CN104794834A - 一种智能语音门铃***及其实现方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种智能语音门铃***及其实现方法。智能语音门铃由摄像头、麦克风、扬声器、触摸显示屏、存储器、无线联网模块、人体感应器、门磁、人脸识别模块、语音合成模块、语音识别模块和数据库组成。该门铃能够通过人脸识别来访用户，并主动发起包含用户称呼的问候，例如：“张三先生，欢迎您的光临”。门铃还能识别用户语音，如果用户说：“李四在家吗”，门铃就会自动响铃。该门铃还能将来访用户的图像、声音、视频通过互联网发送到业主的移动设备上。

Description

一种智能语音门铃***及其实现方法
技术领域
本发明属于智能家居技术领域，特别涉及一种带人脸识别、语音合成、语音识别技术的智能门铃。
背景技术
目前市场上的门铃功能单一，大多只有简单的响铃功能。少数门铃可以联网，但是没有人脸和语音识别功能。物联网技术逐渐兴起，Android、Windows等智能操作***已经广泛应用于各个领域，智能家居将是以后发展的主导方向。随着信息技术的发展，人脸识别技术和语音识别技术日臻成熟。一种能够识别用户，并通过自然语言和用户交流的门铃会使我们的生活更加美好。
发明内容
本发明公开了一种智能语音门铃***，其特征在于：所述门铃***包括用于获取人脸图像的摄像头、用于将人脸图像转换为用户ID的人脸识别模块、包含用户ID和用户称呼的用户数据表、用于将文本转换为语音的语音合成模块、用于播放声音的扬声器、用于连接互联网的无线联网模块。
优选的，所述门铃***还包括用于检测是否有来访者接近门铃的人体感应器、用于检测门是否开启的门磁。
优选的，所述门铃***还包括用于显示图文信息和接受触摸输入的触摸显示屏。
优选的，所述门铃***还包括用于接受语音输入的麦克风、用于保存声音图像数据的存储器。
优选的，所述门铃***还包括用于将语音转换为文本的语音识别模块、包含关键词和动作命令的命令数据表。
本发明还公开了一种智能语音门铃实现方法，其特征在于，包括以下步骤：
摄像头获取来访者的人脸图像；
人脸识别模块将人脸图像转换为用户ID；
***根据用户ID从用户数据表中获取对应的用户称呼文本；
语音合成模块根据用户称呼文本合成包含用户称呼的问候语音；
扬声器播放包含用户称呼的问候语音。
优选的，还包括以下步骤：
根据人脸图像添加用户称呼文本；
***将用户ID及对应的用户称呼文本添加到用户数据表。
优选的，还包括以下步骤：
麦克风接受用户输入语音；
语音识别模块将用户输入语音转换为用户输入文本；
***在用户输入文本中查找命令数据表中的关键词，如果匹配到关键词则执行对应动作命令。
优选的，还包括以下步骤：
人体感应器检测到有来访者在门铃前逗留时，***自动点亮触摸显示屏或自动打开摄像头；
人体感应器检测到来访者已经离开门铃时，***自动关闭触摸显示屏或自动关闭摄像头；
门磁检测到门开启时，***自动停止播放门铃铃声。
优选的，还包括以下步骤：
麦克风、摄像头接受用户语音留言或视频留言；
***将用户语音留言或视频留言保存在存储器中；
***将来访者的图像、语音、视频通过互联网发送到业主的移动设备上。
附图说明
图1为实施例1***组成。
图2为实施例2***组成。
图3为实施例3***组成。
图4为用户数据表结构。
图5为命令数据表结构。
图6为识别问候用户的步骤。
图7为标注用户称呼的步骤。
图8为识别语音命令的步骤。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细介绍。
实施例1：
***组成
参见图1，门铃***包括树莓派电脑板、SYN6288语音合成模块、扬声器。树莓派电脑板包括主板、与主板相连接的ARM处理器、内存、Flash、USB和GPIO接口。OV5647摄像头模块通过排线与主板相连，WIFI模块通过USB与主板相连。SYN6288语音合成模块包括电路板、与电路板相连接的SYN6288单片机、音频输出口、GPIO接口。SYN6288语音合成模块通过TTL与主板连接通讯，扬声器接SYN6288模块的音频输出口。门铃***运行Debian操作***，人脸识别模块为基于OpenCV的本地应用程序。
实现方法
