CN113516975A - 一种智能家居声控开关系统及控制方法 - Google Patents

一种智能家居声控开关系统及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种智能家居声控开关系统及控制方法，涉及电子设备技术领域，所述系统包括采集模块、处理模块、识别模块、指令选择模块及中央处理器，所述采集模块包括多个声音采集器，多个声音采集器分布于各个房间内，用于获取各个房间内的语音；处理模块用于每个房间内的语音进行预处理，并采集语音的声纹特征和信号幅度值；所述识别模块根据声纹特征和信号幅度值对语音进行判断，生成判断结果；指令选择模块根据识别模块的判断结果选择至少一种语音，并提取语音内的关键字生成语音指令；本发明用于解决现有技术中智能家居声控开关系统对语音的采集不够灵敏，易受到外部环境的干扰，无法准确的判断是噪音还是控制语音，易产生误操作的技术问题。

Description

一种智能家居声控开关系统及控制方法
技术领域
本发明涉及电子设备技术领域，特别是涉及一种智能家居声控开关系统及控制方法。
背景技术
随着科技的发展，智能家居越来越受到用户的欢迎，其中，智能家居声控开关系统省略了“按下遥控语音键”这一程序，用户只需要说出指令，即可根据指令执行控制命令，对房间中的智能家居设备进行操控，如音乐播放、家电控制等，成为极为重要的用户体验。目前，智能语音控制系统嵌入至众多智能家居中，如智能音箱、智能电视、车载、手表、以及传统家居行业的各种开关箱、控制盒等，使得智能语音控制系统成为新一代的智能家居的人机交互和控制中心。
智能家居声控开关系统融合了人工智能语音搜索来改变用户体验，一方面通过前端进行语音识别，对于远场语音识别，主要通过前端的麦克风阵列硬件进行声源定位，同时通过自适应波束形成语音增强，进而完成远场拾音，同时解决噪声、混响、回声等带来的影响；另一方面通过后台进行识别引擎，结合人工智能算法，实现自然人机交互，让用户实现与智能电视或者智能盒子进行“对话”。
然后，现有的智能家居声控开关系统对语音的采集不够灵敏，语音采集器通常设置在某一个房间，需要走到语音采集器的设置地点才能准确的识别到语音，并且在人声比较嘈杂的情况下，智能语音控制系统易受到外部环境的干扰，无法准确的判断是噪音还是控制语音，易产生误操作，因此，智能化还是无法达到人们的要求。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种智能家居声控开关系统及控制方法，用于解决现有技术中智能家居声控开关系统对语音的采集不够灵敏，易受到外部环境的干扰，无法准确的判断是噪音还是控制语音，易产生误操作的技术问题。
本发明提供一种智能家居声控开关系统，用于对家电进行开关控制，所述系统包括采集模块、处理模块、识别模块、指令选择模块及中央处理器，
所述采集模块包括多个声音采集器，多个声音采集器分布于各个房间内，用于获取各个房间内的语音；
处理模块用于每个房间内的语音进行预处理，并采集语音的声纹特征和信号幅度值；
所述识别模块根据声纹特征和信号幅度值对语音进行判断，生成判断结果；
所述指令选择模块根据识别模块的判断结果选择至少一种语音，并提取语音内的关键字生成语音指令；
所述中央处理器将语音指令进行识别和处理，并转化为控制信号输出至对应的家电控制器。
于本发明的一实施例中，所述处理模块包括降噪处理单元和提取单元；
所述降噪处理单元用于对语音进行降噪处理；
所述提取单元用于对降噪处理后的语音进行声纹归一化处理，并提取声纹特征点值和信号幅度值，得到声纹特征点值1、信号幅度值1，声纹特征点值2、信号幅度值2...声纹特征点值n、信号幅度值n。
于本发明的一实施例中，所述识别模块包括声纹比对单元和信号幅度值比较单元；
所述声纹比对单元用于将多个语音的声纹特征进行对比，判断是否来自于同一个人的声音；具体的，将声纹特征点值1、声纹特征点值2...声纹特征点值n一一对比；
所述信号幅度值比较单元用于将多个语音的信号幅度值进行比较，得出信号幅度值最大的语音，具体的，将信号幅度值1、信号幅度值2...信号幅度值n一一对比
于本发明的一实施例中，所述指令选择模块包括整合单元、放大处理单元及关键字提取单元；
所述整合单元用于将多个声音采集器所采集的同一个人的声音进行整合，作为被选择的语音；
所述放大处理单元用于将信号幅度值最大的语音进行声音放大处理，作为被选择的语音，并将其他信号幅度值较小的声音进行声音弱化处理；
所述关键字提取单元用于提取被选择的语音中的关键字，根据关键字生成语音指令。
一种智能家居声控开关的控制方法，所述方法包括以下步骤：
S1：获取各个房间内的语音；
S2：对每个房间内的语音进行预处理，并采集语音的声纹特征和信号幅度值；
S3：根据声纹特征和信号幅度值对语音进行判断，生成判断结果；
