CN104952138A - 一种语音交互式门禁系统及其实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种语音交互式门禁系统及其实现方法。语音交互式门禁系统包括门禁控制器、电子锁。门禁控制器包括主板、CPU、内存、存储器、麦克风、扬声器、无线网络模块和电源,运行Android或Windows操作系统。门禁系统通过声纹识别模块分析用户语音端点,如果用户语音与预设的口令声纹相匹配,则打开电子锁。如果不匹配,则由语音识别模块将用户语音转换为文本,再转发给语义分析模块产生答复文本,并通过语音合成模块合成语音与用户对话交流。用户还可以在触摸显示屏上输入密码打开电子锁。
Description
技术领域
本发明属于人工智能和安防领域,特别涉及一种带声纹识别、语音识别、语义分析、语音合成技术的智能门禁系统。
背景技术
传统的门禁通常基于单片机和嵌入式操作系统开发,一般采用刷卡和密码的方式打开门锁,部分门禁也有指纹、虹膜、人脸等生物识别功能。但传统的门禁缺少人工智能技术,无法理解用户的自然语言,不能与用户对话交流。物联网技术逐渐兴起,Android、Windows等智能操作系统已经广泛应用于各个领域。随着信息技术的发展,声纹识别技术和语音识别技术日臻成熟。一种带触摸显示屏,能够通过声音识别用户,并用自然语言和用户交流的门禁会使我们的生活更加美好。
发明内容
本发明提供了一种能够用语音交流的门禁系统及其交互方式,用户可以用自然语言和门禁对话交流。门禁系统通过声纹识别开门口令,自动为用户打开门锁。还能通过语音识别、语义分析和语音合成技术识别用户的语音并给出语音答复。
本发明公开了一种语音交互式门禁系统,包括门禁控制器、电子锁,其特征在于:所述门禁控制器包括主板、与主板相连接的CPU、内存、存储器、麦克风、扬声器、无线网络模块和电源模块,所述门禁控制器还包括用于比对语音端点的声纹识别模块、用于将语音转换为文本的语音识别模块、用于分析语句文本并返回答复文本的语义分析模块、用于将文本转换为语音的语音合成模块,所述门禁控制器连接控制电子锁。
优选的,所述门禁系统包括还包括人体感应模块、门磁。
优选的,所述门禁控制器还包括触摸显示屏、摄像头。
优选的,所述门禁控制器运行Android或Windows操作系统,所述CPU为ARM或X86处理器。
优选的,所述电子锁为电机锁、电控锁、电磁锁或电锁口。
本发明还公开了一种语音交互式门禁实现方法,其特征在于,包括以下步骤:
麦克风接受用户输入语音;
声纹识别模块检测用户输入语音端点,如果与预设的口令声纹匹配,则系统打开电子锁;
语音识别模块将用户输入语音转换为用户输入文本;
语义分析模块分析用户输入文本返回系统答复文本;
语音合成模块将系统答复文本转换为系统答复语音;
扬声器播放系统答复语音。
优选的,还包括以下步骤:
用户在触摸显示屏上输入密码,如果与预设的密码匹配,则系统打开电子锁。
优选的,还包括以下步骤:
人体感应器检测到门禁前有人逗留时,系统自动点亮触摸显示屏;
人体感应器检测到门禁前无人逗留时,系统自动关闭触摸显示屏。
优选的,还包括以下步骤:
门磁检测到门开启时,系统自动发送通知信息到业主的移动设备上。
优选的,还包括以下步骤:
麦克风、摄像头接受用户语音留言或视频留言;
系统将用户语音留言或视频留言保存在存储器中;
系统将用户的图像、语音、视频通过互联网发送到业主的移动设备上。
附图说明
图1为系统连接示意图。
图2为实施例1系统组成。
图3为实施例2系统组成。
图4为实施例3系统组成。
图5为用户语音交互步骤。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细介绍。
参见图1,本发明门禁系统通常安装在门上,包括门禁控制器和电子锁。门禁控制器连接控制电子锁,并通过WIFI或3G/4G无线网络连接到互联网。
实施例1:
系统组成
参见图2,门禁系统包括门禁控制器和电子锁。
