CN110366017A - 一种智能电视语音摄像头装置及智能电视机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种智能电视语音摄像头装置及智能电视机，其通过传输模块以外接设备的形式与电视主芯片连接，所述装置包括语音摄像头模块，所述语音摄像头模块集成式设置，并通过传输模块以外接设备的形式与电视主芯片连接；语音摄像头模块对外部声音信号和图像信号进行采集，同时所述传输模块从电视芯片接收回声参考信号传至语音摄像头模块，由语音摄像头模块根据回声参考信号消除回声、以及根据图像信号进行图像识别，并生成主信号通过传输模块传至电视主芯片。本发明通过将智能电视语音摄像头装置独立于电视机外部，并将所述装置通过传输模块与电视机进行连接，进而无需对电视主板进行硬件更改，直接接上这种装置就能轻松实现传统电视智能化。

Description

一种智能电视语音摄像头装置及智能电视机
技术领域
本发明涉及智能电视领域，特别涉及一种智能电视语音摄像头装置及智能电视机。
背景技术
目前人工智能作为电视的一个新的销售增长点，在电视上的应用越来越广泛，也极大的丰富了电视的使用场景。语音识别和图像识别是人工智能的两个重要入口，其中语音识别需要通过远场语音阵列来实现，图像识别需要通过摄像头模组来实现。
现有的人工智能电视机中，要实现语音功能，需要将远场语音阵列以小板的形式设置在电视机壳内。
但是，已有的将场远场语音阵列设置在电视机壳内的做法，不仅会增加电视背板的厚度，使造型不美观；并且对已经销售出去的整机，硬件上无法将传统电视升级为人工智能电视。
因而现有技术还有待改进和提高。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种智能电视语音摄像头装置及智能电视机，通过将智能电视语音摄像头装置独立于电视机外部，并将所述装置通过与电视机进行连接，进而无需对电视主板进行硬件更改，直接接上这种装置就能轻松实现传统电视智能化。
为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：
在一方面，本发明提供了一种智能电视语音摄像头装置，其通过传输模块以外接设备的形式与电视主芯片连接，所述装置包括语音摄像头模块，所述语音摄像头模块集成式设置，并通过传输模块以外接设备的形式与电视主芯片连接；所述语音摄像头模块对外部声音信号和图像信号进行采集，同时所述传输模块从电视芯片接收回声参考信号传至语音摄像头模块，由语音摄像头模块根据回声参考信号消除回声、以及根据图像信号进行图像识别，并生成主信号通过传输模块传至电视主芯片。本发明通过将智能电视语音摄像头装置独立于电视机外部，并将所述电路通过USB接口和耳机接口与电视机进行连接，进而无需对电视主板进行硬件更改，直接接上这种电路就能轻松实现传统电视智能化。
可选的，本发明实施例中，所述语音摄像头模块包括电源单元、声音处理单元、摄像头模组和集线器；由声音处理单元获取外部声音信号和回声参考信号并进行回声处理，将进行回声处理后信号转为第一信号传至集线器；再由摄像头模组采集图像信号进行图像处理，生成第二信号至集线器；由集线器对第一信号和第二信号进行处理生成主信号，并通过传送模块传至电视主芯片。本发明实施例中，通过模拟摄像头中的各个单元及器件进行回声处理和图像处理，最后实现传统电视机的语音识别和图像识别，使传统电视机智能化。
可选的，本发明实施例中，所述电源单元具体用于分别连接声音处理单元、摄像头模组和集线器以提供相应的电压；所述电源单元通过与传输模块连接获取所需电源电压。所述电源单元包括第一稳压器和第二稳压器；由传输模块作为供电电源，经过第一稳压器和第二稳压器依次转成不同的电压给声音处理单元和集线器供电。本发明实施例中，通过电压单元中的第一稳压器和第二稳压器对USB接口的电压进行两级转化，以满足各个单元和器件不同的供电需求。
