CN105703978A - 智能家居控制系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能家居控制系统和方法，上述系统包括：语音采集单元，采集语音信息，并发送至网间连接器；网间连接器，用于连接多个终端，并包括语音识别单元，用于解析语音信息以生成控制指令；终端，用于接收控制指令执行相应操作。通过本发明的技术方案，可以由网关来实现语音识别功能，通过网关处理器的运算能力来完成语音识别的工作，并且通过人脸识别单元来对语料库进行进一步细分，提高了语音识别的速度，也还可以通过记录语料库中语音被匹配的时间，根据用户行为习惯进一步实现语料库中语音在时间维度上的划分，从而更快更准确地解析语音信息得到控制指令。

Description

智能家居控制系统和方法

技术领域

本发明涉及数据处理技术领域，具体而言，涉及一种智能家居控制系统和一种智能家居控制方法。

背景技术

随着物联网技术的发展进步，智能家居领域的技术研究和应用也进一步向前推进，旨在提升用户体验，解放双手对智能家居设备控制的语音识别技术越来越多的应用到了智能家居系统中。这些应用大多是通过采用专门语音识别芯片的嵌入式系统来实现智能家居的语音交互，这些语音识别芯片，MCU的存储容量和运算速度都存在限制。

并且在相关技术中，在智能家居系统中所采用的语音识别技术有的因语音数据库固定而难以准确解析出用户新的语音信息，有的则采用网络服务器来存储词条，但是会造成较大的延时，并存在成本较高的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，如何提高智能家居系统中语音识别的速度，并提高语音识别的匹配精度，以提高用户在只能家居系统中的体验。

为此目的，本发明提出了智能家居控制系统，包括：语音采集单元，在初始化阶段用于将与特定控制指令相关联的语音指令存储至语料库，在语音识别阶段用于采集实时采集语音信息，并发送至网间连接器；所述网间连接器，用于连接多个终端，并包括语音识别单元，用于解析所述语音信息以生成控制指令；所述终端，用于接收所述控制指令执行相应操作。

优选地，还包括：人脸采集单元，用于采集面部信息，并发送至所述网间连接器，其中，所述网间连接器还包括：人脸识别单元，用于解析所述面部信息得到面部特征数据；查询单元，用于根据所述面部特征数据在数据库中查询相应的用户，并查询与所述用户相关联的语音指令集，其中，所述语音识别单元用于对所述语音信息解析得到波形特征数据，在所述语音指令集中查询与所述波形特征数据匹配度最高的语音指令作为所述控制指令。

优选地，还包括：指令生成单元，用于根据接收到的更新指令生成控制指令，其中，所述网间连接器还包括：第一关联存储单元，用于将指定的波形特征数据与所述控制指令关联存储至所述数据库中。

优选地，所述网间连接器还包括：权限判断单元，在接收到所述更新指令时，判断所述更新指令中是否存在权限标识，所述第一关联存储单元在存在权限标识的情况下将指定的波形特征数据与所述控制指令关联存储至所述数据库中。

优选地，所述网间连接器还包括：记录单元，用于记录所述语音识别单元生成所述控制指令的生成时间；第二关联存储单元，判定所述生成时间所处的时间段，将处于同一时间段中的控制指令形成时间语音指令集，将时间段和相应的时间语音指令集关联存储至所述数据库中，其中，所述查询单元在所述语音采集单元采集到语音信息时，获取所述语音采集单元采集到所述语音信息的采集时刻，判断所述采集时刻在所述数据库中所处的目标时间段，在所述目标时间段对应的时间语音指令集中查询与所述波形特征匹配度最高的语音指令作为所述控制指令。

优选地，还包括：口型识别单元，用于采集口型信息，并发送至所述网间连接器；其中，所述网间连接器还包括：口型识别单元，用于解析所述口型信息以生成控制指令。

本发明还提出了一种智能家居控制方法，还包括：S1，采集语音信息以及发出所述语音信息用户的面部信息；S2，获取采集到所述语音信息的采集时刻，解析所述语音信息得到波形特征数据，解析所述面部信息得到面部特征数据；S3，在所述数据库中是否存在于所述面部特征数据相对应的用户，查询与所述用户相关联的语音指令集，确定所述采集时刻在所述数据库中所处的目标时间段，确定所述语音指令集与所述目标时间段对应的目标指令集，在所述目标指令集中查询与所述波形特征数据相关联的控制指令以控制终端。

根据上述技术方案，可以由网关来实现语音识别功能，通过网关处理器的运算能力来完成语音识别的工作，并且通过人脸识别单元来对语音指令集进行进一步细分，提高了语音识别的速度，并加入微口型识别，使得该系统能够支持特定情境下(用户声音沙哑等)的语音识别，也能满足聋哑人智能控制家居的需要，也还可以实现根据时间(情景模式)来查询控制指令，从而更快更准确地解析语音信息得到控制指令。

