CN110782896A - 一种基于语音控制的测量仪器测试***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于语音控制的测量仪器测试***及方法,包括:语音识别模块及客户端;语音识别模块通过客户端与测试仪器进行通信,客户端接收语音识别模块的指令解析后配置对应的测试仪器进行相关操作,测量结果通过客户端进行显示并发送到语音识别模块,所述语音识别模块对反馈结果进行合成播报并进行下一步指令操作。基于测量仪器语音控制设计,可实现测试仪器的语音交互配置使用,实现测试业务逻辑的语音引导用户使用,代替人工手动操作。采用业务逻辑交互式设计,相比传统的单指令操作,更加符合测试行业领域的实际应用需求。
Description
技术领域
本发明属于人工智能语音识别领域,尤其涉及一种基于语音控制的测量仪器测试***及方法。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息,不必然构成在先技术。
随着电子设备的自动化与智能化的飞速发展,人工智能越来越多的应用于传统电子设备,传统测量仪器的测试流程繁琐,对操作人员有较高的要求,极不便于非专业人士使用。语音交互广泛应用于智能音箱、语音助手等设备,目前已经获得了较为成功的商业应用,但主要应用场景还集中于手机终端和智能家居领域,在测试仪器领域并没有成功的应用案例。为了提高测试仪器的用户体验,降低非专业人士的使用难度,需要适用于测量仪器操控的语音智能控制设计技术。
语音识别是自然语言处理的重要分支,技术涉及领域包括信号处理、模式识别、概率论和人工智能等。语音识别从诞生至今就备受关注,因其在人机交互的实现中起着至关重要的作用,语音识别的目的在于让设备具备听懂人类语言的能力,然后根据语言含义完成相应的操作,人机交互的实现需大量前期的学习和训练。传统设备随着功能的增加,手动操作越来越多,这给用户带来诸多不便,而语音控制技术可使繁琐的操作简单化,能够按照使用人员意图完成操作,方便用户使用。
目前的商业应用中,比较成熟的是智能音箱和手机智能助手。智能音箱结合智能家居可实现一系列物联网解决方案,如语音音箱控制开关灯、窗帘、电视及扫地机器人等。通过唤醒词唤醒设备后口述语音指令,需要联网到云端进行语音解析处理,然后反馈到音箱进行输出,智能音箱是一个输入输出设备,语音处理主要集中在云端进行。
目前的语音控制方案更多的是简单的开关控制,缺乏进一步的语音交互。而且智能家居方案众多,没有统一的协议标准,音箱无法兼容不同厂家的智能设备。普通家用的语音识别训练词汇也集中于生活领域,并不具有专业性,在工业领域的专业词汇则缺乏相应的识别训练,无法直接进行使用。另外,智能音箱没有结合工业设备的解决方案,工业设备目前并没有固定一套物联网协议标准,而且仪器的操作也不能是简单的开关操作,需要相应的参数设置及交互设计。并且工业环境使用设备大多是没有连接外网的,普通的智能音箱本身无法做识别和处理功能,都是联网交由云端处理反馈,音箱只是个输入输出设备,不具备离线使用功能,因为无法适用于工业应用场景,由此可见目前的智能语音设备无法满足工业语音控制需求。
发明内容
为克服上述现有技术的不足,本发明提供了一种基于语音控制的测量仪器测试***,可实现测量仪器的语音控制,摒弃了传统的人工手动操作模式。通过语音指令完成测试流程、参数配置及结果反馈。
为实现上述目的,本发明的一个或多个实施例提供了如下技术方案:
一种基于语音控制的测量仪器测试***,包括:
语音识别模块及客户端;
所述语音识别模块对接收到的语音首先进行滤波处理,去除语音信号中对于语音识别无用的冗余信息,采用梅尔频率倒谱系数方式进行特征提取,提取出特征参数与声学模型进行匹配得到识别结果,通过语音解码和搜索算法结合字典解析出语音结果;
启动测试工程后语音反馈结果并提示进行参数配置操作,按照业务流程逐步引导用户进行测试前的工程配置,直到最终完成工程测试;
所述语音识别模块通过客户端与测试仪器进行通信,客户端接收语音识别模块的指令解析后配置对应的测试仪器进行相关操作,测量结果通过客户端进行显示并发送到语音识别模块,所述语音识别模块对反馈结果进行合成播报并进行下一步指令操作。
进一步的技术方案,声学模型建模采用隐马尔可夫模型,语言模型采用N-Gram模型。
进一步的技术方案,语音识别模块使用时首先要进行唤醒词唤醒,单独进行唤醒词设置,通过唤醒词激活设备后进行语音交互,发送程控命令;然后进行语料库的构建,解析语音。
