CN108288975A - 一种基于语音识别和摄像采集的儿童安全监护系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于语音识别和摄像采集的儿童安全监护系统包括佩戴终端、监护终端、和ZigBee无线传感器网络，所述佩戴终端和监护终端通过ZigBee无线传感器网络相连，所述佩戴终端包括摄像监护系统、语音监护系统。通过第一数据比较器将第二数据库中近期存储的图像信息同第一数据库ZigBee无线传感器网络连接到的可疑人物图像信息数据库中的图像信息进行比对，比对成功后，报警装置工作，向外界发出报警信号，同时定位装置通过ZigBee无线传感器网络向监护终端发出位置信息，从而通过摄像采集实现对儿童的全方位监护以及对监护人进行及时地提醒。

Description

一种基于语音识别和摄像采集的儿童安全监护系统

技术领域

本发明涉及儿童监护技术领域，尤其涉及一种基于语音识别和摄像采集的儿童安全监护系统。

背景技术

儿童缺乏足够的判断力，无法分辨危险事物，在家庭中可以受到较好的照顾，离开监护人的视线后，可能会发生危害事件，如无人监护状态下受到成人伤害、拐骗等异常事件，如何更好的保护儿童，成为社会的共同的愿望。

由于儿童侵害事件往往具有长期的隐匿性，调查取证困难，虽有摄像监控系统，但由于无法全面覆盖以及及时提醒等缺陷，因此无法彻底解决儿童面临受到伤害的问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有监控系统对于儿童监护无法完全覆盖以及及时提醒的问题，而提出的一种基于语音识别和摄像采集的儿童安全监护系统。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种基于语音识别和摄像采集的儿童安全监护系统，包括佩戴终端、监护终端、和ZigBee无线传感器网络，所述佩戴终端和监护终端通过ZigBee无线传感器网络相连，所述佩戴终端包括摄像监护系统、语音监护系统，所述摄像监护系统包括摄像采集系统、图像信号预处理系统、筛查可疑图像系统、图像显示存储系统，所述摄像采集系统包括云台摄像机、信号传输器、中心控制器，所述云台摄像机、信号传输器、中心控制器依次相连，所述图像信号预处理系统包括A/D转换器、图像信号处理器、射频发射器，所述A/D转换器、图像信号处理器、射频收发器依次相连，所述筛查可疑图像系统包括第一数据库、第二数据库、第一数据比较器、射频接收器，所述第一数据库和第二数据库均与第一数据比较器相连，所述第一数据库通过ZigBee无线传感器网络连接有已标记可疑人物图像信息数据库，所述第二数据库存储图像信号预处理系统近期处理的数据；所述语音监护系统包括语音采集系统、语音信号预处理系统、筛查敏感语音信号系统、语音显示存储系统，所述语音采集系统包括采集模块、前置放大电路模块、主放大电路模块、信号传输器，所述采集模块、前置放大电路模块、主放大电路模块依次相连，所述语音信号预处理系统A/D转换器、语音信号处理器、发射器，所述A/D转换器、语音信号处理器、射频发射器依次相连，所述筛查敏感语音信号系统包括第三数据库、第四数据库、第二数据比较器、接收器，所述第三数据库和第四数据库均与第二数据比较器相连，所述第三数据库通过ZigBee无线传感器网络连接有敏感语音信息数据库，所述第四数据库存储语音信号预处理系统近期处理的数据。

作为上述方案的进一步优化，所述佩戴终端采用智能手环，所述监护终端采用智能手机，所述佩戴终端还包括报警装置、定位装置、显示装置，所述报警装置采用蜂鸣器，且所述报警装置分别与筛查可疑图像信息系统、筛查敏感语音信号系统相连，所述定位装置采用GPS定位仪，且所述定位装置通过ZigBee无线传感器网络与监护终端相连，所述显示装置采用液晶显示屏，且所述显示装置与图像显示存储装置相连。

