專利名稱：嬰兒哭鬧自動記錄裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種嬰兒哭鬧自動記錄裝置及方法。
背景技術(shù)：
啼哭是嬰兒的本能，這是一種特殊的語言?，F(xiàn)代科學(xué)研究表明，嬰兒不同的哭聲， 有著不同的含義。在日常生活中，破譯嬰兒的啼哭，獲取嬰兒健康與否的信號，是保證幼兒 健康成長的關(guān)鍵。嬰兒的哭聲不僅具有多樣性的特點，同時也具有周期性、重復(fù)性的特點。 因此，對嬰兒哭聲的記錄和分析，對科學(xué)的撫養(yǎng)具有不可忽視的效果。在現(xiàn)有的嬰兒哭聲監(jiān)聽設(shè)備中，有的具有告知消費者嬰兒哭鬧信息的功能，使得 父母可于遠(yuǎn)處監(jiān)控嬰兒；有的具備哭聲解讀裝置，能夠?qū)雰嚎蘼暦磻?yīng)的情緒狀態(tài)分類，幫 助父母進一步掌握嬰兒的情緒狀態(tài)，更加科學(xué)、合理的照料和護理嬰兒。但就目前的嬰兒監(jiān) 聽和安撫裝置而言，還沒有有效地將哭聲監(jiān)聽和解讀功能結(jié)合，大都只起到實時通知或安 撫效果，缺少對嬰兒哭聲的實時分類記錄。這樣，家長不能追蹤到嬰兒的哭聲記錄，不能從 中分析找出嬰兒啼哭的時間規(guī)律，以及啼哭原因發(fā)生的規(guī)律。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種嬰兒哭鬧自動記錄裝置及方法，其解決了背景技術(shù)中 存在的技術(shù)問題。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是提供一種嬰兒哭鬧自動記錄裝置，其特殊之處在于，包 括語音采集單元、智能分析與處理單元和存儲單元；所述語音采集單元用于錄入嬰兒哭鬧聲音，并將嬰兒哭鬧聲音輸入至智能分析與 處理單元；所述智能分析與處理單元，包括中央處理單元和哭聲分類特征庫；所述哭聲分類 庫保存哭鬧聲音識別的樣本特征，用于聲音對比識別；所述中央處理單元將采集到的語音 信息，取樣后與哭聲分類特征庫中的樣本進行對比，確定哭聲的類別，進行分類記錄；所述存儲單元存放哭聲分類特征庫、分類保存的語音文件及系統(tǒng)配置信息。上述語音采集單元內(nèi)置實時時鐘，所述實時時鐘定時開啟和關(guān)閉語音采集單元。上述哭聲分類庫是一個可擴充的嬰兒哭聲信息檢索庫。上述哭聲分類庫包括饑餓、驚嚇、疼痛類別的哭聲。本發(fā)明還提供一種嬰兒哭鬧自動記錄方法，特殊之處在于該方法包括以下步 驟步驟201，開啟實時哭聲檢測模式，即隨時監(jiān)控嬰兒的聲音狀態(tài)，隔一段時間就開 啟語音采集單元，錄入聲音；步驟202，提取錄入聲音的特征；步驟203，當(dāng)采集到有效聲音樣本時，開始分析錄入的聲音，并特征其提取，與內(nèi)置哭聲分類特征庫進行匹配，判斷錄入的聲音是否為哭聲；步驟204，若判斷是哭聲，則判斷哭聲的類別；步驟205，判斷出哭聲類別后，則保存哭聲文件，并做相應(yīng)記錄。若步驟203判斷錄入的聲音不是哭聲，則進行步驟206將哭聲樣本保存為非哭聲 文件，同時返回實時哭聲監(jiān)測模式；上述步驟205之后還包括返回實時哭聲檢測模式。若用戶選擇人工采集嬰兒哭聲，則進行步驟207，則用戶開啟語音采集單元，錄入 嬰兒哭聲；步驟208，當(dāng)哭聲采集完畢，用戶可將哭聲文件自定義類別并保存。