CN112256134B - 一种人工智能数字交互展示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种人工智能数字交互展示装置，包括：体感互动单元，用于采集近场区域的数据并传输至微处理器中，包括语音监听识别装置、手势监测识别装置、视觉识别装置、唤醒装置和红外测温装置；微处理器，内置边缘计算模块和单片机，单片机内置嵌入式程序；翻板式LED显示单元；语音输出单元；通信接口单元；电源芯片。本发明综合运用视觉识别、语音识别、手势识别结合边缘计算实现多种形式的识别与交互功能，视觉展示形式生动多样，可以进行声音、光电多种形式展示，产生内容丰富的光影变化，且结构简单，使用方便，产生丰富生动的交互体验。

Description

一种人工智能数字交互展示装置
技术领域
本发明属于数字交互技术领域，尤其是一种人工智能数字交互展示装置。
背景技术
近年来，在展览展示项目中，经常见到这样一种演绎方式，这种方式的基本展示方法是，利用一个水平或者垂直的投影面与参观者或者用户进行交互。这种基于增强虚拟现实的交互展示方式，非常适合用于科普宣传教育。
传统展板装置展示形式僵化单一，视觉展示效果平淡，内容信息传递较为被动，缺少现场展示的主动交互。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种人工智能数字交互展示装置，通过视觉识别、语音识别、手势识别结合边缘计算实现多种形式的识别与交互功能。
实现本发明目的的技术解决方案为：
一种人工智能数字交互展示装置，包括：
体感互动单元，设置在装置正面，输出端与微处理器连接，用于采集近场区域的数据并传输至微处理器中，包括语音监听识别装置、手势监测识别装置、视觉识别装置、唤醒装置和红外测温装置；其中，语音监听识别装置，用于对使用者进行语音消息监听，根据所述语音消息识别出触发动作信息或唤醒语音信息；手势监测识别装置，用于对使用者进行手势检测，根据所述手势识别出触发动作信息；视觉识别装置，用于获取人脸数据视频流，根据所述人脸数据识别出触发动作信息；唤醒装置，用于对触发动作信息或唤醒语音信息进行匹配，若任意信息匹配成功则对装置进行唤醒；红外测温装置，用于获取使用者的体温信息；
微处理器，设置在装置内部，内置边缘计算模块和单片机，单片机内置嵌入式程序，根据触发动作信息生成控制信号输出至翻板式LED显示单元和语音输出单元；
至少一个翻板式LED显示单元，用于根据单片机输出的控制信号进行翻板显示、拨片显示和灯片展示；
至少一个语音输出单元，用于根据单片机输出的控制信号进行语音播报；
至少一个通信接口单元，设置在装置侧面，其一端与微处理器连接；
电源芯片，为体感互动单元、微处理器、翻板式LED显示单元、语音输出单元和通信接口单元供电。
进一步的，本发明的人工智能数字交互展示装置，所述翻板式LED显示单元包括背光模块、LED模组、电磁驱动机构和电磁翻板，电磁翻板的两表面均安装有LED模组和背光模块，背光模块安装在LED模组的背面；电磁驱动机构与单片机、电磁翻板连接，用于根据单片机的控制信号来控制电磁翻板进行翻转。
进一步的，本发明的人工智能数字交互展示装置，所述语音输出单元包括相连的语音合成模块和扬声器，语音合成模块的输入端与单片机连接。
进一步的，本发明的人工智能数字交互展示装置，所述通信接口单元包括WiFi模块，用于连接互联网。
进一步的，本发明的人工智能数字交互展示装置，所述语音监听识别装置，包括依次相连的阵列麦克风、语音识别模块、语音库，语音识别模块的输出端与微处理器连接；阵列麦克风用于采集使用者的语音信息，语音识别模块用于对该语音信息与语音库进行匹配，匹配成功则输出触发动作信息或唤醒信息。
进一步的，本发明的人工智能数字交互展示装置，所述手势监测识别装置包括依次相连的传感器、手势识别模块、手势库，手势识别模块的输出端与微处理器连接；传感器用于采集使用者的手势信息，手势识别模块用于对该手势信息与手势库进行匹配，匹配成功则输出触发动作信息。
