CN109859738A - 一种采用虚拟键盘的智能音箱及其语言识别方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种采用虚拟键盘的智能音箱及其语言识别方法，涉及语言识别与控制领域，包括语言模块：采集使用者发出的语言信号，对所述语言信号进行识别与处理，控制智能音箱进行相应动作；虚拟键盘模块：采集所述使用者手动输入的文字指令，对所述文字指令机芯识别与处理，控制智能音箱进行相应动作；转换模块：关闭所述语言模块并开启所述虚拟键盘模块，或者开启语言模块并关闭虚拟键盘模块，本发明给智能音箱增加虚拟键盘解决目前语言识别技术在方言识别时识别率低导致的智能音箱无法满足每个用户的使用需求的问题，使得智能音箱的语言识别受众群体扩大，满足更多群体的使用要求，使用者可以获得更好地使用体验。
Description
技术领域
本发明涉及语言识别与控制领域，特别是指一种采用虚拟键盘的智能音箱及其语言识别方法。
背景技术
智能音箱是一个音箱升级的产物，是家庭消费者用语音进行上网的一个工具，比如点播歌曲、上网购物，或是了解天气预报，它也可以对智能家居设备进行控制，比如打开窗帘、设置冰箱温度、提前让热水器升温等，智能音箱的一个核心点就是语言识别，从而控制影响进行相应动作。但是受制于语音识别技术对于方言识别率较低所以很多时候智能音箱还不足以识别出每一个用户说话的内容，导致智能音箱无法识别使用者的每一句语言指令，影响了使用者的体验感。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提出一种采用虚拟键盘的智能音箱及其语言识别方法。
基于上述目的本发明提供的一种采用虚拟键盘的智能音箱，包括
语言模块：采集使用者发出的语言信号，对所述语言信号进行识别与处理，控制智能音箱进行相应动作；
虚拟键盘模块：采集所述使用者手动输入的文字指令，对所述文字指令机芯识别与处理，控制智能音箱进行相应动作；
转换模块：关闭所述语言模块并开启所述虚拟键盘模块，或者开启语言模块并关闭虚拟键盘模块。
可选的，所述语言模块包括
语言接收模块：采集所述使用者发出的语言信号，并将接收的语言信号转换为声频信号；
语言存储器：存储有语言指令的固定矢量特征；
语言识别模块：接收所述声频信号，并对声频信号进行分析得到特征矢量，将得到的特征矢量与所述语言存储器中的所述固定矢量特征进行模糊比对，得到比对结果；
语言处理模块：根据所述比对结果，控制智能音箱进行相应动作或者启动转换模块。
可选的，所述虚拟键盘模块包括
键盘生成模块；在平面上产生虚拟键盘，所述虚拟键盘具有虚拟按键；
光斑接收模块：采集所述使用者的光斑信号，并将接收到的光斑信号转换为图像信号；
图像识别模块：接收所述图像信号，并将图像信号转换为位置码，再进行查表比对得到ASCII码；
指令生成模块：接收并组合所述ASCII码，得到所述文字指令，控制智能音箱进行相应动作或者启动转换模块。
可选的，所述键盘生成模块包括
键盘图案投射模块：在平面上投射处键盘图案；
感应模块：感应所述使用者的手指活动，并在手指上形成激光光斑
捕捉模块：采集所述激光光斑。
可选的，所述智能音箱包括音箱本体，所述音箱本体上设有识别话筒，音箱本体上开设有一内陷槽，所述内陷槽内设有电机，所述电机的输出轴通过联轴器传动连接有转动部，所述转动部的部分露出内陷槽外，转动部的一个面由上而下依次设有键盘图像投射器、摄像头和一字线性激光器。
可选的，所述转动部与内陷槽之间设有间隙。
可选的，所述转动部上还设有红外发射器，所述内陷槽内还设有与红外发射器配合的红外接收器，转动部上还设有提示喇叭和显示屏。
一种采用虚拟键盘的智能音箱的语言识别方法，包括
进行语言识别：接收来自所述使用者发出的所述语言信号，对语言信号进行识别与处理；
