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通過智能手機(jī)語音控制IP機(jī)頂盒的人機(jī)交互系統(tǒng)及方法與流程

文檔序號(hào):12038936閱讀:575來源:國(guó)知局
通過智能手機(jī)語音控制IP機(jī)頂盒的人機(jī)交互系統(tǒng)及方法與流程
本發(fā)明涉及一種通過智能手機(jī)語音控制IP機(jī)頂盒的人機(jī)交互系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù):
對(duì)于很多消費(fèi)者來說,電視遙控器按鍵過于復(fù)雜,帶來了極大的不便。由此,針對(duì)于消費(fèi)者的需求,隨著電視的不斷升級(jí)和快速發(fā)展,電視已經(jīng)發(fā)展到了不用遙控器,僅憑語音指令就能完成換臺(tái)、音量調(diào)節(jié)等各種操作,用語音遙控電視顯得更為簡(jiǎn)單、方便。對(duì)于IP機(jī)頂盒用戶而言,人機(jī)交互一直都是一個(gè)困擾用戶的問題,傳統(tǒng)的遙控器使用不便,無法快速響應(yīng)用戶期望的動(dòng)作,隨著IPTV平臺(tái)內(nèi)容日趨豐富,這個(gè)問題也日趨凸顯。目前,為了迎合市場(chǎng)需求,市面上也出現(xiàn)了一批基于體感、語音輸入、QWERTY鍵盤等技術(shù)的專業(yè)遙控器,但價(jià)格都太過昂貴,普通消費(fèi)者難以接受。另外,現(xiàn)有的基于語音控制的IP機(jī)頂盒遙控系統(tǒng)普遍存在以下問題:(1)語音的識(shí)別基于本地語音庫,詞庫有限,識(shí)別率不高;(2)未對(duì)語音命令執(zhí)行篩選,由于口音、方言、噪聲等影響,語音控制的準(zhǔn)確性較低,識(shí)別效果較差;(3)只能對(duì)語音內(nèi)容進(jìn)行識(shí)別,而無法智能識(shí)別語義,如:語音輸入“芒果臺(tái)”,無法根據(jù)語義識(shí)別出用戶所要表達(dá)的“湖南衛(wèi)視”,智能識(shí)別程度不夠高,識(shí)別效果不理想。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足,提供一種基于云計(jì)算平臺(tái)的通過智能手機(jī)語音控制IP機(jī)頂盒的人機(jī)交互系統(tǒng)及方法,通過云計(jì)算平臺(tái)進(jìn)行語音識(shí)別,不僅能匯集海量的口音、詞匯等數(shù)據(jù),還能做大量復(fù)雜的運(yùn)算,語音識(shí)別率高;對(duì)語音命令進(jìn)行篩選,命中用戶期望的指令,提高了語音控制準(zhǔn)確性;可通過自定義語音輸入功能實(shí)現(xiàn)語義識(shí)別,可將用戶期望的語音映射為對(duì)應(yīng)的操作,進(jìn)一步提高了語音控制準(zhǔn)確性。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:通過智能手機(jī)語音控制IP機(jī)頂盒的人機(jī)交互系統(tǒng),它包括智能終端和受控IP機(jī)頂盒,智能終端與受控IP機(jī)頂盒之間通過通信網(wǎng)絡(luò)連接。所述的智能終端包括用于采集用戶語音信號(hào)的語音采集模塊,用于對(duì)語音采集模塊所采集到的用戶語音信號(hào)進(jìn)行識(shí)別的語音識(shí)別模塊,用于對(duì)語音識(shí)別模塊識(shí)別后的語音命令進(jìn)行篩選的語音命令篩選模塊,用于對(duì)經(jīng)過篩選的語音命令進(jìn)行自定義語音輸入控制、將用戶期望的語音映射到對(duì)應(yīng)操作指令的語音控制模塊;所述的語音識(shí)別模塊通過互聯(lián)網(wǎng)與語音云計(jì)算平臺(tái)相連。進(jìn)一步地,所述的智能終端包括智能手機(jī)。進(jìn)一步地,所述的通信網(wǎng)絡(luò)包括局域網(wǎng)。通過智能手機(jī)語音控制IP機(jī)頂盒的人機(jī)交互方法,它包括以下步驟:S1:智能終端采集用戶發(fā)出的用于控制受控IP機(jī)頂盒的語音信號(hào);S2:用戶語音信號(hào)通過互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送至語音云計(jì)算平臺(tái),利用云計(jì)算對(duì)語音信號(hào)進(jìn)行識(shí)別;S3:對(duì)云計(jì)算識(shí)別后的語音命令進(jìn)行高精度的語音命令篩選;S4:對(duì)經(jīng)過篩選的語音命令進(jìn)行可學(xué)習(xí)的語音控制,得到IP機(jī)頂盒的控制指令;S5:智能終端將該控制指令發(fā)送至IP機(jī)頂盒,控制IP機(jī)頂盒完成相應(yīng)按鍵操作。