门禁控制器包括主板、CPU、内存、存储器、麦克风、扬声器、WIFI模块和直流电源。CPU、内存、存储器、WIFI模块集成在主板上,麦克风、扬声器通过音频信号线与主板相连,直流电源给主板供电。门禁控制器上运行Linux操作系统。声纹识别模块、语音合成模块、语义分析模块、语音识别模块都是带MCU的硬件处理模块,均通过I2C接口与主板相连接。电子锁与主板上的GPIO口相连接,门禁控制器控制电子锁。
实现方法
参见图5,门禁控制器启动后自动运行门禁服务程序,控制器通过WIFI模块连接互联网。门禁控制器通过麦克风获取用户说话语音,并将用户语音发送给声纹识别模块。声纹识别模块将用户语音端点与预设的口令语音端点进行对比,并返回对比结果。如果声纹匹配,则打开电子锁。如果声纹不匹配,则将用户语音发送给语音识别模块。语音识别模块将用户语音转换为用户说话内容文本,再将用户说话文本发送给语义分析模块,语义分析模块对用户说话文本进行分词,并根据分词结果检索知识库返回相应答复文本。语音合成模块将答复文本合成系统答复语音,再通过扬声器播放系统答复语音。实现门禁系统与用户的自然语言交流。
实施例2:
系统组成
参见图3,门禁系统包括门禁控制器、超声波传感器、门磁和电控锁。
门禁控制器包括主板、ARM处理器、内存、存储器、3G/4G模块、触摸显示屏、摄像头、麦克风、扬声器和充电电池。ARM处理器、内存、存储器、3G/4G模块集成在主板上,触摸显示屏、摄像头、麦克风、扬声器通过排线与主板相连,充电电池给主板供电。门禁控制器运行Android操作系统。声纹识别模块为基于谷歌、讯飞或百度的声纹识别程序,语音合成模块为基于谷歌、讯飞或百度的TTS语音合成引擎,语义分析模块为基于谷歌、讯飞或百度的语义分析程序,语音识别模块为基于谷歌、讯飞或百度的语音识别程序。超声波传感器、门磁、电控锁与主板上的GPIO口相连接。门禁控制器获取超声波传感器和门磁数据,并控制电控锁。
实现方法
参见图5,门禁控制器启动后自动运行APP服务程序,控制器通过3G/4G模块连接互联网。门禁控制器定时获取超声波传感器和门磁状态,超声波传感器检测到门禁前有人逗留时,系统自动点亮触摸显示屏,并通过扬声器播放问候语音,例如“您好,欢迎光临”。麦克风等待接受用户说话语音,并将用户语音发送给声纹识别模块。声纹识别模块将用户语音端点与预设的口令语音端点进行对比,并返回对比结果。
预设的口令为各用户预先通过麦克风录制的口令语音。对于同样的口令短语,不同的用户声纹是不同的。例如张三预设的口令为“芝麻开门”,李四预设的口令为“我回来啦”。如果张三说“芝麻开门”或李四说“我回来啦”,则认为声纹匹配。如果张三说“西瓜开门”或“我回来啦”,又或者李四说“芝麻开门”或“我到家啦”,则认为声纹不匹配。
如果声纹匹配,则门禁系统发送开门信号给电控锁打开门禁。如果声纹不匹配,则将用户语音发送给语音识别模块。语音识别模块将用户语音转换为用户说话内容文本,再将用户说话文本发送给语义分析模块,语义分析模块对用户说话文本进行分词,并根据分词结果检索知识库返回相应答复文本。语音合成模块将答复文本合成系统答复语音,再通过扬声器播放系统答复语音。
门禁系统提供类似于Goolge Now、Siri或Cortana这样的语音助手与用户进行自然语言交流。
例如用户说“今天天气怎么样”,系统将结合地理位置并查询网络天气数据给出答复“丽水市今天天晴,最低温度18摄氏度,最高温度25摄氏度”。
例如用户说“现在几点钟”,系统将结合时间给出答复“现在时间早上10点45分”。
系统还能结合自身功能给出相应的答复。
例如用户说“请开门”,系统将在触摸显示屏上显示密码解锁界面,并答复“请说出您的口令或输入您的密码”。用户可以说出自己的开门口令或在触摸屏上输入密码,如果口令声纹或密码匹配,则系统发送开门信号给电控锁打开门禁,并答复“欢迎光临”,如果密码不匹配,则答复“对不起,您的密码错误”。
例如用户说“我要和主人通话”,系统将通过互联网拨打业主的网络通信号码,并答复“正在呼叫,请稍候”。如果业主接听了呼叫请求,则系统将本地用户的图像、声音、视频发送到业主的智能移动设备上,并接收业主的图像、声音、视频,开始网络通话过程。如果业主未接听或拒绝了呼叫请求,则系统答复“对不起,暂时无法接通。您是否需要留言”。
