CN110083738A - 一种基于声纹和情境感知的音乐推荐方法和终端设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于声纹和情境感知的音乐推荐方法和终端设备，通过获取用户的声音数据，提取用户声音数据中的声纹特征并保存，通过采集用户当时所处环境的信息数据，如运动状态，天气信息，地理位置信息，再结合声纹对应的用户行为偏好，声音所表达的当时情感，提出的一种用户当前情景的音乐推荐方案；最后将两种方案结合并以音乐播放装置的方式自动给用户播放推荐音乐，同时也为用户提供反馈机制以便模型能够自动的优化推荐系统。本发明还具有结构简单、操作方便、容易实施的优点。
Description
技术领域
本发明涉及智能音乐推荐设备领域，尤其涉及一种基于声纹和情境感知的音乐推荐方法和终端设备。
背景技术
随着时代发展，海量音乐目不暇接，高效准确地获取用户音乐喜好并及时推送成为了现如今必不可缺的需求之一。现如今音乐推荐方法不外乎基于内容推荐和协同过滤算法，通过登陆用户账号进行歌单推荐。但是在家庭音乐等多用户使用场景中，不同用户有着不一样的音乐喜好并且同一用户在不同场景环境下也有着不一样的音乐喜好，所以现如今的音乐推送设备在推送方面存在操作繁琐和不准确等问题。
声纹识别技术可以方便快捷地识别用户身份，在现在，声纹识别的技术也有了一定的发展和沉淀，但是相较起人脸和指纹识别，其应用还有很大的发展空间。情境感知可以获取当前场景下的时间、温度、气候、地理位置等环境信息。
现有技术下，已经有许多通过语音启动智能音乐播放器的产品案例，但是该技术无法在多用户的情况下实现快速识别不同用户的不同需求，推送每个用户不同歌单的功能。同时人脸识别，指纹识别等快速识别用户身份的解决方案需要用户靠近播放设备。
因此，现有技术需要进一步改进和完善。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于声纹识别和情境感知的音乐推荐方法，提供给用户更友好以及个性化的音乐推荐，使用户能够拥有较好和较新颖的产品使用体验。
本发明的另一目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于上述音乐推荐方法的终端设备。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种基于声纹和情境感知的音乐推荐方法，该音乐推荐方法主要包括如下步骤：
步骤S1：根据用户的声纹信息，结合环境特征，给用户推荐音乐结果；
步骤S2：根据用户所处的情景信息，筛选音乐结果：
步骤S3：按照推荐结果给用户推荐音乐，并根据用户的实时反馈，记录并更新音乐推荐列表；
步骤S4：声纹识别模块由声纹录入单元、声纹存储单元以及声纹认证单元组成；
步骤S5：情景识别模块由天气/时间单元、温度传感器、运动传感器以及GPS传感器组成；
步骤S6：声纹存储单元与用户数据存储单元相连，声纹录入单元采集信息后，将用户信息发送至用户数据存储单元保存；
步骤S7：情景感知模块中的天气/时间单元与无线通信模块相连，通过无线通信模块从云端服务器获取天气/时间信息，并且云端服务器可以通过无线通信模块给音乐播放装置提供外界音乐资源；
步骤S8：语义识别单元能将用户发出的指令信息转化成相对应的规则并传送至处理器。
具体的，所述步骤S1还包括如下具体步骤：
步骤S11：通过用户声纹，判断用户属性，获取对应的用户画像，确定音乐推荐的基本类型；
步骤S12：通过环境特征，进一步筛选出符合用户当前情景下的音乐类型，并向用户推送音乐结果。
