一种基于虚拟助手的智慧养老语音交互系统的制作方法

本发明涉及养老服务领域，具体地说，涉及一种基于虚拟助手技术虚拟助手的智慧养老语音交互系统。

背景技术：

1、随着人们生活水平的不断提高，老年人口数量也在逐年增加。如何为他们提供便捷、高效、贴心的养老服务成为了一个急需解决的问题。传统的养老服务方式因空间、时间、精力等限制而往往无法满足老年人的多元化需求。我们需要重新思考和改进现有的养老服务方式，采用更加先进和智能的技术手段，为老年人提供更全面、周到、优质的服务，以满足他们不断增长的养老需求。但目前智能设备的交互，老年人不会很好的使用，导致老年人不能得到较好的功能服务，因此我们需要一种有利于老年人与智能设备进行交互的方法，语音交互能很好的满足老年人的需求，语音交互操作简单、便捷。基于虚拟助手的智慧养老语音交互系统正是针对这种需求而设计的。该系统通过将虚拟助手和智能语音交互技术相结合，为老年人提供了更为便捷、高效、个性化的养老服务。当老年人需要进行各种生活服务时，只需要通过语音指令与虚拟助手进行交互即可，其实现了人机智能对话而无需通过键盘、鼠标等设备。且通过算法精准识别老年人对话的含义，实现智能化的养老服务，提高老年人生活质量。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于虚拟助手的智慧养老语音交互系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为了实现上述目的，本发明提出一种基于虚拟助手的智慧养老语音交互系统，包括语言识别模块、语言分析模块、虚拟助手模块；首先，通过用户与虚拟助手智能音箱终端进行交流，采集用户语音信号，并通过mel滤波法对语音信号进行预处理，通过语音识别模型进行语音识别，其次，识别出的文本信息通过文本推理算法，构建语义分析模型进行用户语义分析，转化为计算机理解的信息，最后，智能音箱终端与用户进行双向对话，并提供服务。

3、进一步的，所述语音识别模块，通过用户与虚拟助手智能音箱终端的交流，采集用户语音信号。

4、进一步的，所述语音识别模块，对采集到的用户语音信号通过mel滤波法进行预处理，原始的语音信号在预处理前，通常具备较大的噪声，且其中的模拟信号在转换成数字信号的过程中，经常会丢失一部分数据，导致失真问题的出现。因此，需要对其进行预处理，进行语音信号加强和噪声信号筛选，对语音信号进行量化，提取出语音信号特征，包括量化与预加重步骤，以保证该系统的精度指标。

5、进一步的，所述语音识别模块，通过语音识别模型进行语音识别，详细过程如下：

6、对于语音信号特征，构建语音文本解编码器对语音信号特征进行识别处理，定义窗函数的宽度，公式如下：

7、

8、n表示语音信号特征的窗口宽度，wi(n)表示第i个语音信号特征的窗函数的宽度，awi表示第i个语音信号特征的宽度系数，ni表示第i个语音信号特征的平滑系数，通过窗函数宽度计算语音识别模型的计算复杂度，计算公式如下：

9、

10、oa表示模型的计算复杂度，hi表示加码步骤的状态参数，ki表示解码步骤的状态参数，αi表示解码步骤的隐藏值，bi、b′i分别表示语音信号特征输入前后的序列长度，接着计算状态转移值ei，计算公式如下：

11、

12、ei表示状态转移值，eh表示转移最大局部参数，通过状态转移值，计算语音信号特征的偏移量pi，计算公式为：

13、

14、εi表示语音信号特征的采样率，df表示激活函数输出值，wt表示目标函数输入值更新系数，gt表示目标函数输出值更新系数。本发明提供的语音识别模型构建的语音文本解编码器能获取复杂度最低的解码路径，对语音信号的识别结果准确度更高。

15、进一步的，所述语音识别模块，对于老年人普通话不标准，虚拟助手app提供语音识别主动训练功能，老年人所述语句，用户在虚拟助手app上编辑对应的文本，完善语音识别模型。

