CN103246879A - 一种基于表情识别的智能机器人系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于表情识别的智能机器人系统，其特征在于，包括：表情采集单元，用于采集人脸表情图像，并将其转换为特征数据进行存储；样本表情数据库，存储有海量样本人脸表情图像及其样本特征数据；处理单元，包括调用样本表情数据库中的样本特征数据和表情采集单元中的特征数据进行比较分析；动作单元，接收处理单元根据分析结果发出的指令，作出动作行为。本发明的智能机器人系统以人脸表情作为交互方式，无需用户主动操作，可随时随地根据用户表情做出相应服务动作，满足用户需要。尤其可根据识别的表情变化，灵活调整服务动作，满足用户变化的需求。
Description
技术领域
本发明涉及一种智能管控系统，尤其涉及一种人机交互的智能管控系统。
背景技术
人脸识别是基于人的脸部特征信息进行身份识别的一种生物识别技术。用摄像机或摄像头采集含有人脸的图像或视频流，并自动在图像中检测和跟踪人脸，进而对检测到的人脸进行脸部的一系列相关技术，包括人脸图像采集、人脸定位、人脸识别预处理、记忆存储和比对辨识，达到识别不同人身份的目的。
人脸表情识别相较于人脸识别更进一步，其通过对静态的表情和动态变化的表情的分析判断，获取人的情感信息，从而达到了解和基于了解满足人们需要的目的。
现代生活中，越来越多的家庭引入了智能机器人进行生活服务，例如扫地，吸尘，端茶，娱乐等，虽然用户可以进行一定的时间预定和服务种类选择，但每次都需要用户自主进行操作，无法满足生活节奏快和工作压力大的现代都市人对服务产品主动性、智能化的需求。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提供一种基于表情识别、人机互动性好、可主动、及时、灵活的满足用户需求的智能机器人系统。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种基于表情识别的智能机器人系统，其特征在于，包括：
表情采集单元，用于采集人脸表情图像，并将其转换为特征数据进行存储；
样本表情数据库，存储有海量样本人脸表情图像及其样本特征数据；
处理单元，包括调用样本表情数据库中的样本特征数据和表情采集单元中的特征数据进行比较分析；
动作单元，接收处理单元根据分析结果发出的指令，作出动作行为。
优选的，所述动作单元包括多个服务动作模块，处理单元发出的若干指令对应、并触发相应的服务动作模块。
优选的，所述智能机器人系统还包括具有第一人机交互模块的控制单元，所述第一人机交互模块根据用户选择，默认或改变处理单元指令与动作单元各服务动作模块的对应触发关系。
优选的，所述控制单元还包括第二人机交互模块，所述第二人机交互模块根据用户的输入，增加样本人脸表情图像至样本表情数据库。
优选的，所述表情采集单元包括图像捕捉模块和启动或停止图像捕捉模块的启停模块，启停模块开启时，图像捕捉模块持续捕捉人脸图像，启停模块停止时，图像捕捉模块暂停捕捉人脸图像。
优选的，所述处理单元包括判断模块，用于计算和判断表情采集单元在一段时间内传送的同一人脸表情图像的变化，根据变化值触发所述启停模块开启或停止。
优选的，所述动作单元还包括若干报警动作模块，处理单元发出的若干指令对应、并触发相应的报警动作模块。
本发明解决了背景技术中存在的缺陷，本发明的智能机器人系统以人脸表情作为交互方式，无需用户主动操作，可随时随地根据用户表情做出相应服务动作，满足用户需要。尤其可根据识别的表情变化，灵活调整服务动作，满足用户变化的需求。可以设置人机交互模块，供用户随心选择特定表情所代表的心情和状态下需要的服务动作。可以加设报警动作模块，一旦识别到陌生人脸时，即通知用户和进行报警，起到防盗作用。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明实施例的系统结构示意图。
具体实施方式
现在结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明，这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1所示，一种基于表情识别的智能机器人系统，包括机器人本体，设置在机器人本体中的处理器，分别与处理器相连的存储器和摄像装置，以及与处理器相连的动作装置。
摄像装置中设有表情采集单元，用于通过摄像头采集人脸表情图像，并将其转换为特征数据进行存储；
存储器中设有样本表情数据库，存储有海量样本人脸表情图像及其样本特征数据；
处理器中设置处理单元，包括调用样本表情数据库中的样本特征数据和表情采集单元中的特征数据进行比较分析；
设置于机器人动作装置的动作单元，接收处理单元根据分析结果发出的指令，作出动作行为。
具体的，处理单元，通过比较样本表情数据库中的样本特征数据和表情采集单元中的特征数据，得出相比较的两个人脸表情图像的相似度，进而识别出人脸表情。动作装置包括设于机器人本体的活动关节，可滑动转向的底座，和声光电装置。活动关节包括手臂关节，十指关节，脖颈关节，腰关节。
