CN112037767B - 一种智能语音鞋柜的控制方法以及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能语音鞋柜的控制方法以及系统，控制方法包括以下步骤：采集并处理、提取用户语音信息中的语音特征；将用户语音信息中的语音特征与关键词编号库进行匹配，输出关键词编号或他人编号，根据关键词编号与位置编号库进行匹配，输出位置编号或第三编号，根据他人编号输出第三编号；根据位置编号向用户推出对应的第一鞋柜区域和第二鞋柜区域，根据第三编号向用户推出第三鞋柜区域。本发明通过将语音识别技术运用于智能鞋柜中，通过语音控制实现取放鞋子，操作简便，无需手动选择，提高取放鞋子效率。

Description

一种智能语音鞋柜的控制方法以及系统

技术领域

本发明涉及智能鞋柜技术领域，尤其涉及一种智能语音鞋柜的控制方法以及系统。

背景技术

现有智能鞋柜包括电动机、信号调理电路、按键交互电路、无线控制电路(如图1所示)，其需要手动操作屏幕，同时还要知道鞋子的位置，通过触摸屏幕选择开启哪一个鞋柜。该操作过程繁琐，需要多次手动点击操作，并且容易遗忘鞋子位置从而导致操作不能继续，取放鞋子失败。因此，针对上述问题，有必要提出进一步地解决方案。

发明内容

本发明旨在提供一种智能语音鞋柜的控制方法以及系统，以克服现有技术中存在的不足。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种智能语音鞋柜的控制方法，包括以下步骤：

采集并处理、提取用户语音信息中的语音特征；

将用户语音信息中的语音特征与关键词编号库进行匹配，输出关键词编号或他人编号，根据关键词编号与位置编号库进行匹配，输出位置编号或第三编号，根据他人编号输出第三编号；

根据位置编号向用户推出对应的第一鞋柜区域和第二鞋柜区域，根据第三编号向用户推出第三鞋柜区域。

本发明的一个优选实施方式，所述第一鞋柜区域用于存放用户居家所用鞋子，所述第二鞋柜区域用于存放用户外出所用鞋子，所述第三鞋柜区域用于存放鞋套或客人鞋子。

本发明的一个优选实施方式，所述关键词编号库包括多个关键词编号以及一个他人编号，所述位置编号库包括多个位置编号以及一个第三编号，位置编号包括第一鞋柜区域信息和第二鞋柜区域信息，第三编号包括第三鞋柜区域信息。

本发明的一个优选实施方式，将用户语音信息中的语音特征与关键词编号库进行匹配，输出关键词编号或他人编号，具体为，

将语音特征与关键词编号库中的各个关键词编号进行一一比对，比对结果与第一阈值比较，若不超过第一阈值，则再与第二阈值比较，若不超过第二阈值，则输出最小比对结果所对应的关键词编号，若超过第二阈值，则输出他人编号。

本发明的一个优选实施方式，将语音特征与关键词编号库中的各个关键词编号进行一一比对，具体为，

采用DTW算法将用户语音信息中的语音特征与关键词编号库中的各个关键词编号进行一一比对，得到比对结果。

本发明的一个优选实施方式，所述第一阈值为200-400。

本发明的一个优选实施方式，第二阈值为80-150。

本发明的一个优选实施方式，还包括关键词编号的录入步骤：

接收录入信号后，采集用户语音信息并设置对应的关键词编号，将设置的关键词编号存储在关键词编号库中；

还包括位置编号的设定步骤：

接收绑定信号后，根据关键词编号，将用户第一次指定的鞋柜区域设定为第一鞋柜区域，将用户第二次指定的鞋柜区域设定为第二鞋柜区域，并将以上信息存储在对应的位置编号中。

本发明的一个优选实施方式，实时采集并处理、提取用户语音信息中的语音特征。

还包括，推出第一鞋柜区域、第二鞋柜区域或第三鞋柜区域达到预设持续时间后，收回第一鞋柜区域、第二鞋柜区域或第三鞋柜区域。

本发明还提供了一种智能语音鞋柜系统，包括：

语音模块，所述语音模块用于采集用户的语音信息，并对其处理、提取语音特征；

文本输入模块，所述文本输入模块用于接收用户输入的文本指令，所述文本指令为指定的鞋柜区域；

控制模块，所述控制模块用于接收所述语音模块和所述文本输入模块的输出信号；

存储模块，所述存储模块包括关键词编号库和位置编号库；

鞋柜模块，所述鞋柜模块用于存放物品并响应所述控制模块的指令，所述鞋柜模块包括若干第一鞋柜区域、若干第二鞋柜区域、以及至少一个第三鞋柜区域。

本发明的一个优选实施方式，所述文本输入模块包括键盘。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明通过将语音识别技术运用于智能鞋柜中，通过语音控制实现取放鞋子，操作简便，无需手动选择，提高取放鞋子效率。

