CN107888620A - 一种远程传达表情、语音、图像的角色扮演玩具系统 - Google Patents

一种远程传达表情、语音、图像的角色扮演玩具系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种远程传达表情、语音、图像的角色扮演玩具系统，包括角色玩具和远程控制端，角色玩具的外形为人物或动物，角色玩具的头部装有角色端摄像头、脸部设有脸部小屏幕、身体内置角色端Wi‑Fi模块、脚下装有两个连接直流电机的轮子和一个平衡支撑轮、身体内装有角色端扬声器和角色端麦克风，角色玩具内置角色端嵌入式系统；远程控制端内置控制端嵌入式系统，并运行Android操作系统，控制端嵌入式系统内置开源表情识别程序，内置控制端Wi‑Fi通信模块、控制端麦克风与控制端扬声器，还装有控制端显示屏幕和控制按键，顶部装有控制端摄像头。本发明中通过表情识别来识别操作者的表情并传递给角色玩具，增加有趣的表达效果。

Description

一种远程传达表情、语音、图像的角色扮演玩具系统
技术领域
本发明涉及嵌入式开发技术、面部表情识别技术，直接应用于玩具、教具等领域，具体地说，是涉及一种远程传达表情、语音、图像的角色扮演玩具系统。
背景技术
角色类玩具是各种玩具中均会出现的要素，如城市建构玩具中的迷你人物、迷你动物等。儿童喜欢操作这些角色玩具，想象这些角色的对话和工作任务，在这个过程中不断推进游戏的进程。但目前所有的角色玩具都是玩偶的模式，虽然有精美的外表形象，但大多无法直接主动地与玩家交流互动。加入智能化技术的机器人虽然也有一些应用，但这些产品往往体积较大，价格昂贵，而且交互过程生硬，交流交互的精准性不高。
发明内容
本发明的目的是解决上述技术的不足，提供一种远程传达表情、语音、图像的角色扮演玩具系统，通过添加遥控技术，将画面有语音无线传输呈现，使得角色玩具可以由真人扮演，并可以参入到各类玩具游戏当中。通过表情识别技术，识别控制者的表情，并通过角色玩具面部的屏幕来显示出来，更好地实现表达效果。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种远程传达表情、语音、图像的角色扮演玩具系统，其特征在于，包括角色玩具和远程控制端，其中，
所述角色玩具的外形为人物或动物，角色玩具的头部装有角色端摄像头、脸部设有脸部小屏幕、身体内置角色端Wi-Fi模块、脚下装有两个连接直流电机的轮子和一个平衡支撑轮、身体内装有角色端扬声器和角色端麦克风，所述角色玩具内置角色端嵌入式系统，该角色端嵌入式系统内预置了表情图像，用于显示到脸部小屏幕上，其中，所述角色端摄像头，与所述角色端嵌入式系统相耦接，所述角色端麦克风，与所述角色端嵌入式系统相耦接；所述角色端扬声器，与所述角色端嵌入式系统相耦接；所述轮子，与所述角色端嵌入式系统相耦接；所述角色端Wi-Fi模块，分别与所述角色端嵌入式系统和远程控制端相耦接；所述角色端嵌入式系统，分别与所述角色端摄像头、角色端麦克风、脸部小屏幕、角色端扬声器、轮子和角色端Wi-Fi模块相耦接；
所述远程控制端内置控制端嵌入式系统，并运行Android操作系统，控制端嵌入式系统内置表情识别程序，内置控制端Wi-Fi通信模块、控制端麦克风与控制端扬声器，远程控制端装有控制端显示屏幕、顶部装有控制端摄像头、控制按键，控制按键用于远程控制角色玩具的轮子行走，其中，所述控制端Wi-Fi通信模块，分别与所述角色端Wi-Fi模块、控制端嵌入式系统相耦接；所述控制端嵌入式系统，分别与所述角色端Wi-Fi模块、控制端摄像头、控制端显示屏幕、控制端扬声器、控制端麦克风、和控制按键相耦接；所述控制端摄像头与所述控制端嵌入式系统相耦接；所述控制端显示屏幕与所述控制端嵌入式系统相耦接；所述控制端扬声器与所述控制端嵌入式系统相耦接；所述控制端麦克风与所述控制端嵌入式系统相耦接；所述控制按键与所述控制端嵌入式系统相耦接。
