一种智能家居的语音交互系统及方法与流程

本发明涉及智能家居的语音识别技术领域，尤其涉及一种智能家居的语音交互系统及方法。

背景技术：

随着科学技术的发展，家电也越来越多样化，而传统的家电都是通过采用遥控设备进行控制，但是随着家电类型的增多，其遥控设备也越来越多，特别是季节性使用的空调等设备，往往在不使用时将遥控设备放置起来后，在使用时却很难找到，这样显得极为不方便。而且为了使得家电更加智能化，在传统的家电中加入越来越多的功能，一旦功能增多其使用就变得更加复杂，而日常生活中由于老年人年龄偏大也容易忘记事情，对较为复杂的家电操作难以实现或者容易遗忘。

然而语音是我们沟通最为方便、快捷、自然的人际交流手段，通过采用最为自然的语音作为人与计算机交互的手段，使计算机能像人一样，具有听、说和理解的能力；因此通过一种语音交互方法使得我们日常生活对智能家居设备的操作变得更加简单、便捷是需要考虑的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种智能家居的语音交互系统及方法，解决了日常生活中对家电设备操作的不便以及老人不易会操作的问题。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种智能家居的语音交互系统，它包括音频信号采集模块、音频处理模块、语音训练模块、语音识别模块、语音唤醒模块、模型匹配模块、adc转换模块、微处理器、存储模块、dac转换模块和语音播放模块；

所述的音频信号采集模块与音频处理模块连接，用于采集用户的发出的音频信号；

所述的音频处理模块与语音训练模块和adc转换连接，用于将采集到的语音音频信号进行增益控制和eq调节处理；

所述的语音训练模块与adc转换模块连接，用于实现对用户的语音进行训练形成语音记忆方便下一次用户语音交互时唤醒智能家居设备；

所述的adc转换模块与语音唤醒模块和语音识别模块连接，用于将音频处理模块处理后的模拟信号转换为数字信号；

所述的语音识别模块与模型匹配模块连接，用于对采集到的语音音频信号进行识别并将信号传输到模型匹配模块；

所述的语音唤醒模块与微处理器连接，用于在用户使用设备时通过设定好的语音音频信号唤智能家居设备；

所述的模型匹配模块与微处理器连接，用于在语音唤醒成功后对采集到的语音音频信号进行匹配，解析出信号的含义；

所述的微处理器与存储模块和dac转换模块连接，用于根据语音音频信号完成或者执行相应的指令；

所述的存储模块用于对设备唤醒的语音音频信号、执行或者完成的语音指令和语义词义库进行存储；

所述的dac转换模块与语音播放模块连接，用户将微处理器输出的数字信号转换为模拟信号，并通过语音播放模块进行播放。

所述的模型匹配模块包括语音模型匹配单元和声学模型匹配单元；所述的语音模型匹配单元和声学模型匹配单元通过语音模型和声学模型中的语音发音词典在语音唤醒成功后对采集到的语音音频信号解析成汉字，并与存储模块中的语义词义库进行识别匹配。

系统能够对多个用户的语音进行训练形成语音记忆，方便多个用户能够通过语音交互让智能家居设备执行相应的指令。

一种智能家居的语音交互系统的交互方法，所述方法的步骤如下：

s1、采集语音音频信号；

s2、判断语音音频信号是否唤醒智能家居设备；

s3、判断语音识别匹配是否成功；

s4、根据语音指令完成任务。

所述s2的具体步骤如下：

s21、根据预先设定好的唤醒词进行语音唤醒；

s22、如果唤醒成功，则进行语音指令内容匹配；

s23、如果唤醒不成功，则通过语音播报模块进行语音提醒，重新采集语音唤醒词。

所述s3的具体步骤如下：

s31、对语音指令内容的发音进行识别并与语音模型和声学模型中的语音发音词典进行逐个匹配，将语音指令中的内容解析成汉字形式；

s32、将解析出的汉字词组与存储模块中的语义词义库和智能设备能够执行的指令内容进行识别匹配，解析出指令的真正含义；

s33、判断指令执行是否成功。

所述s21的具体步骤如下：

s211、对采集到的语音唤醒词进行频谱分析；

s212、对音色、音质和音调与预先设置的语音唤醒词进行对比匹配。

所述s33的具体步骤如下：

s331、如果指令执行成功，则通过语音播报模块进行播报；

s332、如果指令执行不成功，则通过语音播报模块提醒用户重新确认指令。

在执行第一次任务指令之前还包括对用户语音进行训练形成语音记忆的步骤。

对用户语音进行训练形成语音记忆的具体步骤如下：

a1、用户对准音频信号采集模块进行3-5次同样的语音输入；

a2、对采集到的用户语音音频信号进行频谱分析，以及音色、音质和音调的记忆确认；

a3、将训练好的用户语音形成记忆存入存储模块中。

本发明的有益效果是：一种智能家居的语音交互系统及方法，通过对用户进行语音训练形成语音记忆能够有效防止其他非用户语音对智能家居设备的错误语音输入的问题；通过设置语音唤醒能够有效防止用户不想指令智能家居设备时而造成的误操作问题。