(2)本发明根据人员进行分类，并将内外鞋分开，更加卫生，并且一次性推出对应关键词的对应人员的对应第一鞋柜区域和第二鞋柜区域，实现取放同步，简化操作。

(3)本发明能够通过语音识别识别出客人，从而推出第三鞋柜区域，提高鞋柜智能化，使用更加方便。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有的智能鞋柜的结构框图；

图2为本发明的智能语音鞋柜系统的结构框图；

图3为本发明中的函数框图；

图4为本发明的录入流程图；

图5为本发明的绑定流程图；

图6为本发明的推出鞋柜的流程图；

图7为本发明的系统运行状态图。

具体地，100、语音模块；200、文本输入模块；300、控制模块；400、存储模块；500、鞋柜模块；600、电源模块。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

如图2至7所示，一种智能语音鞋柜的控制方法，包括以下步骤：

采集并处理、提取用户语音信息中的语音特征，该语音特征包括MFCC特征。在提取语音特征之前需要对语音信息进行处理，处理包括预加重，分帧，加窗，之后就进行MFCC特征提取，提取步骤包括快速傅里叶变换(FFT)，Mel滤波，计算DCT倒谱系数，从而得到12维的Mel倒谱系数。

将用户语音信息中的语音特征与关键词编号库进行匹配，输出关键词编号或他人编号，根据关键词编号与位置编号库进行匹配，输出位置编号或第三编号，根据他人编号输出第三编号。

根据位置编号向用户推出对应的第一鞋柜区域和第二鞋柜区域，根据第三编号向用户推出第三鞋柜区域。从而将语音识别技术运用于智能鞋柜中，通过语音控制实现取放鞋子，操作简便，无需手动选择，提高取放鞋子效率。

一种智能语音鞋柜系统，包括语音模块100、文本输入模块200、控制模块300、存储模块400以及鞋柜模块500。

具体地，语音模块100用于采集用户的语音信息，并对其处理、提取语音特征。文本输入模块200用于接收用户输入的文本指令，文本指令为指定的鞋柜区域，优选地，文本输入模块200包括键盘。控制模块300用于接收语音模块100和文本输入模块200的输出信号。存储模块400包括关键词编号库和位置编号库。鞋柜模块500用于存放物品并响应控制模块300的指令，鞋柜模块500包括若干第一鞋柜区域、若干第二鞋柜区域、以及至少一个第三鞋柜区域，第一鞋柜区域、第二鞋柜区域和第三鞋柜区域可以均指一个鞋盒，也可以指多个鞋盒，或者是鞋柜中的某一区域。

第一鞋柜区域用于存放用户居家所用鞋子，第二鞋柜区域用于存放用户外出所用鞋子，第三鞋柜区域用于存放鞋套或客人鞋子。根据人员进行分类，并将内外鞋分开，更加卫生，并且通过语音识别识别出客人，从而推出第三鞋柜区域，提高鞋柜智能化，使用更加方便。

本鞋柜系统可以连接市电，也可以设置有电源模块600，采用电池单元进行供电。

由于本鞋柜系统是针对家庭，数据较少，所以关键词编号库可以保存在stm32芯片的内部闪存空间里，即存储模块400与控制模块300一体化设置。关键词编号库包括多个关键词编号以及一个他人编号，位置编号库包括多个位置编号以及一个第三编号，位置编号包括第一鞋柜区域信息和第二鞋柜区域信息，第三编号包括第三鞋柜区域信息。