具体的，所述步骤S2还包括如下具体步骤：
步骤S21：根据运动传感器获取的用户运动状态，确定推送音乐的节奏类型；
步骤S22：根据用户所处的位置信息，确定推送音乐的分类；
步骤S23：根据用户所处环境的温度以及天气，确定推送音乐的风格；
步骤S24：根据用户当前时间，确定推送音乐的节奏类型和风格。
本发明的另一目的通过下述技术方案实现：
一种基于声纹和情境感知的音乐推荐终端设备，该音乐推荐终端设备主要包括音频输入模块、情境感知模块、声纹识别模块、无线通信模块、处理器、语义识别单元、数据存储单元、音乐播放模块、以及云服务器。所述处理器分别与情境感知模块、声纹识别模块、无线通信模块、语义识别单元、数据存储单元、音乐播放模块电连接。所述音频输入模块分别与语义识别单元和声纹识别模块电连接。所述音乐播放器与数据存储单元电连接；所述无线通信模块通过网络通信协议与云服务器连接。
所述音频输入模块用于接收用户发出的声音信息。
所述情境感知模块用于获取用户当时所处环境信息，包括天气/时间单元、温度传感器、运动传感器、以及GPS传感器。所述天气/时间单元、温度传感器、运动传感器和GPS传感器分别与处理器电连接。
所述声纹识别模块包括声纹录入单元、声纹匹配单元、声纹存储单元、以及声纹认证单元。所述声纹录入单元分别与音频输入模块、声纹匹配单元、声纹存储单元连接。所述声纹认证单元分别与声纹匹配单元、声纹存储单元连接。所述声纹录入单元能够向声纹存储单元中存入新的成员信息和成员声纹数据。声纹匹配单元能够分析音频输入模块输入的声音的声纹数据，声纹匹配单元能够根据声纹数据分析用户的身份。
所述无线通信模块用于连接云服务器，获取互联网音乐资源、其他互联网资讯、以及调用云端服务器资源。
所述语义识别单元用于识别用户发出的内容，将相对应的指令转换为对应信号发送给处理器，并根据规则启动相对应的操作。
所述音乐播放模块用于接收处理器发送的信息，播放相对应的歌曲文件，记录用户的反馈信息并及时更新推荐列表。
所述云服务器有大量音乐资源，音乐推荐终端设备通过无线通信模块连接云服务器下载音乐资源。
作为本发明的优选方案，所述所处环境信息包括温度、天气、时间、运动状态、以及地理位置信息。
每个人都有不同的音乐喜好，为此本发明加入的声纹特征识别，能识别特定的用户信息。根据所处环境状态的不同，用户也有不同的音乐喜好，运动状态不适合听舒缓的歌曲，平静状态也不想听慷慨激昂的歌曲。在同一个国家的不同地区的用户也有着不同的音乐喜好。不同的时间段也可能有着不同的音乐需求，比如就寝之前，大多数人都会想收听一些舒缓安眠的歌曲。天气的阴晴冷暖也会影响着人们的心情。综上，不同环境下用户音乐喜好的不同，也会给推荐歌单的准确性带来比较大的影响，相较于传统的基于内容和协同过滤的音乐推荐方式，对此提出的情景感知模块可以有效解决这个问题。
使用时，用户把自己的声纹数据存储在音乐播放装置内，当用户需要听歌的时候，用户对着音乐播放装置发出声音信息播放指令。通过音频输入模块，语义识别模块识别用户语音信息，并将用户当时的声音信息输入声纹识别模块，与声纹识别模块里存储的用户数据进行匹配认证身份，验证成功则匹配对应的用户声纹，识别特定用户，并通过语义识别单元识别用户说话内容。如果获取的是特定歌曲名称则启动音乐播放模块播放对应歌曲，如果获取的是‘随便听听’等信息，则自动获取符合改用户音乐喜好的初始音乐推荐列表。
