让“聋人”看到声音 行空板 —“ai助听器”-凯发官网首页

世界上有各种各样的残障人士，这些人或不能说话，或听不见声音。聋人，是听力因先天遗传或后天人为因素而受损的残疾人，也叫听力障碍者，简称听障人。根据最近的全国人口普查统计，全中国大约有2700多万听障人，包括弱听、重听、老化聋等。因为各种不方便让其在这个世界上生活极为不方便。比如有人敲门，水龙头忘关、孩子在卧室里啼哭，可是“听障人”他们听不见。利用人工智能，让模型学习各种声音，使用开源硬件-行空板采集声音，通过物联网将相应文字信息发送给arduino主板在显示屏上显示并利用灯光提醒，并且利用micro:bit制作的手表进行文字、灯光加震动提醒，让“听障人”看见、感触到声音。

（图片来源df创客社区）

【音频信号】
声音以音频信号的形式表示，音频信号具有频率、带宽、分贝等参数，音频信号一般可表示为振幅和时间的函数。这些声音有多种格式，因此计算机可以对其进行读取和分析。例如：mp3 格式、wma (windows media audio) 格式、wav (waveform audio file) 格式。
   【语谱图】
语谱图是二战时期发明的一种语音频谱图，一般是通过处理接收的时域信号得到频谱图。
语谱图是频谱分析视图，如果针对语音数据的话，叫语谱图。语谱图的横坐标是时间，纵坐标是频率，坐标点值为语音数据能量。由于是采用二维平面表达三维信息，所以能量值的大小是通过颜色来表示的，颜色深，表示该点的语音能量越强。

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语音的时域分析和频域分析是语音分析的两种重要方法，但是都存在着局限性。时域分析对语音信号的频率特性没有直观的了解，频域特性中又没有语音信号随时间的变化关系。而语谱图综合了时域和频域的优点，明显的显示出了语音频谱随时间的变化情况、语谱图的横轴为时间，纵轴为频率，任意给定频率成分在给定时刻的强弱用颜色深浅来表示。颜色深的，频谱值大，颜色浅的，频谱值小。语谱图上不同的黑白程度形成不同的纹路，称之为声纹，不同讲话者的声纹是不一样的，可用作声纹识别。

使用librosa库批量生成各类声音的语谱图，如敲门声、水龙头流水声、婴儿啼哭声、警报声等。librosa是一个用于音频、音乐分析、处理的python工具包，一些常见的时频处理、特征提取、绘制声音图形等功能应有尽有，功能十分强大。

【录制音频】
使用pyaudio库这个可以进行录音，生成wav文件。pyaudio 提供了 portaudio 的 python 语言版本，这是一个跨平台的音频 i/o 库，使用 pyaudio 你可以在 python 程序中播放和录制音频。为potatudio提供python绑定，跨平台音频i/o库。使用pyaudio，您可以轻松地使用python在各种平台上播放和录制音频。

【硬件制作过程】

一、行空板主控

按钮接行空板引脚21（用于关闭提醒），led灯接引脚22（用于亮灯提醒）。

二、“”手表

将震动马达接“掌控宝”的m2接口，并粘在表带上。当掌控板收到信息后，启动震动马达开始震动，提醒“听障人”查看屏幕提示信息。

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【训练模型】
将图片上传到“英艻ai训练平台”进行模型训练。类型有[size=18.6667px]“background”[size=18.6667px]、“door”、“water”。

【行空板推理】

下载模型，放到行空板程序相应目录。

利用行空板板载麦克风采集声音，利用matplotlib变换成图片，使用keras加载训练好的模型“keras_model.h5”，进行预测出声音类型。点亮led灯并通过物联网发送相关信息指令。

（图片来源df创客社区）

【掌控板手表程序】

通过物联网接收行空板传来的指令，屏幕显示相应信息，板载led灯循环闪烁，并驱动马达震动。

（图片来源df创客社区）

通过利用人工智能和物联网技术，我们可以为听障人士创造一个更加便利和包容的世界。通过让模型学习各种声音，并使用开源硬件采集声音，我们可以通过文字信息、显示屏、灯光和震动等方式，让听障人士能够看见、感受到声音的存在。这种技术的应用，不仅可以帮助听障人士更好地融入社会和生活，还能提高他们的生活质量和安全感。

关于行空板—“ai助听器”项目的详细实现过程，请访问df创客社区了解更多。

上海智位机器人

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