CN117055744B - 家用物联网鼠标、终端、服务器及系统 - Google Patents

家用物联网鼠标、终端、服务器及系统 Download PDF

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Abstract

本发明实施例提供的家用物联网鼠标、终端、服务器及系统，包括语音采集模块、控制模块、通讯模块；语音采集模块用于采集语音片段；控制模块用于根据目标终端的类型、当前工作模式，确定目标信息；控制模块还用于通过通讯模块将目标信息发送给目标终端，使目标终端控制目标设备完成目标信息对应的指示；其中，目标终端为家用物联网鼠标所连接的终端；目标终端存储有从服务器中下载的第一识别模型；第一识别模型用于确定目标设备以及目标信息对应的指示。通过根据目标终端的类型、当前工作模式，对采集的语音片段进行不同的处理，使鼠标能够与各种终端组成网关，实现物联网的控制功能。

Description

家用物联网鼠标、终端、服务器及系统
技术领域
本发明属于电数字数据处理技术领域，尤其涉及一种家用物联网鼠标、终端、服务器及系统。
背景技术
目前，鼠标作为计算机的一种常用的外接输入设备，主要应用在办公领域，鼠标的基本功能也体现在文字输入，翻译等功能上，而鼠标按键功能往往较单一，用户无法自定义鼠标按键功能，鼠标作为计算机的配件脱离计算机时将失去大部分功能。
在物联网场景下，鼠标和其所连接的计算机，通常将共同作为网关，来实现物联网中各个设备的控制。但该方式下，鼠标仅能用于安装特定app的计算机，以实现物联网功能，鼠标的使用效果较差。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种家用物联网鼠标、终端、服务器及系统，旨在解决现有技术中对鼠标仅能用于特定的计算机，导致鼠标的使用效果较差的问题。
本发明实施例的第一方面提供了一种家用物联网鼠标，包括：
语音采集模块、控制模块、通讯模块；
语音采集模块用于采集语音片段；
控制模块用于根据目标终端的类型、当前工作模式，确定语音片段中的目标信息；
控制模块还用于通过通讯模块将目标信息发送给目标终端，使目标终端控制目标设备完成目标信息对应的指示；
其中，目标终端为家用物联网鼠标所连接的终端；目标终端存储有从服务器中下载的第一识别模型；第一识别模型用于确定目标设备以及目标信息对应的指示。
本发明实施例的第二方面提供了一种终端，用于：
从服务器中下载的第一识别模型；
在接收到家用物联网鼠标发送的目标信息时，并根据目标信息和第一识别模型，确定目标设备以及目标信息对应的指示。
本发明实施例的第三方面提供了一种服务器，服务器用于接收目标终端发送的目标设备名称以及目标信息对应的指示，按照指示对目标设备进行控制。
本发明实施例的第四方面提供了一种物联网系统，包括如上第一方面的家用物联网鼠标、如上第二方面的目标终端以及第三方面的服务器。
本发明实施例提供的家用物联网鼠标、终端、服务器及系统，包括语音采集模块、控制模块、通讯模块；语音采集模块用于采集语音片段；控制模块用于根据目标终端的类型、当前工作模式，确定目标信息；控制模块还用于通过通讯模块将目标信息发送给目标终端，使目标终端控制目标设备完成目标信息对应的指示；其中，目标终端为家用物联网鼠标所连接的终端；目标终端存储有从服务器中下载的第一识别模型；第一识别模型用于确定目标设备以及目标信息对应的指示。通过根据目标终端的类型、当前工作模式，对采集的语音片段进行不同的处理，使鼠标能够与各种终端组成网关，实现物联网的控制功能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的家用物联网鼠标的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的物联网系统的结构示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
