用于认证和补偿的方法和系统技术方案

本公开描述了一种针对耳机进行认证和动态补偿的方法和系统。所述方法在用户佩戴耳机时，基于耳机传递函数(HPTF)来针对用户执行认证。所述方法还可以检测用户的HPTF与经调整的HPTF之间是否存在频率响应偏差。此外，如果用户的HPTF与经调整的HPTF之间存在频率响应偏差，则所述方法可以基于检测到的频率响应偏差来动态地补偿用户的HPTF。来动态地补偿用户的HPTF。来动态地补偿用户的HPTF。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于认证和补偿的方法和系统


[0001]本公开涉及一种用于认证和补偿的方法和系统，并且具体涉及一种基于耳机传递函数(HPTF)针对耳机进行生物特征认证和动态补偿的方法和系统。

技术介绍

[0002]生物特征认证用于对边缘装置实现无缝用户体验，同时提供装置(诸如手机和膝上型计算机)安全。为了实现更好的用户体验，专利技术了各种技术来减少意图至动作时间。这个意图至动作时间是由用户希望目标装置执行动作的时刻至边缘装置完成执行的时刻定义的。然后开发了现代识别技术(诸如图像和语音识别技术)以减少意图至动作时间。边缘计算与云服务相结合的最新进展极大地提高了生活质量。
[0003]面部识别基于使相机安装在目标装置上，并且大部分是通过使用神经网络相关技术来比较预先注册的面部特征而实现的。然后使用各种技术(诸如基于IR的深度传感器和立体成像)来提高视觉精度。这些方法主要用于防止恶意人员通过展示目标的照片来破坏系统。然而，这些系统在功率消耗和传感器成本方面往往花费更高。此外，在过去两年中，移动装置正试图摆脱使图像传感器前置以实现更高的屏占比。
[0004]语音识别基于使传声器捕获声学输入，随后分析输入至预先注册的命令的实时流式传输以进行匹配。由于识别准确度在很大程度上是与SNR结合，因此熟知算法(诸如多传声器和降噪)被用来提高准确度。在功率消耗和传感器成本方面，多通道和降噪技术也花费较高。此外，语音识别需要用户说出关键词，这在公共场合有时可能不方便。
[0005]为克服上述不便以及功率消耗和传感器的成本较高的缺点，有必要提供一种改进的认证技术。
[0006]此外，通常在许多耳机中，HPTF是通过在仿真人头上使用特殊的耳朵模拟器来测量的。声学工程师根据所测量的HPTF调整耳机的频率响应。然而，由于个体差异，由耳朵模拟器测量的HPTF可能并不令人满意。当最终用户购买耳机并听音乐时，他听到的可能不是声学工程师已调好的期望声音。不同的聆听者在一个耳机中听到不同的声音，即使他们完美地佩戴耳机。此外，尽管耳机具有良好的低音表现，但如果未正确地佩戴耳机，聆听者仍可能听到很少的低音，因为耳机与聆听者的耳朵之间存在大量空气泄漏。
[0007]聆听者的个人HPTF涉及在耳机的内表面与鼓膜之间的与所测量的HPTF的反射不同的反射，或者仅仅是因为一些不期望的空气泄漏，这会引入一些音色畸变。
[0008]为了通过耳机向不同的聆听者忠实地回放声音，需要对HPTF进行校准和补偿。因此，有必要提供一种改进的技术，用于在认证后使用耳机时自适应且有效地执行实时校准。