进行一次判断：如果语言模块可以识别所述使用者的语音信号，则控制智能音箱进行相应动作，如果语音模块无法识别所述使用者的语音信号，则语音模块停止工作，并启动所述电机，所述电机将转动部设置有键盘图像投射器、摄像头和一字线性激光器的一面旋转出所述内陷槽外，同时键盘图像投射器、摄像头和一字线性激光器开始工作；
输入指令：所述使用者点击所述虚拟按键，生产文字指令，直接给予智能音箱指令，控制智能音箱进行相应动作，智能音箱执行完成相应动作后，电机反转将转动部复位，关闭键盘图像投射器、摄像头和一字线性激光器，同时开启语言模块。
可选的，所述键盘图像投射器、摄像头和一字线性激光器工作时，所述提示喇叭和显示屏同时工作，提示喇叭用于对所述使用者进行提示和指示，显示屏用于展示使用者当前输入的文字指令。
可选的，所述键盘图像投射器、摄像头和一字线性激光器工作时，所述红外接收器与所述红外发射器位置相对齐，红外接收器接收到来自红外发射器的红外信号。
从上面所述可以看出，本给智能音箱增加虚拟键盘，集合语言信号和文字指令，解决目前语言识别技术在方言识别时识别率低导致的智能音箱无法满足每个用户的使用需求的问题，使得智能音箱的语言识别受众群体扩大，满足更多群体的使用要求，使用者可以获得更好地使用体验。
附图说明
图1为本发明实施例音箱本体的正视图；
图2为本发明实施例音箱本体的侧视图；
图3为本发明实施例音箱本体的俯视剖面图；
图4为本发明实施例中图3中A处的放大示意图；
其中，1-音箱本体，2-识别话筒，3-内陷槽，4-电机，5-转动部，6-键盘图像投射器，7-摄像头，8-一字线性激光器，9-红外发射器，10-红外接收器，11-提示喇叭，12-显示屏。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
本发明提供的一种采用虚拟键盘的智能音箱，包括
语言模块：采集使用者发出的语言信号，对所述语言信号进行识别与处理，控制智能音箱进行相应动作；
虚拟键盘模块：采集所述使用者手动输入的文字指令，对所述文字指令机芯识别与处理，控制智能音箱进行相应动作；
转换模块：关闭所述语言模块并开启所述虚拟键盘模块，或者开启语言模块并关闭虚拟键盘模块。
一种采用虚拟键盘的智能音箱的语言识别方法，包括
进行语言识别：接收来自所述使用者发出的所述语言信号，对语言信号进行识别与处理；
进行一次判断：如果语言模块可以识别所述使用者的语音信号，则控制智能音箱进行相应动作，如果语音模块无法识别所述使用者的语音信号，则语音模块停止工作，并启动所述电机，所述电机将转动部设置有键盘图像投射器、摄像头和一字线性激光器的一面旋转出所述内陷槽外，同时键盘图像投射器、摄像头和一字线性激光器开始工作；
输入指令：所述使用者点击所述虚拟按键，生产文字指令，直接给予智能音箱指令，控制智能音箱进行相应动作，智能音箱执行完成相应动作后，电机反转将转动部复位，关闭键盘图像投射器、摄像头和一字线性激光器，同时开启语言模块。
本发明提供的一种采用虚拟键盘的智能音箱及其语言识别方法给智能音箱增加虚拟键盘，集合语言信号和文字指令，解决目前语言识别技术在方言识别时识别率低导致的智能音箱无法满足每个用户的使用需求的问题，使得智能音箱的语言识别受众群体扩大，满足更多群体的使用要求，使用者可以获得更好地使用体验。
下面结合较佳实施例对本发明进行阐述。
本发明提供的一种采用虚拟键盘的智能音箱，包括
语言模块：采集使用者发出的语言信号，对所述语言信号进行识别与处理，控制智能音箱进行相应动作；
虚拟键盘模块：采集所述使用者手动输入的文字指令，对所述文字指令机芯识别与处理，控制智能音箱进行相应动作；
转换模块：关闭所述语言模块并开启所述虚拟键盘模块，或者开启语言模块并关闭虚拟键盘模块。
所述语言模块包括
语言接收模块：采集所述使用者发出的语言信号，并将接收的语言信号转换为声频信号；
语言存储器：存储有语言指令的固定矢量特征；