可选的，本发明实施例中，所述语音摄像头模块还包括模拟硅麦，所述模拟硅麦具体用于采集外部声音信号并转化为模拟信号至声音处理单元进行回声处理。本发明实施例中，通过声音处理单元实现回声参考信号模数转换的同时，再结合模拟硅麦将外部声音信号转化为模拟信号并进行外部声音信号的模数转换。
可选的，本发明实施例中，所述声音处理单元包括MCU、模数转换器；所述模数转换器通过模拟硅麦同时接收外部声音信号和耳机接口传来的回声参考信号，再传至MCU进行回声消除处理并生成第二信号至集线器。本发明实施例中，通过模数转换器对外部声音信号和回声参考信号进行模数转换，再由MCU进行回声消除处理实现准确的语音识别功能。
可选的，本发明实施例中，所述集线器将一路接口扩展为两路接口，同时接收第一信号和第二信号，将第一信号和第二信号合并为主信号，并传至电视主芯片。
一种智能电视机，所述电视机包括相互连接的电视主芯片、传输模块和上述任一项所述的智能电视语音摄像头装置，当所述电视主芯片通过传输模块通过与智能电视语音摄像头装置连接时，所述电视主芯片通过传输模块获取智能电视语音摄像头装置传来的主信号，使电视机进行语音识别或图像识别。
可选的，本发明实施例中，所述传输模块为有线传输模块或无线传输模块。
可选的，本发明实施例中，所述有线传输模块包括有线传输接口和耳机接口，所述耳机接口与所述智能电视语音摄像头装置连接、并向所述智能电视语音摄像头装置发送回声参考信号；所述有线传输接口与智能电视语音摄像头装置连接、并接收所述智能电视语音摄像头装置传来的主信号。
相较于现有技术，本发明提供的智能电视语音摄像头装置及智能电视机，其通过传输模块以外接设备的形式与电视主芯片连接，所述智能电视语音摄像头装置包括语音摄像头模块，所述语音摄像头模块集成式设置，并通过传输模块以外接设备的形式与电视主芯片连接；所述语音摄像头模块对外部声音信号和图像信号进行采集，同时所述传输模块从电视芯片接收回声参考信号传至语音摄像头模块，由语音摄像头模块根据回声参考信号消除回声、以及根据图像信号进行图像识别，并生成主信号通过传输模块传至电视主芯片。本发明通过将智能电视语音摄像头装置独立于电视机外部，并将所述装置通过传输模块与电视机进行连接，进而无需对电视主板进行硬件更改，直接接上这种装置就能轻松实现传统电视智能化。
附图说明
图1为本发明提供的智能电视机的结构框图；
图2为本发明提供的具有有线传输模块的智能电视机的结构框图；
图3为本发明提供的具有无线传输模块的智能电视机的结构框图；
图4为本发明提供的具有有线传输接口的智能电视机的结构框图；
图5为本发明提供的智能电视语音摄像头装置的具体实施例的结构框图；
图6为本发明提供的智能电视语音摄像头装置的电路图。
具体实施方式
鉴于现有技术中将场远场语音麦克风阵列设置在电视机壳内，会增加电视机厚度，而且无法适配传统电视机的缺点，本发明通过将智能电视语音摄像头装置独立于电视机外部，并将所述装置通过传输模块与电视机进行连接，进而无需对电视主板进行硬件更改，直接接上这种装置就能轻松实现传统电视智能化。
为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明中涉及的回声消除是指消除电视自身音箱发出的声音。在用户听歌看剧时，不仅用户发语音指令时会有声音，电视本身也会发出声音。但是我们希望远场语音阵列只响应用户发指令的声音，而不响应电视自身音箱发出的声音。所以回声消除是将远场语音阵列采集到的声音信号，通过特定的算法消除掉电视自身音箱发出的声音信号后，再对声音进行录制，从而可以有效的提高用户唤醒率。