上述步驟208之后包括步驟209，用戶自定義的哭聲文件和機器判斷的非哭聲文 件都可用于對裝置內(nèi)部的哭聲特征庫進行訓(xùn)練，將沒有判別出來的哭聲類型和自己錄制的 哭聲定制到哭聲分類特征庫。本發(fā)明具有以下優(yōu)點為此，本發(fā)明提出了一種嬰兒哭鬧自動記錄裝置及方法，其能夠自動監(jiān)聽并分類 記錄嬰兒哭鬧聲音，內(nèi)置可由消費者自行訓(xùn)練的語音特征樣本庫。該裝置受嬰兒哭聲控制， 一旦檢測到哭聲，則開始自動錄制，并將錄制的聲音文件進行分類存儲，保留哭聲的發(fā)生時 間、哭聲類別等信息。通過精確記錄，幫助家長理解嬰兒的哭聲，方便其找到更有針對性的 解決方法，為家長今后安排合理科學(xué)的看護計劃提供科學(xué)可靠的依據(jù)。


圖1為本發(fā)明邏輯方框圖示意圖；圖2為本發(fā)明嬰兒哭鬧自動記錄方法流程圖。
具體實施例方式本發(fā)明屬于一種嬰兒監(jiān)聽記錄裝置，具體涉及一種可受嬰兒的哭鬧聲音控制，并 對其哭鬧聲自動分類記錄的裝置。如圖1本發(fā)明嬰兒哭鬧自動記錄裝置包括三部分，即語音采集單元101，智能分析 與處理單元102，和存儲單元103。語音采集單元101，主要為高靈敏度的定向MIC(Micr0ph0ne，麥克風(fēng))，能靈敏捕 捉到所需聲音信號，又能有效減少周圍環(huán)境中的噪聲，有利于準(zhǔn)確識別出嬰兒的哭聲，獲得 嬰兒哭鬧聲音頻寬的聲音訊號，作為智能分析與處理單元的輸入，同時受到內(nèi)置實時時鐘 104的控制，能夠定時開啟和關(guān)閉。智能分析與處理單元102，包括中央處理單元105和哭聲分類特征庫106。哭聲分 類庫保存哭鬧聲音識別的樣本特征，用于聲音對比識別，是一個可擴充的嬰兒哭聲信息檢 索庫。該中央處理單元105將采集到的語音信息，取樣后與數(shù)據(jù)庫中的樣本進行對比，確定 哭聲的類別，進行分類記錄。存儲單元103，主要存放哭聲分類特征庫106，分類保存的語音文件，及其他系統(tǒng)
配直{曰息o本發(fā)明提出的哭聲分類特征庫建立過程如下通過大量采集嬰兒不同狀態(tài)下的哭聲樣本，并利用特定算法提取樣本中的語音特征，組織為樣本庫。具體步驟為對50個以上，2個月以下，2 6個月、6 10個月、10 12個月歲的嬰兒進行哭聲采集，分別標(biāo)記為 饑餓、驚嚇、疼痛、其他等四個類別，對每個哭聲數(shù)據(jù)連續(xù)2秒(2秒是缺省時間，也可由用 戶配置采樣時間)哭聲穩(wěn)定階段的數(shù)據(jù)多次采樣，并利用MFCC(Mel frequency cepstral coefficients,Mel頻率倒譜系數(shù))算法，提取哭聲特征，整理為數(shù)據(jù)文件，從而建立哭聲分 類特征庫。裝置開機后，用戶首先選擇“用戶設(shè)置”，對一些參數(shù)進行設(shè)置，比如， MIC (Microphone，麥克風(fēng))開啟時間間隔，文件錄制時間等。確認(rèn)后，就進入了嬰兒哭聲實 時偵測模式，即每間隔相同時間段，MIC自動開啟，錄入寶寶的聲音，實現(xiàn)語音采樣。錄音時 間由用戶設(shè)置，采樣完畢，智能分析與處理單元開始分析錄入的聲音，利用能量過零率判別 算法，檢測采樣聲音信號是否為穩(wěn)定的語音。如果為有效語音，則利用與樣本建立相同的算 法提取特征，并使用DTW(Dynamic time warping，動態(tài)時間歸整)算法與樣本特征庫中哭聲 進行比較，判斷采樣得到的聲音信號是否為哭聲，并進一步獲得哭聲的類別?？