[发明专利]一种基于实验场景态势感知的智能烧杯

权利要求书

1.一种基于实验场景态势感知的智能烧杯，其特征在于，包括多模态输入感知模块、意图理解模块和意图融合模块；

所述多模态输入感知模块用于接收语音信息并提取出关键字；通过设置在烧杯上的图像采集设备获取烧杯的运动轨迹和烧杯与周围物体的相对位置关系；通过设置在烧杯上的姿态传感器感知烧杯姿态变化；通过测距设备测量烧杯与周围物体的距离；

所述意图理解模块用于根据语音关键字与语音意图库中意图的相关度得到语音意图；通过姿态传感器和测距设备交互获取烧杯的三维信息得到操作行为意图；基于图像采集设备获取的图像，采用slam技术感知烧杯运动轨迹和采用区域生成网络感知场景态势得到场景感知意图；

所述意图融合模块用于将操作行为意图通过隶属度函数进行模糊化处理；将语音意图通过连续型论域进行模糊化；将模糊化处理后的语音意图、操作意图通过利用模糊逻辑算子进行模糊推理，结合场景感知意图得到意图融合最终结果；

所述根据语音关键字与语音意图库中意图的相关度得到语音意图的方法为：

由语音通道得到语音关键词k,以及所述关键词与语音意图库中每个意图的相关度q_i；其中q_i＝[q₁ q₂ ... q_m]；所有的意图m对应的标准结果为V＝[v₁v₂...v_m]；

计算k与V之间的距离度D，其中D＝{|k-v_i|(1-q)|i＝1,2,...,m}；其中距离度最小度对应的vi为语音意图。

2.根据权利要求1所述的一种基于实验场景态势感知的智能烧杯，其特征在于，所述烧杯外壁的同一垂直线上设置图像采集设备和测距设备；所述烧杯外壁的中间水平线下方设置姿态传感器。

3.根据权利要求1所述的一种基于实验场景态势感知的智能烧杯，其特征在于，所述通过姿态传感器和测距设备交互获取烧杯的三维信息得到操作行为意图的方法为：

通过姿态传感器和测距设备组成的传感通道获取烧杯初始倾斜角度ρ₀、γ_o；以及传感器获取烧杯在三维坐标系X轴、Y轴和Z轴上的加速度分量Ax、Ay、Az；其中ρ₀为X轴与地面的初始角度；为Y轴与地面的初始角度；γ_o为绕Z轴旋转的初始角度；

利用三角函数关系解算角度姿态，其中，

其中ρ为X轴与地面的角度；为Y轴与地面的角度；γ为绕Z轴旋转的角度；将得到的ρ、γ减去烧杯初始的角度ρ0，γ_o得到烧杯当前的角度姿态ρ1，γ1；

通过平均法求出烧杯的倾斜角度θ；其中通过烧杯当前的角度姿态判断用户的操作行为意图。

4.根据权利要求1所述的一种基于实验场景态势感知的智能烧杯，其特征在于，所述基于图像采集设备获取的图像，采用slam技术感知烧杯运动轨迹的方法为：

根据建立虚拟场景与图像采集设备位置的坐标映射关系；其(POS_x,POS_y,POS_z)为图像采集设备位置坐标，(U_x,U_y,U_z)为虚拟场景坐标，K为比例关系；

以slam技术初始获取的图像采集设备位置作为坐标原点，当前获取的图像采集设备的坐标值P[i]作为虚拟场景中用户虚拟手的位移值；所以用户虚拟手坐标值p(x,y,z)＝(p₀x+p[i].x,p₀y+p[i].y,p₀z+p[i].z)；其中p_o(x,y,z)为虚拟手初始坐标位置；

获取到p(x,y,z)之后，则虚拟手从初始坐标位置平滑过渡至p(x,y,z)位置，实现图像采集设备自身在坐标系中的地位和烧杯运动轨迹的感知。