附图说明

通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：

图1示出了根据本发明一个实施例的智能家居控制系统的示意框图；

图2示出了根据本发明一个实施例的智能家居控制系统的具体示意框图；

图3示出了根据本发明一个实施例的时间轴与用户对应关系示意图；

图4示出了根据本发明一个实施例的智能家居控制方法的示意流程；

图5示出了根据本发明一个实施例的智能家居控制系统的初始化示流程图；

图6示出了根据本发明一个实施例的智能家居控制系统的进行语音识别的示意流程图。

具体实施方式

了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

如图1所示，根据本发明一个实施的智能家居控制系统10包括：语音采集单元11，在初始化阶段用于将与特定控制指令相关联的语音指令存储至语料库，在语音识别阶段用于采集实时采集语音信息，并发送至网间连接器12；网间连接器12，用于连接多个终端13，并包括语音识别单元120，用于解析语音信息以生成控制指令；终端13(例如可以是家电设备)，用于接收控制指令执行相应操作。

通过智能家居系统的网间连接器(即网关)来实现语音识别功能，由于网间连接器具有较高的运算速度，从而解决了语音识别模块的运算速度问题，同时可以在网间连接器的数据库中存储语音指令集和面部特征数据等，语音和人脸识别等操作的信息读取可以完全在网间连接器上进行，从而解决了引入网络服务器所带来的识别时延问题。

优选地，还包括：人脸采集单元14，用于采集面部信息，并发送至网间连接器12，其中，网间连接器12还包括：人脸识别单元121，用于解析面部信息得到面部特征数据；查询单元122，用于根据面部特征数据在数据库中查询相应的用户，并查询与用户相关联的语音指令集，其中，语音识别单元120用于对语音信息解析得到波形特征数据，在语音指令集中查询与波形特征数据匹配度最高的语音指令作为控制指令。

由于智能家居控制系统的受众一般情况下是家庭成员，所以可以针对每一个家庭成员建立个对应的语音指令集构成语料库(数据库具体可以包括语料库和面部特征库)就可以方便家庭成员对终端进行控制。

具体地，可以建立每位家庭成员的面部特征数据与语音指令集之间的关联关系，在后续采集到语音信息时，在解析语音信息的同时采集发出语音信息的用户的面部信息，然后查询与该用户相匹配的语音指令集，并根据该语音指令集解析语音信息，而无需根据整个数据库中的语音指令集来解析语音信息，提高了语音识别解析的速度。

并且，针对接收到的语音信息，可以仅解析出其中的波形特征数据，并将波形特征数据与数据库中的语音指令集进行匹配，而无需将语音信息解析为具体的字词，从而进一步提高了语音识别的速度，而且适用于多种语言情况，例如在用户发出方言或外语的情况下，很难将其准确解析为目标字词来构成控制指令，而根据波形匹配，则可以实现精确查找，省去了A/D转换和频谱分析等一系列操作。

如图2所示，数据库具体可以包括语料库和人脸库，并且在初始化过程(如图5所示)中，可以通过训练单元对用户录入的语音信息进行处理。

优选地，还包括：指令生成单元15，用于根据接收到的更新指令生成控制指令，其中，网间连接器12还包括：第一关联存储单元124，用于将指定的波形特征数据与控制指令关联存储至数据库中。

用户也可以直接制定控制指令，并指定某数据信息与该控制指令关联存储，从而使得语音识别单元总是可以将用户的某些语音解析为该控制指令，即使实际上该控制指令与用户的实际语音并不严格对应。

优选地，网间连接器12还包括：权限判断单元123，在接收到更新指令时，判断更新指令中是否存在权限标识，其中，第一关联存储单元124在存在权限标识的情况下将指定的波形特征数据与控制指令关联存储至数据库中。

网间连接器中的数据库可以根据接收到的更新指令进行实时更新，以满足用户新的语音习惯或需求，并且通过权限判断单元，可以避免非法用户对家电终端进行控制，保证了整个系统的安全性。

优选地，网间连接器12还包括：记录单元125，用于记录语音识别单元120生成控制指令的生成时间；第二关联存储单元126，判定所述生成时间所处的时间段，将处于同一时间段中的控制指令形成时间语音指令集，将时间段和相应的时间语音指令集关联存储至数据库中，其中，查询单元122在语音采集单元11采集到语音信息时，获取语音采集单元11采集到语音信息的采集时刻，判断所述采集时刻在数据库中所处的目标时间段，在目标时间段对应的时间语音指令集中查询与波形特征匹配度最高的语音指令作为控制指令。

智能家居控制系统还支持情境模式的创设和用户行为习惯的分析，例如用户在一天的每个时间段的行为习惯是相对固定的，因此可以针对用户在某个时段发出语音所形成的控制指令关联一个时间戳，并保存起来，形成一个用户行为记录，通过相同或相近时间点的行为记录分析，就可以得到用户的一个行为习惯，对于多个处于相同时间段的控制指令，可以汇集形成一个语音指令集，从而可以在用户维度(通过人脸识别确定用户)上再增加一个时间维度，在进行特定时间段的语音命令的识别的时候，可以优先提取出相应时间段的语音指令集进行匹配，而无需在整个语料库中进行匹配，从而在特定的时刻快速地实现用户语音对终端的控制。