优选地，所述嵌入式系统为ARMv7微处理器。
优选地，所述脸部小屏幕为100px×100px分辨率的显示器。
优选地，所述角色端摄像头为1080p分辨率的摄像头。
优选地，所述表情识别程序为ArcFace、或Emotion API开源表情识别程序。
本发明系统采用了嵌入式开发技术和面部表情识别技术。嵌入式开发相关的技术条件已经非常成熟，各个部件成本低廉，功能稳定。面部表情识别技术目前也已经非常完善，有各种成熟或免费的开源程序可供使用，在线与离线均可运行。
与现有技术相比，本发明所述远程传达表情、语音、图像的角色扮演玩具系统，达到了如下效果：
本发明中通过表情识别来识别操作者的表情并传递给角色玩具，可以在简化交流的复杂度的同时，增加有趣的表达效果，只需要识别几种规定的表情简化了面部识别的难度，提高了准确性和可靠，使用预置的表情图像来显示对应的表情也可以减少对终端的显示器要求和处理任务量，进而缩小角色玩具的体积，从而可以适应各种游戏类型；
角色玩具由真人扮演，并参与到玩具或游戏当中，这样既可以让游戏现场变的丰富热闹有趣，又可以让更多人（家长、同学等）有机会参与到游戏现场中，与儿童一起分享快乐；
角色玩具与儿童的交互来自真人的反馈，不仅提升了真实感，还增加了很多趣味性，同时帮助儿童在游戏的过程中摆脱自我中心，这是儿童成长最为重要的一个任务。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为远程传达表情、语音、图像的角色扮演玩具系统结构示意图；
图2为远程传达表情、语音、图像的角色扮演玩具系统工作方法流程图；
其中：1-角色玩具；
2-脸部小屏幕；
3-角色端摄像头；
4-角色端扬声器；
5-轮子；
6-远程控制端；
7-控制端摄像头；
8-控制端显示屏幕；
9-控制按键；
10-控制端麦克风；
11-角色端麦克风。
具体实施方式
如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。此外，“耦接”一词在此包含任何直接及间接的电性耦接手段。因此，若文中描述一第一装置耦接于一第二装置，则代表所述第一装置可直接电性耦接于所述第二装置，或通过其他装置或耦接手段间接地电性耦接至所述第二装置。说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本发明的一般原则为目的，并非用以限定本发明的范围。本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。
以下结合附图对本发明作进一步详细说明，但不作为对本发明的限定。
实施例1：
结合附图1和附图2，本实施例提供了一种远程传达表情、语音、图像的角色扮演玩具系统，其特征在于，包括角色玩具和远程控制端。
所述角色玩具的外形为人物或动物，角色玩具的头部装有角色端摄像头、脸部设有脸部小屏幕、身体内置角色端Wi-Fi模块、脚下装有两个连接直流电机的轮子和一个平衡支撑轮、身体内装有角色端扬声器和角色端麦克风，所述角色玩具内置角色端嵌入式系统，该角色端嵌入式系统内预置了表情图像，用于显示到脸部小屏幕上，其中，所述角色端摄像头，与所述角色端嵌入式系统相耦接，所述角色端麦克风，与所述角色端嵌入式系统相耦接；所述角色端扬声器，与所述角色端嵌入式系统相耦接；所述轮子，与所述角色端嵌入式系统相耦接；所述角色端Wi-Fi模块，分别与所述角色端嵌入式系统和远程控制端相耦接；所述角色端嵌入式系统，分别与所述角色端摄像头、角色端麦克风、脸部小屏幕、角色端扬声器、轮子和角色端Wi-Fi模块相耦接；