进一步的，本发明的人工智能数字交互展示装置，所述视觉识别装置包括依次相连的摄像头、视觉识别模块、人脸库，视觉识别模块的输出端与微处理器连接；摄像头用于采集使用者的人脸信息，视觉识别模块用于对该人脸信息与人脸库进行匹配，匹配成功则输出触发动作信息。
进一步的，本发明的人工智能数字交互展示装置，所述唤醒装置包括相连的多普勒传感器和唤醒芯片，唤醒芯片的输出端与微处理器连接；多普勒传感器用于采集近场区域的频移信号，唤醒芯片用于根据触发动作信息或唤醒语音信息对装置进行唤醒。
进一步的，本发明的人工智能数字交互展示装置，所述红外测温装置包括相连的相连的红外激光头和红外测温模块，红外测温模块的输出端与微处理器连接。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
1、本发明的人工智能数字交互展示装置视觉展示形式生动多样，可以进行声音、光电多种形式展示，产生内容丰富的光影变化。
2、本发明的人工智能数字交互展示装置运用视觉识别、语音识别、手势识别结合边缘计算实现多种形式的识别与交互功能。
3、本发明的人工智能数字交互展示装置结构简单，使用方便，产生丰富生动的交互体验。
附图说明
图1是本发明的人工智能数字交互展示装置的整体结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
一种人工智能数字交互展示装置，包括：
体感互动单元，设置在装置正面，输出端与微处理器连接，用于采集近场区域的数据并传输至微处理器中，包括语音监听识别装置、手势监测识别装置、视觉识别装置、唤醒装置和红外测温装置；其中，语音监听识别装置，用于对使用者进行语音消息监听，根据所述语音消息识别出触发动作信息或唤醒语音信息；手势监测识别装置，用于对使用者进行手势检测，根据所述手势识别出触发动作信息；视觉识别装置，用于获取人脸数据视频流，根据所述人脸数据识别出触发动作信息；唤醒装置，用于对触发动作信息或唤醒语音信息进行匹配，若任意信息匹配成功则对装置进行唤醒；红外测温装置，用于获取使用者的体温信息；
微处理器，设置在装置内部，内置边缘计算模块和单片机，单片机内置嵌入式程序，根据触发动作信息生成控制信号输出至翻板式LED显示单元和语音输出单元；
至少一个翻板式LED显示单元，用于根据单片机输出的控制信号进行翻板显示、拨片显示和灯片展示；
至少一个语音输出单元，用于根据单片机输出的控制信号进行语音播报；
至少一个通信接口单元，设置在装置侧面，其一端与微处理器连接；
电源芯片，为体感互动单元、微处理器、翻板式LED显示单元、语音输出单元和通信接口单元供电。
实施例1
一种人工智能数字交互展示装置，包括体感互动单元、微处理器、一个翻板式LED显示单元、一个语音输出单元、一个通信接口单元、通信接口单元和电源芯片。其中：
1)体感互动单元，设置在装置正面，输出端与微处理器连接，用于采集近场区域的数据并传输至微处理器中，包括语音监听识别装置、手势监测识别装置、视觉识别装置、唤醒装置和红外测温装置。其中：
语音监听识别装置，用于对使用者进行语音消息监听，根据所述语音消息识别出触发动作信息或唤醒语音信息。所述语音监听识别装置包括依次相连的阵列麦克风、语音识别模块、语音库，语音识别模块可采用型号为HBR640芯片，语音识别模块的输出端与微处理器连接，语音库由使用者预设；阵列麦克风用于采集使用者的语音信息，语音识别模块用于对该语音信息与语音库进行匹配，匹配成功则输出触发动作信息或唤醒信息。
手势监测识别装置，用于对使用者进行手势检测，根据所述手势识别出触发动作信息。所述手势监测识别装置包括依次相连的红外识别传感器、手势识别模块、手势库，手势识别模块采用型号为PAJ7260u2手势识别传感器，手势识别模块的输出端与微处理器连接；传感器用于采集使用者的手势信息，手势识别模块用于对该手势信息与手势库进行匹配，匹配成功则输出触发动作信息。