物联网鼠标通常是无线鼠标，现有的物联网鼠标的操作流程通常如下：
当用户处于办公室中，用户想要远程开启家中的空调设备，用户可通过长按鼠标的指定按键，并说出“开启空调设备至25℃”的语音信息，然后鼠标将语音发送给所连接的终端，终端对语音信息进行处理，并发送给远程服务器，服务器指示设备完成相应操作，完成物联网控制。该现有技术具备以下缺点：
1.终端中必须预先下载有相应的app或语音处理算法，无线鼠标若连接在没有安装相应的app或语音处理算法的终端上，则无法完成物联网控制过程。
2.对于临时连接的设备，其内部没有相应的app或语音处理算法，需要临时安装，在此过程中，必然将用户的声纹特征等信息传入该临时设备，容易造成用户隐私泄露，安全性较低。
3.在用户周围环境嘈杂的情况下，通常需要对采集的语音进行去噪，常规的去噪是以记录的声纹特征来实现去噪的，但在家庭场景下，室内的多人的声纹均被记录，每个人均可对鼠标发出指令，因此在家庭环境嘈杂时，鼠标难以识别哪个声纹对应的语音是指令，哪些声纹对应的语音是无效语音。
因此，本发明对上述的鼠标进行了改进。图1是本发明提供的一种家用物联网鼠标的结构示意图。如图1所示，在一些实施例中，家用物联网鼠标，包括：语音采集模块11、控制模块12、通讯模块13。
语音采集模块11用于采集语音片段；控制模块12用于根据目标终端的类型、当前工作模式，确定语音片段中的目标信息；控制模块12还用于通过通讯模块13将目标信息发送给目标终端，使目标终端控制目标设备完成目标信息对应的指示；其中，目标终端为家用物联网鼠标所连接的终端；目标终端存储有从服务器中下载的第一识别模型；第一识别模型用于确定目标设备以及目标信息对应的指示。
在本发明实施例中，语音采集模块11用于：在检测到目标按键被按下或者检测到目标语音指令时，采集预设时段内的语音片段。控制模块12可以是任一型号的MCU，通讯模块13的通讯方式可以包括但不限于下述至少一项：WIFI通讯、蓝牙通讯、zigbee通讯。
在本发明实施例中，目标终端的类型可以包括受信设备和临时设备。在鼠标连接到任一目标终端时，用户可以将其设置为受信设备或临时设备，此时鼠标将记录其设备id以及设备的类型，在下次连接到该目标终端时，无需再次进行设备。其中，可以在首次连接到目标终端后，在目标终端的显示屏上显示带有设备类型选项的窗口，等待用户完成选择。也可以在首次连接到目标终端后，若用户按照预设动作操作鼠标(例如长按某键)，则设置为受信设备，否则为临时设备。还可以在鼠标内按照播报模块，在首次连接到目标终端后，提示用户“请确认该设备是否为受信设备”，若用户回复“确认”，则设备类型由临时设备更正为受信设备。
在本发明实施例中，鼠标的当前工作模式可以包括正常模式和节能模式，也可以包括按能耗梯度设置的多个模式，在此不作限定。
在本发明实施例中，第一识别模型为语义识别模型，具体可以为递归神经网络模型、多层感知器等，在此不作限定。第一识别模型用于对处理完毕的语音样本进行识别。其中，目标信息为语音片段对应的文本信息，具体为用户所发出的指令的文本。目标信息对应的指示，即为所需发给目标设备的控制指令。本发明通过鼠标完成语音识别过程，仅传输给临时设备语音文本，无需向其提供用户的声纹信息，临时设备仅需要根据第一识别模型将语音文本识别并转化为相应的控制指令即可，安全性较高。
在一些实施例中，在目标终端的类型为临时设备或者当前工作模式为正常模式时，控制模块12用于：提取语音片段的关键词；根据语音片段、关键词和第二识别模型，确定目标声纹，并在语音片段中截取目标声纹对应的目标信息。