所述远程控制端内置控制端嵌入式系统，并运行Android操作系统，控制端嵌入式系统内置表情识别程序，内置控制端Wi-Fi通信模块、控制端麦克风与控制端扬声器，远程控制端装有控制端显示屏幕、顶部装有控制端摄像头、控制按键，控制按键用于远程控制角色玩具的轮子行走，其中，所述控制端Wi-Fi通信模块，分别与所述角色端Wi-Fi模块、控制端嵌入式系统相耦接；所述控制端嵌入式系统，分别与所述角色端Wi-Fi模块、控制端摄像头、控制端显示屏幕、控制端扬声器、控制端麦克风、和控制按键相耦接；所述控制端摄像头与所述控制端嵌入式系统相耦接；所述控制端显示屏幕与所述控制端嵌入式系统相耦接；所述控制端扬声器与所述控制端嵌入式系统相耦接；所述控制端麦克风与所述控制端嵌入式系统相耦接；所述控制按键与所述控制端嵌入式系统相耦接。
优选地，所述嵌入式系统为ARMv7微处理器。
优选地，所述脸部小屏幕为100px×100px分辨率的显示器。
优选地，所述角色端摄像头为1080p分辨率的摄像头。
优选地，所述表情识别程序为ArcFace、或Emotion API开源表情识别程序。
具体的说本发明需要具备以下结构：（1）内置ARMv7系列或同性能微处理器的嵌入式控制系统的角色玩具，角色形象可以是不同职业的人物或动物等；（2）角色玩具头部装有1080p分辨率的摄像头，脸部为一块100px×100px分辨率的显示器，身体内置WiFi模块，脚下装有两个连接直流电机的轮子和一个平衡支撑轮，身体内还装有扬声器与麦克风；（3）角色的嵌入式系统内预置了各种表情图像，用于显示到脸部的显示器上；（4）远程控制端内置嵌入式系统，并运行Android系统，程序内置ArcFace、Emotion API或同类的开源表情识别程序，内置WiFi模块、麦克风与扬声器；（5）远程控制端装有一块1080p分辨率的显示器，顶部装有一个1080p分辨率的摄像头，控制端还设有按键，用于远程控制角色的轮子行走。
功能说明：（1）控制端系统中预置的ArcFace、Emotion API或其他表情识别程序通过摄像头识别操作者的面部表情，并通过WiFi将表情名远程传输给角色玩具；（2）角色玩具根据控制端给出的表情识别结果，选取对应的表情图像，显示在脸部的显示器上；（3）操作者的语音可以通过控制端的麦克风，由WiFi传输到角色玩具，角色玩具上的扬声器播放收到的语音，角色玩具内置的摄像头和麦克风获取的图像与声音可以通过WiFi传输给控制端，由控制端显示器和扬声器显示画面播放声音；（4）控制端可以通过按键，由WiFi控制角色玩具底部的直流电机，从而远程控制角色玩具的行驶移动。
实施例2：
在实施例1的基础上，结合图2，本实施例为应用实施例，具体如下：
1.启动角色玩具和远程控制端，系统自动将一套角色玩具和远程控制端配对；
2.角色端摄像头拍摄到视频画面，视频画面数据通过角色端的角色端嵌入式系统压缩编码处理后，再通过角色端Wi-Fi模块无线发送给控制端Wi-Fi通信模块，控制端接收到视频数据后，通过视频解码内核程序将视频画面显示在控制端屏幕上，操作即可实时观看到远程角色端拍摄的周围环境画面；
3.角色端麦克风录制声音，音频数据通过角色端嵌入式系统压缩编码处理后，通过角色端Wi-Fi模块无线发送给控制端Wi-Fi通信模块，控制端接收到音频数据后，通过音频解码内核程序将声音在控制端扬声器播放出来，操作者即可实时收听到远程角色端录制的周围环境声音；
4.控制端麦克风捕捉录制操作者说话的语音或环境声音，音频数据通过控制端嵌入式系统压缩编码处理后，通过控制端Wi-Fi模块无线发送给角色端Wi-Fi通信模块，角色端接收到音频数据后，通过音频解码内核程序将声音在角色端扬声器播放出来，角色端即可实时接受并发出远程角色端录制的周围环境声音；
