CN103489282A - 一种能识别婴儿哭声的婴儿监护器及婴儿哭声识别方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种能识别婴儿哭声的婴儿监护器，包括主控模块、婴儿哭声识别模块和短信发送模块，其中婴儿哭声识别模块实时采集周围环境中的语音信息，并对语音信息进行处理，将婴儿的哭声与环境中的其他声音区分开，将婴儿哭闹信息发送给主控模块；主控模块向预设的手机号码发送警报短信。本发明的系统及方法，能够实时监控婴儿是否哭闹，自动化程度高、使用方便。
Description
技术领域
本发明涉及音频处理领域，特别涉及一种能识别婴儿哭声的婴儿监护器及婴儿哭声识别方法。
背景技术
现今婴儿看护方面的消费仅仅停留在雇佣保姆和医院育婴。随着社会的发展，人力成本昂贵等问题逐渐涌现，无疑增加了那些需要聘请保姆护理家庭的年轻父母的负担。加之现在的年轻父母在外忙碌时间越来越多，故对自己婴儿缺乏照顾。如果交给老人照看婴儿，老人上了年纪，照顾婴儿可能会有所疏忽，会出现婴儿哭闹没被及时护理、晚上睡觉婴儿踢被子无人知、婴儿身体不适无人晓等现象。
因此，人们迫切需要一种婴儿监护装置，其能够帮助人们对婴儿状态进行监控，由此来分担人的一部分工作，弥补人力看管的不足之处。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种能识别婴儿哭声的婴儿监护器，其能够实时监控婴儿是否哭闹，并在婴儿哭闹时将警报信息自动发送给监护人。
本发明的另一目的在于提供一种婴儿哭声识别方法。
本发明的目的通过以下的技术方案实现：一种能识别婴儿哭声的婴儿监护器，包括主控模块、婴儿哭声识别模块和短信发送模块，其中
主控模块，收到婴儿哭声识别模块发过来的婴儿正在哭闹的信息后，将该信息发送给短信发送模块；
婴儿哭声识别模块，与主控模块相连，实时采集周围环境中的语音信息，并对语音信息进行处理，将婴儿的哭声与环境中的其他声音区分开，婴儿哭声识别模块包含语音信息采集模块、语音信息处理模块和语音信息判定模块，其中语音信息采集模块实时采集周围环境中的语音信息，语音信息处理模块将采集到的语音信息首先分为语音帧，帧长为100毫秒，帧移为50毫秒，然后作加汉宁窗处理，最后对每帧语音进行快速傅里叶变换，将处理后的语音信息传输至语音信息判定模块，语音判定模块计算1kHz到3kHz频率段能量与一帧能量总和之间的比值，将比值大于0.4的语音帧标记为哭声帧，综合连续20帧，当连续20帧里有10帧以上为哭声帧时，判断检测到婴儿哭声，并将婴儿哭闹信息发送给主控模块；
短信发送模块，与主控模块相连，接收到主控模块发送的婴儿正在哭闹的信息后，向预设的手机号码发送警报短信。
所述的能识别婴儿哭声的婴儿监护器，还包括温度湿度信号采集模块，与主控模块相连，检测婴儿的温度湿度信息和周围环境的温度湿度信息，并将该信息传输至主控模块，主控模块由此判断婴儿哭闹的原因，并将分析结果通过短信发送模块向预设的手机号码发送短信。由此监护人可以远程知道婴儿哭闹的原因，如太热、尿床或者二者兼有等等。
所述的温度湿度信号采集模块，包括婴儿体温监测子模块、尿湿监测子模块和环境温度监测子模块。
所述的能识别婴儿哭声的婴儿监护器，还包括音频模块，与主控模块相连，当主控模块收到婴儿正在哭闹的信息后，主控模块控制音频模块播放音乐。通过音频模块播放音乐，舒缓婴儿的焦虑情绪。
所述的能识别婴儿哭声的婴儿监护器，还包括交互与显示模块，与主模块相连，采用触摸显示屏，提供良好的用户交互界面。
本发明的另一目的通过以下技术方案实现：
一种婴儿哭声识别方法，包含以下顺序的步骤：
（1）通过语音信息采集模块实时采集周围环境中的语音信息；