优选的，动作单元包括多个服务动作模块，处理单元发出的若干指令对应、并触发相应的服务动作模块。服务动作模块具体可以包括移动，扫地，吸尘，倒水，端茶，播放音乐，发出彩光。优选的，所述智能机器人系统还包括具有第一人机交互模块的控制单元，控制单元设置在分别与处理器和动作装置相连的控制器中，第一人机交互模块根据用户选择，默认或改变处理单元指令与动作单元各服务动作模块的对应触发关系。例如默认状态下，处理单元识别到疲劳的表情时，发出的指令会触发播放音乐的服务动作模块，用户通过第一人机交互模块进行更改后，相同的表情则触发端茶的服务动作模块作出动作。
优选的，控制单元还包括第二人机交互模块，第二人机交互模块根据用户的输入，增加样本人脸表情图像至样本表情数据库。用户的输入方式可以是通过移动存储设备直接向第二人机交互模块输入，或者通过图像捕捉模块现场采集后输入交互模块，再由第二人机交互模块传送并存储到样本表情数据库，丰富库存图像，提高识别准确性。新增图像可以是用户本人或者公众脸部表情图像，当使用用户本人表情图像时，智能机器人系统工作时识别的准确率更高，能更加贴合用户需要。使用现场采集的用户本人表情图像作为新增样本图像时，图像的光线明暗等与工作时捕捉到的用户本人表情更相近，进一步提高识别准确性。
优选的，表情采集单元包括图像捕捉模块和启动或停止图像捕捉模块的启停模块，启停模块开启时，图像捕捉模块持续捕捉人脸图像，启停模块停止时，图像捕捉模块暂停捕捉人脸图像。进一步优选，处理单元包括判断模块，用于计算和判断表情采集单元在一段时间内传送的同一人脸表情图像的变化，根据变化值触发所述启停模块开启或停止。例如，启停模块开启图像捕捉模块，并最先捕捉到用户的疲劳表情，使得动作单元作出播放音乐行为，此过程中，图像捕捉模块仍在持续捕捉表情，并传送给判断模块识别，播放音乐行为进行一段时间后，判断模块识别到表情变为放松，则可以触发相应的其他动作，或者使启停模块停止，暂停捕捉图像。可以持续跟踪服务用户，直到获得较好的心理状态。表情采集单元中还可以设置计时器，用于触发启停模块开启一定时间后的停止或暂停一定时间后的开启。例如设定持续捕捉1分钟后暂停1小时，再重新开始捕捉1分钟，如此循环。持续捕捉的可以是单帧的图像也可以是连续的视频图像。
优选的，动作单元还包括若干报警动作模块，处理单元发出的若干指令对应、并触发相应的报警动作模块。例如家用时，用户可事先在样本表情数据库中存储家人的人脸图像，当陌生人闯入时，系统自动捕捉到人脸图像，处理单元识别为闯入者，触发报警模块，通过短信等形式通知用户，并及时连通公安局报警系统进行报警。
家用本发明的智能机器人系统时，可以在早晨上班时设定其在傍晚下班时间段开启捕捉人脸图像。待用户回家后，图像捕捉模块捕捉到用户的人脸和表情图像，首先识别人脸为家庭成员，随后识别表情并进行一系列的服务动作。具体的，分析模块调出表情采集单元的特征数据和数据库中的样本特征数据进行相似度比较，识别出表情，进而通过控制器触发相应的服务动作模块。用户通过控制单元进行选择可以使系统的服务更好的贴近和满足自身要求。
另外，处理单元进行表情识别时，也可采用下面的方法：利用ASM算法提取出采集的人脸图像的形状模型和特征点，利用Gabor小波变换算法提取特征点的幅值纹理特征，并由幅值纹理特征投影得到待识别特征脸。样本表情数据库中存储的样本人脸表情图像也事先通过相同的方法转化为样本特征脸，通过比较待识别特征脸与样本特征脸的相似度，识别出待识别表情。
以上依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定技术性范围。
Claims (7)
1. 一种基于表情识别的智能机器人系统，其特征在于，包括：
表情采集单元，用于采集人脸表情图像，并将其转换为特征数据进行存储；
样本表情数据库，存储有海量样本人脸表情图像及其样本特征数据；
处理单元，包括调用样本表情数据库中的样本特征数据和表情采集单元中的特征数据进行比较分析；
动作单元，接收处理单元根据分析结果发出的指令，作出动作行为。
2. 根据权利要求1所述的一种基于表情识别的智能机器人系统，其特征在于：所述动作单元包括多个服务动作模块，处理单元发出的若干指令对应、并触发相应的服务动作模块。
3. 根据权利要求2所述的一种基于表情识别的智能机器人系统，其特征在于：还包括具有第一人机交互模块的控制单元，所述第一人机交互模块根据用户选择，默认或改变处理单元指令与动作单元各服务动作模块的对应触发关系。
4. 根据权利要求3所述的一种基于表情识别的智能机器人系统，其特征在于：所述控制单元还包括第二人机交互模块，所述第二人机交互模块根据用户的输入，增加样本人脸表情图像至样本表情数据库。
5. 根据权利要求4所述的一种基于表情识别的智能机器人系统，其特征在于：所述表情采集单元包括图像捕捉模块和启动或停止图像捕捉模块的启停模块，启停模块开启时，图像捕捉模块持续捕捉人脸图像，启停模块停止时，图像捕捉模块暂停捕捉人脸图像。
6. 根据权利要求5所述的一种基于表情识别的智能机器人系统，其特征在于：所述处理单元包括判断模块，用于计算和判断表情采集单元在一段时间内传送的同一人脸表情图像的变化，根据变化值触发所述启停模块开启或停止。
7. 根据权利要求6所述的一种基于表情识别的智能机器人系统，其特征在于：所述动作单元还包括若干报警动作模块，处理单元发出的若干指令对应、并触发相应的报警动作模块。
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