接着启动情景感知模块，通过情景感知模块，处理器获取天气、时间、温度、运动以及所在地理位置等特征，通过这些环境特征，筛选初始推送歌曲列表，得出一个最终的推送结果，将预测用户喜好度更高的歌单歌曲推送到音乐播放模块，播放相对应的歌曲。并将记录用户行为，在最终推荐音乐的过程中，获取用户对音乐的行为反馈数据并记录，将用户喜欢和跳过的歌曲记录存储到用户数据库，根据反馈数据及时更新推荐播放列表，构建相对应的用户画像。
在特定的时间，比如用户晨起或者就寝的时间，加入歌曲A被用户执行跳过的操作，则可以代表在这个时间段，用户对A音乐不感兴趣，收到用户反馈后，将减少音乐A在下一次推荐中的推荐频率，如果在第二次推荐中音乐A依然被用户切掉了，则此时可以认为用户对A音乐在该时间段内不感兴趣，则将音乐A剔除出该时间段的推荐。同理，在运动和平缓状态下，对音乐的推荐方式也如上述。在其他时间段内，对于音乐A而言，增加一次筛选机会，如果被用户执行累计三次跳过，可以认为用户是真的不喜欢音乐A的类型，则无需再添加进推荐列表。
当用户听到推荐歌曲的时候，可以发出“喜欢”或者“不喜欢”的声音指令，用户可以执行暂停，快进，切歌等操作，音乐播放设备会记录用户的操作行为，同时添加这个时间、天气和运动状态等特征数据，并运用机器学习相关知识进行判断，当用户行为数据量记录越多的时候，音乐喜好判断的准确性会越来越高，与此同时，用户对推荐歌曲的满意度也会随着提升，这也将大大提高用户对产品的喜好程度，提高用户使用粘性，优化用户的使用体验。
当有用户需要听歌的时候，音频输入模块通过用户的声音判断出用户有听歌需求，声纹识别模块对该用户的声纹进行验证和匹配，处理器获取声纹匹配模块的匹配结果，如果匹配结果证明此人是已录入声纹用户，则启动播放器，并添加对应用户特征信息。如果匹配结果证明此人不是相关用户则保持智能播放器为关闭状态。提升了音乐播放的便捷性和提供了音乐播放器私密性的功能。
本发明的工作过程和原理是：获取用户的声音数据，提取用户声音数据中的声纹特征并保存，通过采集用户当时所处环境的信息数据，如运动状态，天气信息，地理位置信息，再结合声纹对应的用户行为偏好，声音所表达的当时情感，提出了一种用户当前情景的音乐推荐方案；最后将两种方案结合并以音乐播放装置的方式自动给用户播放推荐音乐，同时也为用户提供反馈机制以便模型能够自动的优化推荐系统。本发明还具有结构简单、操作方便、容易实施的优点。
与现有技术相比，本发明还具有以下优点：
(1)本发明所提供的基于声纹和情境感知的音乐推荐方法和终端设备通过声纹识别用户身份后，分析用户行为数据，得出用户音乐喜好，并在预推荐列表中过滤掉用户喜好度低和不符合当前情景的音乐，推荐效果好，提升用户体验。
(2)本发明所提供的基于声纹和情境感知的音乐推荐方法和终端设备提供给用户更友好以及个性化的音乐推荐，使用户能够拥有较好和较新颖的产品使用体验。
(3)本发明所提供的基于声纹和情境感知的音乐推荐方法和终端设备通过声纹录入单元，可以根据用户要求设置声纹锁的功能，身份验证错误则播放器不会启动，只有已存储的声纹信息匹配成功后才可以打开播放装置。实现让该播放装置成为一人或多人的私有播放装置。
(4)本发明所提供的基于声纹和情境感知的音乐推荐方法和终端设备利用声纹技术的优点：既能快速识别用户信息，又有更远距离的操作方便性，声纹识别技术能更为方便快捷地启动音乐播放装置并通过验证，获取特定对应的用户画像，针对不同的用户，推送用户专属的喜好的歌曲
附图说明
图1是本发明所提供的基于声纹和情境感知的音乐推荐终端设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明作进一步说明。
实施例1：
如图1所示，本实施例公开了一种基于声纹和情境感知的音乐推荐方法，该音乐推荐方法主要包括如下步骤：