例如用户说“我要留言”,系统将进入留言模式,屏幕上显示当前留言时间和停止留言的按钮,并答复“现在开始留言”。麦克风、摄像头接受用户语音留言或视频留言。当用户留言完毕,可以点击触摸显示屏上停止留言的按钮停止留言。或者当留言时间达到设定的时间长度,系统也会自动停止留言。停止留言时,系统将用户语音留言或视频留言保存在存储器中,并答复“留言信息已保存,感谢您的留言”。业主可以通过智能移动设备远程查看或回家查看用户的留言。
门磁检测到门开启时,系统自动通过互联网发送一条通知信息到业主的移动设备上。
超声波传感器检测到门前无人逗留时,系统自动关闭触摸显示屏。
业主的智能移动设备上安装有门禁远程管理APP程序,可以通过互联网与门禁控制器中的APP服务程序通信,监控门前视频、与用户通话交流、查看用户留言或者为用户远程开锁。
实施例3:
系统组成
参见图4,门禁系统包括门禁控制器和锁控感应模块。
门禁控制器包括主板、X86处理器、内存、存储器、WIFI模块、蓝牙模块、触摸显示屏、摄像头、麦克风、扬声器和充电电池。X86处理器、内存、存储器、WIFI模块、蓝牙模块集成在主板上,触摸显示屏、摄像头、麦克风、扬声器通过排线与主板相连,充电电池给主板供电。门禁控制器运行Windows操作系统。声纹识别模块为基于微软、讯飞或百度的声纹识别程序,语音合成模块为基于微软、讯飞或百度的TTS语音合成引擎,语义分析模块为基于微软、讯飞或百度的语义分析程序,语音识别模块为基于微软、讯飞或百度的语音识别程序。
锁控感应模块包括电路板、MCU、蓝牙模块、红外热释电传感器、门磁、电机锁和电池组。MCU、蓝牙模块集成在电路板上,红外热释电传感器、门磁、电机锁与电路板上的GPIO口相连接,电池组给电路板供电。
门禁控制器通过蓝牙与锁控感应模块无线连接通信,获取红外热释电传感器和门磁数据,并控制电机锁。
实现方法
参见图5,门禁控制器启动后自动运行门禁服务程序,控制器通过WIFI模块连接互联网。门禁控制器定时获取红外热释电传感器和门磁状态,并控制电机锁。红外热释电传感器检测到门禁前有人逗留时,系统自动点亮触摸显示屏,并通过扬声器播放问候语音,例如“您好,欢迎光临”。然后麦克风等待接受用户说话语音,并将用户语音发送给声纹识别模块。声纹识别模块将用户语音端点与预设的口令语音端点进行对比,并返回对比结果。
预设的口令为各用户预先通过麦克风录制的口令语音。对于同样的口令短语,不同的用户声纹是不同的。例如张三预设的口令为“芝麻开门”,李四预设的口令为“我回来啦”。如果张三说“芝麻开门”或李四说“我回来啦”,则认为声纹匹配。如果张三说“西瓜开门”或“我回来啦”,又或者李四说“芝麻开门”或“我到家啦”,则认为声纹不匹配。
如果声纹匹配,则门禁系统发送开门信号给电机锁打开门禁。如果声纹不匹配,则将用户语音发送给语音识别模块。语音识别模块将用户语音转换为用户说话内容文本,再将用户说话文本发送给语义分析模块,语义分析模块对用户说话文本进行分词,并根据分词结果检索知识库返回相应答复文本。语音合成模块将答复文本合成系统答复语音,再通过扬声器播放系统答复语音。
门禁系统提供类似于Goolge Now、Siri或Cortana这样的语音助手与用户进行自然语言交流。
例如用户说“今天天气怎么样”,系统将结合地理位置并查询网络天气数据给出答复“丽水市今天天晴,最低温度18摄氏度,最高温度25摄氏度”。
例如用户说“现在几点钟”,系统将结合时间给出答复“现在时间早上10点45分”。
系统还能结合自身功能给出相应的答复。
例如用户说“请开门”,系统将在触摸显示屏上显示密码解锁界面,并答复“请说出您的口令或输入您的密码”。用户可以说出自己的开门口令或在触摸屏上输入密码,如果口令声纹或密码匹配,则系统发送开门信号给电机锁打开门禁,并答复“欢迎光临”,如果密码不匹配,则答复“对不起,您的密码错误”。