请参阅图1，本发明提供的一种智能电视机，所述电视机包括相互连接的电视主芯片100、传输模块200和智能电视语音摄像头装置300，当所述电视主芯片100通过传输模块200通过与智能电视语音摄像头装置300连接时，所述电视主芯片100通过传输模块200获取智能电视语音摄像头装置300传来的主信号，使电视机进行语音识别或图像识别。具体的，所述电视主芯片100设置在电视机内部，所述智能电视机的电视主芯片100通过传输模块200与智能电视语音摄像头装置300连接，即所述智能电视语音摄像头装置300为智能电视机的外接设备，使得所述智能电视机在不改***件结构的前提下也能够实现远场语音识别和图像识别功能，实现了电视机智能化。
请参阅图2或图3，可选的，本发明实施例中，所述传输模块200为有线传输模块210或无线传输模块220。
具体的，请继续参阅图4和图5，所述有线传输模块210包括有线传输接口211和耳机接口212，所述耳机接口与所述智能电视语音摄像头装置300连接、并向所述智能电视语音摄像头装置300发送回声参考信号；所述有线传输接口211与智能电视语音摄像头装置300连接、并接收所述智能电视语音摄像头装置300传来的主信号。可选的，本发明实施例中，所述有线传输接口211为USB接口213；需要说明的是，所述有线传输接口211还可以为其他具有传输功能的接口，如， HDMI接口、AV接口等。
具体的，请继续参阅图3，所述无线传输模块220包括至少两个无线连接器，所述至少两个无线连接器分别设置在电视机和智能电视语音摄像头装置300中；所述电视机中的无线连接器和所述智能电视语音摄像头装置300中的无线连接器进行无线连接，电视机中的无线连接器向所述智能电视语音摄像头装置300中的无线连接器发送回声参考信号、并接收所述智能电视语音摄像头装置300的无线连接器传来的主信号。需要说明的是，所述无线连接器可为WIFI模块、蓝牙模块等，其只需具有无线数据传输功能即可，在此不做具体限定。
请参阅图4和图5，基于上述的智能电视机，本发明还提供一种智能电视语音摄像头装置300，其通过传输模块200以外接设备的形式与电视主芯片连接，所述智能电视语音摄像头装置300包括语音摄像头模块310，所述语音摄像头模块310集成式设置，并通过传输模块200以外接设备的形式与电视主芯片连接；所述语音摄像头模块310对外部声音信号和图像信号进行采集，同时所述传输模块200从电视芯片接收回声参考信号传至语音摄像头模块310，由语音摄像头模块310根据回声参考信号消除回声、以及根据图像信号进行图像识别，并生成主信号通过传输模块200传至电视主芯片。本发明通过将智能电视语音摄像头装置300独立于电视机外部，并将所述装置通过传输模块与电视机进行连接，进而无需对电视主板进行硬件更改，直接接上这种装置就能轻松实现传统电视智能化。
具体实施时，本发明实施例中的传输模块200包括USB接口213和耳机接口212，由于目前市面上的电视机大部分都具有USB接口213和耳机接口212，将语音识别功能和图像识别功能集成在同一个模块中形成语音摄像头模块310，并独立于电视机外，通过USB接口213和耳机接口212与电视机连接，当远处的用户发出语音指令时，语音摄像头模块310在接收外部声音信号的同时，一并接收电视传过来的回声参考信号，通过回声参考信号进行回声消除，以消除电视机本身发出的声音，达到准确识别用户的语音指令的目的；本发明实施例以电视外设的形式将语音识别功能和图像功能共同集成在一块电路板上，避免了对电视机主板进行硬件更改，不会增加电视机的厚度，也能够适配市场上大部分的传统电视机，轻松实现传统电视智能化。
请参阅图6，特别的，所述USB接口213为USB2.0接口214，是目前常用的接口设备，市场上的大部分具有USB接口213的电视机都配备了USB2.0接口214，需要说明的是，所述USB接口213不限于USB2.0接口214，亦可选择USB3.0接口及其他USB接口，在本发明中可根据电视机的接口类型对语音摄像头模块310的输出接口进行适当调整，此为本领域技术人员可根据需要随意替换的，在此不做限定。