本系统中还包括六个相对独立的软件功能模块：主程序函数、时间函数、存取函数、外部中断函数、串口函数、语音处理函数与按键处理函数。

在一个优选实施方式，本控制方法还包括关键词编号的录入步骤：接收录入信号后，采集用户语音信息并设置对应的关键词编号，将设置的关键词编号存储在关键词编号库中。即，如图4所示，首先在本鞋柜第一次工作的时候要录入声音，即开机的时候通过文本输入模块输入录入信号，例如按下录音键，进入按键的外部中断程序，把录音标志变量置1，然后退出中断程序，当控制模块300判断录音标志变量为1时，就会向语音模块100发送录入语言的指令，同时控制模块300会待机，等待语音模块100的答应信号，当收到语音模块100的准备完成信号时，指示灯会亮起，表示可以开始录音，同时控制模块300继续待机，等待结束信号，语音模块100录完这次声音会发一个结束信号，控制模块300收到语音模块100的结束信号时，指示灯熄灭表示等待下一次录音准备信号，关键词(例如父亲录入“出门跑步”)录入完成后，语音模块100会给该关键词分配关键词编号(例如编号1)，关键词编号的值就是关键词总数加1，语音模块100会发送人声录入成功信号，控制模块300将录音标志变量置0，退出到主程序。

本控制方法还包括位置编号的设定步骤：接收绑定信号后，根据关键词编号，将用户第一次指定的鞋柜区域设定为第一鞋柜区域，将用户第二次指定的鞋柜区域设定为第二鞋柜区域，并将以上信息存储在对应的位置编号中。即，如图5所示，使用者能自主设定鞋柜区域和关键词的绑定。在平时待机的时候按下绑定按键，程序会进入外部中断程序，然后将绑定标志变量置1，然后退出外部中断程序。当语音模块100向控制模块300发送关键词编号，会通过串口给控制模块300发送一个检测到关键词的消息。控制模块300收到串口消息会进入串口中断程序，消息标志变量置1。控制模块300在检测到消息标志变量为1时，会判断绑定标志变量是否为1，如果为1，将每个鞋柜区域上的指示灯亮起，然后一直扫描鞋柜区域的按键矩阵，按下的第一个按键位置会保存在位置编号内，并为第一鞋柜区域表示居家所用鞋子的位置，同时鞋盒的灯变暗，然后再按下第二个按键位置会保存在位置编号内，并为第二鞋柜区域要求表示外出所用鞋子的位置，之后指示灯全灭，退出到主程序中。

其中，第一鞋柜区域用于存放用户居家所用鞋子，第二鞋柜区域用于存放用户外出所用鞋子，第三鞋柜区域用于存放鞋套或客人鞋子。第三鞋柜区域的设置可以由系统设置，用户不可修改。当然，也可以设置由用户设定。

其中，关键词编号库包括多个关键词编号以及一个他人编号，位置编号库包括多个位置编号以及一个第三编号，位置编号包括第一鞋柜区域信息和第二鞋柜区域信息，第三编号包括第三鞋柜区域信息，即将每个家庭成员的每个关键词都指定一个关键词编号，每一个关键词编号都指定一个位置编号，即对应于一个第一鞋柜区域和一个第二鞋柜区域。

其中，将用户语音信息中的语音特征与关键词编号库进行匹配，输出关键词编号或他人编号，具体为，将语音特征与关键词编号库中的各个关键词编号进行一一比对，比对结果与第一阈值比较，若不超过第一阈值，则再与第二阈值比较，若不超过第二阈值，则输出最小比对结果所对应的关键词编号，若超过第二阈值，则输出他人编号。即，如图6所示，录音标志变量不为1，消息标志变量为1(即不超过第一阈值),绑定标志变量不为1，控制模块300先会判断是否为他人编号(编号0)(即是否超过第二阈值)，如果为0，则匹配第三编号，通过PWN信号驱动电机将第三鞋柜区域推出，若不为0，则输出最小比对结果所对应的关键词编号，关键词编号与位置编号库进行匹配，匹配成功则推出对应的位置编号，从而推出对应的第一鞋柜区域和第二鞋柜区域，最后，等待10秒之后收回推出的鞋盒。优选地，关键词编号与位置编号库进行匹配，匹配失败则输出第三编号，从而推出第三鞋柜区域。

其中，将语音特征与关键词编号库中的各个关键词编号进行一一比对，具体为，采用DTW算法将用户语音信息中的语音特征与关键词编号库中的各个关键词编号进行一一比对，得到比对结果。即将关键词编号用R表示,用户语音信息用T表示，它们时间的距离大小D(T,R)代表了相似度的大小，显然,D(T,R)越小,则相似度越高。公式如下：

D(x,y)＝d(x,y)+min[D(x-1,y),D(x-1,y-1),D(x-1,y-2)]