5.操作者在控制端按下控制控制按键，键位指令通过控制端嵌入式系统和控制端Wi-Fi模块发送给角色端Wi-Fi模块和角色端嵌入式系统，角色端嵌入式系统将接收到的指令映射为角色端底部轮子所连接的直流电机的转动模式，最终实现操作者远程遥控角色端轮子旋转并移动位置；
6.操作者做出表情，远程控制端摄像头拍摄操作者的面部画面，并通过嵌入式系统内部集成的表情识别程序，识别出几种预设表情的其中一种，将该表情所对应的编号通过控制端Wi-Fi模块发送给角色端Wi-Fi模块和角色端嵌入式系统，角色端嵌入式系统接收到表情编号信息后，从角色端系统预存的表情图像库中将编号所对应的表情图像调取出来，并显示在角色端脸部小屏幕上，从而完成远程将操作者的表情呈现在角色玩具上的操作。
远程控制终端可以识别出操作者的几种基本表情，并将该信息传递给角色玩具，角色玩具将对应的表情符号图像显示到面部的小型显示器上，让儿童在听到远程语音传输的同时，还可以看到明确的表情反应；角色积木的造型可以是各种不同职业的人员或动物形象，玩具可以对应适应各种职业模拟类积木玩具或建构类玩具。
上述说明示出并描述了本发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (5)

1.一种远程传达表情、语音、图像的角色扮演玩具系统，其特征在于，包括角色玩具和远程控制端，其中，
所述角色玩具的外形为人物或动物，角色玩具的头部装有角色端摄像头、脸部设有脸部小屏幕、身体内置角色端Wi-Fi模块、脚下装有两个连接直流电机的轮子和一个平衡支撑轮、身体内装有角色端扬声器和角色端麦克风，所述角色玩具内置角色端嵌入式系统，该角色端嵌入式系统内预置了表情图像，用于显示到脸部小屏幕上，其中，所述角色端摄像头，与所述角色端嵌入式系统相耦接，所述角色端麦克风，与所述角色端嵌入式系统相耦接；所述角色端扬声器，与所述角色端嵌入式系统相耦接；所述轮子，与所述角色端嵌入式系统相耦接；所述角色端Wi-Fi模块，分别与所述角色端嵌入式系统和远程控制端相耦接；所述角色端嵌入式系统，分别与所述角色端摄像头、角色端麦克风、脸部小屏幕、角色端扬声器、轮子和角色端Wi-Fi模块相耦接；
所述远程控制端内置控制端嵌入式系统，并运行Android操作系统，控制端嵌入式系统内置表情识别程序，内置控制端Wi-Fi通信模块、控制端麦克风与控制端扬声器，远程控制端装有控制端显示屏幕、顶部装有控制端摄像头、控制按键，控制按键用于远程控制角色玩具的轮子行走，其中，所述控制端Wi-Fi通信模块，分别与所述角色端Wi-Fi模块、控制端嵌入式系统相耦接；所述控制端嵌入式系统，分别与所述角色端Wi-Fi模块、控制端摄像头、控制端显示屏幕、控制端扬声器、控制端麦克风、和控制按键相耦接；所述控制端摄像头与所述控制端嵌入式系统相耦接；所述控制端显示屏幕与所述控制端嵌入式系统相耦接；所述控制端扬声器与所述控制端嵌入式系统相耦接；所述控制端麦克风与所述控制端嵌入式系统相耦接；所述控制按键与所述控制端嵌入式系统相耦接。
2.根据权利要求1所述的远程传达表情、语音、图像的角色扮演玩具系统，其特征在于，所述嵌入式系统为ARMv7微处理器。
3.根据权利要求1所述的远程传达表情、语音、图像的角色扮演玩具系统，其特征在于，所述脸部小屏幕为100px×100px分辨率的显示器。
4.根据权利要求1所述的远程传达表情、语音、图像的角色扮演玩具系统，其特征在于，所述角色端摄像头为1080p分辨率的摄像头。
5.根据权利要求1所述的远程传达表情、语音、图像的角色扮演玩具系统，其特征在于，所述表情识别程序为ArcFace、或Emotion API开源表情识别程序。
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