CN112365826A

CN112365826A - 一种智能声光交互系统及方法

Info

Publication number: CN112365826A
Application number: CN202011071685.0A
Authority: CN
Inventors: 童谣; 王园园
Original assignee: Ningbo University
Current assignee: Ningbo University
Priority date: 2020-10-09
Filing date: 2020-10-09
Publication date: 2021-02-12
Anticipated expiration: 2040-10-09
Also published as: CN112365826B

Abstract

本发明公开了一种智能声光交互系统，包括主控模块、多个智能音箱和光影形成机构，所述智能音箱和光影形成机构均与所述主控模块连接，所述光影形成机构能够产生形状不同、大小不同的光斑，所述主控模块控制智能音箱根据不同的乘客播放不同的声音，配合光影形成机构产生的光斑，缓解乘客的焦虑情绪。智能音箱通过合理避噪，播放自然环境声音，并与光影形成机构配合，使乘客沉浸在一种声音和光斑结合的环境中，进而缓解乘客等车时的焦虑情绪。

Description

一种智能声光交互系统及方法

技术领域

本发明涉及智能设备，特别涉及一种智能声光交互系统及方法。

背景技术

传统的城市公交车站功能单一，大多仅仅是让乘客待车的地点，基本配置仅仅是一个站台、公交车站牌及垃圾桶等公共卫生设施，站台只有为乘客遮风挡雨的功能，乘客在等车时，对公交车的运行时间难以预知、沿途的公交路况和车辆位置也难以获悉，公交车的间隔时间长，很容易使乘客产生位置的焦虑心理，异常天气时更是苦不堪言。随着社会的发展，我们拥有了智能的公交到站提醒App，有些公交站也有实时显示的数字化面板，但事实上，现代人在等车过程中的焦虑仍存在，因此，如何减少乘客等车时的焦虑是亟待解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种智能声光交互系统及方法，通过播放大自然的声音或者音乐，搭配晃动的光斑，带给等车的乘客不同的感受，从而缓解乘客等车时的焦虑情绪。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：

一种智能声光交互系统，包括主控模块、多个智能音箱和光影形成机构，所述智能音箱和光影形成机构均与所述主控模块连接，所述光影形成机构能够产生形状不同、大小不同的光斑，所述主控模块控制智能音箱根据不同的乘客播放不同的声音，配合光影形成机构产生的光斑，缓解乘客的焦虑情绪。

作为优选，所述光影形成机构包括由针织机编织出的光影板，所述光影板上设有多个形状不规则的孔洞，所述光影板内嵌有多个肌腱，所述肌腱与马达连接，所述马达驱动所述肌腱运动，所述孔洞的大小和形状会由于肌腱的运动而改变，进而改变孔洞通光的形状和通光量。

作为优选，还包括智能AI识别模块，所述智能AI识别模块包括存储单元和分析单元，所述智能AI识别模块能够采集人脸图像，并对采集到的人脸图像进行处理，然后将处理后的人脸图像与存储单元内的数据集进行对比，输出识别结果，所述识别结果包括性别信息、年龄信息和情绪信息，所述主控模块根据智能AI识别模块的识别结果播放风格不同、音量大小不同的声音，并控制光影形成机构产生不同形状、大小、能够保持持续变化的光斑。

作为优选，还包括动作采集模块，所述动作采集模块与所述主控模块连接，所述动作采集模块能够捕捉用户的动作，并根据采集到的用户动作判断用户是否需要使用该智能声光交互系统，进而输出相应的信号至主控模块，所述主控模块控制该智能声光交互系统开启或者关闭。

作为优选，还包括位置调节机构，用于调节智能音箱的上下高度。

作为优选，所述位置调节机构包括定滑轮、偏心轮、拉绳和弹簧，所述偏心轮固定在定滑轮的一侧，所述拉绳绕设在偏心轮的外侧，所述拉绳的一端与所述智能音箱连接，所述拉绳的另一端通过弹簧固定在公交站台的底部。

作为优选，公交站台上还设有纵向延伸的滑轨，所述智能音箱上设有滑块，所述滑块插装在所述滑轨内沿所述滑轨上下运动。

作为优选，所述智能音箱包括壳体和设于壳体底部的带式扬声单元。

作为优选，公交站台上还设有杀菌装置，所述智能音箱在使用后通过杀菌装置进行杀菌处理。

一种智能声光交互方法，包括以下步骤：

步骤一、在距离公交站目标距离范围内时，可通过手机App预约上述的智能声光交互系统中的一个智能音箱以及需要该智能音箱服务的时间，其中各智能音箱之间通过编号进行区分；

