[发明专利]语音控制的空气净化机器人

权利要求书

1.一种语音控制的空气净化机器人，其特征在于，包括机器人本体和设置在机器人本体上的人机交互系统、主控系统和空气净化系统；

所述人机交互系统，用于与用户进行信息交互，以获取用户发出的语音控制指令，并将所述语音控制指令发送至所述主控系统；

所述主控系统，用于根据接收到的所述语音控制指令，控制所述空气净化系统的运行状态；

所述空气净化系统，用于根据所述空气净化机器人所处环境的空气状况，对其周围环境进行净化处理；

所述人机交互系统还包括：与所述语音采集模块通信连接的身份验证模块；

所述身份验证模块，用于验证用户是否有权限操作所述空气净化机器人，若验证成功，则驱动所述语音采集模块开始采集所述用户的语音信号；

所述身份验证模块包括：人脸采集单元、人脸处理单元和身份验证单元；

所述人脸采集单元，用于采集用户的人脸图像；

所述人脸处理单元，用于对所述人脸图像进行处理和特征提取，提取所述人脸图像的脸部特征参数；

所述身份验证单元，用于将提取到的脸部特征参数和有控制权限的人员的脸部特征参数进行匹配，若匹配成功，则该用户具有权限，此时发送第一控制指令至所述语音采集模块，以驱动所述语音采集模块开始采集用户的语音信号；

所述人脸处理单元包括：图像增强子单元、图像去噪子单元和特征提取子单元；

所述图像增强子单元，用于对所述人脸图像进行增强处理；

所述图像去噪子单元，用于对增强处理后的人脸图像进行降噪处理；

所述特征提取子单元，用于从降噪后的人脸图像中提取用户的脸部特征参数；

在所述图像去噪子单元中，所述的对增强处理后的人脸图像进行降噪处理，具体是：

(1)选取一个大小为(2A+1)×(2A+1)的滑动窗口Ω，利用下式计算所述滑动窗口Ω内中心像素点p(i，j)的去噪估计值，并将其替换所述增强处理后的人脸图像中对应像素点的灰度值，得到降噪后的像素点p(i，j)的灰度值：

式中，G′_p(i，j)为像素点p(i，j)的去噪估计值，G_p(i，j)为像素点p(i，j)的灰度值，q(m，n)为所述滑动窗口Ω内，除去像素点p(i，j)之外的剩余像素点，G_q(m，n)为像素点q(m，n)的灰度值，D(q(m，n))为归一化参数，σ²为所述增强处理后的人脸图像的全局噪声方差，为滑动窗口Ω内所有像素点构成的图像块的局部噪声方差，κ为设定的一个正数因子，其用于防止分母为零，为水平方向上像素点q(m，n)的灰度梯度值，为垂直方向上像素点q(m，n)的灰度梯度值，h为设定的平滑因子；

(3)遍历所述增强处理后的人脸图像中所有像素点，所有像素点的去噪估计值构成的集合即为去噪后的人脸图像。

2.根据权利要求1所述的空气净化机器人，其特征在于，所述人机交互系统，包括语音采集模块、语音处理模块和语音指令生成模块；

所述语音采集模块，用于采集用户的语音信号；

所述语音处理模块，用于对所述语音信号进行处理，提取所述语音信号的语音特征参数；

所述语音指令生成模块，用于将提取到的语音特征参数和预存的标准语音指令特征参数进行比对，确定用户所发出的语音控制指令，并将所述语音控制指令发送至所述主控系统。

3.根据权利要求1所述的空气净化机器人，其特征在于，所述空气净化系统包括：环境监测模块、处理器和空气净化模块；

所述环境监测模块，用于采集所述空气净化机器人所处环境的环境参数，并将其发送至所述处理器；

所述处理器，用于对所述环境参数进行处理和分析，判断当前环境的各项指标是否超出预设的标准指标，若超标，则生成相应的空气净化指令并将其指令发送至所述空气净化模块；

所述空气净化模块，用于根据接收到的空气净化指令，对当前环境进行净化处理。

4.根据权利要求3所述的空气净化机器人，其特征在于，所述环境监测模块包括：温湿度传感器、压差传感器、风速传感器、氧气传感器、二氧化碳传感器、颗粒物传感器和微生物传感器中的一种或者多种。

5.根据权利要求1所述的空气净化机器人，其特征在于，在所述图像增强子单元中，所述的对所述人脸图像进行增强处理，具体是：

(1)将所述人脸图像变换到HSV空间，得到所述人脸图像各个像素点的亮度值；

(2)将所述人脸图像进行灰度化处理，得到所述人脸图像的灰度化图像；

(3)利用下方函数对所述灰度化图像中各个像素点的灰度值进行修正，得到修正后的灰度值，各个像素点的修正后的灰度值构成的集合即为增强处理后的人脸图像；其中，像素点k(xl，yl)的修正后的灰度值的计算式子为：

式中，H′_k(xl，yl)为像素点k(xl，yl)的修正后的灰度值，H_k(xl，yl)为灰度化图像中像素点k(xl，yl)的灰度值，H_max为所述灰度化图像的灰度值的最大值，H_min为所述灰度化图像的灰度值的最小值，I_k(xl，yl)为像素点k(xl，yl)的亮度值，I_max为所述人脸图像的亮度值的最大值，I_min为所述人脸图像的亮度值的最小值。