紤]到該裝置 可能產(chǎn)生誤判，因此保留樣本庫的在線訓(xùn)練功能，即家長可以自行錄制自己孩子的哭鬧聲， 設(shè)定哭鬧類別，使用自行采集的樣本對裝置進行訓(xùn)練，并將誤判哭聲定制到哭聲樣本庫中， 提高裝置對哭聲的識別率和分類能力。當(dāng)樣本庫匹配過程結(jié)束，若判斷采樣文件非哭聲，則將該哭聲文件自動保存為“非 哭聲”類別，同時返回嬰兒哭聲實時偵測模式；若判斷采樣文件為哭聲，并得到哭聲類別后， 則將該哭聲文件按規(guī)范自動保存(包括每次記錄哭聲的時間，并對記錄按照哭聲類型進行 區(qū)分，統(tǒng)計)。根據(jù)哭聲記錄，監(jiān)護人可以得到嬰兒一般饑餓的時間、疲倦的時間等有效信 息，這樣家長可以在相應(yīng)的時間段提前采取安撫措施，避免嬰兒哭鬧。同時可根據(jù)嬰兒哭鬧 信息，判斷嬰兒身體狀況，對嬰兒實施有效的保護措施。每份哭聲文件，默認(rèn)保持一周時間。 用戶可以自己設(shè)置保存時間，也可以自行刪除不再需要的文件?？蘼曃募敿?xì)記錄嬰兒 哭鬧的年、月、日與時刻，同時保存哭聲類型。監(jiān)護人可以調(diào)出記錄，根據(jù)其中信息判斷嬰兒 的哭鬧周期、發(fā)病周期等，并能有做出防御措施，以便更加合理地照顧嬰兒，同時哭聲記錄 也為父母提供了判斷嬰兒成長情況的依據(jù)。如圖2所示，本發(fā)明嬰兒哭鬧自動記錄裝置方法包括以下流程步驟201，開啟實時哭聲檢測模式，即隨時監(jiān)控嬰兒的聲音狀態(tài)，隔一段時間就開 啟MIC，錄入聲音；步驟202，提取錄入聲音的特征；步驟203，當(dāng)采集到有效聲音樣本時，就開始分析錄入的聲音，對樣本進行特征提 取，與內(nèi)置哭聲分類特征庫進行匹配，判斷錄入的聲音是否為哭聲；步驟204，若判斷是哭聲，判斷哭聲的類別；步驟205，判斷出哭聲類別后，則保存哭聲文件，并做相應(yīng)記錄，然后返回實時哭聲 檢測模式；步驟206，如果判斷不是哭聲，則將哭聲樣本保存為“非哭聲”文件，同時返回實時 哭聲監(jiān)測模式；步驟207，若開機后用戶選擇人工采集嬰兒哭聲，則用戶可以開啟MIC，錄入嬰兒
哭聲；
步驟208，當(dāng)哭聲采集完畢，用戶可將哭聲文件自定義類別并保存；步驟209，用戶自定義的哭聲文件和機器判斷的非哭聲文件都可用于對裝置內(nèi)部 的哭聲特征庫進行訓(xùn)練，將沒有判別出來的哭聲類型和自己錄制的哭聲定制到哭聲分類特 征庫中，提高樣本庫的判別精度，同時使得樣本庫更有針對性。
權(quán)利要求
一種嬰兒哭鬧自動記錄裝置，其特征在于，包括語音采集單元、智能分析與處理單元和存儲單元；所述語音采集單元用于錄入嬰兒哭鬧聲音，并將嬰兒哭鬧聲音輸入至智能分析與處理單元；所述智能分析與處理單元，包括中央處理單元和哭聲分類特征庫；所述哭聲分類庫保存哭鬧聲音識別的樣本特征，用于聲音對比識別；所述中央處理單元將采集到的語音信息，取樣后與哭聲分類特征庫中的樣本進行對比，確定哭聲的類別，進行分類記錄；所述存儲單元存放哭聲分類特征庫、分類保存的語音文件及系統(tǒng)配置信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種嬰兒哭鬧自動記錄裝置，其特征在于所述語音采集單 元內(nèi)置實時時鐘，所述實時時鐘定時開啟和關(guān)閉語音采集單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種嬰兒哭鬧自動記錄裝置，其特征在于哭聲分類庫是一 個可擴充的嬰兒哭聲信息檢索庫。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種嬰兒哭鬧自動記錄裝置，其特征在于所述哭聲分類庫 包括饑餓、驚嚇、疼痛類別的哭聲。