视觉识别装置，用于获取人脸数据视频流，根据所述人脸数据识别出触发动作信息。所述视觉识别装置包括依次相连的摄像头、视觉识别模块、人脸库，视觉识别模块采用型号为OpenMV(OV7725)机器视觉模块，视觉识别模块的输出端与微处理器连接；摄像头用于采集使用者的人脸信息，视觉识别模块用于对该人脸信息与人脸库进行匹配，匹配成功则输出触发动作信息。
唤醒装置，用于对触发动作信息或唤醒语音信息进行匹配，若任意信息匹配成功则对装置进行唤醒。所述唤醒装置包括相连的多普勒传感器和唤醒芯片，唤醒芯片采用运算放大器LM324，运算放大器LM324的输出端与微处理器连接，输出高电平至微处理器唤醒系统；多普勒传感器用于采集近场区域的频移信号，唤醒芯片用于根据触发动作信息或唤醒语音信息对装置进行唤醒。
红外测温装置，用于获取使用者的体温信息。所述红外测温装置包括相连的相连的红外激光头和红外测温模块，红外测温模块采用MLX90614ESF-DCI-000-TU传感器，红外测温模块的输出端与微处理器连接。
2)微处理器，设置在装置内部，内置边缘计算模块和51单片机，边缘计算模块可采用嵌入式AI边缘计算，51单片机内置嵌入式程序，所述嵌入式程序可采用现有的程序或自编程序，根据触发动作信息生成控制信号输出至翻板式LED显示单元和语音输出单元；
3)翻板式LED显示单元，用于根据单片机输出的控制信号进行翻板显示、拨片显示和灯片展示。所述翻板式LED显示单元包括背光模块、LED模组、电磁驱动机构和电磁翻板，电磁翻板的两表面均安装有LED模组和背光模块，背光模块安装在LED模组的背面；电磁驱动机构与单片机、电磁翻板连接，用于根据单片机的控制信号来控制电磁翻板进行翻转。
4)语音输出单元，用于根据单片机输出的控制信号进行语音播报。所述语音输出单元包括相连的语音合成模块和扬声器，语音合成模块可采用XF-S4240中文语音合成模块，语音合成模块的输入端与单片机连接。
5)通信接口单元，设置在装置侧面，其一端与微处理器连接。所述通信接口单元包括WiFi模块，用于连接互联网。
6)电源芯片，为体感互动单元、微处理器、翻板式LED显示单元、语音输出单元和通信接口单元供电。
实施例2
一种人工智能数字交互展示装置的功能如下：
1)光电磁驱动显示：显示单元在单片机的控制下，通过电磁驱动机构可根据制作的灯片内容翻转显示、交替显示、顺序依次显示，同时控制背光模块的点亮以及电磁翻板遮蔽时序完成幻灯的显示效果。
2)语音交互：通过语音监听识别装置与语音输出单元，完成人机交互，装置可根据语音指令完成展示内容的视觉呈现，通过语音合成模块完成展示内容的语音播报。
3)手势交互：通过手势监测识别装置识别预先定义的手势，完成对展板内容的视觉呈现控制，以及呈现内容的语音播报交互。
4)视觉识别：根据参观者的身份，装置自动识别参观者的身份来致相应的欢迎词等，就展示内容与参观者进行交互介绍。
5)防疫与统计功能，装置通过红外测温终端与识别处理程序，采集装置参观区域人群的体温，排查本区域的体温，完成防疫报警，通过视觉识别装置实时监测展板参观区域人流量，完成参观人流量统计。
本装置的展示部分实现画面内容的整体展示与分段区域展示、以及内容声光展示的交互，根据传感器采集到的装置近场区域的相关数据，传输至单片机内，通过内置的嵌入程序以及边缘计算模块来控制装置不同区域内容的高亮展示，并且与参观者的肢体交互、语音交互，并可以通过语音合成模块进行内容语音播报，通过人脸识别来产生个体相应的问候与欢迎语，产生丰富生动的参观交互体验。
本装置的视觉展示形式生动多样，可以进行声音、光电多种形式展示，产生内容丰富的光影变化。当参观者处于近场时主动以语音响应，并进一步以语音、光影造型、图标等多种形式与参观者进行交互。
以上所述仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种人工智能数字交互展示装置，其特征在于，包括：
体感互动单元，设置在装置正面，输出端与微处理器连接，用于采集近场区域的数据并传输至微处理器中，包括语音监听识别装置、手势监测识别装置、视觉识别装置、唤醒装置和红外测温装置；