在本发明实施例中，其中，第二识别模型可以为神经网络模型。第二识别模型为轻量级神经网络，通过相应的神经网络压缩算法和内存压缩算法，减小模型的尺寸和运行内存，使其可以在鼠标内部署的MCU上运行。
在一些实施例中，在目标终端的类型为临时设备或者当前工作模式为正常模式时，控制模块12用于：获取目标终端下发的在线设备名称，并根据在线设备名称对语音片段进行去噪和文本提取，得到语音片段的关键词；截取关键词对应的第一片段，并将第一片段输入到第二识别模型中，确定目标声纹特征；根据目标声纹特征对语音片段进行提取，得到目标信息。
不同于常规的语音识别场景，在家庭物联网的状态下，其所发出的控制指令必定包含有设备名称，例如“开启空调设备至25℃”，因此在本发明实施例中，鼠标内预先存储有家庭物联网中所有设备的id，若在语音片段中识别到该设备的id，则将其记录为该段语音的关键词，该段语音对应的声纹，即为发出指令的声纹，由此可以依据第二识别模型对语音片段中的内容进行识别，截取得到目标信息。具体为将与目标声纹特征相似度大于预设值的语音片段提取汇总，然后通过常规的语音识别算法对提取出的语音片段进行语音识别，转化为文本，组成目标信息。其中，服务器会记录家中的在线设备的id，由目标终端转发给鼠标。在提取关键词对应的声纹后，鼠标会将提取的声纹与预先存储的用户声纹进行匹配，若无匹配的声纹，则该语音指令为无效指令。
在一些实施例中，在目标终端的类型为受信设备和/或当前工作模式为节能模式时，控制模块12用于：在接入目标终端时，通过通讯模块13将第二识别模型发送给目标终端；对语音片段进行去噪处理，得到目标信息；通过通讯模块13将目标信息发送给目标终端，使目标终端根据目标信息、第二识别模型、第一识别模型控制目标设备完成目标信息对应的指示。
在本发明实施例中，在设备受信或者鼠标需要节能时，可以将第二识别模型和所记录的用户的声纹信息等传输给目标终端，即将语音识别为指令的整个过程均由目标终端完成，鼠标仅负责对采集的语音进行简单去噪即可，有效鼠标能耗。
其中，鼠标中的神经网络为在相应的神经网络压缩算法和内存压缩算法压缩后的轻量级神经网络，在压缩过程中，可以将待去除的信息传输至服务器后，再进行删除，得到轻量级网络。服务器存储原神经网络中所去除的信息和每个信息的位置。其中，所去除的信息可以是神经网络的中间映射值(神经元)、任一逻辑层中的滤波器等，在此不作限定。
在将第二识别模型发送给目标终端之后，鼠标可以经目标终端向服务器发送下载请求，将所去除的信息下载至目标终端，并依据记录的信息位置，对第二识别模型进行复原，由轻量级神经网络重新恢复为原神经网络，以提高语音识别的效果。
在一些实施例中，第二识别模型包括多个子任务；控制模块12还用于：获取目标工作时长；根据当前电量和目标工作时长，计算目标能耗速度；根据目标能耗速度以及当前工作模式对应的能耗速度，确定第一子任务和第二子任务；其中，控制模块12根据第一子任务确定语音片段中的目标信息；将第二子任务和目标信息发送给目标终端，使目标终端根据目标信息、第二子任务、第一识别模型控制目标设备完成目标信息对应的指示。
在本发明实施例中，可以将神经网络抽象为由若干逻辑层串联组成的模型，每个逻辑层对应分割为一个处理子任务，即可完成对神经网络的分割。目标工作时长可以是用户在目标终端上点击/键入设置的，由目标终端发送给鼠标，也可以由用户直接语音指示鼠标，在此不作限定。鼠标中预存有每个模型下的能耗速度。
在本发明实施例中，除了上述正常模式以及最低能耗的节能模式之外，本发明还可以在这两个模式之间，按照能耗大小设置多个梯度的处理模式。即按照能耗要求，将部分子任务交由终端处理，以使鼠标能够满足用户的使用需求。
