一种基于人工智能的智能动物情绪识别操控系统的制作方法

1.本发明属于宠物智能识别技术领域，尤其涉及一种基于人工智能的智能动物情绪识别操控系统。


背景技术：

2.到目前为止，已经进行了许多尝试以充分理解和解码动物的心理状态，无论它们是否享受特定的互动，并利用检测到的状态来预测它们对特定刺激的反应，甚至试图创造条件诱导一个特定的状态，并通过识别所需的状态来验证这一点。如果达到足够的程度，它将为人类与动物的所有互动带来许多优势，从宠物护理到牲畜饲养和野生动物保护等。
3.尽管传统上动物行为专家、动物行为学家一直负责研究动物在不同情况下的行为方式，并利用他们的经验可以估计动物在不同情况下的不同情绪，但他们的估计并不总是非常准确或因专家而异，即使是相同种类和特征的动物也很难在不同的环境或动物中复制他们的结果。
4.不过，除了人类专家之外，还建议使用一些自动化系统来识别动物的不同情绪，特别是在宠物护理行业中使用的几种智能宠物玩具，声称使用运动检测或音频输入来检测不同的宠物情绪，例如以wicked bone或一些智能宠物监控系统为例。然而，这些设备的结果也不是很准确，而且它们应该检测的情绪也没有很大的多样性。
5.最后，学术界也有一些研究工作，使用计算机视觉来检测动物的不同状态，但都没有达到足够成熟的阶段进行商业使用。此外，他们的系统没有使用多模式输入，这可以使它们更加强大和有效。总的来说，动物的情绪识别仍然是一个新的且很大程度上未开发的领域。