可选的，本发明实施例中，所述主信号由第一信号和第二信号经过处理得到。将两种USB信号汇聚成一种，节省了通信端口。
具体的，请继续参阅图6，所述语音摄像头模块310包括电源单元401、声音处理单元402、摄像头模组CM和集线器USB_HUB；由声音处理单元402获取外部声音信号和回声参考信号并进行回声处理，将进行回声处理后信号转为第一信号传至集线器USB_HUB；再由摄像头模组CM采集图像信号进行图像处理，生成第二信号至集线器USB_HUB；由集线器USB_HUB对第一信号和第二信号进行处理生成主信号，并通过USB2.0接口214传至电视主芯片100。本发明实施例中，通过模拟摄像头中的各个单元及器件进行回声处理和图像处理，最后实现传统电视机的语音识别和图像识别，使传统电视机智能化。
进一步的，所述USB2.0接口214的第一脚USB_VCC与电源单元401、声音处理单元402、摄像头模组的第三脚CM_VCC和集线器的第七脚VCC连接，所述集线器的第一脚OUT1和第二脚OUT2分别连接USB2.0接口214的第二脚USB_D+和第三脚USB_D-，所述集线器的第三脚IN1和第四脚IN2与摄像头模组的第一脚CM_OUT1和第二脚CM_OUT2连接，所述集线器的第五脚IN3和第六脚IN4分别与声音处理单元402连接，所述集线器的第八脚VCC1和与电源单元401连接，所述耳机接口212的第一脚Earphone_L和第二脚Earphone_R与声音处理单元402连接。
可选的，请继续参阅图6，本发明实施例中，所述集线器USB_HUB将一路USB接口最多扩展为四路USB接口，同时接收第一信号和第二信号，将第一信号和第二信号合并为主信号，并传至电视主芯片100。本发明实施例中，通过集线器USB_HUB实现四路USB信号汇聚为两路USB信号，进而节省了接口端子，能够适配传统电视机。
可选的，本发明实施例中，所述语音摄像头模块310还包括模拟硅麦，所述模拟硅麦具体用于采集外部声音信号并转化为模拟信号至声音处理单元402进行回声处理。本发明实施例中，通过声音处理单元402实现回声参考信号模数转换的同时，再结合模拟硅麦将外部声音信号转化为模拟信号并进行外部声音信号的模数转换。
可选的，请继续参阅图6，本发明实施例中，所述模拟硅麦个数为两个，分别为第一模拟硅麦MIC1和第二模拟硅麦MIC2。需要说明的是，本发明是实施例中的模拟硅麦个数只用于解释说明本发明的技术方案，并不用于限定本发明。
所述声音处理单元402包括微处理器MCU、模数转换器ADC；所述模数转换器ADC通过模拟硅麦同时接收外部声音信号和耳机接口212传来的回声参考信号，再传至微处理器MCU进行回声消除处理并生成USB信号至集线器USB_HUB。本发明实施例中，通过模数转换器ADC对外部声音信号和回声参考信号进行模数转换，再由微处理器MCU进行回声消除处理实现准确的语音识别功能。
具体的，请继续参阅图6，所述微处理器MCU的第一脚MCU_OUT1和第二脚MCU_OUT2与集线器的第五脚IN3和第六脚IN4连接，所述微处理器MCU的第三脚MCU_IN1和第四脚MCU_IN2分别连接模数转换器的第一脚ADC_OUT1和第二脚ADC_OUT2，所述微处理器MCU的第五脚MCU_VCC和第六脚MCU_VCC1分别连接USB接口213的第一脚USB_VCC和电源单元401，所述模数转换器的第三脚ADC_IN1和第四脚ADC_IN2分别连接第一模拟硅麦MIC1和第二模拟硅麦MIC2，所述模数转换器的第五脚ADC_IN3和第六脚ADC_IN4分别连接耳机接口212的第二脚Earphone_R和第一脚Earphone_L，所述模拟转换器的第七脚ADC_VCC1和第八脚ADC_VCC2分别连接电源单元401。