（2）语音信息处理模块将采集到的语音信息首先分为语音帧，帧长为100毫秒，帧移为50毫秒，然后作加汉宁窗处理，最后对每帧语音进行快速傅里叶变换，将处理后的语音信息传输至语音信息判定模块；
（3）语音判定模块计算1kHz到3kHz频率段能量与一帧能量总和之间的比值，将比值大于0.4的语音帧标记为哭声帧，综合连续20帧，当连续20帧里有10帧以上为哭声帧时，判断检测到婴儿哭声，并将婴儿正在哭闹的信息发送给主控模块；
（4）主控模块收到婴儿哭声识别模块发过来的婴儿正在哭闹的信息后，将该信息发送给短信发送模块；
（5）短信发送模块接收到主控模块发送的婴儿哭闹信息后，向预设的手机号码发送警报短信。
所述的婴儿哭声识别方法，具体包含以下步骤：
（1）通过语音信息采集模块实时采集周围环境中的语音信息；
（2）语音信息处理模块将采集到的语音信息首先分为语音帧，帧长为100毫秒，帧移为50毫秒，然后作加汉宁窗处理，最后对每帧语音进行快速傅里叶变换，将处理后的语音信息传输至语音信息判定模块；
（3）语音判定模块计算1kHz到3kHz频率段能量与一帧能量总和之间的比值，将比值大于0.4的语音帧标记为哭声帧，综合连续20帧，当连续20帧里有10帧以上为哭声帧时，判断检测到婴儿哭声，并将婴儿哭闹信息发送给主控模块；
（4）通过温度湿度信号采集模块检测婴儿的温度湿度信息和周围环境的温度湿度信息，并将该信息传输至主控模块，其中温度湿度信号采集模块包括婴儿体温监测子模块、尿湿监测子模块和环境温度监测子模块；
（5）主控模块收到婴儿哭声识别模块和温度湿度信号采集模块发送过来的信息后，将婴儿正在哭闹的信息和哭闹的原因一起发送给短信发送模块；同时主控制块控制音频模块播放音乐；
（6）短信发送模块接收到主控模块发送的婴儿正在哭闹和哭闹原因的信息后，向预设的手机号码发送警报短信。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
1、实时监控，自动化程度高、使用方便：本发明的婴儿监护器能24小时监控婴儿是否哭闹，并在婴儿哭闹时将警报信息自动发送给监护人，能有效弥补人力看管的不足；
2、成本降低：其能代替一部分人力劳动，降低了人力看管的成本。
附图说明
图1为本发明所述的一种能识别婴儿哭声的婴儿监护器的结构框图；
图2为图1所述婴儿监护器的工作流程图；
图3为本发明所述的一种婴儿哭声识别方法的流程图。
具体实施方式
如图1、2，一种能识别婴儿哭声的婴儿监护器，如图1，包括主控模块、婴儿哭声识别模块、温度湿度信号采集模块、音频模块、交互与显示模块和短信发送模块，其中
主控模块，收到婴儿哭声识别模块发过来的婴儿正在哭闹的信息后，将该信息发送给短信发送模块；接收温度湿度信号采集模块发送的信号并分析、判断婴儿哭闹的原因，将分析结果传输给短信发送模块；同时发出控制信号控制音频模块播放音乐，主控模块的硬件采用基于ARM9技术的三星S3C2440处理器，辅以64MB的SDRAM和256MB的NAND Flash存储器，搭载嵌入式Linux系统和相关的驱动程序，足以满足系统对语音处理以及各个功能程序运算量的需求；
婴儿哭声识别模块，与主控模块相连，实时采集周围环境中的语音信息，并对语音信息进行处理，将婴儿的哭声与环境中的其他声音区分开，婴儿哭声识别模块包含语音信息采集模块、语音信息处理模块和语音信息判定模块，其中语音信息采集模块实时采集周围环境中的语音信息，语音信息处理模块将采集到的语音信息首先分为语音帧，帧长为100毫秒，帧移为50毫秒，然后作加汉宁窗处理，最后对每帧语音进行快速傅里叶变换，将处理后的语音信息传输至语音信息判定模块，语音判定模块计算1kHz到3kHz频率段能量与一帧能量总和之间的比值，将比值大于0.4的语音帧标记为哭声帧，综合连续20帧，当连续20帧里有10帧以上为哭声帧时，判断检测到婴儿哭声，并将婴儿哭闹信息发送给主控模块；