16、进一步的，所述语音分析模块，对识别完成的文本信息进行文本分类，选取对分类任务具有重要判别能力的特征子集，去除冗余或无关的特征，提高分类的准确度和效率。

17、进一步的，所述语音分析模块，通过文本推理算法，提取命题，构建语义分析模型，对文本进行分析，详细过程如下：

18、定义带有c个字符的段落pz＝(p1,p2,…,pc)，p1、p2、pc代表文本字符，对应的带有l个字符的问题qw＝(q1,q2,…,ql)，q1、q2、ql代表问题字符，定义带有个选项aa＝(a1,a2,…，ak,…,am)，a1、a2、ak、am分别代表第1个、第2个、第k个、第m个选项，选项ak＝(ak1,ak2,…,akn)带有kn个选项字符，对于文档例子dl＝(pz,qw,aa)，提取其中关键字有整个知识文本库tit＝(hit,rit,tit)，hit、tit代表两个单词，代表单词之间的关系，命题集合φ的获取公式如下：

19、

20、φi表示子命题，表示定义，将命题集合φ与pz＝(p1,p2,…,pc)连接形成符号序列(pz,φ)，qw与aa中的选项连接形成标记序列(qw,ak)，将符号序列和标记序列隐藏表示，公式如下：

21、

22、hφ、代表在选项ak下pz、φ、qw、ak的隐藏表示，表示选项ak下隐藏表示的集合，通过全连接层计算选项ak的得分计算公式如下：

23、

24、g()表示激活函数，β表示选项ak在激活函数下的系数，表示选项ak的偏置，选项ak为正确选项的分数的计算公式如下：

25、

26、最大的选项代表正确选项，得到正确选项e表示自然对数的底，对子命题φi1＝(hi1t,ri1t,ti1t)和子命题φi2＝(hi2t,ri2t,ti2t)，hi1t、ti1t代表子命题φi1中两个单词，代表单词hi1t、ti1t之间的关系，hi2t、ti2t代表子命题φi2中两个单词，代表单词hi2t、ti2t之间的关系，当ti1t＝hi2t时，生成结论ct＝(hi1t,ri2t,ti2t)，得到文本解释yi：

27、

28、y代表各单词的文本解释。本发明通过文本推理算法，提取命题，构建语义分析模型，提高计算机对文本的理解程度，准确理解用户语音含义，使交流更加智能化。

29、进一步的，所述虚拟助手模块，用户通过虚拟助手app，上传用户的个人健康信息档案，虚拟助手智能音箱终端对用户吃药、体检进行提醒。

30、进一步的，所述虚拟助手模块，用户与虚拟助手智能音箱终端进行双向对话交互，与虚拟助手智能音箱终端进行交流和请求服务。

31、进一步的，所述虚拟助手模块，用户通过虚拟助手app，设定紧急救援敏感词，在用户需要紧急救援时，说出紧急救援敏感词，虚拟助手智能音箱终端自动联系医院和紧急联系人。

32、有益效果：

33、本发明提出的一种基于虚拟助手的智慧养老语音交互系统，包括语言识别模块、语言分析模块、虚拟助手模块。本发明提供的基于虚拟助手的智慧养老语音交互系统，通过用户与虚拟助手智能音箱终端的交流，采集用户语音信号，通过mel滤波法对语音信号进行预处理，进行信号加强和筛选，对信号进行量化，提取语音信号特征，接着构建语音识别模型进行语音识别，本发明提供的语音识别模型构建的语音文本解编码器能获取复杂度最低的解码路径，对语音识别的识别结果准确度更高，且通过app文本编辑，对不标准的普通话能精准识别，通过文本推理算法，提取命题，构建语义分析模型，该语义分析模型让虚拟助手智能音箱更好的理解文本信息，准确理解用户表达的含义，使用户与智能音箱的交流更加智能化、人性化、个性化，通过与虚拟助手智能音箱的交流，得到健康管理和紧急求援服务。虚拟助手的智慧养老语音交互系统通过语音交互界面，老年人可以轻松地与虚拟助手智能音箱进行语音对话，无需操作复杂的界面。为老年人提供了一种便捷的养老服务方式，无需依赖他人的帮助，提高了自主生活的能力和品质。虚拟助手智能音箱根据老年人的健康状况和需求，提供个性化的健康管理方案。通过与虚拟助手智能音箱的语音对话，老年人可以获取针对性的健康建议、药物提醒、定期体检安排等，帮助他们保持身体健康，提高生活质量，为老年人提供社交互动和娱乐内容，老年人可以与虚拟助手智能音箱进行聊天、分享心情、获取社交活动信息等，缓解孤独感，促进社交参与。综上所述，一种基于虚拟助手的智慧养老语音交互系统可以为老年人提供快捷、便利、智能的生活服务，改善老年人的生活质量，同时还可以为社会节约养老资源、提高服务效率和服务质量，具有很大的实际应用价值和推广价值。