作为上述方案的进一步优化，所述采集模块包括麦克风，所述前置放大电路模块包括高通滤波器、低通滤波器、前置放大器，所述高通滤波器、低通滤波器、前置放大器依次相连，所述主放大电路模块包括光电隔离电路、模拟开关选通电路、高精度差分放大器，所述光电隔离电路、模拟开关选通电路、高精度差分放大器依次相连。

作为上述方案的进一步优化，所述语音采集系统采用非线性动力学理论采集非线性语音信号。

作为上述方案的进一步优化，所述图像显示存储系统通过显示装置动态显示，所述语音显示存储装置通过语音信号频谱图动态显示。

作为上述方案的进一步优化，本发明还公开了一种基于语音识别和摄像采集的儿童安全监护系统的控制方法，包括以下步骤：

第一步：摄像采集系统中的云台摄像机启动工作，对佩戴终端周围的图像信息进行采集，同时存储在第二数据库中，第一数据比较器将第二数据库中近期存储的图像信息同第一数据库通过ZigBee无线传感器网络连接到的可疑人物图像信息数据库中的图像信息进行比对；

第二步：语音采集系统中的采集模块工作，对佩戴终端周围的语音信息进行采集,并存储在第四数据库中，第二数据比较器将第四数据库中近期存储的图像信息同第三数据库通过ZigBee无线传感器网络连接到的敏感语音信息数据库中的语音信息如哭泣声、呐喊声、以及“救命、回家”等关键词进行比对；

第三步：第一数据比较器将第二数据库中近期存储的图像信息同第一数据库连接到的可疑人物图像信息数据库中的图像信息进行比对，比对成功后，报警装置工作，向外界发出报警信号，同时定位装置通过ZigBee无线传感器网络向监护终端发出位置信息；第二数据比较器将第四数据库中近期存储的语音信息同第三数据库连接到的敏感语音信息数据库中的语音信息如哭泣声、呐喊声、以及“救命、回家”等关键词进行比对；

第四步：比对成功后，报警装置工作，向外界发出报警信号，同时定位装置通过ZigBee无线传感器网络相监护终端发出位置信息。

与现有技术相比，本发明提供了一种基于语音识别和摄像采集的儿童安全监护系统，具备以下有益效果：

(1)本发明的一种基于语音识别和摄像采集的儿童安全监护系统，通过摄像采集系统对佩戴终端周围的图像信息进行采集，通过图像信号预处理系统对数据进行处理，利用射频信号传输给筛查可疑图像系统，并存储在第二数据库中，通过第一数据比较器将第二数据库中近期存储的图像信息同第一数据库ZigBee无线传感器网络连接到的可疑人物图像信息数据库中的图像信息进行比对，比对成功后，报警装置工作，向外界发出报警信号，同时定位装置通过ZigBee无线传感器网络向监护终端发出位置信息，从而通过摄像采集实现对儿童的全方位监护以及对监护人进行及时地提醒。

(2)本发明的一种基于语音识别和摄像采集的儿童安全监护系统及其控制方法，通过语音采集系统对佩戴终端周围的语音信息进行采集，通过语音信号预处理系统对数据进行处理，利用射频信号传输给筛查敏感语音信号系统，并存储在第二数据库中，通过第二数据比较器将第四数据库中近期存储的语音信息同第三数据库ZigBee无线传感器网络连接到的敏感语音信息数据库中的语音信息进行比对，比对成功后，报警装置工作，向外界发出报警信号，同时定位装置通过ZigBee无线传感器网络向监护终端发出位置信息，从而通过语音识别实现对儿童的全方位监护以及对监护人员进行及时地提醒。

(3)本发明的一种基于语音识别和摄像采集的儿童安全监护系统，所述采集模块包括麦克风，所述前置放大电路模块包括高通滤波器、低通滤波器、前置放大器，所述高通滤波器、低通滤波器、前置放大器依次相连，高通滤波器和低通滤波器的存在有利于滤除杂波信号，提高采集到的声波信号的稳定性，所述主放大电路模块包括光电隔离电路、模拟开关选通电路、高精度差分放大器，所述光电隔离电路、模拟开关选通电路、高精度差分放大器依次相连，光电隔离电路具有隔离的作用，避免电路系统间相互干扰，模拟开关选通电路有利于将采集模块采集到的语音信号送入高精度差分放大器中进行处理。