技术实现要素：

6.本发明实施例的目的在于提供一种基于人工智能的智能动物情绪识别操控系统，旨在解决现有的宠物情绪识别系统准确性差，缺乏多样性，且系统缺少多模式输入，使用效果差的问题。
7.本发明实施例是这样实现的，一种基于人工智能的智能动物情绪识别操控系统，所述基于人工智能的智能动物情绪识别操控系统包括：机器人系统，所述机器人本体上设置有情绪诱导系统和情绪识别系统；所述机器人系统用于接收并处理情绪识别系统所传递的信号，并将处理结果传递至情绪诱导系统中；所述情绪识别系统用于对宠物的状态、声音和所处位置进行识别并转化为信号传递至机器人系统中；所述情绪诱导系统用于根据机器人系统所传递的信号来通过声音、动作、灯光和气味的方式对宠物的情绪进行引导。
8.优选地，所述机器人系统中包括人工智能模块，所述人工智能模块基于深度学习，
所述人工智能模块通过收集宠物数据进行学习训练。
9.优选地，所述情绪识别系统包括：摄像头，与所述机器人系统相连接，用于识别宠物的行为，并结合机器人系统来对宠物的情绪进行识别，同时将其转化为行为信号；麦克风，与所述机器人系统相连接，用于识别宠物的声音，并结合机器人系统来对宠物的情绪进行识别，同时将其转化为声音信号；3d测距传感器，与所述机器人系统相连接，用于对宠物的接近度和运动信息进行识别，并结合机器人系统来对宠物的情绪进行识别，同时将其转化为动作信号。
10.优选地，所述机器人系统通过摄像头在捕获的每个静态帧中提取特定特征以及从动物运动序列中提取特征来处理视觉输入，结合深度学习模型，将特定时间间隔的特征与特定动物情绪先验进行匹配；所述摄像头通过监控周围动物的运动，并根据特定模式，预先指示特定动物的情绪；所述机器人系统通过麦克风提取音频波中的特征，结合深度学习模型创建特定音频波间隔与特定动物情绪先验的相关性。
11.优选地，所述情绪诱导系统包括：扬声器，与所述机器人系统相连接，用于根据情绪识别系统所传递的宠物情绪信号来向宠物发出相匹配的声音；led灯，与所述机器人系统相连接，用于根据情绪识别系统所传递的宠物情绪信号来进行闪烁吸引宠物；动作组件，与所述机器人系统相连接，用于根据情绪识别系统所传递的宠物情绪信号来做出动作吸引宠物；气味分散器，与所述机器人系统相连接，用于根据情绪识别系统所传递的宠物情绪信号来发出气味吸引宠物。
12.优选地，所述机器人系统、情绪识别系统和情绪诱导系统均安装在移动机器人上。
13.优选地，所述情绪诱导系统的诱导动作完成后，情绪识别系统会对宠物再次进行识别，并根据识别结果来通过机器人系统进行反馈。
14.本发明实施例提供的一种基于人工智能的智能动物情绪识别操控系统，具有以下有益效果：该系统经过测试，可以对所有类型的动物产生可靠的结果，可用于各种应用，包括帮助宠物主人更好地照顾他们的宠物，或通过使用智能移动机器人，帮助畜牧业者确保他们的牲畜在其整个生命周期中得到适当和合乎道德的对待，允许野生动物专家更准确地观察野生动物并更好地了解它们的态度，以及该领域的许多其他应用。
附图说明
15.图1为本发明实施例提供的一种基于人工智能的智能动物情绪识别操控系统的结构示意图；图2为本发明实施例提供的一种基于人工智能的智能动物情绪识别操控系统的正视图。
具体实施方式
16.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
17.以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述。
18.如图1所示，在本发明实施例中，所述基于人工智能的智能动物情绪识别操控系统包括：机器人系统，所述机器人本体上设置有情绪诱导系统和情绪识别系统；所述机器人系统用于接收并处理情绪识别系统所传递的信号，并将处理结果传递至情绪诱导系统中；所述情绪识别系统用于对宠物的状态、声音和所处位置进行识别并转化为信号传递至机器人系统中；所述情绪诱导系统用于根据机器人系统所传递的信号来通过声音、动作、灯光和气味的方式对宠物的情绪进行引导。
19.机器人系统结合了最先进的基于人工智能的技术来实现情绪识别，并基于机器人硬件系统，该系统具有接收动物所有多模式输入所需的所有必要传感器在适当的距离进行处理，但也用于以特定的方式与动物互动，可以诱发所需的情绪并验证其有效性。
20.在本发明实施例中，所述机器人系统中包括人工智能模块，所述人工智能模块基于深度学习，该深度学习模型基于tensorflow和pytorch，所述人工智能模块通过收集宠物数据进行学习训练。
21.该机器人的操作系统是linux ubuntu，其软件是用python和c++编程语言以及任何linux bash命令编写的。
22.ai模块的所有功能都是使用深度学习方法创建的，并基于tensorflow 2.0并使用python编程语言，该ai深度学习模型的训练是使用宠物和其他动物收集的数据进行的。