进一步的技术方案,语音识别模块与客户端通过网络传输,连接方式为ZeroMQ,传输报文为JSON格式,语音识别模块发给客户端的报文内容包含测试工程名称、ID号、逻辑资源、硬件信息、校准通道、参数、变量、测量门限、程控地址、驱动程序路径及名称信息;
客户端反馈报文包含测试资源、测试执行结果,测量值门限更新、校准执行结果及运行错误通知信息。
本发明还提供了一种基于语音控制的测量仪器测试方法,包括:
对接收到的语音首先进行滤波处理,去除语音信号中对于语音识别无用的冗余信息,采用梅尔频率倒谱系数方式进行特征提取,提取出特征参数与声学模型进行匹配得到识别结果,通过语音解码和搜索算法结合字典解析出语音结果;
启动测试工程后语音反馈结果并提示进行参数配置操作,按照业务流程逐步引导用户进行测试前的工程配置,直到最终完成工程测试。
进一步的技术方案,识别语音信息后,在线条件下通过网口与服务器或云端其他服务的API交互,实现包括云计算、后台管控,具有完备的业务逻辑,在服务端或云端进行复杂的功能处理。
进一步的技术方案,离线模式下识别是在构建好完备的专用语料库和程控命令库基础上,训练完善的测试专用语音模型,主要针对工业应用场景无法联网的环境下使用,精准识别操作指令,完成测试操作。
进一步的技术方案,客户端主要进行测试工程的建立和与测试仪器的通信,语音设置测试工程的启动、校准程序、参数配置,测试暂停及测试继续操作,客户端接收指令解析后配置对应的测试仪器进行相关操作,测量结果通过客户端进行显示并发送到语音识别模块,语音识别模块对反馈结果进行合成播报并指导用户进行下一步指令操作。
以上一个或多个技术方案存在以下有益效果:
基于测量仪器语音控制设计,可实现测试仪器的语音交互配置使用,实现测试业务逻辑的语音引导用户使用,代替人工手动操作。采用业务逻辑交互式设计,相比传统的单指令操作,更加符合测试行业领域的实际应用需求。
应用于测试仪器的专业词汇语音识别技术,可进行在线或离线的语音识别,在线条件下可以通过服务器或云端与其他服务的API交互,实现包括云计算、后台管控等多种功能,离线条件下可准确识别测试专业操作术语。
本发明的应用主要为专业测试场景,语音识别词汇多为专业词汇,普通语音识别无法做到准确识别,另外本发明可进行离线识别,现有产品并没有良好的离线专业词汇识别效果。
客户端集中与各种不同的测试仪器标准进行通信,而本发明只需关注与客户端之间的交互,无需关注测试仪器的多样性。
基于电子测试和仪器控制的测试语料库搭建,可用于高精度快速完成测试专用词汇的释义,以及离线测试语料库的构建。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明实施例语音识别***结构框图;
图2为本发明实施例测试仪器语音识别关联结构图;
图3为本发明实施例语音识别电路框图。
具体实施方式
应该指出,以下详细说明都是示例性的,旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明,本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是,这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式,而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的,除非上下文另外明确指出,否则单数形式也意图包括复数形式,此外,还应当理解的是,当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时,其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
在不冲突的情况下,本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本发明提出的总体思路:
本发明采用可定制的语音唤醒方式,满足不同客户的私人订制化需求,通过唤醒词激活测试仪器设备或***,进行语音控制;然后,本发明的语音识别可进行在线或离线识别操作,在线条件下可以通过服务器或云端与其他服务的API交互,实现包括语音解析以及后续的云计算、后台管控等多种功能,离线条件下可准确识别测试专业操作术语,语音模块识别出用户的测试指令后,经过逻辑处理模块进行语音文字信息的释义,完成测试仪器程控命令代码的构建,进而通过网络传输,将程控指令推送至测试仪器,保证了语音控制的标准化和可靠性;最后本发明的交互过程中会全程语音与用户进行沟通,提示用户进行相应的操作,测试结果会通过语音播报反馈,全程无需手动配置,极大提高了用户体验并降低了操作成本。
