CN106328130A - 一种机器人语音寻向转动系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机器人语音寻向转动系统及方法，机器人语音寻向转动系统采用的语音活动检测单元对接收到的声音信号进行检测判断是否存在用户发出的语音信号，可提高语音识别的准确率；通过语音寻向单元计算语音信号的寻向角度，采用语音寻向转动单元根据寻向角度驱动机器人转向声音信号的声源方向，从而提高语音识别的准确率及信噪比。采用机器人语音寻向转动方法可准确获取有效的用户发出的语音信号，提高信噪比及语音识别的准确率。

Description

一种机器人语音寻向转动系统及方法

技术领域

本发明涉及音频识别领域，尤其涉及一种机器人语音寻向转动系统及方法。

背景技术

声源定位技术是利用声学与电子装置接收目标声场信息以确定目标声源位置的一种技术。目前机器人系统中的声源定位技术还局限于对能量值较高声源的定位，并不是针对用户说话的语音进行定位，因此在声源定位的过程中容易受到环境噪声的干扰，机器人对方向判断出错后，会出现左右乱摆的现象，同时也会影响到麦克风阵列波束对准正在说话的用户，降低麦克风阵列拾音的信噪比，对语音识别的用户体验造成一定的影响。

发明内容

针对现有的声源定位技术存在的上述问题，现提供一种旨在实现可对用户说话方位进行寻向，以驱动机器人转向用户的说话方向，从而提高语音识别的准确率和信噪比的机器人语音寻向转动系统及方法。

具体技术方案如下：

一种机器人语音寻向转动系统，包括：

语音采集单元，用于采集并存储声音信号；

语音活动检测单元，连接所述语音采集单元，用于检测所述声音信号中是否存在语音信号，并输出检测结果；

语音寻向转动单元，连接所述语音活动检测单元，当所述检测结果为所述声音信号中存在所述语音信号时，控制所述语音采集单元获取所述声音信号对应的位置信息，并输出所述位置信息；

语音寻向单元，分别连接所述语音采集单元和所述语音寻向转动单元，用于根据所述位置信息提取与所述位置信息对应的所述声音信号，根据与所述位置信息对应的所述声音信号进行计算以获取寻向角度值，并输出所述寻向角度值。

优选的，所述语音采集单元包括：采集设备、录音模块和存储模块；

所述采集设备，用以采集所述声音信号，并输出所述声音信号；

所述录音模块分别连接所述采集设备和存储模块，用以将采集到的所述声音信号存储于所述存储模块中。

优选的，所述语音采集单元还包括：

声道混合模块，连接所述采集设备，用于将所述声音信号中的左声道信号和右声道信号混合生成混合声音信息，并输出。

优选的，所述语音寻向转动单元包括：

接收模块，用于接收所述检测结果、所述位置信息和所述寻向角度值；

当所述检测结果为所述声音信号中存在所述语音信号时，控制所述语音采集单元获取所述声音信号的位置信息，并将所述位置信息发送至所述语音寻向单元，通过所述语音寻向单元获取所述寻向角度值；

执行模块，连接所述接收模块，用于根据所述寻向角度值驱动机器人将主界面转向所述声音信号的声源方向。

优选的，所述语音寻向单元包括：

获取模块，用于根据所述位置信息获取所述语音采集单元中的与所述位置信息对应的所述声音信号中的左声道信号和右声道信号。

优选的，所述语音寻向单元还包括：

寻向处理模块，连接所述获取模块，用以根据所述声音信号中的左声道信号和右声道信号进行计算获取声源方向的所述寻向角度值。

优选的，所述采集设备采用阵列麦克风，所述阵列麦克风用以将拾取的模拟的语音信号转换为数字的所述声音信号并输出。

一种机器人语音寻向转动方法，应用于所述机器人语音寻向转动系统，包括下述步骤：

S1.获取并存储所述声音信号；

S2.检测所述声音信号中是否存在语音信号，若是，执行步骤S3，若否，执行步骤S1；

S3.获取所述声音信号的位置信息；

S4.根据所述位置信息提取与所述位置信息对应的所述声音信号，根据与所述位置信息对应的所述声音信号进行计算以获取所述寻向角度值；

S5.根据所述寻向角度值驱动机器人将主界面转向所述声音信号的声源方向。

上述技术方案的有益效果：

在本技术方案中，机器人语音寻向转动系统采用的语音活动检测单元对接收到的声音信号进行检测判断是否存在用户发出的语音信号，可提高语音识别的准确率；通过语音寻向单元计算语音信号的寻向角度，采用语音寻向转动单元根据寻向角度驱动机器人转向声音信号的声源方向，从而提高语音识别的准确率及信噪比。采用机器人语音寻向转动方法可准确获取有效的用户发出的语音信号，提高信噪比及语音识别的准确率。