步骤S1：根据用户的声纹信息，结合环境特征，给用户推荐音乐结果；
步骤S2：根据用户所处的情景信息，筛选音乐结果：
步骤S3：按照推荐结果给用户推荐音乐，并根据用户的实时反馈，记录并更新音乐推荐列表；
步骤S4：声纹识别模块由声纹录入单元、声纹存储单元以及声纹认证单元组成；
步骤S5：情景识别模块由天气/时间单元、温度传感器、运动传感器以及GPS传感器组成；
步骤S6：声纹存储单元与用户数据存储单元相连，声纹录入单元采集信息后，将用户信息发送至用户数据存储单元保存；
步骤S7：情景感知模块中的天气/时间单元与无线通信模块相连，通过无线通信模块从云端服务器获取天气/时间信息，并且云端服务器可以通过无线通信模块给音乐播放装置提供外界音乐资源；
步骤S8：语义识别单元能将用户发出的指令信息转化成相对应的规则并传送至处理器。
具体的，所述步骤S1还包括如下具体步骤：
步骤S11：通过用户声纹，判断用户属性，获取对应的用户画像，确定音乐推荐的基本类型；
步骤S12：通过环境特征，进一步筛选出符合用户当前情景下的音乐类型，并向用户推送音乐结果。
具体的，所述步骤S2还包括如下具体步骤：
步骤S21：根据运动传感器获取的用户运动状态，确定推送音乐的节奏类型；
步骤S22：根据用户所处的位置信息，确定推送音乐的分类；
步骤S23：根据用户所处环境的温度以及天气，确定推送音乐的风格；
步骤S24：根据用户当前时间，确定推送音乐的节奏类型和风格。
本实施例还公开了一种基于声纹和情境感知的音乐推荐终端设备，该音乐推荐终端设备主要包括音频输入模块、情境感知模块、声纹识别模块、无线通信模块、处理器、语义识别单元、数据存储单元、音乐播放模块、以及云服务器。所述处理器分别与情境感知模块、声纹识别模块、无线通信模块、语义识别单元、数据存储单元、音乐播放模块电连接。所述音频输入模块分别与语义识别单元和声纹识别模块电连接。所述音乐播放器与数据存储单元电连接；所述无线通信模块通过网络通信协议与云服务器连接。
所述音频输入模块用于接收用户发出的声音信息。
所述情境感知模块用于获取用户当时所处环境信息，包括天气/时间单元、温度传感器、运动传感器、以及GPS传感器。所述天气/时间单元、温度传感器、运动传感器和GPS传感器分别与处理器电连接。
所述声纹识别模块包括声纹录入单元、声纹匹配单元、声纹存储单元、以及声纹认证单元。所述声纹录入单元分别与音频输入模块、声纹匹配单元、声纹存储单元连接。所述声纹认证单元分别与声纹匹配单元、声纹存储单元连接。所述声纹录入单元能够向声纹存储单元中存入新的成员信息和成员声纹数据。声纹匹配单元能够分析音频输入模块输入的声音的声纹数据，声纹匹配单元能够根据声纹数据分析用户的身份。
所述无线通信模块用于连接云服务器，获取互联网音乐资源、其他互联网资讯、以及调用云端服务器资源。
所述语义识别单元用于识别用户发出的内容，将相对应的指令转换为对应信号发送给处理器，并根据规则启动相对应的操作。
所述音乐播放模块用于接收处理器发送的信息，播放相对应的歌曲文件，记录用户的反馈信息并及时更新推荐列表。
所述云服务器有大量音乐资源，音乐推荐终端设备通过无线通信模块连接云服务器下载音乐资源。
作为本发明的优选方案，所述所处环境信息包括温度、天气、时间、运动状态、以及地理位置信息。