参见图6，门铃***通过WIFI连接互联网，***启动后运行门铃服务程序。摄像头定时检测画面中是否有人脸特征，如果检测到人脸则自动拍摄照片，并通过互联网将照片发送到业主的智能手机上。人脸识别模块将人脸照片转换为用户ID，然后从本地用户数据表中查找是否有相应的用户ID，用户数据表结构如图4所示。如果用户ID不存在，扬声器播放默认问候语音，例如：“您好，欢迎光临！”如果用户ID已存在，则提取对应的用户姓名，并用语音合成模块合成包含用户姓名的问候语音，例如：“张三您好，欢迎光临！”扬声器播放问候语音。
参见图7，业主的智能手机上安装有门铃管理APP程序。业主收到用户照片后可以标注用户姓名并回传到门铃***，门铃***将用户ID和用户姓名一起保存到用户数据表中，用于下次识别用户。
实施例2：
***组成
参见图2，门铃***包括平板电脑、扩展模块。平板电脑包括主板、集成在主板上的CPU、内存、存储器、WIFI模块、3G/4G模块、Micro USB接口，摄像头、麦克风、扬声器、触摸显示屏通过排线与主板相连，平板电脑运行Android操作***。人脸识别模块为基于谷歌、讯飞或百度的人脸识别程序，语音合成模块为基于谷歌、讯飞或百度的TTS语音合成引擎，语音识别模块为基于谷歌、讯飞或百度的语音识别程序。扩展模块包括电路板、与电路板相连的MCU、红外传感器、门磁开关、USB接口。扩展模块通过USB与平板电脑连接通信。
实现方法
参见图6，门铃***通过WIFI、3G/4G连接互联网，***启动后运行门铃服务程序。红外传感器检测是否有人靠近门铃，如果有人在门铃前逗留则自动点亮触摸显示屏并在触摸屏上显示门铃菜单。摄像头检测到人脸时拍摄照片，并将照片发送到业主的智能移动设备上。人脸识别模块将人脸照片转换为用户ID。然后从本地用户数据表中查找是否有相应的用户ID，用户数据表结构如图4所示。如果用户ID不存在，扬声器播放默认问候语音，例如：“您好，欢迎光临！”如果用户ID已存在，则提取对应的用户称呼，并用语音合成模块合成包含用户称呼的问候语音，例如：“张先生，欢迎您再次光临！您要找我家主人吗？” 然后扬声器播放问候语音。
参见图8，麦克风接收用户语音输入，此时用户的回答可能是：
“是的，我找李四。”
“李四在家吗？”
“家里有人吗？”
“有人在家吗？”
……
语音识别模块将上述用户输入语音转换为用户输入文本，然后查找命令数据表中的关键词，命令数据表结构如图5所示。如果在用户输入文本中找到对应的关键词，则执行相应的命令。例如用户说“***在不在家？”，匹配到“在家”则扬声器自动播放门铃声音。如果用户说“我要留言。”，匹配到“留言”则开始给用户录像留言。如果语音无法识别或未匹配到任何关键词，用户还可以点击触摸显示屏上的门铃菜单按响门铃。如果业主在家听到门铃出来开门，门磁开关检测到门被打开，自动停止门铃声音；或者红外传感器检测到用户已经离开门铃，触摸显示屏、摄像头、扬声器自动关闭，平板电脑进入待机状态。
用户留言时，平板电脑通过麦克风、摄像头接受用户语音视频输入并将语音视频数据保存到存储器中。留言完毕，***将留言信息发送到业主的智能移动设备上。
参见图7，业主的智能移动设备上安装有门铃管理APP程序。业主收到用户照片后可以标注用户称呼并回传到门铃***，门铃***将用户ID和用户称呼一起保存到用户数据表中，用于下次识别用户。业主还可以远程查看用户留言信息或与用户远程视频通话。
实施例3：
***组成
参见图3，门铃***包括平板电脑、扩展模块。平板电脑包括主板、集成在主板上的CPU、内存、固态硬盘、WIFI模块、蓝牙模块，摄像头、麦克风、扬声器、触摸显示屏通过排线与主板相连，平板电脑运行Windows操作***。人脸识别模块为基于微软、讯飞或百度的人脸识别程序，语音合成模块为基于微软、讯飞或百度的TTS语音合成引擎，语音识别模块为基于微软、讯飞或百度的语音识别程序。扩展模块包括电路板、与电路板相连的MCU、超声波传感器、门磁开关、蓝牙模块。扩展模块通过蓝牙与平板电脑连接通信。
实现方法
参见图6，门铃***通过WIFI连接互联网，***启动后运行门铃服务程序。超声波传感器检测是否有人靠近门铃，如果有人在门铃前逗留则自动点亮触摸显示屏并在触摸屏上显示门铃菜单。摄像头检测到人脸时拍摄照片，并将照片发送到业主的智能移动设备上。人脸识别模块将人脸照片转换为用户ID。然后从本地用户数据表中查找是否有相应的用户ID，用户数据表结构如图4所示。如果用户ID不存在，扬声器播放默认问候语音，例如：“您好，欢迎光临！”如果用户ID已存在，则提取对应的用户称呼，并用语音合成模块合成包含用户称呼的问候语音，例如：“张先生，欢迎您再次光临！您要找我家主人吗？” 然后扬声器播放问候语音。