语言识别模块：接收所述声频信号，并对声频信号进行分析得到特征矢量，将得到的特征矢量与所述语言存储器中的所述固定矢量特征进行模糊比对，得到比对结果；
语言处理模块：根据所述比对结果，控制智能音箱进行相应动作或者启动转换模块。
所述虚拟键盘模块包括
键盘生成模块；在平面上产生虚拟键盘，所述虚拟键盘具有虚拟按键；
光斑接收模块：采集所述使用者的光斑信号，并将接收到的光斑信号转换为图像信号；
图像识别模块：接收所述图像信号，并将图像信号转换为位置码，再进行查表比对得到ASCII码；
指令生成模块：接收并组合所述ASCII码，得到所述文字指令，控制智能音箱进行相应动作或者启动转换模块。
所述键盘生成模块包括
键盘图案投射模块：在平面上投射处键盘图案；
感应模块：感应所述使用者的手指活动，并在手指上形成激光光斑
捕捉模块：采集所述激光光斑。
请参阅图1，所述智能音箱包括音箱本体1，所述音箱本体1上设有识别话筒2，识别话筒2即为所述语言接收模块，这里可以采用其他进行语言识别的装置。音箱本体1上开设有一内陷槽3，所述内陷槽3内设有电机4，所述电机4的输出轴通过联轴器传动连接有转动部5，所述转动部5的部分露出内陷槽3外，即内陷槽3可以让转动部5的转动部5的一部分区域暴露在内陷槽3外，转动部5一个面由上而下依次设有键盘图像投射器6、摄像头7和一字线性激光器8，若转动部5的形状为圆柱体，那么键盘图像投射器6、摄像头7的中心线位于同一条与转动部5中心线平行的轴线上即可。转动部5上还设有提示喇叭11和显示屏12，提示喇叭11用于对所述使用者进行提示和指示，例如提示使用者“输入成功”、“请重新输入”等等，显示屏12用于展示使用者当前输入的文字指令，便于使用者直观地看到自己输入的文字指令或者对看到信息后对文字指令进行修改。
请参阅图2，转动部5一个面由上而下依次设有键盘图像投射器6、摄像头7和一字线性激光器8，键盘图像投射器6即为键盘生成模块；在平面上产生虚拟键盘，所述虚拟键盘具有虚拟按键，摄像头7和一字线性激光器8即为光斑接收模块：采集所述使用者的光斑信号，并将接收到的光斑信号转换为图像信号；一字线性激光器8发出一字型激光，平行于虚拟键盘射出，这样如果使用者手指有按键活动，会在手指上形成激光光斑，然后摄像头7捕获激光光斑，对应于虚拟键盘的键盘图案映射的位置，就可以知道哪些虚拟按键被按下。
请参阅图3，所述转动部5与内陷槽3之间设有间隙。这样转动部5在转动的时候不会受到内陷槽3外壁的影响。
请参阅图4，所述转动部5上还设有红外发射器9，所述内陷槽3内还设有与红外发射器9配合的红外接收器10，键盘图像投射器6、摄像头7和一字线性激光器8工作时，所述红外接收器10与所述红外发射器9位置相对齐，红外接收器10接收到来自红外发射器9的红外信号，此时电机4即停止工作，转动部5不会再转动，键盘图像投射器6、摄像头7和一字线性激光器8的位置确定，则可以在一个平面上形成虚拟键盘。使用者通过虚拟键盘给予智能音箱指令且智能音箱执行完成指令后，红外发射器9相应地停止工作，电机4继续工作，将转动部5复位。在设置时，红外发射器9需要与键盘图像投射器6、摄像头7和一字线型激光器8保持一段距离。
一种采用虚拟键盘的智能音箱的语言识别方法，包括
进行语言识别：接收来自所述使用者发出的所述语言信号，对语言信号进行识别与处理；
进行一次判断：如果语言模块可以识别所述使用者的语音信号，则控制智能音箱进行相应动作，如果语音模块无法识别所述使用者的语音信号，则语音模块停止工作，并启动所述电机4，所述电机4将转动部5设置有键盘图像投射器6、摄像头7和一字线性激光器8的一面旋转出所述内陷槽3外，同时键盘图像投射器6、摄像头7和一字线性激光器8开始工作，所述键盘图像投射器6、摄像头7和一字线性激光器8工作时，所述提示喇叭11和显示屏12同时工作，键盘图像投射器6、摄像头7和一字线性激光器8工作时，所述红外接收器10与所述红外发射器9位置相对齐，红外接收器10接收到来自红外发射器9的红外信号；