附图说明

图1为系统的结构图；

图2为方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

如图1所示，一种智能家居的语音交互系统，它包括音频信号采集模块、音频处理模块、语音训练模块、语音识别模块、语音唤醒模块、模型匹配模块、adc转换模块、微处理器、存储模块、dac转换模块和语音播放模块；

所述的音频信号采集模块与音频处理模块连接，用于采集用户的发出的音频信号；

所述的音频处理模块与语音训练模块和adc转换连接，用于将采集到的语音音频信号进行增益控制和eq（均衡）调节处理；

所述的语音训练模块与adc转换模块连接，用于实现对用户的语音进行训练形成语音记忆方便下一次用户语音交互时唤醒智能家居设备；

所述的adc转换模块与语音唤醒模块和语音识别模块连接，用于将音频处理模块处理后的模拟信号转换为数字信号；

所述的语音识别模块与模型匹配模块连接，用于对采集到的语音音频信号进行识别并将信号传输到模型匹配模块；

所述的语音唤醒模块与微处理器连接，用于在用户使用设备时通过设定好的语音音频信号唤智能家居设备；

所述的模型匹配模块与微处理器连接，用于在语音唤醒成功后对采集到的语音音频信号进行匹配，解析出信号的含义；

所述的微处理器与存储模块和dac转换模块连接，用于根据语音音频信号完成或者执行相应的指令；

所述的存储模块用于对设备唤醒的语音音频信号、执行或者完成的语音指令和语义词义库进行存储；

所述的dac转换模块与语音播放模块连接，用户将微处理器输出的数字信号转换为模拟信号，并通过语音播放模块进行播放。

所述的模型匹配模块包括语音模型匹配单元和声学模型匹配单元；所述的语音模型匹配单元和声学模型匹配单元通过语音模型和声学模型中的语音发音词典在语音唤醒成功后对采集到的语音音频信号解析成汉字，并与存储模块中的语义词义库进行识别匹配。

系统能够对多个用户的语音进行训练形成语音记忆，方便多个用户能够通过语音交互让智能家居设备执行相应的指令。

一种智能家居的语音交互系统的交互方法，所述方法的步骤如下：

s1、采集语音音频信号；

s2、判断语音音频信号是否唤醒智能家居设备；

s3、判断语音识别匹配是否成功；

s4、根据语音指令完成任务。

所述s2的具体步骤如下：

s21、根据预先设定好的唤醒词进行语音唤醒；

s22、如果唤醒成功，则进行语音指令内容匹配；

s23、如果唤醒不成功，则通过语音播报模块进行语音提醒，重新采集语音唤醒词。

所述s3的具体步骤如下：

s31、对语音指令内容的发音进行识别并与语音模型和声学模型中的语音发音词典进行逐个匹配，将语音指令中的内容解析成汉字形式；

s32、将解析出的汉字词组与存储模块中的语义词义库和智能设备能够执行的指令内容进行识别匹配，解析出指令的真正含义；

s33、判断指令执行是否成功。

所述s21的具体步骤如下：

s211、对采集到的语音唤醒词通过fft（快速傅里叶变换）进行频谱分析；

s212、对音色、音质和音调与预先设置的语音唤醒词进行对比匹配。

所述s33的具体步骤如下：

s331、如果指令执行成功，则通过语音播报模块进行播报；

s332、如果指令执行不成功，则通过语音播报模块提醒用户重新确认指令。

在执行第一次任务指令之前还包括对用户语音进行训练形成语音记忆的步骤。

对用户语音进行训练形成语音记忆的具体步骤如下：

a1、用户对准音频信号采集模块进行3-5次同样的语音输入；

a2、对采集到的用户语音音频信号通过fft（快速傅里叶变换）进行频谱分析，以及音色、音质和音调的记忆确认；

a3、将训练好的用户语音形成记忆存入存储模块中。

优选地，使用麦克风对用户语音音频信号进行采集，通过音频处理器、语音频谱分析仪以及语音芯片对用户的语音指令进行识别、对比以及匹配，在通过存储器中存储的语义词义库解析出语音指令的含义后通过微处理器完成语音指令的执行，并通过扩音器或者功放系统进行语音播报。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。