(4)本发明的一种基于语音识别和摄像采集的儿童安全监护系统，语音信号具有非线性动力学系统特点，通过非线性动力学理论便于采集。

(5)本发明的一种基于语音识别和摄像采集的儿童安全监护系统及其控制方法，图像显示存储系统通过显示装置动态显示，所述语音显示存储装置通过语音信号频谱图动态显示，便于对采集到的图像信息和语音信息进行直观、准确的观测。

(6)本发明的一种基于语音识别和摄像采集的儿童安全监护系统，该系统中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现，本发明结构简单，操作方便，通过设有摄像采集功能，对儿童周围潜在的可疑人员进行识别，通过设有语音识别功能，对儿童周围的异常声音进行识别，并能够根据判断信息进行及时的提醒，提高了对儿童监护的效率。

附图说明

图1为本发明的系统图；

图2为本发明的佩戴终端系统图；

图3为本发明的摄像采集系统图；

图4为本发明的图像信号预处理系统图；

图5为本发明的筛查可疑图像系统图；

图6为本发明的语音采集系统图；

图7为本发明的语音信号预处理系统；

图8为本发明的筛查敏感语音信号系统图；

图9为本发明的主放大电路模块系统图；

图10为本发明的前置放大电路模块。

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做出创造性劳动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。

参照图1-10，一种基于语音识别和摄像采集的儿童安全监护系统，包括佩戴终端、监护终端、和ZigBee无线传感器网络，佩戴终端和监护终端通过ZigBee无线传感器网络相连，佩戴终端包括摄像监护系统、语音监护系统，摄像监护系统包括摄像采集系统、图像信号预处理系统、筛查可疑图像系统、图像显示存储系统，摄像采集系统包括云台摄像机、信号传输器、中心控制器，云台摄像机、信号传输器、中心控制器依次相连，图像信号预处理系统包括A/D转换器、图像信号处理器、射频发射器，A/D转换器、图像信号处理器、射频收发器依次相连，筛查可疑图像系统包括第一数据库、第二数据库、第一数据比较器、射频接收器，第一数据库和第二数据库均与第一数据比较器相连，第一数据库通过ZigBee无线传感器网络连接有已标记可疑人物图像信息数据库，第二数据库存储图像信号预处理系统近期处理的数据；语音监护系统包括语音采集系统、语音信号预处理系统、筛查敏感语音信号系统、语音显示存储系统，语音采集系统包括采集模块、前置放大电路模块、主放大电路模块、信号传输器，采集模块、前置放大电路模块、主放大电路模块依次相连，语音信号预处理系统A/D转换器、语音信号处理器、发射器，A/D转换器、语音信号处理器、射频发射器依次相连，筛查敏感语音信号系统包括第三数据库、第四数据库、第二数据比较器、接收器，第三数据库和第四数据库均与第二数据比较器相连，第三数据库通过ZigBee无线传感器网络连接有敏感语音信息数据库，第四数据库存储语音信号预处理系统近期处理的数据。

佩戴终端采用智能手环，监护终端采用智能手机，佩戴终端还包括报警装置、定位装置、显示装置，报警装置采用蜂鸣器，且报警装置分别与筛查可疑图像信息系统、筛查敏感语音信号系统相连，定位装置采用GPS定位仪，且定位装置通过ZigBee无线传感器网络与监护终端相连，显示装置采用液晶显示屏，且显示装置与图像显示存储装置相连。

采集模块包括麦克风，前置放大电路模块包括高通滤波器、低通滤波器、前置放大器，高通滤波器、低通滤波器、前置放大器依次相连，主放大电路模块包括光电隔离电路、模拟开关选通电路、高精度差分放大器，光电隔离电路、模拟开关选通电路、高精度差分放大器依次相连。