步骤二、乘客到达该公交站后，核对相应的智能音箱的编号，然后站立或者坐在对应的智能音箱正下方，智能AI识别模块进行识别和分析，播放相应的声音，同时控制光影形成机构产生相应的光斑；

步骤三、当预约的智能音箱的服务时长结束后，并且乘客没有进一步的动作表示继续使用时，该智能声光交互系统关闭，然后通过杀菌装置进行杀菌；当预约的智能音箱的服务时长结束，乘客通过手机App或者动作指示需要继续使用时，所述智能音箱继续播放声音，所述光影形成机构继续工作产生相应的光斑，直至乘客停止使用。

与现有技术相比，本发明的智能声光交互系统和方法的优点在于，

（1）智能音箱通过合理避噪，播放自然环境声音，可以使城市公交站台中等车的乘客更贴近自然，进而缓解乘客等车时的焦虑问题；

（2）通过智能音箱和光影形成机构的配合，使乘客沉浸在一种声音和光斑结合的环境中，能够进一步缓解乘客等车时的焦虑情绪；

（3）可通过手势或者手机App开启或者关闭对该智能声光交互系统的使用，该系统能够自动识别使用者的性别、年龄和情绪，从而在数据库内选择相应的声音以及光斑动作状态，其中声音可以是大自然的风声、水声，也可以是流行音乐或者是博物馆的历史文化；

（4）智能音箱的高度能够调节，从而适应不同身高的人使用。

附图说明

图1为本实施例中智能声光交互系统的系统框图；

图2为本实施例中公交站台的结构示意图；

图3为本实施例中位置调节机构及智能音箱的结构示意图；

图4为本实施例中遮阳帽结构的智能音箱的结构示意图。

图中，1、主控模块；2、智能音箱；21、壳体；22、带式扬声单元；23、滑块；3、光影形成机构；31、光影板；32、孔洞；4、智能AI识别模块；5、动作采集模块；6、位置调节机构；61、定滑轮；62、偏心轮；63、拉绳；64、弹簧；65、滑轨。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

一种智能声光交互系统，结合图1-4所示，包括主控模块1、多个智能音箱2、调节智能音箱2高度的位置调节机构6、光影形成机构3、智能AI识别模块4和动作采集模块5，智能音箱2、驱动机构、光影形成机构3、智能AI识别模块4和动作采集模块5均与主控模块1连接，光影形成机构3能够产生形状不同、大小不同的光斑，位置调节机构6能够控制智能音箱2的高度位置，以便于适应不同身高的乘客使用，通过主控模块1控制智能音箱2播放声音以及控制光影形成机构3产生的光斑带给乘客不同的感受，以缓解乘客的焦虑情绪。

具体地，智能音箱2包括壳体21和设于壳体21底部的带式扬声单元22，其中壳体21可以为弧形设置，也可以为遮阳帽状，弧形设置的智能音箱2如图3所示，遮阳帽状的智能音箱2如图4所示，壳体21优选采用氟碳木纹钢材料，具体指将转印膜上的木纹采用水转印工艺复制于钢材表面，由于氟碳喷涂采用多层喷涂方式，充分发挥氟碳金属漆耐候性、耐磨损性、耐腐蚀性，具有硬度高和不易变形的优点。其中带式扬声单元22的原理是给设置在匀强磁场中的导电薄膜施加音频电流，电流产生的磁场与匀强磁场相互排斥、吸引，使薄膜受力振动发声。带式扬声单元22的振膜采用铝合金或聚酰亚胺薄膜材料。

智能音箱2内还设有降噪单元，利用波的干涉可叠加和可相消远离，主要是通过接收到的外界的音频信号以合适的相位差与波幅比在只能音箱内叠加播放，从而达到降低外界的声音。

位置调节机构6包括定滑轮61、偏心轮62、拉绳63和弹簧64，偏心轮62固定在定滑轮61的一侧，拉绳63绕设在偏心轮62的外侧，拉绳63的一端与智能音箱2连接，拉绳63的另一端通过弹簧64固定在公交站台的底部。