每个人都有不同的音乐喜好，为此本发明加入的声纹特征识别，能识别特定的用户信息。根据所处环境状态的不同，用户也有不同的音乐喜好，运动状态不适合听舒缓的歌曲，平静状态也不想听慷慨激昂的歌曲。在同一个国家的不同地区的用户也有着不同的音乐喜好。不同的时间段也可能有着不同的音乐需求，比如就寝之前，大多数人都会想收听一些舒缓安眠的歌曲。天气的阴晴冷暖也会影响着人们的心情。综上，不同环境下用户音乐喜好的不同，也会给推荐歌单的准确性带来比较大的影响，相较于传统的基于内容和协同过滤的音乐推荐方式，对此提出的情景感知模块可以有效解决这个问题。
使用时，用户把自己的声纹数据存储在音乐播放装置内，当用户需要听歌的时候，用户对着音乐播放装置发出声音信息播放指令。通过音频输入模块，语义识别模块识别用户语音信息，并将用户当时的声音信息输入声纹识别模块，与声纹识别模块里存储的用户数据进行匹配认证身份，验证成功则匹配对应的用户声纹，识别特定用户，并通过语义识别单元识别用户说话内容。如果获取的是特定歌曲名称则启动音乐播放模块播放对应歌曲，如果获取的是‘随便听听’等信息，则自动获取符合改用户音乐喜好的初始音乐推荐列表。
接着启动情景感知模块，通过情景感知模块，处理器获取天气、时间、温度、运动以及所在地理位置等特征，通过这些环境特征，筛选初始推送歌曲列表，得出一个最终的推送结果，将预测用户喜好度更高的歌单歌曲推送到音乐播放模块，播放相对应的歌曲。并将记录用户行为，在最终推荐音乐的过程中，获取用户对音乐的行为反馈数据并记录，将用户喜欢和跳过的歌曲记录存储到用户数据库，根据反馈数据及时更新推荐播放列表，构建相对应的用户画像。
在特定的时间，比如用户晨起或者就寝的时间，加入歌曲A被用户执行跳过的操作，则可以代表在这个时间段，用户对A音乐不感兴趣，收到用户反馈后，将减少音乐A在下一次推荐中的推荐频率，如果在第二次推荐中音乐A依然被用户切掉了，则此时可以认为用户对A音乐在该时间段内不感兴趣，则将音乐A剔除出该时间段的推荐。同理，在运动和平缓状态下，对音乐的推荐方式也如上述。在其他时间段内，对于音乐A而言，增加一次筛选机会，如果被用户执行累计三次跳过，可以认为用户是真的不喜欢音乐A的类型，则无需再添加进推荐列表。
当用户听到推荐歌曲的时候，可以发出“喜欢”或者“不喜欢”的声音指令，用户可以执行暂停，快进，切歌等操作，音乐播放设备会记录用户的操作行为，同时添加这个时间、天气和运动状态等特征数据，并运用机器学习相关知识进行判断，当用户行为数据量记录越多的时候，音乐喜好判断的准确性会越来越高，与此同时，用户对推荐歌曲的满意度也会随着提升，这也将大大提高用户对产品的喜好程度，提高用户使用粘性，优化用户的使用体验。
当有用户需要听歌的时候，音频输入模块通过用户的声音判断出用户有听歌需求，声纹识别模块对该用户的声纹进行验证和匹配，处理器获取声纹匹配模块的匹配结果，如果匹配结果证明此人是已录入声纹用户，则启动播放器，并添加对应用户特征信息。如果匹配结果证明此人不是相关用户则保持智能播放器为关闭状态。提升了音乐播放的便捷性和提供了音乐播放器私密性的功能。
本发明的工作过程和原理是：获取用户的声音数据，提取用户声音数据中的声纹特征并保存，通过采集用户当时所处环境的信息数据，如运动状态，天气信息，地理位置信息，再结合声纹对应的用户行为偏好，声音所表达的当时情感，提出了一种用户当前情景的音乐推荐方案；最后将两种方案结合并以音乐播放装置的方式自动给用户播放推荐音乐，同时也为用户提供反馈机制以便模型能够自动的优化推荐系统。本发明还具有结构简单、操作方便、容易实施的优点。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种基于声纹和情境感知的音乐推荐方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1：根据用户的声纹信息，结合环境特征，给用户推荐音乐结果；