通過智能手機(jī)語音控制IP機(jī)頂盒的人機(jī)交互方法還包括一個(gè)智能終端與IP機(jī)頂盒之間建立通信鏈路的步驟:SS101:智能終端向全網(wǎng)段發(fā)送指定的UDP數(shù)據(jù);SS102:IP機(jī)頂盒接收到該UDP數(shù)據(jù)并返回一個(gè)信號(hào);SS103:智能終端存儲(chǔ)返回信號(hào)的IP機(jī)頂盒列表,建立Socket連接并進(jìn)行通信。進(jìn)一步地,步驟S3所述的語音命令篩選的步驟包括以下子步驟:SS201:在智能終端上預(yù)設(shè)指令集;SS202:將經(jīng)云計(jì)算識(shí)別后的語音字符串與該指令集逐一進(jìn)行匹配,得出某指定語音字符串與各指令的相似度;SS203:找出與該語音字符串相似度最高的指令。進(jìn)一步地,所述的智能終端包括智能手機(jī)。本發(fā)明的有益效果是:1)利用通用的智能手機(jī)實(shí)現(xiàn)IP機(jī)頂盒的語音控制,操作簡(jiǎn)單且系統(tǒng)成本較低;2)通過云計(jì)算平臺(tái)進(jìn)行語音識(shí)別,不僅能匯集海量的口音、詞匯等數(shù)據(jù),還能做大量復(fù)雜的運(yùn)算,語音識(shí)別率高;3)對(duì)語音命令進(jìn)行篩選,有效削弱口音、方言、噪聲等方面的影響,命中用戶期望的指令,提高了語音控制準(zhǔn)確性;4)可通過自定義語音輸入功能實(shí)現(xiàn)語義識(shí)別,可將用戶期望的語音映射為對(duì)應(yīng)的操作(如:可將語音輸入的“芒果臺(tái)”智能語義識(shí)別為“湖南衛(wèi)視”),進(jìn)一步提高了語音控制準(zhǔn)確性。附圖說明圖1為本發(fā)明人機(jī)交互系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意框圖;圖2為本發(fā)明人機(jī)交互方法流程圖;圖3為本發(fā)明建立通信鏈路的流程圖;圖4為本發(fā)明語音命令篩選的流程圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明的技術(shù)方案,但本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于以下所述。如圖1所示,通過智能手機(jī)語音控制IP機(jī)頂盒的人機(jī)交互系統(tǒng),它包括智能手機(jī)和受控IP機(jī)頂盒,智能手機(jī)與受控IP機(jī)頂盒之間通過局域網(wǎng)連接。智能手機(jī)包括用于采集用戶語音信號(hào)的語音采集模塊,用于對(duì)語音采集模塊所采集到的用戶語音信號(hào)進(jìn)行識(shí)別的語音識(shí)別模塊,語音識(shí)別模塊通過互聯(lián)網(wǎng)與語音云計(jì)算平臺(tái)相連;用于對(duì)語音識(shí)別模塊識(shí)別后的語音命令進(jìn)行篩選的語音命令篩選模塊,用于對(duì)經(jīng)過篩選的語音命令進(jìn)行自定義語音輸入控制、將用戶期望的語音映射到對(duì)應(yīng)操作指令的語音控制模塊。智能手機(jī)使用Android系統(tǒng)1.5以上版本,并預(yù)裝VoiceSearch.apk和手機(jī)遙控器.apk兩款軟件;IP機(jī)頂盒也使用Android系統(tǒng),智能手機(jī)和IP機(jī)頂盒處于同一局域網(wǎng),IP機(jī)頂盒啟動(dòng)后以守護(hù)進(jìn)程的形式運(yùn)行一個(gè)服務(wù),此服務(wù)的功能是接收智能手機(jī)發(fā)送的鍵值信號(hào),據(jù)此對(duì)IP機(jī)頂盒進(jìn)行控制。IP機(jī)頂盒與智能手機(jī)均能連接互聯(lián)網(wǎng)。如圖2所示,通過智能手機(jī)語音控制IP機(jī)頂盒的人機(jī)交互方法,它包括以下步驟:S1:智能手機(jī)采集用戶發(fā)出的用于控制受控IP機(jī)頂盒的語音信號(hào);S2:用戶語音信號(hào)通過互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送至語音云計(jì)算平臺(tái),利用云計(jì)算對(duì)語音信號(hào)進(jìn)行識(shí)別;S3:對(duì)云計(jì)算識(shí)別后的語音命令進(jìn)行高精度的語音命令篩選;S4:對(duì)經(jīng)過篩選的語音命令進(jìn)行可學(xué)習(xí)的語音控制,得到IP機(jī)頂盒的控制指令;S5:智能手機(jī)將該控制指令發(fā)送至IP機(jī)頂盒,控制IP機(jī)頂盒完成相應(yīng)按鍵操作。