温度湿度信号采集模块，与主控模块通过无线模块NRF24L01实现通信，检测婴儿的温度湿度信息和周围环境的温度湿度信息，并将该信息传输至主控模块，其中温度湿度信号采集模块包括婴儿体温监测子模块、尿湿监测子模块和环境温度监测子模块，温湿度信号采集模块通过ATmega16L单片机控制三个子模块，对于体温监测子模块、尿湿监测子模块采用一块高性价比的温湿一体化芯片SHT11，SHT11具有高度集成、测量精度高、可靠性高的特点，采用该芯片能保证系统精度和可靠性，同时将传感器数据采集模块小型化，置于婴儿尿布的合适位置时不会对婴儿造成不适；环境温度检测子模块的精度要求较低，因此环境温度的检测采用较为廉价的温度传感器DHT11；
音频模块，与主控模块相连，收到主控信号发出的播放音乐的信号后，音频模块开始播放音乐；
交互与显示模块，与主模块相连，采用触摸显示屏，提供良好的用户交互界面，在交互界面上可以显示系统的状态信息，如“正在监控”、“正在发送短信”和婴儿状态信息，如温湿度数据和是否哭闹，也提供“重启系统”、“关机”等按钮；
短信发送模块，与主控模块相连，接收到主控模块发送的婴儿正在哭闹和哭闹原因的信息后，向预设的手机号码发送警报短信，短信发送模块采用菲利科FKE11M集成GSM调制解调器，它通过串口与主控模块相连。该调制解调器的核心是西门子的TC35芯片，在使用时，主控模块只需发送AT指令即可实现相应功能。
如图2，能识别婴儿哭声的婴儿监护器的工作流程如下所示：
（1）婴儿监护器开启，系统初始化；
（2）交互与显示模块的触摸显示屏显示交互界面；
（3）通过婴儿识别模块识别婴儿是否哭闹：
若未哭闹，返回交互界面；
若哭闹，则通过温度湿度信号采集模块检测婴儿的温度湿度信息和周围环境的温度湿度信息，并将该信息传输至主控模块；
（4）主控模块判断哭闹原因，并与婴儿正在哭闹的信息传输给短信发送模块，同时控制音频模块播放音乐；
（5）完毕之后，返回交互界面进入进行再次检测。
如图3，一种婴儿哭声识别方法，包含以下顺序的步骤：
（1）通过语音信息采集模块实时采集周围环境中的语音信息；
（2）语音信息处理模块将采集到的语音信息首先分为语音帧，帧长为100毫秒，帧移为50毫秒，然后作加汉宁窗处理，最后对每帧语音进行快速傅里叶变换，将处理后的语音信息传输至语音信息判定模块；
（3）语音判定模块计算1kHz到3kHz频率段能量与一帧能量总和之间的比值，将比值大于0.4的语音帧标记为哭声帧，综合连续20帧，当连续20帧里有10帧以上为哭声帧时，判断检测到婴儿哭声，并将婴儿哭闹信息发送给主控模块；
（4）通过温度湿度信号采集模块检测婴儿的温度湿度信息和周围环境的温度湿度信息，并将该信息传输至主控模块，其中温度湿度信号采集模块包括婴儿体温监测子模块、尿湿监测子模块和环境温度监测子模块；
（5）主控模块收到婴儿哭声识别模块和温度湿度信号采集模块发送过来的信息后，将婴儿哭闹信息和哭闹原因一起发送给短信发送模块；同时主控制块控制音频模块播放音乐；
（6）短信发送模块接收到主控模块发送的婴儿正在哭闹和哭闹原因的信息后，向预设的手机号码发送警报短信。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种能识别婴儿哭声的婴儿监护器，其特征在于，包括主控模块、婴儿哭声识别模块和短信发送模块，其中
主控模块，收到婴儿哭声识别模块发过来的婴儿正在哭闹的信息后，将该信息发送给短信发送模块；