其中，对于所传输到目标终端中的第二子任务，终端会在服务器中查询是否存在该第二子任务对应的去除信息，若存在则下载并补全第二子任务。
在本发明实施例中，每个模式下的能耗可以根据下式计算：
(1)
其中，e c为鼠标在单位时间内的基本使用能耗；E i为第i个模式下的能耗，i∈[0，N]。其中，k N-i t为鼠标的数据处理能耗，λtl N-i U为鼠标的数据传输能耗，为鼠标的模型传输能耗。
其中，k N-i为单位时间内鼠标内的N-i个子任务的处理能耗，t为目标工作时长，λ为单位数据量下的传输能耗，l N-i为数据量缩减系数，U为所采集的语音片段的历史平均数据量，V i为第i个子任务的数据量，N为子任务总数，n为第二子任务的数目。
鼠标内预存有各个子任务的单位时间处理能耗，仅需将仍在鼠标内运行的N-i个子任务(这N-i个子任务即上述的第一子任务)的处理能耗相加即可得到k N-i。k 0=0。
语音识别可以看作一个去噪和转换的过程，即去除无效信息，提取出有效信息，并转换为结构更简单的文本或指令，在此过程中，语音片段每经过一个子任务的处理，其数据量将有一定的减小，通过实验可以预先测定经过各个子任务的数据缩减系数，然后存储在鼠标内，在实际使用时，通过i即可确定l N-i。其中，l N为语音片段经过N个子任务后的数据缩减系数，l 0为语音片段经过0个子任务后的数据缩减系数，l 0=1。
第i个子任务的数据量，即第i个子任务在鼠标内所占的内存。鼠标的模型传输能耗，即鼠标传输所有的第二子任务的能耗。
E 0为正常模式，即第二子任务的数目为0，此时E 0=e c t+k N t+λtl N U。E N为节能模式，即第二子任务的数目为N，此时。
在一些实施例中，本发明提供了一种终端，用于：从服务器中下载的第一识别模型；在接收到家用物联网鼠标发送的目标信息时，并根据目标信息和第一识别模型，确定目标设备以及目标信息对应的指示。
在一些实施例中，终端用于：在接收到家用物联网鼠标发送的目标信息和第二识别模型时，根据目标信息、第二识别模型、第一识别模型，确定目标设备以及目标信息对应的指示。
在一些实施例中，终端用于在接收到家用物联网鼠标发送的目标信息和第二子任务后，根据目标信息、第二子任务、第一识别模型，确定目标设备以及目标信息对应的指示。
在一些实施例中，本发明提供了一种服务器，用于接收目标终端发送的目标设备名称以及目标信息对应的指示，按照指示对目标设备进行控制。
在一些实施例中，服务器还用于接收并存储鼠标中原神经网络压缩为轻量级网络过程中所去除的信息，并在目标终端请求时发送给目标终端。服务器还用于存储第一识别模型，并在目标终端请求下载时发送给目标终端。
图2是本发明实施例提供的物联网系统的结构示意图。如图2所示，在一些实施例中，物联网系统，包括家用物联网鼠标21、目标终端22以及服务器23。
本发明实施例中，家用物联网鼠标21与目标终端22连接，目标终端22与服务器23连接，服务器23与空调、投影仪等家庭设备连接。目标终端可以为电脑、平板、笔记本、智能电视等，在此不作限定。服务器可以为物理服务器或云服务器，在此不作限定。
本发明通过将物联网鼠标21采集用户的语音片段，处理后发送给目标终端22，从而确定控制指令，经服务器传输给相应的设备，完成家庭设备的控制，既能在家庭内对各个房间的设备进行有效控制，也能在外出时通过鼠标进行远程控制。
综上，本发明的有益效果具体为：
1.通过根据目标终端的类型、当前工作模式，对采集的语音片段进行不同的处理，使鼠标能够与各种终端组成网关，实现物联网的控制功能。
2.本发明通过鼠标完成语音识别过程，仅传输给临时设备语音文本，无需向其提供用户的声纹信息，临时设备仅需要根据第一识别模型将语音文本识别并转化为相应的控制指令即可，安全性较高。