技术实现思路

[0009]根据本公开的一个方面，提供了一种针对耳机进行认证和动态补偿的方法。所述方法在用户佩戴耳机时，基于耳机传递函数(HPTF)来针对用户执行认证。所述方法还可以检测用户的HPTF与经调整的HPTF之间是否存在频率响应偏差。此外，如果用户的HPTF与经
调整的HPTF之间存在频率响应偏差，则所述方法可以基于检测到的频率响应偏差来动态地补偿用户的HPTF。
[0010]根据本公开的另一个方面，提供了一种针对耳机进行认证和动态补偿的系统。所述系统包括存储器和耦合至存储器的处理器。处理器被配置为在用户佩戴耳机时，基于耳机传递函数(HPTF)来针对用户执行认证。此外，处理器被配置为检测用户的HPTF与经调整的HPTF之间是否存在频率响应偏差。此外，处理器被配置为：在用户的HPTF与经调整的HPTF之间存在频率响应偏差的情况下，基于检测到的频率响应偏差，动态地补偿用户的HPTF。
[0011]根据本公开的又一个方面，提供了一种包括计算机可执行指令的计算机可读存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机执行时，使计算机执行本文公开的方法。
附图说明
[0012]图1示出了根据本公开的一个或多个实施方案的FxLMS的系统配置。
[0013]图2示出了根据本公开的一个或多个实施方案的针对耳机进行认证和动态补偿的方法的流程图。
[0014]图3示出了根据本公开的一个或多个实施方案的构建HPTF模型和认证决策的方法流程图。
[0015]图4示出了根据本公开的一个或多个实施方案的基于HPTF对用户进行实时认证的方法流程图。
[0016]图5示出了根据本公开的一个或多个实施方案的基于HPTF进行动态补偿的方法流程图。
[0017]图6示出了经调整的HPTF曲线、用户的HPTF曲线和对应的补偿曲线的示例性结果。
[0018]图7示出了根据本公开的一个或多个实施方案的基于HPTF进行动态补偿的框图。
[0019]图8示出了HPTF曲线针对用户的左耳朵的实验结果。
[0020]图9示出了HPTF曲线针对用户的右耳朵的实验结果。
[0021]为有助于理解，已尽可能使用相同的附图标记来指代附图中通用的相同元件。可以设想，一个实施方案中公开的元件可在无需特别指明的情况下有利地在另一个实施方案中使用。这里所指的附图不应理解成按比例绘制，除非特别注明。而且，为了清楚地说明和解释，通常将附图简化并将细节或部件省略。附图和讨论用于解释下面讨论的原理，其中相同的标号表示相同的元件。
具体实施方式
[0022]下面将提供示例进行说明。对各种示例的描述将出于说明目的而呈现，而非旨在详尽或仅限于所公开的实施方案。在不背离所描述实施方案的范围和精神的情况下，许多修改和变化对于本领域普通技术人员来说将是显而易见的。
[0023]耳机传递函数(HPTF)被定义为从耳机的扬声器至鼓膜处的声压的声学传递函数。一般来说，不同的耳机或聆听者的个人HPTF有明显差异，因为每个耳机都具有其自身的设计特点，并且每个聆听者也具有其独特的耳朵特性。相应地，本公开将针对基于HPTF的应用提供一些实施方案。例如，在耳机产品中，本文讨论的方法和系统可以应用于生物特征认证。在生物特征认证之后，本专利技术将提供一种方法和系统，用于进行频率响应偏差的检测和
校准，以在耳机产品的使用期间针对个人用户获得期望声音表现。
[0024]主动噪声消除(ANC)耳机基于对周围噪声的监测。即，所述耳机使用内部传声器和外部传声器来捕获环境声音。然后，利用经校准回放系统保持周围噪声的幅值并反转其相位，可以再现具有紧密耦合反馈回路的高精度抗噪声。
[0025]HPTF涉及两个部分，即自由场测量以及耳廓加耳道与内部传声器之间的冲激响应。由于可以在受控环境中测量自由场测量，并且可以在生产线中校准制造公差，因此剩下的唯一变量是传声器至耳廓加耳道响应，如描绘为耳朵参考点(ERP)至耳朵入口点(EEP)。这个ER P至EEP传递函数(H
耳
)在耳廓加耳道之间是因人而异的。
[0026]图1示出了根据本公开的一个或多个实施方案的FxLMS的系统配置的示意图。可以利用系统识别算法(诸如FxLMS)动态地计算H
耳
，
[0027]w(n+1)＝w(n)
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种针对耳机进行认证和动态补偿的方法，所述方法包括：在用户佩戴所述耳机时，基于耳机传递函数(HPTF)来针对所述用户执行认证；检测所述用户的HPTF与经调整的HPTF之间的频率响应偏差；以及基于所检测到的频率响应偏差对所述用户的HPTF进行动态补偿。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述执行所述认证还包括：构建HPTF模型和认证决策；针对所述用户测量HPTF；以及基于所测量的HPTF、所构建的HPTF模型和认证决策对所述用户进行认证。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述构建HPTF模型和认证决策还包括：从多个人收集全局HPTF，针对每个人重复预定次数；基于所收集的全局HPTF，形成具有全局分布的全局模型；从所述用户收集局部HPTF，重复所述预定次数；基于所收集的局部HPTF，形成具有局部分布的局部模型；以及通过使用预定义丢失函数，确定运行时丢失系数。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述方法还包括：基于所述全局模型和所述局部模型，计算特征距离；如果所述特征距离比所述全局模型更接近所述局部模型，则确定所述认证成功；以及如果所述特征距离比所述局部模型更接近所述全局模型，则确定所述认证失败。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述全局模型和所述局部模型基于高斯混合模型。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中所述方法还包括测量消声自由场换能器至传声器传递函数。7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中所述检测所述用户的HPTF与所述经调整的HPTF之间的所述频率响响偏差还包括：通过FxLMS算法估计所述用户的所述HPTF；获得所述用户的所估计的HPTF的幅度响应；将所述幅度响应和经调整幅度响应进行比较；以及基于所述比较，实时确定所述频率响应偏差。8.一种针对耳机进行认证和动态补偿的系统，所述系统包括：存储装置；以及处理器，所述处理器耦合到所述存储装置；其...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑剑文，SF，
申请(专利权)人：哈曼国际工业有限公司，
类型：发明
国别省市：