S4：根据判断结果选择至少一种语音，并提取语音内的关键字生成语音指令；
S5：对语音指令进行识别和处理，并转化为控制信号输出至对应的家电控制器。
于本发明的一实施例中，所述S2具体包括：
S21：对语音进行降噪处理；
S22：对降噪处理后的语音进行声纹归一化处理，并提取声纹特征点值和信号幅度值；
于本发明的一实施例中，所述S3具体包括：
S31：将多个语音的声纹特征进行对比，判断是否来自于同一个人的声音；
S32：将多个语音的信号幅度值进行比较，得出信号幅度值最大的语音。
于本发明的一实施例中，所述S4具体包括：
S41：将多个声音采集器所采集的同一个人的语言进行整合，作为被选择的语音，例如，声纹特征点值1和声纹特征点值2相同，则说明是声音1和声音2来自于同一个人的声音，则将声音1和声音2进行整合；
S42：若来自不同人的声音，将信号幅度值最大的语音进行声音放大处理，作为被选择的语音，并将其他信号幅度值较小的声音进行声音弱化处理；
S43：提取被选择的语音中的关键字，根据关键字生成语音指令。
如上所述，本发明具有以下有益效果：
1、本发明通过将多个声音采集器设置在各个房间，保证在每个房间说话声音都能被采集到，从而提高了声音采集的灵敏度，使声控开关更加智能化。
2、本发明通过对声纹特征进行识别和判断，从而分析得出每个声音采集器所采集到的语音是否为同一个人的声音，若为同一个人的声音，则不会导致误操作，仅需将所有的语音整合为一条语音并生成语音指令即可；若分析得出不是同一个人的声音时，此时需要判断哪个语音为控制语音，则需要比较信号幅度值得大小，选择信号幅度值最大的语音则为语音指令，并将其他声音进行弱化处理，从而有效的减少误操作的概率。
附图说明
图1显示为本发明公开的系统结构框图；
图2显示为本发明公开的识别模块和指令选择模块的关系结构图；
图3显示为本发明公开的方法步骤图；
图4示为本发明公开的S2的详细步骤图；
图5示为本发明公开的S3详细步骤图；
图6示为本发明公开的S4详细步骤图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
请参阅图1、图2，本发明提供一种智能家居声控开关系统，用于对家电进行开关控制，所述系统包括采集模块、处理模块、识别模块、指令选择模块及中央处理器，
所述采集模块包括多个声音采集器，多个声音采集器分布于各个房间内，用于获取各个房间内的语音，保证在每个房间说话都能被采集到；
处理模块用于每个房间内的语音进行预处理，并采集语音的声纹特征和信号幅度值；
所述识别模块根据声纹特征和信号幅度值对语音进行判断，生成判断结果；
所述指令选择模块根据识别模块的判断结果选择至少一种语音，并提取语音内的关键字生成语音指令；
本实施例中，采集模块包括声音采集器1、声音采集器2...声音采集器n，分别采集到声音1、声音2...声音n，
所述中央处理器将语音指令进行识别和处理，并转化为控制信号输出至对应的家电控制器；例如：语音指令内容为“打开空调”，中央处理器则将控制信号发送至空调的控制器，打开空调；语音指令内容为“关闭客厅的灯”，中央处理器则将控制信号发送至空调的控制器把客厅的灯关闭…等。
本实施例中，还包括唤醒语音库和关键字库，所述唤醒语音库内包含有唤醒采集模块的语句，例如“小度小度”、“你好小爱”、“叮咚叮咚”等，通过唤醒语句唤醒采集模块中的每个声音采集器；所述关键字库中包含控制语句和关键词。
基于以上实施例，所述处理模块包括降噪处理单元和提取单元；
所述降噪处理单元用于对语音进行降噪处理；
所述提取单元用于对降噪处理后的语音进行声纹归一化处理，以提高分析的稳定性，并提取声纹特征点值和信号幅度值。
基于以上实施例，所述识别模块包括声纹比对单元和信号幅度值比较单元；
所述声纹比对单元用于将多个语音的声纹特征进行对比，判断是否来自于同一个人的声音。
所述信号幅度值比较单元用于将多个语音的信号幅度值进行比较，得出信号幅度值最大的语音；
优选的，所述信号幅度对比单元还根据说话人的语气来判定是否为命令语气、是否在对声控开关系统讲话。
基于以上实施例，所述指令选择模块包括整合单元、放大处理单元及关键字提取单元；
所述整合单元用于将多个声音采集器所采集的同一个人的声音进行整合，作为被选择的语音；
所述放大处理单元用于将信号幅度值最大的语音进行声音放大处理，作为被选择的语音，并将其他信号幅度值较小的声音进行声音弱化处理；
所述关键字提取单元用于提取被选择的语音中的关键字(根据关键字库中的关键字来进行判断)，根据关键字生成语音指令。
本实施例中，首先判断每个声音采集器所采集到的语音是否为同一个人的声音，若为同一个人的声音，则不会导致误操作，仅需将所有的语音整合为一条语音并生成语音指令即可；若分析得出不是同一个人的声音时，此时需要判断哪个语音为控制语音，则需要比较信号幅度值得大小，选择信号幅度值最大的语音则为语音指令，并将其他声音进行弱化处理，从而有效的减少误操作的概率。
