义见下文)判断音强、音高等要素是否发生变化纠正第一步判断。基于家庭实际情况室内门锁并不是很多,所以该难题并不十分突出。

附:单次语音交互分解

    用户---(c1)-->智能语音系统:| 唤醒口令,如“芝麻开门”
    用户<--(c2)---智能语音系统:| 回复应答,如确认意图则开门 [,自信度不高则语音应答
    用户---(c3)-->智能语音系统:| 确认需求
    用户<--(c4)---智能语音系统:| 完成需求并回复 ]
E、项目成果
建立一套智能门锁语音控制中心,智能门锁部分取代蓝牙音箱,初期实现家庭大门锁和酒店锁等强需求核心功能,后期推出智能快递柜、子智能体协作,集成于汽车,集成路由器等。

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#2康小严回复于2021-08-26

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