如图3所示，横坐标表示时间，纵坐标表示用户，每个灰度的色条表示一个特定的命令或者命令集，白色的色条代表没有任何命令。例如一个家庭由用户1和用户4组成，那么根据用户行为记录的分析就可以得到在8:00到17:00用户很可能是不在家的，这两个用户很可能都是上班族，这样在8:00到17:00就可以创建为离家模式，将相关的用户命令打包进行集中控制，这样就可以使语音识别更方便，更快捷。

优选地，还包括：口型识别单元16，用于采集口型信息，并发送至网间连接器12；其中，网间连接器12还包括：口型识别单元128，用于解析口型信息以生成控制指令。

有时候用户可能因为感冒等身体原因导致声音发生变化，但是发音时的口型一般是不变的，所以可以通过口型识别单元，从用户的嘴唇运动变化中解析出用户的语音命令，这样就能解决上述问题，同时，对于一些聋哑人，它们作为少数群体也有智能控制家居的需要，通过加入微口型识别，可以很好地解决这一问题。

上述系统执行操作的总体流程可以如图6所示。

如图4所示，本发明还提出了一种智能家居控制方法，还包括：S1，采集语音信息以及发出语音信息用户的面部信息；S2，获取采集到语音信息的采集时刻，解析语音信息得到波形特征数据，解析面部信息得到面部特征数据；S3，在数据库中是否存在于面部特征数据相对应的用户，查询与用户相关联的语音指令集，确定采集时刻在数据库中所处的目标时间段，确定语音指令集与目标时间段对应的目标指令集，在目标指令集中查询与波形特征数据相关联的控制指令以控制终端。

根据本发明的实施方式，还提供了一种非易失机器可读介质，存储有用于智能家居控制的程序产品。

根据本发明的实施方式，还提供了一种机器可读程序，程序使机器执行如上技术方案中任一的智能家居控制方法。

根据本发明的实施方式，还提供了一种存储有机器可读程序的存储介质，其中，机器可读程序使得机器执行如上技术方案中任一的智能家居控制方法。

在本发明中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“多个”指两个或两个以上，除非另有明确的限定。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种智能家居控制系统，其特征在于，包括：

语音采集单元，在初始化阶段用于将与特定控制指令相关联的语音指令存储至语料库，在语音识别阶段用于采集实时语音信息，并发送至网间连接器；

所述网间连接器，用于连接多个终端，并包括语音识别单元，用于解析所述语音信息以生成控制指令；

所述终端，用于接收所述控制指令执行相应操作。

2.根据权利要求1所述智能家居控制系统，其特征在于，还包括：

人脸采集单元，用于采集面部信息，并发送至所述网间连接器，

其中，所述网间连接器还包括：

人脸识别单元，用于解析所述面部信息得到面部特征数据；

查询单元，用于根据所述面部特征数据在数据库中查询相应的用户，并查询与所述用户相关联的语音指令集，

其中，所述语音识别单元用于对所述语音信息解析得到波形特征数据，在所述语音指令集中查询与所述波形特征数据匹配度最高的语音指令作为所述控制指令。

3.根据权利要求2所述智能家居控制系统，其特征在于，还包括：

指令生成单元，用于根据接收到的更新指令生成控制指令，

其中，所述网间连接器还包括：

第一关联存储单元，用于将指定的波形特征数据与所述控制指令关联存储至所述数据库中。

4.根据权利要求3所述智能家居控制系统，其特征在于，所述网间连接器还包括：

权限判断单元，在接收到所述更新指令时，判断所述更新指令中是否存在权限标识，其中，所述第一关联存储单元在存在权限标识的情况下将指定的波形特征数据与所述控制指令关联存储至所述数据库中。

5.根据权利要求2所述智能家居控制系统，其特征在于，所述网间连接器还包括：

记录单元，用于记录所述语音识别单元生成所述控制指令的生成时间；

第二关联存储单元，判定所述生成时间所处的时间段，将处于同一时间段中的控制指令形成时间语音指令集，将时间段和相应的时间语音指令集关联存储至所述数据库中，

其中，所述查询单元在所述语音采集单元采集到语音信息时，获取所述语音采集单元采集到所述语音信息的采集时刻，判断所述采集时刻在所述数据库中所处的目标时间段，在所述目标时间段对应的时间语音指令集中查询与所述波形特征匹配度最高的语音指令作为所述控制指令。

6.根据权利要求1至5中任一项所述智能家居控制系统，其特征在于，还包括：

口型识别单元，用于采集口型信息，并发送至所述网间连接器；

其中，所述网间连接器还包括：

口型识别单元，用于解析所述口型信息以生成控制指令。

7.一种智能家居控制方法，其特征在于，还包括：

S1，采集语音信息以及发出所述语音信息用户的面部信息；

S2，获取采集到所述语音信息的采集时刻，解析所述语音信息得到波形特征数据，解析所述面部信息得到面部特征数据；

S3，在所述数据库中是否存在于所述面部特征数据相对应的用户，查询与所述用户相关联的语音指令集，确定所述采集时刻在所述数据库中所处的目标时间段，确定所述语音指令集与所述目标时间段对应的目标指令集，在所述目标指令集中查询与所述波形特征数据相关联的控制指令以控制终端。