请参阅图3，一种智能家居声控开关的控制方法，所述方法包括以下步骤：
S1：获取各个房间内的语音；
S2：对每个房间内的语音进行预处理，并采集语音的声纹特征和信号幅度值；
S3：根据声纹特征和信号幅度值对语音进行判断，生成判断结果；
S4：根据判断结果选择至少一种语音，并提取语音内的关键字生成语音指令；
S5：对语音指令进行识别和处理，并转化为控制信号输出至对应的家电控制器。
请参阅图4，基于以上实施例，所述S2具体包括：
S21：对语音进行降噪处理；
S22：对降噪处理后的语音进行声纹归一化处理，并提取声纹特征点值和信号幅度值。
请参阅图5，基于以上实施例，所述S3具体包括：
S31：将多个语音的声纹特征进行对比，判断是否来自于同一个人的声音；
S32：将多个语音的信号幅度值进行比较，得出信号幅度值最大的语音。
请参阅图6，基于以上实施例，所述S4具体包括：
S41：将多个声音采集器所采集的同一个人的语言进行整合，作为被选择的语音；
S42：若来自不同人的声音，将信号幅度值最大的语音进行声音放大处理，作为被选择的语音，并将其他信号幅度值较小的声音进行声音弱化处理；
S43：提取被选择的语音中的关键字，根据关键字生成语音指令。
综上所述，本发明通过在每个房间都设置声音采集器，从而有效的解决了声音采集灵敏度低的问题，同时又通过设置识别模块和指令选择模块对语音进行识别和选择，以减少多个声音采集器同时采集声音易导致误判断的概率。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种智能家居声控开关系统，用于对家电进行开关控制，其特征在于，所述系统包括采集模块、处理模块、识别模块、指令选择模块及中央处理器，
所述采集模块包括多个声音采集器，多个声音采集器分布于各个房间内，用于获取各个房间内的语音；
处理模块用于每个房间内的语音进行预处理，并采集语音的声纹特征和信号幅度值；
所述识别模块根据声纹特征和信号幅度值对语音进行判断，生成判断结果；
所述指令选择模块根据识别模块的判断结果选择至少一种语音，并提取语音内的关键字生成语音指令；
所述中央处理器将语音指令进行识别和处理，并转化为控制信号输出至对应的家电控制器。
2.根据权利要求1所述的智能家居声控开关系统，其特征在于：所述处理模块包括降噪处理单元和提取单元；
所述降噪处理单元用于对语音进行降噪处理；
所述提取单元用于对降噪处理后的语音进行声纹归一化处理，并提取声纹特征点值和信号幅度值。
3.根据权利要求2所述的智能家居声控开关系统，其特征在于：所述识别模块包括声纹比对单元和信号幅度值比较单元；
所述声纹比对单元用于将多个语音的声纹特征进行对比，判断是否来自于同一个人的声音；
所述信号幅度值比较单元用于将多个语音的信号幅度值进行比较，得出信号幅度值最大的语音。
4.根据权利要求3所述的智能家居声控开关系统，其特征在于：所述指令选择模块包括整合单元、放大处理单元及关键字提取单元；
所述整合单元用于将多个声音采集器所采集的同一个人的声音进行整合，作为被选择的语音；
所述放大处理单元用于将信号幅度值最大的语音进行声音放大处理，作为被选择的语音，并将其他信号幅度值较小的声音进行声音弱化处理；
所述关键字提取单元用于提取被选择的语音中的关键字，根据关键字生成语音指令。
5.一种智能家居声控开关的控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
S1：获取各个房间内的语音；
S2：对每个房间内的语音进行预处理，并采集语音的声纹特征和信号幅度值；
S3：根据声纹特征和信号幅度值对语音进行判断，生成判断结果；
S4：根据判断结果选择至少一种语音，并提取语音内的关键字生成语音指令；
S5：对语音指令进行识别和处理，并转化为控制信号输出至对应的家电控制器。
6.根据权利要求5所述的智能家居声控开关的控制方法，其特征在于：所述S2具体包括：
S21：对语音进行降噪处理；
S22：对降噪处理后的语音进行声纹归一化处理，并提取声纹特征点值和信号幅度值。
7.根据权利要求5所述的智能家居声控开关的控制方法，其特征在于：所述S3具体包括：
S31：将多个语音的声纹特征进行对比，判断是否来自于同一个人的声音；
S32：将多个语音的信号幅度值进行比较，得出信号幅度值最大的语音。
8.根据权利要求7所述的智能家居声控开关的控制方法，其特征在于：所述S4具体包括：
S41：将多个声音采集器所采集的同一个人的语言进行整合，作为被选择的语音；
S42：若来自不同人的声音，将信号幅度值最大的语音进行声音放大处理，作为被选择的语音，并将其他信号幅度值较小的声音进行声音弱化处理；
S43：提取被选择的语音中的关键字，根据关键字生成语音指令。
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