其中，语音监听识别装置，用于对使用者进行语音消息监听，根据所述语音消息识别出触发动作信息或唤醒语音信息；所述语音监听识别装置，包括依次相连的阵列麦克风、语音识别模块、语音库，语音识别模块采用型号为HBR640芯片，HBR640芯片的输出端与微处理器连接，语音库由使用者预设，阵列麦克风用于采集使用者的语音信息，HBR640芯片用于对该语音信息与语音库进行匹配，匹配成功则输出触发动作信息或唤醒信息；
手势监测识别装置，用于对使用者进行手势检测，根据所述手势识别出触发动作信息；所述手势监测识别装置包括依次相连的传感器、手势识别模块、手势库，手势识别模块采用型号为PAJ7260u2手势识别传感器，PAJ7260u2手势识别模块的输出端与微处理器连接，传感器用于采集使用者的手势信息，PAJ7260u2手势识别模块用于对该手势信息与手势库进行匹配，匹配成功则输出触发动作信息；
视觉识别装置，用于获取人脸数据视频流，根据所述人脸数据识别出触发动作信息；所述视觉识别装置包括依次相连的摄像头、视觉识别模块、人脸库，视觉识别模块采用型号为OpenMV(OV7725)机器视觉模块，OpenMV(OV7725)视觉识别模块的输出端与微处理器连接，摄像头用于采集使用者的人脸信息，OpenMV(OV7725)视觉识别模块用于对该人脸信息与人脸库进行匹配，匹配成功则输出触发动作信息；
唤醒装置，用于对触发动作信息或唤醒语音信息进行匹配，若任意信息匹配成功则对装置进行唤醒；所述唤醒装置包括相连的多普勒传感器和唤醒芯片，唤醒芯片采用运算放大器LM324，运算放大器LM324的输出端与微处理器连接，输出高电平至微处理器唤醒系统，多普勒传感器用于采集近场区域的频移信号，唤醒芯片用于根据触发动作信息或唤醒语音信息对装置进行唤醒；根据多普勒传感器采集到的人工智能数字交互展示装置近场区域的相关数据，传输至单片机内，通过内置的嵌入程序以及边缘计算模块来控制人工智能数字交互展示装置不同区域内容的高亮展示；
红外测温装置，用于获取使用者的体温信息；所述红外测温装置包括相连的相连的红外激光头和红外测温模块，红外测温模块采用MLX90614ESF-DCI-000-TU传感器，MLX90614ESF-DCI-000-TU传感器的输出端与微处理器连接；
微处理器，设置在装置内部，内置边缘计算模块和51单片机，边缘计算模块可采用嵌入式AI边缘计算，51单片机内置嵌入式程序，所述嵌入式程序可采用现有的程序或自编程序，根据触发动作信息生成控制信号输出至翻板式LED显示单元和语音输出单元；
至少一个翻板式LED显示单元，用于根据单片机输出的控制信号进行翻板显示、拨片显示和灯片展示；
至少一个语音输出单元，用于根据单片机输出的控制信号进行语音播报；所述语音输出单元包括相连的语音合成模块和扬声器，语音合成模块可采用XF-S4240中文语音合成模块，语音合成模块的输入端与单片机连接；
至少一个通信接口单元，设置在装置侧面，其一端与微处理器连接；
电源芯片，为体感互动单元、微处理器、翻板式LED显示单元、语音输出单元和通信接口单元供电；
根据参观者的身份，所述人工智能数字交互展示装置自动识别参观者的身份来致相应的欢迎词，就展示内容与参观者进行交互介绍；
所述人工智能数字交互展示装置通过红外测温终端与识别处理程序，采集装置参观区域人群的体温，排查本区域的体温，完成防疫报警，通过视觉识别装置实时监测展板参观区域人流量，完成参观人流量统计。
2.根据权利要求1所述的人工智能数字交互展示装置，其特征在于，所述翻板式LED显示单元包括背光模块、LED模组、电磁驱动机构和电磁翻板，电磁翻板的两表面均安装有LED模组和背光模块，背光模块安装在LED模组的背面；电磁驱动机构与单片机、电磁翻板连接，用于根据单片机的控制信号来控制电磁翻板进行翻转。
3.根据权利要求1所述的人工智能数字交互展示装置，其特征在于，所述通信接口单元包括WiFi模块，用于连接互联网。
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