5.一種嬰兒哭鬧自動記錄方法，其特征在于該方法包括以下步驟步驟201，開啟實時哭聲檢測模式，即隨時監(jiān)控嬰兒的聲音狀態(tài)，隔一段時間就開啟語 音采集單元，錄入聲音；步驟202，提取錄入聲音的特征；步驟203，當(dāng)采集到有效聲音樣本時，開始分析錄入的聲音，并特征其提取，與內(nèi)置哭聲 分類特征庫進行匹配，判斷錄入的聲音是否為哭聲；步驟204，若判斷是哭聲，則判斷哭聲的類別；步驟205，判斷出哭聲類別后，則保存哭聲文件，并做相應(yīng)記錄。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種嬰兒哭鬧自動記錄方法，其特征在于若步驟203判斷 錄入的聲音不是哭聲，則進行步驟206將哭聲樣本保存為非哭聲文件，同時返回實時哭聲 監(jiān)測模式。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種嬰兒哭鬧自動記錄方法，其特征在于步驟205之后還 包括返回實時哭聲檢測模式。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-5所述的一種嬰兒哭鬧自動記錄方法，其特征在于，若用戶選擇人 工采集嬰兒哭聲，則進行步驟207，則用戶開啟語音采集單元，錄入嬰兒哭聲；步驟208，當(dāng)哭聲采集完畢，用戶可將哭聲文件自定義類別并保存。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種嬰兒哭鬧自動記錄方法，其特征在于步驟208之后包 括步驟209，用戶自定義的哭聲文件和機器判斷的非哭聲文件都可用于對裝置內(nèi)部的哭聲 特征庫進行訓(xùn)練，將沒有判別出來的哭聲類型和自己錄制的哭聲定制到哭聲分類特征庫。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種嬰兒哭鬧自動記錄裝置及方法。該裝置包括語音采集單元、智能分析與處理單元和存儲單元；所述語音采集單元用于錄入嬰兒哭鬧聲音，并將嬰兒哭鬧聲音輸入至智能分析與處理單元；所述智能分析與處理單元，包括中央處理單元和哭聲分類特征庫；所述哭聲分類庫保存哭鬧聲音識別的樣本特征，用于聲音對比識別；所述中央處理單元將采集到的語音信息，取樣后與哭聲分類特征庫中的樣本進行對比，確定哭聲的類別，進行分類記錄；所述存儲單元存放哭聲分類特征庫、分類保存的語音文件及系統(tǒng)配置信息。本發(fā)明通過精確記錄嬰兒的哭聲，幫助家長理解嬰兒的哭聲，方便其找到更有針對性的解決方法，為家長今后安排合理科學(xué)的看護計劃提供科學(xué)可靠的依據(jù)。
文檔編號G10L15/08GK101807396SQ201010138210
公開日2010年8月18日 申請日期2010年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月2日
發(fā)明者吳曉軍 申請人:陜西師范大學(xué)