例如用户说“我要和主人通话”,系统将通过互联网拨打业主的网络通信号码,并答复“正在呼叫,请稍候”。如果业主接听了呼叫请求,则系统将本地用户的图像、声音、视频发送到业主的智能移动设备上,并接收业主的图像、声音、视频,开始网络通话过程。如果业主未接听或拒绝了呼叫请求,则系统答复“对不起,暂时无法接通。您是否需要留言”。
例如用户说“我要留言”,系统将进入留言模式,屏幕上显示当前留言时间和停止留言的按钮,并答复“现在开始留言”。麦克风、摄像头接受用户语音留言或视频留言。当用户留言完毕,可以点击触摸显示屏上停止留言的按钮停止留言,或者当留言时间长度达到设定的时间长度,系统也会自动停止留言。停止留言时,系统将用户语音留言或视频留言保存在存储器中,并答复“留言信息已保存,感谢您的留言”。业主可以通过智能移动设备远程查看或回家查看用户的留言。
门磁检测到门开启时,系统自动通过互联网发送一条通知信息到业主的移动设备上。
红外热释电传感器检测到门前无人逗留时,系统自动关闭触摸显示屏。
业主的智能移动设备上安装有门禁远程管理程序,可以通过互联网与门禁控制器中的服务程序通信,监控门前视频、与用户通话交流、查看用户留言或者为用户远程开锁。
以上实施例中所述操作系统还可以是Ubuntu、Firefox、Tizen、IOS操作系统,所述CPU还可以是MIPS处理器、PowerPC处理器,所述人体感应模块还可以是微波传感器、红外线传感器,所述电子锁还可以是电磁锁、电锁口,所述声纹识别模块、语音合成模块、语义分析模块、语音识别模块可以是基于硬件的模块也可以是基于软件的程序。以上实施例仅用于说明本发明而非限制。本领域的普通技术人员应当理解,对本发明修改变形或者等同替换,而不脱离本发明精神范围的,其均应涵盖在本发明的权利要求当中。
Claims (10)
1.一种语音交互式门禁系统,包括门禁控制器、电子锁,其特征在于:所述门禁控制器包括主板、与主板相连接的CPU、内存、存储器、麦克风、扬声器、无线网络模块和电源模块,所述门禁控制器还包括用于比对语音端点的声纹识别模块、用于将语音转换为文本的语音识别模块、用于分析语句并返回答复文本的语义分析模块、用于将文本转换为语音的语音合成模块,所述门禁控制器连接控制电子锁。
2.根据权利要求1所述一种语音交互式门禁系统,其特征在于:所述门禁系统包括还包括人体感应模块、门磁。
3.根据权利要求1所述一种语音交互式门禁系统,其特征在于:所述门禁控制器还包括触摸显示屏、摄像头。
4.根据权利要求1所述一种语音交互式门禁系统,其特征在于:所述门禁控制器运行Android或Windows操作系统,所述CPU为ARM或X86处理器。
5.根据权利要求1所述一种语音交互式门禁系统,其特征在于:所述电子锁为电机锁、电控锁、电磁锁或电锁口。
6.一种语音交互式门禁实现方法,其特征在于,包括以下步骤:
麦克风接受用户输入语音;
声纹识别模块检测用户输入语音端点,如果与预设的口令声纹匹配,则系统打开电子锁;
语音识别模块将用户输入语音转换为用户输入文本;
语义分析模块分析用户输入文本返回系统答复文本;
语音合成模块将系统答复文本转换为系统答复语音;
扬声器播放系统答复语音。
7.根据权利要求6所述一种语音交互式门禁实现方法,其特征在于,还包括以下步骤:
用户在触摸显示屏上输入密码,如果与预设的密码匹配,则系统打开电子锁。
8.根据权利要求6所述一种语音交互式门禁实现方法,其特征在于,还包括以下步骤:
人体感应器检测到门禁前有人逗留时,系统自动点亮触摸显示屏;
人体感应器检测到门禁前无人逗留时,系统自动关闭触摸显示屏。
9.根据权利要求6所述一种语音交互式门禁实现方法,其特征在于,还包括以下步骤:
门磁检测到门开启时,系统自动发送信息到业主的移动设备上。
10.根据权利要求6所述一种语音交互式门禁实现方法,其特征在于,还包括以下步骤:
麦克风、摄像头接受用户语音留言或视频留言;
系统将用户语音留言或视频留言保存在存储器中;
系统将用户的图像、语音、视频通过互联网发送到业主的移动设备上。
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