具体实施时，第一模拟硅麦MIC1和第二模拟硅麦MIC2对外部声音信号进行采集，并传至模数转换器ADC，电视主芯片100通过耳机接口212输入回声参考信号至模数转换器ADC，模拟硅麦采集的外部声音信号和耳机接口212传来的回声参考信号经过模数转换器ADC后，转成I2S信号给微处理器MCU进行处理，微处理器MCU再将I2S信号转成第一信号后传至集线器USB_HUB进行处理。 同时，摄像头模组CM也生成第二信号连接到集线器USB_HUB上进行处理。集线器USB_HUB将两路USB信号处理成一路USB信号输入到电视主芯片100。
特别的，本发明实施例在选用麦克风的时候，根据数字硅麦将声音信号转化为数字信号的特点，而模拟硅麦则将声音信号转化为模拟信号的特点，由此可知，数字硅麦比模拟硅麦多了模数转换的步骤；也就是说，数字硅麦是在模拟硅麦的基础上，在硅麦里面封装了一颗专用的模数转换器ADC，用于将模拟信号转为数字信号；由于多了这一颗模数转换器ADC，数字硅麦的成本比模拟硅麦的成本高50%。而本发明实施例中在声音处理单元402就使用了模数转换器ADC来接收耳机接口212传来的回声参考信号，即语音摄像头模块310中本身就使用了模数转换器ADC；而且，该模数转换器ADC本身包含了四路输入，通过耳机接口212接收回声参考信号只占用了两路输入，还有两路输入处于空闲状态，本发明实施例将第一模拟硅麦MIC1和第二模拟硅麦MIC2接入了处于空闲状态的两路输入，进而通过第一模拟硅麦MIC1和第二模拟硅麦MIC2接收外部声音信号，再由模数转换器ADC对该外部声音信号进行模数转换，同样能够实现数字硅麦的功能，并且节省了50%的成本。
进一步的，本发明实施例中，声音处理单元402进行回声消除所需要的回声参考信号直接取电视主板中耳机接口212的信号。耳机接口212是电视的标准接口，绝大部分电视上都有耳机接口212。标准耳机信号的最大幅度为800mV左右，而模数转换器ADC的输入信号的幅度要求小于1V，耳机信号刚好满足该要求。因而，耳机信号可以直接作为回声消除的参考信号，无需经过降压电路处理，直接接到模数转换器ADC上。
可选的，请继续参阅图6，本发明实施例中，所述电源单元401具体用于分别连接声音处理单元402和集线器USB_HUB以提供相应的电压；所述电源单元401通过与USB接口213连接获取所需电源电压。所述电源单元401包括第一稳压器LDO1和第二稳压器LDO2；由USB接口213作为供电电源，经过第一稳压器LDO1和第二稳压器LDO2依次转成不同的电压给声音处理单元402和集线器USB_HUB供电。本发明实施例中，通过电压单元中的第一稳压器LDO1和第二稳压器LDO2对USB接口213的电压进行两级转化，以满足各个单元和器件不同的供电需求。
具体的，所述第一稳压器的输入端LDO1_IN与USB接口的第一脚USB_VCC连接，所述第一稳压器的输出端LDO2_OUT分别与第二稳压器的输入端LDO2_IN、集线器的第八脚VCC1、微处理器的第六脚MCU_VCC1和模数转换器的第七脚ADC_VCC1连接，所述第二稳压器的输出端LDO2_OUT与模数转换器的第八脚ADC_VCC2连接。
具体实施时，整个智能电视语音摄像头装置300的输入供电电源为USB2.0接口第一脚USB_VCC中的5V电压，经过第一稳压器LDO1和第二稳压器LDO2依次转成3.3V和1.8V给各个芯片供电。其中，集线器USB_HUB和微处理器MCU供电电源均包括5V和3.3V两种电压，摄像头模组CM的供电电源为5V，模数转换器ADC的供电电源包括3.3V和1.8V两种电压。