如圖3所示,通過智能手機(jī)語音控制IP機(jī)頂盒的人機(jī)交互方法還包括一個(gè)智能手機(jī)與IP機(jī)頂盒之間建立通信鏈路的步驟:SS101:智能手機(jī)APP向全網(wǎng)段(255.255.255.255)發(fā)送指定的UDP數(shù)據(jù);SS102:IP機(jī)頂盒接收到該UDP數(shù)據(jù)并返回一個(gè)信號(hào);SS103:智能手機(jī)存儲(chǔ)返回信號(hào)的IP機(jī)頂盒列表,建立Socket連接并進(jìn)行通信。使用VoiceSearch.apk程序進(jìn)行云端語音處理后,得到語音字符串V,語音字符串V因各方面的客觀因素(如方言、噪聲等)與用戶想要表達(dá)的本意存在差異,因此,在利用云計(jì)算對(duì)語音信號(hào)進(jìn)行識(shí)別后進(jìn)行高精度語音命令篩選。如圖4所示,步驟S3所述的語音命令篩選的步驟包括以下子步驟:SS201:在智能手機(jī)上預(yù)設(shè)指令集;SS202:將經(jīng)云計(jì)算識(shí)別后的語音字符串V與該指令集逐一進(jìn)行匹配,得出某指定語音字符串與各指令的相似度;SS203:找出與該語音字符串相似度最高的指令。因語言差異,直接將語音字符串V與指令集進(jìn)行匹配,仍會(huì)出現(xiàn)差異。如:頻道與“體育頻道”、“音樂頻道”、“電影頻道”的相似度均相等,實(shí)踐中此類型的語音指令非常多,控制起來很容易產(chǎn)生誤差;如果語音為“五星體育頻道”,則其與指令集中的“體育頻道”就是相似度最高的,可見:字符長(zhǎng)度越長(zhǎng)則越容易得出正確的指令。另外,因漢語的同音字極多,如:“背景喂食”和“北京衛(wèi)視”,讀音上能夠完全匹配但是漢字無法匹配。上述原因得出提高篩選準(zhǔn)確率的兩個(gè)要素是:(1)增加匹配的字符串長(zhǎng)度;(2)漢字匹配轉(zhuǎn)為拼音匹配。因此,在進(jìn)行匹配之前先將語音字符串V轉(zhuǎn)成拼音字符串V2,將“指令集”也轉(zhuǎn)為“拼音指令集”,將拼音字符串V2與“拼音指令集”進(jìn)行匹配。指令集包括頻道號(hào)和遙控器按鍵:A.遙控器按鍵指令如表1所示:表1“原始指令”對(duì)應(yīng)一個(gè)“遙控器鍵值”,有多個(gè)語音指令對(duì)應(yīng)原始指令,用戶也可以自定義語音指令,例如“音量+”可以由用戶定義為“聲音大一點(diǎn)”或者“聲音太小了”,語音輸入為“聲音太小了”或者“聲音大一點(diǎn)”都會(huì)模擬按鍵“音量+”。B.頻道號(hào)指令如表2所示:頻道名稱頻道號(hào)原始指令遙控器鍵值北京衛(wèi)視11100001五星體育121、2100001、100002......表2頻道號(hào)就是語音指令,如果是北京衛(wèi)視,則發(fā)送對(duì)應(yīng)的遙控器鍵值100001,此時(shí)IP機(jī)頂盒將模擬按鍵1,電視節(jié)目切換至北京衛(wèi)視;如果是衛(wèi)星體育,則連續(xù)發(fā)送遙控器件事100001和100002,此時(shí)IP機(jī)頂盒將模擬連續(xù)按鍵1和2,電視節(jié)目切換至衛(wèi)星體育。在語音命令篩選過程中,其匹配算法的步驟如下:例:字符串A,字符串B,求AB相似度s。字符串A的長(zhǎng)度為m,字符串B的長(zhǎng)度為n,由LCS算法求得最長(zhǎng)公共子序列長(zhǎng)度L,則:AB相似度s=(L*2)/(m+n)。最長(zhǎng)公共子序列的英文縮寫為L(zhǎng)CS(LongestCommonSubsequence),其定義是:一個(gè)序列S,如果分別是兩個(gè)或多個(gè)已知序列的子序列,且是所有符合此條件序列中最長(zhǎng)的,則S稱為已知序列的最長(zhǎng)公共子序列。動(dòng)態(tài)規(guī)劃的一個(gè)計(jì)算兩個(gè)序列的最長(zhǎng)公共子序列的方法如下:以兩個(gè)序列X、Y為例子:設(shè)有二維數(shù)組f[i,j]表示X的i位和Y的j位之前的最長(zhǎng)公共子序列的長(zhǎng)度,則有:f[1][1]=same(1,1);f[i,j]=max{f[i-1][j-1]+same(i,j),f[i-1,j],f[i,j-1]};其中,same(a,b)在當(dāng)X的第a位與Y的第b位完全相同時(shí)為“1”,否則為“0”。此時(shí),f[j]中最大的數(shù)便是X和Y的最長(zhǎng)公共子序列的長(zhǎng)度,依據(jù)該數(shù)組回溯,便可找出最長(zhǎng)公共子序列。該算法的空間、時(shí)間復(fù)雜度均為O(n^2),經(jīng)過優(yōu)化后,空間復(fù)雜度可為O(n)。逐一匹配結(jié)合冒泡算法即可得到相似度最大的指令,匹配到有相似度為100%的指令則停止匹配,并將該相似度為100%的指令作為相似度最高指令。
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