语音采集系统采用非线性动力学理论采集非线性语音信号。

图像显示存储系统通过显示装置动态显示，语音显示存储装置通过语音信号频谱图动态显示。

本发明还公开了一种基于语音识别和摄像采集的儿童安全监护系统的控制方法，包括以下步骤：

第一步：摄像采集系统中的云台摄像机启动工作，对佩戴终端周围的图像信息进行采集，同时存储在第二数据库中，第一数据比较器将第二数据库中近期存储的图像信息同第一数据库通过ZigBee无线传感器网络连接到的可疑人物图像信息数据库中的图像信息进行比对；

第二步：语音采集系统中的采集模块工作，对佩戴终端周围的语音信息进行采集,并存储在第四数据库中，第二数据比较器将第四数据库中近期存储的图像信息同第三数据库通过ZigBee无线传感器网络连接到的敏感语音信息数据库中的语音信息如哭泣声、呐喊声、以及“救命、回家”等关键词进行比对；

第三步：第一数据比较器将第二数据库中近期存储的图像信息同第一数据库连接到的可疑人物图像信息数据库中的图像信息进行比对，比对成功后，报警装置工作，向外界发出报警信号，同时定位装置通过ZigBee无线传感器网络向监护终端发出位置信息；第二数据比较器将第四数据库中近期存储的语音信息同第三数据库连接到的敏感语音信息数据库中的语音信息如哭泣声、呐喊声、以及“救命、回家”等关键词进行比对；

第四步：比对成功后，报警装置工作，向外界发出报警信号，同时定位装置通过ZigBee无线传感器网络相监护终端发出位置信息。

工作原理：摄像采集系统中的云台摄像机启动工作，对佩戴终端周围的图像信息进行采集，并经信号传输器传递给图像信号预处理系统，图像信号处理器对A/D转换器转换成的图像信息进行处理，并利用射频发射器传输给筛查可疑图像系统，同时存储在第二数据库中，第一数据比较器将第二数据库中近期存储的图像信息同第一数据库通过ZigBee无线传感器网络连接到的可疑人物图像信息数据库中的图像信息进行比对；第一数据比较器将第二数据库中近期存储的图像信息同第一数据库连接到的可疑人物图像信息数据库中的图像信息进行比对，比对成功后，报警装置工作，向外界发出报警信号，同时定位装置通过ZigBee无线传感器网络向监护终端发出位置信息；同时，语音采集系统中的采集模块工作，对佩戴终端周围的语音信息进行采集，经过前置放大电路模块和主放大电路模块对语音信号放大后，经信号传输器传递给语音信号预处理系统，语音信号处理器对A/D转换器转换成的语音信息进行处理，并利用射频发射器传输给筛查敏感语音信号系统，并存储在第四数据库中，第二数据比较器将第四数据库中近期存储的图像信息同第三数据库通过ZigBee无线传感器网络连接到的敏感语音信息数据库中的语音信息如哭泣声、呐喊声、以及“救命、回家”等关键词进行比对；第二数据比较器将第四数据库中近期存储的语音信息同第三数据库连接到的敏感语音信息数据库中的语音信息如哭泣声、呐喊声、以及“救命、回家”等关键词进行比对，比对成功后，报警装置工作，向外界发出报警信号，同时定位装置通过ZigBee无线传感器网络相监护终端发出位置信息。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于语音识别和摄像采集的儿童安全监护系统，包括佩戴终端、监护终端、和ZigBee无线传感器网络，所述佩戴终端和监护终端通过ZigBee无线传感器网络相连，其特征在于:所述佩戴终端包括摄像监护系统、语音监护系统，所述摄像监护系统包括摄像采集系统、图像信号预处理系统、筛查可疑图像系统、图像显示存储系统，所述摄像采集系统包括云台摄像机、信号传输器、中心控制器，所述云台摄像机、信号传输器、中心控制器依次相连，所述图像信号预处理系统包括A/D转换器、图像信号处理器、射频发射器，所述A/D转换器、图像信号处理器、射频收发器依次相连，所述筛查可疑图像系统包括第一数据库、第二数据库、第一数据比较器、射频接收器，所述第一数据库和第二数据库均与第一数据比较器相连，所述第一数据库通过ZigBee无线传感器网络连接有已标记可疑人物图像信息数据库，所述第二数据库存储图像信号预处理系统近期处理的数据；所述语音监护系统包括语音采集系统、语音信号预处理系统、筛查敏感语音信号系统、语音显示存储系统，所述语音采集系统包括采集模块、前置放大电路模块、主放大电路模块、信号传输器，所述采集模块、前置放大电路模块、主放大电路模块依次相连，所述语音信号预处理系统A/D转换器、语音信号处理器、发射器，所述A/D转换器、语音信号处理器、射频发射器依次相连，所述筛查敏感语音信号系统包括第三数据库、第四数据库、第二数据比较器、接收器，所述第三数据库和第四数据库均与第二数据比较器相连，所述第三数据库通过ZigBee无线传感器网络连接有敏感语音信息数据库，所述第四数据库存储语音信号预处理系统近期处理的数据。