23.如图1和图2所示，在本发明实施例中，所述情绪识别系统包括：摄像头，与所述机器人系统相连接，用于识别宠物的行为，并结合机器人系统来对宠物的情绪进行识别，同时将其转化为行为信号；麦克风，与所述机器人系统相连接，用于识别宠物的声音，并结合机器人系统来对宠物的情绪进行识别，同时将其转化为声音信号；3d测距传感器，与所述机器人系统相连接，用于提供传感器前面多层物体距离，来形成一个前面环境的3d点云，通过3d点云来对宠物的接近度和运动信息进行识别，并结合机器人系统来对宠物的情绪进行识别，同时将其转化为动作信号。
24.用于识别动物情绪的ai系统基于3种不同类型的输入：1）通过摄像头观察动物的视觉输入；2）通过使用3d距离传感器获得动物接近度和运动信息；3）动物通过麦克风发出的噪音的音频输入；包括一个摄像头、一个麦克风和3d红外光距离传感器，它们负责作为我们ai方法核心的视听和运动检测信号，以及来自其他传感器的信号。
25.在本发明实施例中，所述机器人系统通过摄像头在捕获的每个静态帧中提取特定
特征以及从动物运动序列中提取特征来处理视觉输入，结合深度学习模型，将特定时间间隔的特征与特定动物情绪先验进行匹配；所述摄像头通过监控周围动物的运动，并根据特定模式，预先指示特定动物的情绪；所述机器人系统通过麦克风提取音频波中的特征，结合深度学习模型创建特定音频波间隔与特定动物情绪先验的相关性。
26.ai系统经过训练可以处理视觉输入、音频输入、动物接近度和运动信息这三个输入信号，并以不同的方式处理它们。
27.首先，通过从捕获的每个静态帧中提取特定特征以及从感兴趣的动物运动序列中提取特征来处理视觉输入，然后通过使用我们的深度学习模型，将特定时间间隔的特征与特定动物情绪先验进行匹配。
28.随后，3d距离传感器会监控机器人周围动物的运动，并根据特定模式，它们还预先指示特定动物的情绪。
29.最后，处理来自机器人麦克风的音频输入以提取音频波中的特征，并使用深度学习模型创建特定音频波间隔与特定动物情绪先验的相关性。
30.最终，使用这些先验作为最终深度学习传感器融合模型的输入，该模型可以产生最终的动物情绪识别，在诸如“平静”、“困倦”、“激动”、“害怕”、“饥饿”等情绪中进行解释”、“交配”、“好玩”等。
31.通过使用由3d距离传感器创建的3d点云来提取用作深度学习系统输入的动物运动特征，以便将它们与特定的动物情绪相匹配。
32.最后，将来自3个子系统（相机、麦克风、3d距离传感器）的动物情感先验与传感器融合技术相结合，即可得到每个特定时刻动物情感的最终估计。
33.如图1所示，在本发明实施例中，所述情绪诱导系统包括：扬声器，与所述机器人系统相连接，用于根据情绪识别系统所传递的宠物情绪信号来向宠物发出相匹配的声音；led灯，与所述机器人系统相连接，用于根据情绪识别系统所传递的宠物情绪信号来进行闪烁吸引宠物；动作组件，与所述机器人系统相连接，用于根据情绪识别系统所传递的宠物情绪信号来做出动作吸引宠物；气味分散器，与所述机器人系统相连接，用于根据情绪识别系统所传递的宠物情绪信号来发出气味吸引宠物。
34.结合情绪识别系统所传递的信号，通过：1）可以再现特定声音的扬声器；2）可以发出光信号的led；3）可以进行特定动作的移动体；4）释放特定气味的机制；来影响动物的情绪，使用这些元素的组合，可以与动物互动并尝试将它们的情绪设置为所需的情绪，机器人会播放可以表示这种情绪的特定声音，使相关动作并闪烁其led以吸引动物的注意力，并释放特定的充满活力的气味。
35.在本发明实施例中，所述机器人系统、情绪识别系统和情绪诱导系统均安装在移动机器人上。
36.虽然传感器可以放置在静态观察环境中来收集信息，而且用于系统训练的部分数据确实来自记录动物的静态传感器，但在测试后得出将传感器放置在移动设备上机器人硬件平台经过测试可以获得更好的结果，因为它每次都能以适当的角度记录距离它指定距离的动物行为，因此它是收集训练数据和实际应用我们系统的首选方法用例。因此，我们的系统建立在一个集成了所有上述传感器系统的小型移动机器人上。
37.在本发明实施例中，所述情绪诱导系统的诱导动作完成后，情绪识别系统会对宠物再次进行识别，并根据识别结果来通过机器人系统进行反馈。
38.通过这种方式，可以通过使用动物的输入作为参考来诱导期望的情绪并改进产生它们的过程，直到它被完善。
39.在通过使用上述方法诱发特定情绪后，识别系统可以验证动物是否达到了所需的情绪并采取相应的行动。如果情绪已经达到，则可以针对相应的情绪启动一些其他功能。如果情绪没有达到，系统可能会尝试不同的方法来调整情绪，如果连续尝试失败，它可以向人类操作员表明动物可能有问题，或者这种情绪是由于各种其他原因，动物无法达到某种情绪。这为试图诱导动物情绪创建了一个闭环反馈，也可用于通过重复和创造动物习惯来增强情绪。
40.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。