综上所述，本发明提供的智能电视语音摄像头装置及智能电视机，其通过传输模块以外接设备的形式与电视主芯片连接，所述装置包括语音摄像头模块，所述语音摄像头模块集成式设置，并通过传输模块以外接设备的形式与电视主芯片连接；所述语音摄像头模块对外部声音信号和图像信号进行采集，同时所述传输模块从电视芯片接收回声参考信号传至语音摄像头模块，由语音摄像头模块根据回声参考信号消除回声、以及根据图像信号进行图像识别，并生成主信号通过传输模块传至电视主芯片。本发明通过将智能电视语音摄像头装置独立于电视机外部，并将所述装置通过传输模块与电视机进行连接，进而无需对电视主板进行硬件更改，直接接上这种装置就能轻松实现传统电视智能化。
可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种智能电视语音摄像头装置，其通过传输模块以外接设备的形式与电视主芯片连接，其特征在于，所述装置包括语音摄像头模块，所述语音摄像头模块集成式设置，并通过传输模块以外接设备的形式与电视主芯片连接；所述语音摄像头模块对外部声音信号和图像信号进行采集，同时所述传输模块从电视芯片接收回声参考信号传至语音摄像头模块，由语音摄像头模块根据回声参考信号消除回声、以及根据图像信号进行图像识别，并生成主信号通过传输模块传至电视主芯片。
2.根据权利要求1所述的智能电视语音摄像头装置，其特征在于，所述语音摄像头模块包括电源单元、声音处理单元、摄像头模组和集线器；由声音处理单元获取外部声音信号和回声参考信号并进行回声处理，将进行回声处理后信号转为第一信号传至集线器；再由摄像头模组采集图像信号进行图像处理，生成第二信号至集线器；由集线器对第一信号和第二信号进行处理生成主信号，并通过传送模块传至电视主芯片。
3.根据权利要求2所述的智能电视语音摄像头装置，其特征在于，所述电源单元具体用于分别连接声音处理单元、摄像头模组和集线器以提供相应的电压；所述电源单元通过与传输模块连接获取所需电源电压。
4.根据权利要求3所述的智能电视语音摄像头装置，其特征在于，所述电源单元包括第一稳压器和第二稳压器；由传输模块作为供电电源，经过第一稳压器和第二稳压器依次转成不同的电压给声音处理单元和集线器供电。
5.根据权利要求2所述的智能电视语音摄像头装置，其特征在于，所述语音摄像头模块还包括模拟硅麦，所述模拟硅麦具体用于采集外部声音信号并转化为模拟信号至声音处理单元进行回声处理。
6.根据权利要求5所述的智能电视语音摄像头装置，其特征在于，所述声音处理单元包括MCU、模数转换器；所述模数转换器通过模拟硅麦同时接收外部声音信号和耳机接口传来的回声参考信号，再传至MCU进行回声消除处理并生成第二信号至集线器。
7.根据权利要求2所述的智能电视语音摄像头装置，其特征在于，所述集线器将一路接口扩展为两路接口，同时接收第一信号和第二信号，将第一信号和第二信号合并为主信号，并传至电视主芯片。
8.一种智能电视机，其特征在于，所述电视机包括相互连接的电视主芯片、传输模块和权利要求1-7任一项所述的智能电视语音摄像头装置，所述智能电视语音摄像头装置以外接设备的形式集成设置，当所述电视主芯片通过传输模块通过与智能电视语音摄像头装置连接时，所述电视主芯片通过传输模块获取智能电视语音摄像头装置传来的主信号，使电视机进行语音识别或图像识别。
9.根据权利要求8所述的智能电视机，其特征在于，所述传输模块为有线传输模块或无线传输模块。
10.根据权利要求9所述的智能电视机，其特征在于，所述有线传输模块包括有线传输接口和耳机接口，所述耳机接口与所述智能电视语音摄像头装置连接、并向所述智能电视语音摄像头装置发送回声参考信号；所述有线传输接口与智能电视语音摄像头装置连接、并接收所述智能电视语音摄像头装置传来的主信号。
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