输入指令：所述使用者点击所述虚拟按键，生产文字指令，直接给予智能音箱指令，控制智能音箱进行相应动作，智能音箱执行完成相应动作后，电机4反转将转动部5复位，关闭键盘图像投射器6、摄像头7和一字线性激光器8，同时开启语言模块。
具体地为，使用者先直接说话，产生语言信号，音箱本体1的识别话筒2采集语言信号然后交给音箱本体1内的微处理器进行分析和处理，与语言存储器内的语言指令的固定矢量特征进行模糊比对，得到一个比对结果，当比对结果大于等于微处理器设定好的阈值，则说明该语言信号与既定的语言指令可以匹配，语言信号被识别，微处理器1则直接控制音箱本体1进行相应动作；当比对结果小于微处理器设定好的阈值，则说明该语言信号与既定的语言指令不能匹配，语言信号无法被识别，此时微处理器1暂停识别话筒2采集现场的语言信号，以免对虚拟键盘模块产生干扰，并启动电机4将键盘模块相应的键盘图像投射器6、摄像头7和一字线性激光器8转动到凹陷槽1外，键盘图像投射器6投影出虚拟键盘，一字线性激光器8发出一字型激光，平行于虚拟键盘射出，这样如果使用者手指有按键活动，会在手指上形成激光光斑，然后摄像头7捕获激光光斑，对应于虚拟键盘的键盘图案映射的位置，就可以知道哪些虚拟按键被按下，得到光斑信号，微处理器将此光斑信号转换为图像信号，再将图像信号转换为位置码，再进行查表比对得到ASCII码，就能得到使用者输入了什么，得到文字指令，同时提示喇叭11和显示屏12进行工作。微处理器后续再判断音箱本体1能否执行使用者的文字指令，若能执行，则直接执行，若不能，则通过提示喇叭11和显示屏12进行提示，使用者重新输入。音箱本体1执行完文字指令后，电机1虚拟键盘模块复位，同时再次开启语言模块，如此循环。
对于普通话不标准而说方言的使用者来说，在语言模块无法识别语言信号的情况下，通过虚拟键盘模块辅助完成指令。
综上所述，本发明的有益效果为：给智能音箱增加虚拟键盘，集合语言信号和文字指令，解决目前语言识别技术在方言识别时识别率低导致的智能音箱无法满足每个用户的使用需求的问题，使得智能音箱的语言识别受众群体扩大，满足更多群体的使用要求，使用者可以获得更好地使用体验。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。
另外，为简化说明和讨论，并且为了不会使本发明难以理解，在所提供的附图中可以示出或可以不示出与集成电路(IC)芯片和其它部件的公知的电源/接地连接。此外，可以以框图的形式示出装置，以便避免使本发明难以理解，并且这也考虑了以下事实，即关于这些框图装置的实施方式的细节是高度取决于将要实施本发明的平台的(即，这些细节应当完全处于本领域技术人员的理解范围内)。在阐述了具体细节(例如，电路)以描述本发明的示例性实施例的情况下，对本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下或者这些具体细节有变化的情况下实施本发明。因此，这些描述应被认为是说明性的而不是限制性的。
尽管已经结合了本发明的具体实施例对本发明进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。
本发明的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种采用虚拟键盘的智能音箱，其特征在于，包括
语言模块：采集使用者发出的语言信号，对所述语言信号进行识别与处理，控制智能音箱进行相应动作；
虚拟键盘模块：采集所述使用者手动输入的文字指令，对所述文字指令机芯识别与处理，控制智能音箱进行相应动作；
转换模块：关闭所述语言模块并开启所述虚拟键盘模块，或者开启语言模块并关闭虚拟键盘模块。