若D(T,R)不超过第一阈值，则再与第二阈值比较，若不超过第二阈值，则输出关键词编号，有多个比对结果不超过第二阈值，就选取D(T,R)最小的，并输出对应的关键词编号，若超过第二阈值，则输出他人编号(编号0)。

根据多次试验所得，第一阈值设定为200-400，优选地，第一阈值为300。第二阈值设定为80-150，优选地，第二阈值为100。

把DTW语音模板与采集到的语音信号进行比对，不是同一句话，则得到的距离D是很大的值，因此，距离D小于300时，本作品会判断为模板和采集到的信号为同一句话，同时为了识别出是否为同一个人，第二阈值设定的较为苛刻，设定为100能有效的确定模板和采集到的声音为同一个人。

在一个优选实施方式，本智能语音鞋柜的控制方法还包括，推出第一鞋柜区域、第二鞋柜区域或第三鞋柜区域达到预设持续时间后，收回第一鞋柜区域、第二鞋柜区域或第三鞋柜区域，以收纳鞋子，实现循环操作。该预设时间一般为10s。

在一个优选实施方式，实时采集并处理、提取用户语音信息中的语音特征。即，如图7所示，开机之后控制模块300会一直判断录音标志变量和消息标志变量是否为1。

综上，本发明通过将语音识别技术运用于智能鞋柜中，通过语音控制实现取放鞋子，操作简便，无需手动选择，提高取放鞋子效率。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，如：多个单元或组件可以结合，或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其它形式的。

上述作为分离部件说明的单元可以是、或也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是、或也可以不是物理单元；既可以位于一个地方，也可以分布到多个网络单元上；可以根据实际的需要选择其中的部分或全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各实施例中的各功能单元可以全部集成在一个处理单元中，也可以是各单元分别单独作为一个单元，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中；上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，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，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种智能语音鞋柜的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

采集并处理、提取用户语音信息中的语音特征；

将用户语音信息中的语音特征与关键词编号库进行匹配，输出关键词编号或他人编号，根据关键词编号与位置编号库进行匹配，输出位置编号，根据他人编号输出第三编号；

根据位置编号向用户推出对应的第一鞋柜区域和第二鞋柜区域，根据第三编号向用户推出第三鞋柜区域；

其中，将用户语音信息中的语音特征与关键词编号库进行匹配，输出关键词编号或他人编号，具体为，

将语音特征与关键词编号库中的各个关键词编号进行一一比对，比对结果与第一阈值比较，若不超过第一阈值，则再与第二阈值比较，若不超过第二阈值，则输出最小比对结果所对应的关键词编号，若超过第二阈值，则输出他人编号，所述第一阈值为300，所述第二阈值为100；

其中，将语音特征与关键词编号库中的各个关键词编号进行一一比对，具体为，

采用DTW算法将用户语音信息中的语音特征与关键词编号库中的各个关键词编号进行一一比对，得到比对结果。

2.根据权利要求1所述的智能语音鞋柜的控制方法，其特征在于，所述第一鞋柜区域用于存放用户居家所用鞋子，所述第二鞋柜区域用于存放用户外出所用鞋子，所述第三鞋柜区域用于存放鞋套或客人鞋子。

3.根据权利要求1所述的智能语音鞋柜的控制方法，其特征在于，所述关键词编号库包括多个关键词编号以及一个他人编号，所述位置编号库包括多个位置编号以及一个第三编号，位置编号包括第一鞋柜区域信息和第二鞋柜区域信息，第三编号包括第三鞋柜区域信息。

4.根据权利要求1所述的智能语音鞋柜的控制方法，其特征在于，所述第一阈值为200-400。

5.根据权利要求1所述的智能语音鞋柜的控制方法，其特征在于，第二阈值为80-150。

6.根据权利要求1所述的智能语音鞋柜的控制方法，其特征在于，还包括关键词编号的录入步骤：

接收录入信号后，采集用户语音信息并设置对应的关键词编号，将设置的关键词编号存储在关键词编号库中；

还包括位置编号的设定步骤：

接收绑定信号后，根据关键词编号，将用户第一次指定的鞋柜区域设定为第一鞋柜区域，将用户第二次指定的鞋柜区域设定为第二鞋柜区域，并将以上信息存储在对应的位置编号中。

7.根据权利要求1所述的智能语音鞋柜的控制方法，其特征在于，实时采集并处理、提取用户语音信息中的语音特征。

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