通过弹簧64和偏心轮62稳定智能音箱2的原理是，智能音箱2的重量是固定的，当智能音箱2向下运动时，弹簧64拉力变大，智能音箱2向上运动时，弹簧64拉力变小，由于拉绳63绕设在偏心轮62的外侧，当弹簧64拉力小时，拉力的力臂比较长，弹簧64拉力大时，力臂较短，其产生的扭矩始终等于智能音箱2的重力所产生的扭矩，智能音箱2的重力由弹簧64的拉力还平衡，从而使智能音箱2上下高度调节后仍稳定的平置在公交站台上，实现音箱2在标注量正负12cm范围内的可调节高度设计。而乘客如果是坐立使用时，站起时会因智能音箱2还没复位而撞到智能音箱2上，通过弹簧64的设置可以减轻乘客撞击时的力度，避免受伤。另外，公交站台上还设有纵向延伸的滑轨65，智能音箱2上设有滑块23，滑块23插装在所述滑轨65内沿所述滑轨65上下运动。

光影形成机构3包括由针织机编织出的光影板31，光影板31上设有多个形状不规则的孔洞32，光影板31内嵌有多个肌腱，肌腱与马达连接，马达驱动肌腱运动，孔洞32的大小和形状会由于肌腱的运动而改变，进而改变孔洞32通光的形状和通光量。其中，光影板31的材料为TPR或者TPE。

考虑到不同的乘客对环境的喜好和需求不同，若能够对此做到区分，就能够根据不同性别、年龄和情绪的人，做出与之相适应的响应。智能AI识别模块4包括存储单元和分析单元，智能AI识别模块4能够采集人脸图像，并对采集到的人脸图像进行处理，然后将处理后的人脸图像与存储单元内的数据集进行对比，输出识别结果，识别结果包括性别信息、年龄信息和情绪信息，主控模块1根据智能AI识别模块4的识别结果播放风格不同、音量大小不同的声音，并控制光影形成机构3产生不同形状、大小、能够保持持续变化的光斑。

具体地，处理人脸图像是基于MTCNN网络模型，MTCNN算法是利用三层级联架构结合设计的卷积神经网络算法，能够对图像中的人脸进行检测和人脸关键点的粗略定位，实现人脸的检测与对齐。然后将处理后的人脸图像与数据集中的人脸图像进行对比，得出相应的识别结果，包括性别、年龄、情绪等，情绪至少包括生气、害怕、开心、中立、悲伤、惊讶和厌恶等不同的情绪，主控模块1通过乘客的信息和状态做出相应的声光组合。

动作采集模块5与主控模块1连接，动作采集模块5能够捕捉用户的动作，并根据采集到的用户动作判断用户是否需要使用该智能声光交互系统，进而输出相应的信号至主控模块1，主控模块1控制该智能声光交互系统开启或者关闭。当用户的动作与设定的使用动作一致时，主控模块1会控制该智能声光交互系统工作，当用户的动作与设定的停止使用的动作一致时，该智能声光交互系统停止工作。并且该动作采集模块5还能够采集到乘客有站起的趋势，然后通过智能音箱2提醒乘客先不要站起，或者身体前倾站起，避免头部撞到智能音箱2上。

公交站台上还设有杀菌装置，智能音箱2在使用后通过杀菌装置进行杀菌处理。该杀菌装置可以是通过喷消毒水进行杀菌，也可以是一个消毒箱，在消毒箱内设置紫外线灯，智能音箱2使用后，打开消毒箱的开口，推动智能音箱2进入到消毒箱内，关闭消毒箱的开口后，消毒箱内的紫外线灯打开对智能音箱2进行消杀。

一种智能声光交互方法，包括以下步骤：

步骤一、在距离公交站目标距离范围内时，可通过手机App预约上述的智能声光交互系统中的一个智能音箱2以及需要该智能音箱2服务的时间，其中各智能音箱2之间通过编号进行区分；

步骤二、乘客到达该公交站后，核对相应的智能音箱2的编号，然后站立或者坐在对应的智能音箱2正下方，智能AI识别模块4进行识别和分析，播放相应的声音，同时控制光影形成机构3产生相应的光斑；

步骤三、当预约的智能音箱2的服务时长结束后，并且乘客没有进一步的动作表示继续使用时，该智能声光交互系统关闭，然后通过杀菌装置进行杀菌；当预约的智能音箱2的服务时长结束，乘客通过手机App或者动作指示需要继续使用时，所述智能音箱2继续播放声音，所述光影形成机构3继续工作产生相应的光斑，直至乘客停止使用。

与现有技术相比，本发明的智能声光交互系统和方法的优点在于，智能音箱2通过合理避噪，播放自然环境声音，可以使城市公交站台中等车的乘客更贴近自然，进而缓解乘客等车时的焦虑问题；通过智能音箱2和光影形成机构3的配合，使乘客沉浸在一种声音和光斑结合的环境中，能够进一步缓解乘客等车时的焦虑情绪；可通过手势或者手机App开启或者关闭对该智能声光交互系统的使用，该系统能够自动识别使用者的性别、年龄和情绪，从而在数据库内选择相应的声音以及光斑动作状态，其中声音可以是大自然的风声、水声，也可以是流行音乐或者是博物馆的历史文化；智能音箱2的高度能够调节，从而适应不同身高的人使用。