附图说明

图1为本发明所述机器人语音寻向转动系统的一种实施例模块图；

图2为本发明所述机器人语音寻向转动方法的方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

如图1所示，一种机器人语音寻向转动系统，包括：

语音采集单元2，用于采集并存储声音信号；

语音活动检测单元1，连接语音采集单元2，用于检测声音信号中是否存在语音信号，并输出检测结果；

语音寻向转动单元4，连接语音活动检测单元1，当检测结果为声音信号中存在语音信号时，控制语音采集单元2获取声音信号对应的位置信息，并输出位置信息；

语音寻向单元3，分别连接语音采集单元2和语音寻向转动单元4，用于根据位置信息提取与位置信息对应的声音信号，根据与位置信息对应的声音信号进行计算以获取寻向角度值，并输出寻向角度值。

进一步地，声音信号可包括外界的噪音以及用户说话的语音信号。采用语音活动检测单元1对接收到的声音信号进行检测，当声音信号中存在语音信号时，获取该声音信号在语音采集单元2中的位置信息，并将位置信息发送至语音寻向单元3进行寻向。

在本实施例中，采用语音活动检测单元1对接收到的声音信号进行检测判断是否存在用户发出的语音信号，以提高语音识别的准确率；通过语音寻向单元3计算语音信号的寻向角度，采用语音寻向转动单元4根据寻向角度驱动机器人转向声音信号的声源方向，从而提高了语音识别的准确率及信噪比。本实施例中的语音活动检测单元1对语音信号检测的过程为现有技术，关于语音信号获得的具体过程此处不再赘述。

在优选的实施例中，语音采集单元2包括：采集设备21、录音模块24和存储模块22；

采集设备21，用以采集声音信号，并输出声音信号；

录音模块24分别连接采集设备21和存储模块22，用以将采集到的声音信号存储于存储模块22中。

在优选的实施例中，语音采集单元2还包括：

声道混合模块23，连接采集设备21，用于将声音信号中的左声道信号和右声道信号混合生成混合声音信息，并输出。

在本实施例中，采用声道混合模块23可将采集设备21输出的左声道信号和右声道信号混合并输出。

在优选的实施例中，语音寻向转动单元4包括：

接收模块41，用于接收检测结果、位置信息和寻向角度值；

当检测结果为声音信号中存在语音信号时，控制语音采集单元2获取声音信号的位置信息，并将位置信息发送至语音寻向单元3，通过语音寻向单元3获取寻向角度值；

执行模块42，连接接收模块41，用于根据寻向角度值驱动机器人将主界面转向标准语音信号的声源方向。

在本实施例中，当语音活动检测单元1输出的检测结果为声音信号中存在语音信号时，获取该声音信息对应的位置信息并发出通知事件，并触发语音寻向单元3提取语音采集单元2中与该位置信息对应的声音信号，以计算获取寻向角度值；当语音活动检测单元1输出的检测结果为声音信号中不存在语音信号时，语音寻向单元3处于待机状态，语音活动检测单元1处于检测语音信号状态。

在优选的实施例中，语音寻向单元3包括：

获取模块31，用于根据位置信息获取语音采集单元2中的与位置信息对应的声音信号中的左声道信号和右声道信号。

在本实施例中，通过获取模块31提取语音采集单元2中与位置信息对应的声音信号，根据该声音信号获取准确的寻向角度值，从而提高寻向准确度。

在优选的实施例中，语音寻向单元3还包括：

寻向处理模块32，连接获取模块31，用以根据声音信号中的左声道信号和右声道信号进行计算获取声源方向的寻向角度值。

在本实施例中，通过寻向处理模块32中的语音寻向算法SO库进行计算以获取声源方向的寻向角度值。

在优选的实施例中，采集设备21采用阵列麦克风，阵列麦克风用以将拾取的模拟的语音信号转换为数字的基础语音信号并输出。

在本实施例中的阵列麦克风用于拾取声音信号，通过对多路声音信号进行分析与处理，以获得声源的位置，执行模块42可驱动阵列麦克风转向正在说话的用户。从而提高语音寻向的抗噪能力。

