智能食堂打卡机的三维语音识别方法

摘要

本发明公开了一种智能食堂打卡机的三维语音识别方法，用于解决现有食堂打卡机结算方法效率低的技术问题。技术方案是采用声音传感器A₁,A₂,A₃,O在不同时间接收到同一顾客的声音，根据接收到声音时间的不同，计算顾客的位置坐标；判定顾客位置是否在预先定义的有效范围内；通过卡机主控制器将语音信息提交至卡机服务器，计算顾客消费的总金额，并将该金额返回至卡机终端，显示在LED显示屏上。由于通过三维声源定位判断顾客是否在有效范围内，如果声源有效就将顾客的声音提交至卡机服务器，通过卡机服务器的语音识别软件，提取有效的需求信息，并将该需求信息以及所对应的消费金额返回至卡机终端。本发明能够精确识别顾客位置，提高了食堂打卡机的结算效率。

主权项

一种智能食堂打卡机的三维语音识别方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一、声音传感器A₁,A₂,A₃,O在不同时间接收到同一顾客的声音，根据接收到声音时间的不同，由卡机主控制器计算顾客与四个声音传感器之间的距离差；根据距离差，计算顾客的位置坐标；假定声音在空气中的传播速度为ν，四个传感器A₁,A₂,A₃,O接收到声音信号θ的时间分别为t₁,t₂,t₃,t₄，且假设t₁＞t₂＞t₃＞t₄；以卡机平面为X‑Z平面，垂直面为X‑Y平面，A₁A₂中点O为坐标原点建立O‑XYZ三维坐标系，则四个声音传感器的坐标分别为A₁(‑a,0,0)，A₂(a,0,0)，A₃(0,0,b)，O(0,0,0)，假设声源位置为P(x,y,z)，由已知条件得知PA₁‑PA₂＝v(t₁‑t₂)＝Δ₁，PO‑PA₂＝v(t₂‑t₃)＝Δ₂，PO‑PA₃＝v(t₂‑t₄)＝Δ₃，其中PA₁,PO,PA₂,PA₃分别表示点P到点A₁,O,A₂,A₃的距离，如下方程组：$\left\{\begin{array}{c}\sqrt{{(x+a)}^2+y^2+z^2}-\sqrt{{(x-a)}^2+y^2+z^2}={\Delta }_1\\ \sqrt{x^2+y^2+z^2}-\sqrt{{(x-a)}^2+y^2+z^2}={\Delta }_2\\ \sqrt{x^2+y^2+z^2}-\sqrt{x^2+y^2+{(z-b)}^2}={\Delta }_3\end{array}\right.$求解得：$\begin{array}{c}x=\frac{{\Delta }_1(a^2+{\Delta }_2^2-{\Delta }_1{\Delta }_2)}{2a({\Delta }_1-2{\Delta }_2)}\\ \begin{array}{}\end{array}\begin{array}{c}y=\frac{{4a}^6(b^2-{\Delta }_3^2)}{2\mathrm{ab}({\Delta }_1-2{\Delta }_2)}+\frac{a^4{b}^2[8({\Delta }_1-{\Delta }_2)({\Delta }_2-{\Delta }_3)-{\Delta }_1({5\Delta }_1+{4\Delta }_3)]}{2\mathrm{ab}({\Delta }_1-2{\Delta }_2)}+\frac{{4a}^4{\Delta }_3^2[{({\Delta }_1-{\Delta }_2)}^2+{({\Delta }_2-1)}^2+{\Delta }_1]}{2\mathrm{ab}({\Delta }_1-2{\Delta }_2)}-\frac{a^2{b}^4({\Delta }_1-2{\Delta }_2)}{2\mathrm{ab}}\\ +\frac{a^2{b}^2\left\{{\Delta }_1^2\right[({\Delta }_1-2{\Delta }_2)({\Delta }_1+2{\Delta }_3)+2{({\Delta }_2-{\Delta }_3)}^2+{4\Delta }_2^2]+4{\Delta }_2^2[{({\Delta }_2-{\Delta }_3)}^2+{\Delta }_3^2-{2\Delta }_1{\Delta }_2]+{4\Delta }_1{\Delta }_2{\Delta }_3({3\Delta }_3-{2\Delta }_3)\}}{2\mathrm{ab}({\Delta }_1-2{\Delta }_2)}\\ +\frac{a^2\left\{{-\Delta }_1^2{\Delta }_3^2\right[({\Delta }_1-{4\Delta }_2)({\Delta }_1+2{\Delta }_3)+{8\Delta }_2^2+{\Delta }_3^2]+4{\Delta }_2{\Delta }_3^2({\Delta }_2-{\Delta }_3)({\Delta }_2-{\Delta }_3+2)({\Delta }_2-{\Delta }_1)}{2\mathrm{ab}({\Delta }_1-{2\Delta }_2)}+\frac{b^2[{({\Delta }_1+{\Delta }_2)}^2-{2\Delta }_2^2}{2\mathrm{ab}({\Delta }_1-2{\Delta }_2)}\end{array}\\ z=\frac{b}{2}+\frac{{\Delta }_3(a^2-{\Delta }_2^2)}{b({\Delta }_1-2{\Delta }_2)}-\frac{{\Delta }_3({\Delta }_1+{\Delta }_3)}{2b}\end{array}$步骤二、如果声源θ位置满足‑r≤x≤r且0＜y≤r且0＜z≤r，则该声源有效，继续执行步骤三；否则该声源无效，跳转至步骤一；其中r＞0，为已知常数；步骤三、通过卡机主控制器将语音信息提交至卡机服务器，卡机服务器通过语音识别软件识别出有效的消费需求，计算顾客消费的总金额，并将该金额返回至卡机终端，显示在LED显示屏上。