实施例一
本实施例公开了一种基于语音控制的测量仪器测试***,基于测量仪器的语音识别技术,可实现定制化设备激活及测试术语的语音识别程控。基于电子测试的语音交互控制技术来代替传统的人工手动配置,用户与设备全程进行语音交互完成测试,不再局限于简单的开关控制;基于电子测试的语音在线或离线识别功能,可实现测量仪器专业术语的在线或离线高精度识别,可应用于单机或云端等不同的工业场景需求,基于电子测试和仪器控制的测试语料库搭建,可用于高精度快速完成测试专用词汇的释义,以及离线测试语料库的构建,解决了传统智能语音设备无法准确识别专业词汇的问题。
参见附图1所示,具体的,基于语音控制的测量仪器测试***,包括:
语音识别模块及客户端;
所述语音识别模块对接收到的语音首先进行滤波处理,去除语音信号中对于语音识别无用的冗余信息,采用梅尔频率倒谱系数方式进行特征提取,提取出特征参数与声学模型进行匹配得到识别结果,通过语音解码和搜索算法结合字典解析出语音结果;
启动测试工程后语音反馈结果并提示进行参数配置操作,按照业务流程逐步引导用户进行测试前的工程配置,直到最终完成工程测试;
所述语音识别模块通过客户端与测试仪器进行通信,客户端接收语音识别模块的指令解析后配置对应的测试仪器进行相关操作,测量结果通过客户端进行显示并发送到语音识别模块,所述语音识别模块对反馈结果进行合成播报并进行下一步指令操作。
实施例子二
参见附图2所示,一种基于语音控制的测量仪器测试方法,包括:
本发明采用嵌入式语音识别模块硬件设计,见附图3,具有四通道ADC,可识别3米半径的高清语音,对接收到的语音首先进行滤波处理,消除噪声干扰以便进行下一步分析。
语音识别过程:去除语音信号中对于语音识别无用的冗余信息,采用梅尔频率倒谱系数(MFCC)方式进行特征提取,提取出特征参数与声学模型进行匹配得到识别结果,声学模型建模采用隐马尔可夫模型(HMM),对预识别的测试专业指令语音数据进行训练,然后将训练好的声学模型移植到嵌入式处理器中;语言模型采用N-Gram模型,通过对测试术语文本信息进行训练得到关键词关联概率,最后通过语音解码和搜索算法结合字典解析出语音结果。
语音识别模块使用时首先要进行唤醒词唤醒,用户可单独进行唤醒词设置,通过唤醒词激活设备后可进行语音交互,发送程控命令;然后进行语料库的构建,语料库越丰富,解析效果就会越准确,语音识别过程与上述步骤相同。
识别语音信息后,在线条件下可以通过网口与服务器或云端其他服务的API交互,实现包括云计算、后台管控等多种功能,具有完备的业务逻辑,可在服务端或云端进行复杂的功能处理。
离线模式下识别是在构建好完备的专用语料库和程控命令库基础上,训练完善的测试专用语音模型,主要针对工业应用场景无法联网的环境下使用,可精准识别操作指令,完成测试操作。
语音交互设计,通常的语音识别都是单个指令加反馈结果,交互步骤单一,不能进行迭代的程控,本发明基于该基础,结合测试场景的应用需求添加了交互环节,启动测试工程后语音反馈结果并提示进行参数配置等操作,按照业务流程逐步引导用户进行测试前的工程配置,直到最终完成工程测试。以配置频谱为例,用户唤醒设备然后命令要打开的工程,该工程需要是已在客户端配置完成的完整测试序列,工程打开后,根据测试序列会初始化相应的信号发生器、频谱仪等仪器设备,成功完成初始化后会语音提示用户初始化成功请设置起始频率,用户根据提示命令设置起始频率为30MHz,待命令发送完成后,用户可观察频谱仪器起始频率是否为30MHz,配置成功后会语音提示用户下一步设置截止频率,若执行失败则反馈给用户,用户根据结果做出相应的处理,语音模块则持续监听用户的下一步指令,直至完成整个测试序列。传统测试工程的人工手动配置可完全通过语音设置,方便不熟悉环境配置的用户进行使用。
语音模块与测试仪器之间通过客户端进行衔接,以保证语音控制的通用性,而不必关注于何种测试仪器,客户端主要进行测试工程的建立和与测试仪器的通信,语音设置测试工程的启动、校准程序、参数配置,测试暂停及测试继续等操作,客户端接收指令解析后配置对应的测试仪器进行相关操作,测量结果通过客户端进行显示并发送到语音模块,语音模块对反馈结果进行合成播报并指导用户进行下一步指令操作。