3.在家庭场景下，通过对关键词进行识别，在多个家庭成员的声纹中，识别出哪个声纹是发出指令的声纹，进而截取出该声纹对应的语音，实现在家庭嘈杂环境下的有效去噪，提高语音识别效果。
4.本发明对神经网络轻量化，使其在鼠标的有限计算能力下能够正常运行，并在服务器中记录轻量化过程中所删除的信息，在转由终端处理时再下载这些信息以提高识别精度，兼顾鼠标的多种应用场景。
5.本发明按照能耗大小设置多个梯度的处理模式，即按照能耗要求，将部分子任务交由终端处理，以使鼠标能够满足用户的使用需求。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种家用物联网鼠标，其特征在于，包括：
语音采集模块、控制模块、通讯模块；
所述语音采集模块用于采集语音片段；
所述控制模块用于根据目标终端的类型、当前工作模式，确定语音片段中的目标信息；
在所述目标终端的类型为临时设备或者当前工作模式为正常模式时，所述控制模块用于：
获取目标终端下发的在线设备名称，并根据所述在线设备名称对所述语音片段进行去噪和文本提取，得到语音片段的关键词；
截取所述语音片段中关键词对应的第一片段，并将所述第一片段输入到第二识别模型中，确定目标声纹特征；
根据所述目标声纹特征对所述语音片段进行提取，得到所述目标信息；
在所述目标终端的类型为受信设备和/或当前工作模式为节能模式时，所述控制模块用于：
在接入目标终端时，通过所述通讯模块将第二识别模型发送给所述目标终端；
对所述语音片段进行去噪处理，得到所述目标信息；
通过所述通讯模块将目标信息发送给目标终端，使目标终端根据所述目标信息、所述第二识别模型、第一识别模型控制目标设备完成所述目标信息对应的指示；
所述控制模块还用于通过所述通讯模块将目标信息发送给目标终端，使目标终端控制目标设备完成所述目标信息对应的指示；
其中，所述目标终端为家用物联网鼠标所连接的终端；所述目标终端存储有从服务器中下载的第一识别模型；所述第一识别模型用于确定所述目标设备以及所述目标信息对应的指示，所述第一识别模型为语义识别模型，所述第二识别模型为轻量级神经网络。
2.根据权利要求1所述的家用物联网鼠标，其特征在于，第二识别模型包括多个子任务；所述控制模块还用于：
获取目标工作时长；
根据当前电量和所述目标工作时长，计算目标能耗速度；
根据所述目标能耗速度以及所述当前工作模式对应的能耗速度，确定第一子任务和第二子任务；其中，所述控制模块根据第一子任务确定语音片段中的目标信息；
将所述第二子任务和所述目标信息发送给所述目标终端，使目标终端根据所述目标信息、所述第二子任务、所述第一识别模型控制目标设备完成所述目标信息对应的指示。
3.根据权利要求1或2所述的家用物联网鼠标，其特征在于，所述语音采集模块用于：
在检测到目标按键被按下或者检测到目标语音指令时，采集预设时段内的语音片段。
4.一种终端，其特征在于，所述终端用于：
从服务器中下载的第一识别模型；
在接收到如上权利要求1-3任一项的家用物联网鼠标发送的目标信息时，并根据所述目标信息和所述第一识别模型，确定目标设备以及所述目标信息对应的指示。
5.根据权利要求4所述的终端，其特征在于，所述终端用于：
在接收到所述家用物联网鼠标发送的目标信息和第二识别模型时，根据所述目标信息、所述第二识别模型、所述第一识别模型，确定所述目标设备以及所述目标信息对应的指示。
6.一种服务器，其特征在于，所述服务器用于接收如上权利要求4或5所述的目标终端发送的目标设备名称以及目标信息对应的指示，按照所述指示对所述目标设备进行控制。
7.一种物联网系统，其特征在于，包括如上权利要求1-3任一项所述的家用物联网鼠标、如上权利要求4或5所述的终端以及权利要求6所述的服务器。
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