婴儿哭声识别模块，与主控模块相连，实时采集周围环境中的语音信息，并对语音信息进行处理，将婴儿的哭声与环境中的其他声音区分开，婴儿哭声识别模块包含语音信息采集模块、语音信息处理模块和语音信息判定模块，其中语音信息采集模块实时采集周围环境中的语音信息，语音信息处理模块将采集到的语音信息首先分为语音帧，帧长为100毫秒，帧移为50毫秒，然后作加汉宁窗处理，最后对每帧语音进行快速傅里叶变换，将处理后的语音信息传输至语音信息判定模块，语音信息判定模块计算1kHz到3kHz频率段能量与一帧能量总和之间的比值，将比值大于0.4的语音帧标记为哭声帧，综合连续20帧，当连续20帧里有10帧以上为哭声帧时，判断检测到婴儿哭声，并将婴儿正在哭闹的信息发送给主控模块；
短信发送模块，与主控模块相连，接收到主控模块发送的婴儿正在哭闹的信息后，向预设的手机号码发送警报短信。
2.根据权利要求1所述的能识别婴儿哭声的婴儿监护器，其特征在于，还包括温度湿度信号采集模块，与主控模块相连，检测婴儿的温度湿度信息和周围环境的温度湿度信息，并将该信息传输至主控模块，主控模块由此判断婴儿哭闹的原因，并将分析结果通过短信发送模块向预设的手机号码发送短信。
3.根据权利要求2所述的能识别婴儿哭声的婴儿监护器，其特征在于，所述的温度湿度信号采集模块，包括婴儿体温监测子模块、尿湿监测子模块和环境温度监测子模块。
4.根据权利要求1所述的能识别婴儿哭声的婴儿监护器，其特征在于，还包括音频模块，与主控模块相连，当主控模块收到婴儿正在哭闹的信息后，主控模块控制音频模块播放音乐。
5.根据权利要求1所述的能识别婴儿哭声的婴儿监护器，其特征在于，还包括交互与显示模块，与主模块相连，采用触摸显示屏，提供良好的用户交互界面。
6.一种婴儿哭声识别方法，包含以下顺序的步骤：
（1）通过语音信息采集模块实时采集周围环境中的语音信息；
（2）语音信息处理模块将采集到的语音信息首先分为语音帧，帧长为100毫秒，帧移为50毫秒，然后作加汉宁窗处理，最后对每帧语音进行快速傅里叶变换，将处理后的语音信息传输至语音信息判定模块；
（3）语音判定模块计算1kHz到3kHz频率段能量与一帧能量总和之间的比值，将比值大于0.4的语音帧标记为哭声帧，综合连续20帧，当连续20帧里有10帧以上为哭声帧时，判断检测到婴儿哭声，并将婴儿正在哭闹的信息发送给主控模块；
（4）主控模块收到婴儿哭声识别模块发过来的婴儿正在哭闹的信息后，将该信息发送给短信发送模块；
（5）短信发送模块接收到主控模块发送的婴儿正在哭闹的信息后，向预设的手机号码发送警报短信。
7.根据权利要求6所述的婴儿哭声识别方法，其特征在于，所述方法具体包含以下步骤：
（1）通过语音信息采集模块实时采集周围环境中的语音信息；
（2）语音信息处理模块将采集到的语音信息首先分为语音帧，帧长为100毫秒，帧移为50毫秒，然后作加汉宁窗处理，最后对每帧语音进行快速傅里叶变换，将处理后的语音信息传输至语音信息判定模块；
（3）语音判定模块计算1kHz到3kHz频率段能量与一帧能量总和之间的比值，将比值大于0.4的语音帧标记为哭声帧，综合连续20帧，当连续20帧里有10帧以上为哭声帧时，判断检测到婴儿哭声，并将婴儿正在哭闹的信息发送给主控模块；
（4）通过温度湿度信号采集模块检测婴儿的温度湿度信息和周围环境的温度湿度信息，并将该信息传输至主控模块，其中温度湿度信号采集模块包括婴儿体温监测子模块、尿湿监测子模块和环境温度监测子模块；
（5）主控模块收到婴儿哭声识别模块和温度湿度信号采集模块发送过来的信息后，将婴儿正在哭闹的信息和哭闹的原因一起发送给短信发送模块；同时主控制模块控制音频模块播放音乐；
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