语音模块与客户端通过网络传输,连接方式为ZeroMQ,传输报文为JSON格式,语音模块发给客户端的报文内容包含测试工程名称、ID号、逻辑资源、硬件信息、校准通道、参数、变量、测量门限、程控地址、驱动程序路径及名称等信息。客户端反馈报文包含测试资源、测试执行结果,测量值门限更新、校准执行结果及运行错误通知等信息。
通过上述几点的设计,解决了现有技术的局限,并在此基础上加以改进以满足工业应用实际需求,实现语音控制测量仪器测试的功能。
本领域技术人员应该明白,上述本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算机装置来实现,可选地,它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现,从而,可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行,或者将它们分别制作成各个集成电路模块,或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。本发明不限制于任何特定的硬件和软件的结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述,但并非对本发明保护范围的限制,所属领域技术人员应该明白,在本发明的技术方案的基础上,本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (8)
1.一种基于语音控制的测量仪器测试***,其特征是,包括:
语音识别模块及客户端;
所述语音识别模块对接收到的语音首先进行滤波处理,去除语音信号中对于语音识别无用的冗余信息,采用梅尔频率倒谱系数方式进行特征提取,提取出特征参数与声学模型进行匹配得到识别结果,通过语音解码和搜索算法结合字典解析出语音结果;
启动测试工程后语音反馈结果并提示进行参数配置操作,按照业务流程逐步引导用户进行测试前的工程配置,直到最终完成工程测试;
所述语音识别模块通过客户端与测试仪器进行通信,客户端接收语音识别模块的指令解析后配置对应的测试仪器进行相关操作,测量结果通过客户端进行显示并发送到语音识别模块,所述语音识别模块对反馈结果进行合成播报并进行下一步指令操作。
2.如权利要求1所述的一种基于语音控制的测量仪器测试***,其特征是,声学模型建模采用隐马尔可夫模型,语言模型采用N-Gram模型。
3.如权利要求1所述的一种基于语音控制的测量仪器测试***,其特征是,语音识别模块使用时首先要进行唤醒词唤醒,单独进行唤醒词设置,通过唤醒词激活设备后进行语音交互,发送程控命令;然后进行语料库的构建,解析语音。
4.如权利要求1所述的一种基于语音控制的测量仪器测试***,其特征是,语音识别模块与客户端通过网络传输,连接方式为ZeroMQ,传输报文为JSON格式,语音识别模块发给客户端的报文内容包含测试工程名称、ID号、逻辑资源、硬件信息、校准通道、参数、变量、测量门限、程控地址、驱动程序路径及名称信息;
客户端反馈报文包含测试资源、测试执行结果,测量值门限更新、校准执行结果及运行错误通知信息。
5.一种基于语音控制的测量仪器测试方法,其特征是,包括:
对接收到的语音首先进行滤波处理,去除语音信号中对于语音识别无用的冗余信息,采用梅尔频率倒谱系数方式进行特征提取,提取出特征参数与声学模型进行匹配得到识别结果,通过语音解码和搜索算法结合字典解析出语音结果;
启动测试工程后语音反馈结果并提示进行参数配置操作,按照业务流程逐步引导用户进行测试前的工程配置,直到最终完成工程测试。
6.如权利要求5所述的一种基于语音控制的测量仪器测试方法,其特征是,识别语音信息后,在线条件下通过网口与服务器或云端其他服务的API交互,实现包括云计算、后台管控,具有完备的业务逻辑,在服务端或云端进行复杂的功能处理。
7.如权利要求5所述的一种基于语音控制的测量仪器测试方法,其特征是,离线模式下识别是在构建好完备的专用语料库和程控命令库基础上,训练完善的测试专用语音模型,主要针对工业应用场景无法联网的环境下使用,精准识别操作指令,完成测试操作。
8.如权利要求5所述的一种基于语音控制的测量仪器测试方法,其特征是,客户端主要进行测试工程的建立和与测试仪器的通信,语音设置测试工程的启动、校准程序、参数配置,测试暂停及测试继续操作,客户端接收指令解析后配置对应的测试仪器进行相关操作,测量结果通过客户端进行显示并发送到语音识别模块,语音识别模块对反馈结果进行合成播报并指导用户进行下一步指令操作。
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