2.根据权利要求1所述的采用虚拟键盘的智能音箱，其特征在于，所述语言模块包括
语言接收模块：采集所述使用者发出的语言信号，并将接收的语言信号转换为声频信号；
语言存储器：存储有语言指令的固定矢量特征；
语言识别模块：接收所述声频信号，并对声频信号进行分析得到特征矢量，将得到的特征矢量与所述语言存储器中的所述固定矢量特征进行模糊比对，得到比对结果；
语言处理模块：根据所述比对结果，控制智能音箱进行相应动作或者启动转换模块。
3.根据权利要求1所述的采用虚拟键盘的智能音箱，其特征在于，所述虚拟键盘模块包括
键盘生成模块；在平面上产生虚拟键盘，所述虚拟键盘具有虚拟按键；
光斑接收模块：采集所述使用者的光斑信号，并将接收到的光斑信号转换为图像信号；
图像识别模块：接收所述图像信号，并将图像信号转换为位置码，再进行查表比对得到ASCII码；
指令生成模块：接收并组合所述ASCII码，得到所述文字指令，控制智能音箱进行相应动作或者启动转换模块。
4.根据权利要求3所述的采用虚拟键盘的智能音箱，其特征在于，所述键盘生成模块包括
键盘图案投射模块：在平面上投射处键盘图案；
感应模块：感应所述使用者的手指活动，并在手指上形成激光光斑
捕捉模块：采集所述激光光斑。
5.根据权利要求1所述的采用虚拟键盘的智能音箱，其特征在于，所述智能音箱包括音箱本体(1)，所述音箱本体(1)上设有识别话筒(2)，音箱本体(1)上开设有一内陷槽(3)，所述内陷槽(3)内设有电机(4)，所述电机(4)的输出轴通过联轴器传动连接有转动部(5)，所述转动部(5)的部分露出内陷槽(3)外，转动部(5)的一个面由上而下依次设有键盘图像投射器(6)、摄像头(7)和一字线性激光器(8)。
6.根据权利要求5所述的采用虚拟键盘的智能音箱，其特征在于，所述转动部(5)与内陷槽(3)之间设有间隙。
7.根据权利要求6所述的采用虚拟键盘的智能音箱，其特征在于，所述转动部(5)上还设有红外发射器(9)，所述内陷槽(3)内还设有与红外发射器(9)配合的红外接收器(10)，转动部(5)上还设有提示喇叭(11)和显示屏(12)。
8.一种根据权利要求1-7任意一项所述的采用虚拟键盘的智能音箱的语言识别方法，其特征在于，包括
进行语言识别：接收来自所述使用者发出的所述语言信号，对语言信号进行识别与处理；
进行一次判断：如果语言模块可以识别所述使用者的语音信号，则控制智能音箱进行相应动作，如果语音模块无法识别所述使用者的语音信号，则语音模块停止工作，并启动所述电机(4)，所述电机(4)将所述转动部(5)设置有所述键盘图像投射器(6)、摄像头(7)和一字线性激光器(8)的一面旋转出所述内陷槽(3)外，同时键盘图像投射器(6)、摄像头(7)和一字线性激光器(8)开始工作；
输入指令：所述使用者点击所述虚拟按键，生产文字指令，直接给予智能音箱指令，控制智能音箱进行相应动作，智能音箱执行完成相应动作后，电机(4)反转将转动部(5)复位，关闭键盘图像投射器(6)、摄像头(7)和一字线性激光器(8)，同时开启语言模块。
9.根据权利要求8所述的采用虚拟键盘的智能音箱的语言识别方法，其特征在于，所述键盘图像投射器(6)、摄像头(7)和一字线性激光器(8)工作时，所述提示喇叭(11)和显示屏(12)同时工作，提示喇叭(11)用于对所述使用者进行提示和指示，显示屏(12)用于展示使用者当前输入的文字指令。
10.根据权利要求9所述的采用虚拟键盘的智能音箱的语言识别方法，其特征在于，所述键盘图像投射器(6)、摄像头(7)和一字线性激光器(8)工作时，所述红外接收器(10)与所述红外发射器(9)位置相对齐，红外接收器(10)接收到来自红外发射器(9)的红外信号。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20190607 |