2.根据权利要求1所述的一种基于语音识别和摄像采集的儿童安全监护系统，其特征在于:所述佩戴终端采用智能手环，所述监护终端采用智能手机，所述佩戴终端还包括报警装置、定位装置、显示装置，所述报警装置采用蜂鸣器，且所述报警装置分别与筛查可疑图像信息系统、筛查敏感语音信号系统相连，所述定位装置采用GPS定位仪，且所述定位装置通过ZigBee无线传感器网络与监护终端相连，所述显示装置采用液晶显示屏，且所述显示装置与图像显示存储装置相连。

3.根据权利要求1所述的一种基于语音识别和摄像采集的儿童安全监护系统，其特征在于:所述采集模块包括麦克风，所述前置放大电路模块包括高通滤波器、低通滤波器、前置放大器，所述高通滤波器、低通滤波器、前置放大器依次相连，所述主放大电路模块包括光电隔离电路、模拟开关选通电路、高精度差分放大器，所述光电隔离电路、模拟开关选通电路、高精度差分放大器依次相连。

4.根据权利要求1所述的一种基于语音识别和摄像采集的儿童安全监护系统，其特征在于，所述语音采集系统采用非线性动力学理论采集非线性语音信号。

5.根据权利要求1或2所述的一种基于语音识别和摄像采集的儿童安全监护系统，其特征在于:所述图像显示存储系统通过显示装置动态显示，所述语音显示存储装置通过语音信号频谱图动态显示。

6.基于权利要求1-5任一所述的一种基于语音识别和摄像采集的儿童安全监护系统，其特征在于:所述基于语音识别和摄像采集的儿童安全监护系统的控制方法，包括以下步骤：

第一步：摄像采集系统中的云台摄像机启动工作，对佩戴终端周围的图像信息进行采集，同时存储在第二数据库中，第一数据比较器将第二数据库中近期存储的图像信息同第一数据库通过ZigBee无线传感器网络连接到的可疑人物图像信息数据库中的图像信息进行比对；

第二步：语音采集系统中的采集模块工作，对佩戴终端周围的语音信息进行采集,并存储在第四数据库中，第二数据比较器将第四数据库中近期存储的图像信息同第三数据库通过ZigBee无线传感器网络连接到的敏感语音信息数据库中的语音信息关键词进行比对；

第三步：第一数据比较器将第二数据库中近期存储的图像信息同第一数据库连接到的可疑人物图像信息数据库中的图像信息进行比对，比对成功后，报警装置工作，向外界发出报警信号，同时定位装置通过ZigBee无线传感器网络向监护终端发出位置信息；第二数据比较器将第四数据库中近期存储的语音信息同第三数据库连接到的敏感语音信息数据库中的语音信息关键词进行比对；

第四步：比对成功后，报警装置工作，向外界发出报警信号，同时定位装置通过ZigBee无线传感器网络相监护终端发出位置信息。