参见图8，麦克风接收用户语音输入，此时用户的回答可能是：
“是的，我找李四。”
“李四在家吗？”
“家里有人吗？”
“有人在家吗？”
……
语音识别模块将上述用户输入语音转换为用户输入文本，然后查找命令数据表中的关键词，命令数据表结构如图5所示。如果在用户输入文本中找到对应的关键词，则执行相应的命令。例如用户说“***在不在家？”，匹配到“在家”则扬声器自动播放门铃声音。如果用户说“我要留言。”，匹配到“留言”则开始给用户录像留言。如果语音无法识别或未匹配到任何关键词，用户还可以点击触摸显示屏上的门铃菜单按响门铃。如果业主在家听到门铃出来开门，门磁开关检测到门被打开，自动停止门铃声音；或者超声波传感器检测到用户已经离开门铃，触摸显示屏、摄像头、扬声器自动关闭，平板电脑进入待机状态。
用户留言时，平板电脑通过麦克风、摄像头接受用户语音视频输入并将语音视频数据保存到存储器中。留言完毕，***将留言信息发送到业主的智能移动设备上。
参见图7，业主的智能移动设备上安装有门铃管理APP程序。业主收到用户照片后可以标注用户称呼并回传到门铃***，也可以等业主回家后直接在平板电脑上查阅用户照片标注用户称呼。门铃***将用户ID和用户称呼一起保存到用户数据表中，用于下次识别用户。业主还可以远程查看用户留言信息或与用户远程视频通话。
以上实施例中所述主板还可以是基于pcDuino、Cubieboard、BeagleBone的电脑板或运行Ubuntu、Firefox、Tizen、IOS***的平板电脑主板，所述人脸识别模块、语音合成模块、语音识别模块可以是基于硬件的模块也可以是基于软件的程序。以上实施例仅用于说明本发明而非限制。本领域的普通技术人员应当理解，对本发明修改变形或者等同替换，而不脱离本发明精神范围的，其均应涵盖在本发明的权利要求当中。

Claims (10)

1.一种智能语音门铃***，其特征在于：所述门铃***包括用于获取人脸图像的摄像头、用于将人脸图像转换为用户ID的人脸识别模块、包含用户ID和用户称呼的用户数据表、用于将文本转换为语音的语音合成模块、用于播放声音的扬声器、用于连接互联网的无线联网模块。
2.根据权利要求 1 所述的一种智能语音门铃***，其特征在于：所述门铃***还包括用于检测是否有来访者接近门铃的人体感应器、用于检测门是否开启的门磁。
3.根据权利要求 1 所述的一种智能语音门铃***，其特征在于：所述门铃***还包括用于显示图文信息和接受触摸输入的触摸显示屏。
4.根据权利要求 1 所述的一种智能语音门铃***，其特征在于：所述门铃***还包括用于接受语音输入的麦克风、用于保存声音图像数据的存储器。
5.根据权利要求 1 所述的一种智能语音门铃***，其特征在于：所述门铃***还包括用于将语音转换为文本的语音识别模块、包含关键词和动作命令的命令数据表。
6.一种智能语音门铃实现方法，其特征在于，包括以下步骤：
摄像头获取来访者的人脸图像；
人脸识别模块将人脸图像转换为用户ID；
***根据用户ID从用户数据表中获取对应的用户称呼文本；
语音合成模块根据用户称呼文本合成包含用户称呼的问候语音；
扬声器播放包含用户称呼的问候语音。
7.根据权利要求 6 所述的一种智能语音门铃实现方法，其特征在于，还包括以下步骤：
根据人脸图像添加用户称呼文本；
***将用户ID及对应的用户称呼文本添加到用户数据表。
8.根据权利要求 6 所述的一种智能语音门铃实现方法，其特征在于，还包括以下步骤：
麦克风接受用户输入语音；
语音识别模块将用户输入语音转换为用户输入文本；
***在用户输入文本中查找命令数据表中的关键词，如果匹配到关键词则执行对应动作命令。
9.根据权利要求 6 所述的一种智能语音门铃实现方法，其特征在于，还包括以下步骤：
人体感应器检测到有来访者在门铃前逗留时，***自动点亮触摸显示屏或自动打开摄像头；
人体感应器检测到来访者已经离开门铃时，***自动关闭触摸显示屏或自动关闭摄像头；
门磁检测到门开启时，***自动停止播放门铃铃声。
10.根据权利要求 6 所述的一种智能语音门铃实现方法，其特征在于，还包括以下步骤：
麦克风、摄像头接受用户语音留言或视频留言；
***将用户语音留言或视频留言保存在存储器中；
***将来访者的图像、语音、视频通过互联网发送到业主的移动设备上。
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