本实施例提供的机器人语音寻向转动系统实现机器人对用户说话方位的定位，随后转动机器人主体界面，将麦克风阵列波束对准正在说话的用户。机器人语音寻向转动系统在从语音采集单元2中采集声音信号后，采用语音活动检测单元1对声音信号进行检测，以判断声音信号中是否存在语音信号，当存在语音信号时，向语音寻向转动单元4发送通知事件，语音寻向转动单元4在监听到通知事件后，调用语音寻向单元3先根据语音活动检测单元1输出的语音位置索引来同步获取阵列麦克风左右声道的语音信号，随后通过语音寻向算法SO库计算并输出寻向角度值至语音寻向转动单元4。语音寻向转动单元4在获取寻向角度值之后，调用动力系统将机器人主界面转向用户，使得麦克风阵列波束对准正在说话的用户。

如图2所示，一种机器人语音寻向转动方法，应用于机器人语音寻向转动系统，包括下述步骤：

S1.获取并存储声音信号；

S2.检测声音信号中是否存在语音信号，并输出检测结果，若是，执行步骤S3，若否，执行步骤S1；

S3.获取语音信号的位置信息；

S4.根据位置信息提取与位置信息对应的声音信号，根据与位置信息对应的声音信号进行计算以获取寻向角度值；

S5.根据寻向角度值驱动机器人将主界面转向标准语音信号的声源方向。

本实施例提供的机器人语音寻向转动方法实现机器人对用户说话方位的定位，随后转动机器人主体界面，将麦克风阵列波束对准正在说话的用户。该方法可准确获取有效的用户发出的语音信号，提高信噪比及语音识别的准确率。

以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种机器人语音寻向转动系统，其特征在于，包括：

语音采集单元，用于采集并存储声音信号；

语音活动检测单元，连接所述语音采集单元，用于检测所述声音信号中是否存在语音信号，并输出检测结果；

语音寻向转动单元，连接所述语音活动检测单元，当所述检测结果为所述声音信号中存在所述语音信号时，控制所述语音采集单元获取所述声音信号对应的位置信息，并输出所述位置信息；

语音寻向单元，分别连接所述语音采集单元和所述语音寻向转动单元，用于根据所述位置信息提取与所述位置信息对应的所述声音信号，根据与所述位置信息对应的所述声音信号进行计算以获取寻向角度值，并输出所述寻向角度值。

2.如权利要求1所述机器人语音寻向转动系统，其特征在于，所述语音采集单元包括：采集设备、录音模块和存储模块；

所述采集设备，用以采集所述声音信号，并输出所述声音信号；

所述录音模块分别连接所述采集设备和存储模块，用以将采集到的所述声音信号存储于所述存储模块中。

3.如权利要求2所述机器人语音寻向转动系统，其特征在于，所述语音采集单元还包括：

声道混合模块，连接所述采集设备，用于将所述声音信号中的左声道信号和右声道信号混合生成混合声音信息，并输出。

4.如权利要求1所述机器人语音寻向转动系统，其特征在于，所述语音寻向转动单元包括：

接收模块，用于接收所述检测结果、所述位置信息和所述寻向角度值；

当所述检测结果为所述声音信号中存在所述语音信号时，控制所述语音采集单元获取所述声音信号的位置信息，并将所述位置信息发送至所述语音寻向单元，通过所述语音寻向单元获取所述寻向角度值；

执行模块，连接所述接收模块，用于根据所述寻向角度值驱动机器人将主界面转向所述声音信号的声源方向。

5.如权利要求1所述机器人语音寻向转动系统，其特征在于，所述语音寻向单元包括：

获取模块，用于根据所述位置信息获取所述语音采集单元中的与所述位置信息对应的所述声音信号中的左声道信号和右声道信号。

6.如权利要求5所述机器人语音寻向转动系统，其特征在于，所述语音寻向单元还包括：

寻向处理模块，连接所述获取模块，用以根据所述声音信号中的左声道信号和右声道信号进行计算获取声源方向的所述寻向角度值。

7.如权利要求2所述机器人语音寻向转动系统，其特征在于，所述采集设备采用阵列麦克风，所述阵列麦克风用以将拾取的模拟的语音信号转换为数字的所述声音信号并输出。

8.一种机器人语音寻向转动方法，应用于权利要求1所述机器人语音寻向转动系统，其特征在于，包括下述步骤：

S1.获取并存储所述声音信号；

S2.检测所述声音信号中是否存在语音信号，若是，执行步骤S3，若否，执行步骤S1；

S3.获取所述声音信号的位置信息；

S4.根据所述位置信息提取与所述位置信息对应的所述声音信号，根据与所述位置信息对应的所述声音信号进行计算以获取所述寻向角度值；

S5.根据所述寻向角度值驱动机器人将主界面转向所述声音信号的声源方向。