步骤S2：根据用户所处的情景信息，筛选音乐结果：
步骤S3：按照推荐结果给用户推荐音乐，并根据用户的实时反馈，记录并更新音乐推荐列表；
步骤S4：声纹识别模块由声纹录入单元、声纹存储单元以及声纹认证单元组成；
步骤S5：情景识别模块由天气/时间单元、温度传感器、运动传感器以及GPS传感器组成；
步骤S6：声纹存储单元与用户数据存储单元相连，声纹录入单元采集信息后，将用户信息发送至用户数据存储单元保存；
步骤S7：情景感知模块中的天气/时间单元与无线通信模块相连，通过无线通信模块从云端服务器获取天气/时间信息，并且云端服务器可以通过无线通信模块给音乐播放装置提供外界音乐资源；
步骤S8：语义识别单元能将用户发出的指令信息转化成相对应的规则并传送至处理器。
2.根据权利要求1所述的基于声纹和情境感知的音乐推荐方法，其特征在于，所述步骤S1还包括如下具体步骤：
步骤S11：通过用户声纹，判断用户属性，获取对应的用户画像，确定音乐推荐的基本类型；
步骤S12：通过环境特征，进一步筛选出符合用户当前情景下的音乐类型，并向用户推送音乐结果。
3.根据权利要求1所述的基于声纹和情境感知的音乐推荐方法，其特征在于，所述步骤S2还包括如下具体步骤：
步骤S21：根据运动传感器获取的用户运动状态，确定推送音乐的节奏类型；
步骤S22：根据用户所处的位置信息，确定推送音乐的分类；
步骤S23：根据用户所处环境的温度以及天气，确定推送音乐的风格；
步骤S24：根据用户当前时间，确定推送音乐的节奏类型和风格。
4.一种基于声纹和情境感知的音乐推荐终端设备，其特征在于，包括音频输入模块、情境感知模块、声纹识别模块、无线通信模块、处理器、语义识别单元、数据存储单元、音乐播放模块、以及云服务器；所述处理器分别与情境感知模块、声纹识别模块、无线通信模块、语义识别单元、数据存储单元、音乐播放模块电连接；所述音频输入模块分别与语义识别单元和声纹识别模块电连接；所述音乐播放器与数据存储单元电连接；所述无线通信模块通过网络通信协议与云服务器连接；
所述音频输入模块用于接收用户发出的声音信息；
所述情境感知模块用于获取用户当时所处环境信息，包括天气/时间单元、温度传感器、运动传感器、以及GPS传感器；所述天气/时间单元、温度传感器、运动传感器和GPS传感器分别与处理器电连接；
所述声纹识别模块包括声纹录入单元、声纹匹配单元、声纹存储单元、以及声纹认证单元；所述声纹录入单元分别与音频输入模块、声纹匹配单元、声纹存储单元连接；所述声纹认证单元分别与声纹匹配单元、声纹存储单元连接；所述声纹录入单元能够向声纹存储单元中存入新的成员信息和成员声纹数据；声纹匹配单元能够分析音频输入模块输入的声音的声纹数据，声纹匹配单元能够根据声纹数据分析用户的身份；
所述无线通信模块用于连接云服务器，获取互联网音乐资源、其他互联网资讯、以及调用云端服务器资源；
所述语义识别单元用于识别用户发出的内容，将相对应的指令转换为对应信号发送给处理器，并根据规则启动相对应的操作；
所述音乐播放模块用于接收处理器发送的信息，播放相对应的歌曲文件，记录用户的反馈信息并及时更新推荐列表；
所述云服务器有大量音乐资源，音乐推荐终端设备通过无线通信模块连接云服务器下载音乐资源。
5.根据权利要求1所述的基于声纹和情境感知的音乐推荐终端设备，其特征在于，所述所处环境信息包括温度、天气、时间、运动状态、以及地理位置信息。
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