尽管以上详细地描述了本发明的优选实施例，但是应该清楚地理解，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种智能声光交互系统，其特征在于：包括主控模块（1）、多个智能音箱（2）和光影形成机构（3），所述智能音箱（2）和光影形成机构（3）均与所述主控模块（1）连接，所述光影形成机构（3）能够产生形状不同、大小不同的光斑，所述主控模块（1）控制智能音箱（2）根据不同的乘客播放不同的声音，配合光影形成机构（3）产生的光斑，缓解乘客的焦虑情绪。

2.根据权利要求1所述的智能声光交互系统，其特征在于：所述光影形成机构（3）包括由针织机编织出的光影板（31），所述光影板（31）上设有多个形状不规则的孔洞（32），所述光影板（31）内嵌有多个肌腱，所述肌腱与马达连接，所述马达驱动所述肌腱运动，所述孔洞（32）的大小和形状会由于肌腱的运动而改变，进而改变孔洞（32）通光的形状和通光量。

3.根据权利要求1所述的智能声光交互系统，其特征在于：还包括智能AI识别模块（4），所述智能AI识别模块（4）包括存储单元和分析单元，所述智能AI识别模块（4）能够采集人脸图像，并对采集到的人脸图像进行处理，然后将处理后的人脸图像与存储单元内的数据集进行对比，输出识别结果，所述识别结果包括性别信息、年龄信息和情绪信息，所述主控模块（1）根据智能AI识别模块（4）的识别结果播放风格不同、音量大小不同的声音，并控制光影形成机构（3）产生不同形状、大小、能够保持持续变化的光斑。

4.根据权利要求3所述的智能声光交互系统，其特征在于：还包括动作采集模块（5），所述动作采集模块（5）与所述主控模块（1）连接，所述动作采集模块（5）能够捕捉用户的动作，并根据采集到的用户动作判断用户是否需要使用该智能声光交互系统，进而输出相应的信号至主控模块（1），所述主控模块（1）控制该智能声光交互系统开启或者关闭。

5.根据权利要求1所述的智能声光交互系统，其特征在于：还包括位置调节机构（6），用于调节智能音箱（2）的上下高度。

6.根据权利要求5所述的智能声光交互系统，其特征在于：所述位置调节机构（6）包括定滑轮（61）、偏心轮（62）、拉绳（63）和弹簧（64），所述偏心轮（62）固定在定滑轮（61）的一侧，所述拉绳（63）绕设在偏心轮（62）的外侧，所述拉绳（63）的一端与所述智能音箱（2）连接，所述拉绳（63）的另一端通过弹簧（64）固定在公交站台的底部。

7.根据权利要求6所述的智能声光交互系统，其特征在于：公交站台上还设有纵向延伸的滑轨（65），所述智能音箱（2）上设有滑块（23），所述滑块（23）插装在所述滑轨（65）内沿所述滑轨（65）上下运动。

8.根据权利要求7所述的智能声光交互系统，其特征在于：所述智能音箱（2）包括壳体（21）和设于壳体（21）底部的带式扬声单元（22）。

9.根据权利要求1所述的智能声光交互系统，其特征在于：公交站台上还设有杀菌装置，所述智能音箱（2）在使用后通过杀菌装置进行杀菌处理。

10.一种智能声光交互方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一、在距离公交站目标距离范围内时，可通过手机App预约上述的智能声光交互系统中的一个智能音箱（2）以及需要该智能音箱（2）服务的时间，其中各智能音箱（2）之间通过编号进行区分；

步骤二、乘客到达该公交站后，核对相应的智能音箱（2）的编号，然后站立或者坐在对应的智能音箱（2）正下方，智能AI识别模块（4）进行识别和分析，播放相应的声音，同时控制光影形成机构（3）产生相应的光斑；

步骤三、当预约的智能音箱（2）的服务时长结束后，并且乘客没有进一步的动作表示继续使用时，该智能声光交互系统关闭，然后通过杀菌装置进行杀菌；当预约的智能音箱（2）的服务时长结束，乘客通过手机App或者动作指示需要继续使用时，所述智能音箱（2）继续播放声音，所述光影形成机构（3）继续工作产生相应的光斑，直至乘客停止使用。