高佩 劉洪星 張朋 張笑 李廣田
摘要:人們生活中的絕大部分信息都是通過視覺獲得的,所以盲人能夠從外界獲取的信息量很少,但這并不能阻止他們努力提高生活質(zhì)量的渴望。智能手機的快速發(fā)展給盲人提供了前所未有的機遇。開發(fā)盲人手機具有極大的應(yīng)用價值。該文主要介紹了在Android平臺上設(shè)計和實現(xiàn)的一款盲人手機系統(tǒng),該系統(tǒng)使用了語音識別、語音合成及Web Service等相關(guān)技術(shù),實現(xiàn)了語音撥打電話、語音接聽電話、語音發(fā)送短信、語音播報來電短信、語音報時、語音播報日期和語音播報天氣等功能,并能在Android手機中穩(wěn)定運行,方便盲人使用手機,具有較高的實用價值。
關(guān)鍵詞:Android;盲人手機;語音合成;語音識別
中圖分類號:TN929 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:1009-3044(2014)19-4446-04
Design and Implementation of Mobile Phone System for the Blind Based on Android
GAO Pei, LIU Hong xing, ZHANG Peng, ZHANG Xiao, LI Guang-tian
(College of Computer Science and Technology , Wuhan University of Technology, Wuhan 430063,China)
Abstract: Most of the information in people's lives is obtained through visual, so the blind can rarely get information from the outside, but that cant stop them from efforts to improve the quality of life. The rapid development of the smartphones provides blind people with an unprecedented opportunity. And developing mobile phones for the blind has great practical value. This paper introduces the design and implementation of mobile phone system for the blind based on Android, which uses the technologies of speech recognition, speech synthesis and Web Service, and it has achieved making and receiving calls by voice command, sending and receiving text messages by voice command, telling time, date and weather by voice command and so on, which can run steadily on the Android platform to help the blind use mobile phones, which has high practical value.
Key words: Android; mobile phones for the blind; speech synthesis; speech recognition
教育心理學(xué)研究表明:人們生活中獲取的外界信息大約83%來自視覺,11%來自聽覺,這就導(dǎo)致了盲人能夠從外界獲取的信息量很少。如何幫助盲人利用聽覺、觸覺等其他感官來更多地獲取外界信息,更好地融入社會生活,享受科技進步帶來的便利?智能手機快速的發(fā)展為這一問題找到了解決途徑。它豐富的傳感器、強大的網(wǎng)絡(luò)功能和計算能力、不斷擴展的連接能力,以及云計算的廣泛使用,使殘疾人可望更準(zhǔn)確、實時地感知周邊環(huán)境,使用適合自身的方式來表達自己,在更大范圍內(nèi)參與工作和生活,充分實現(xiàn)自己的人生價值。面向盲人開發(fā)的智能手機(盲人手機),具有極大的應(yīng)用價值。
在Android移動平臺上,開發(fā)了一款盲人手機系統(tǒng),該系統(tǒng)以語音合成及語音識別為基礎(chǔ),使盲人能夠通過聲音控制系統(tǒng)功能的執(zhí)行,并通過觸控語音提示反饋信息,以此來實現(xiàn)手機與盲人的交互。以方便盲人順利完成接打電話,收發(fā)短信,語音報時等功能。這不僅是盲人的渴望,同時也是科技進步對手機發(fā)展的要求。系統(tǒng)設(shè)計的功能包括:1) 語音接打電話;2) 語音收發(fā)短信;3) 語音報時;4) 語音播報日期;5) 語音播報天氣。
1 系統(tǒng)設(shè)計
1.1系統(tǒng)功能劃分
本系統(tǒng)業(yè)務(wù)邏輯分為語音撥號、語音接聽電話、語音發(fā)送短信、語音接收短信、語音報時、語音播報日期、語音播報天氣和語音搜索播放音樂等功能模塊。系統(tǒng)功能模塊圖如圖1所示。
本系統(tǒng)中語音模塊的實現(xiàn)擬通過標(biāo)準(zhǔn)的接口接入安徽科大訊飛的移動語音平臺iFLY Mobile Speech Platform(以下簡稱MSP)來實現(xiàn)[1]。系統(tǒng)中語音接打電話,語音收發(fā)短信會調(diào)用手機數(shù)據(jù)庫中的通訊錄,進行號碼與聯(lián)系人之間相互匹配;同時,其中的語音播報天氣模塊需要調(diào)用Web Service,以此來獲取天氣情況。
1.2系統(tǒng)流程圖
系統(tǒng)由一個主頁面和后臺功能服務(wù)構(gòu)成,當(dāng)用戶打開軟件,點擊主頁面語音按鈕時,此時進入語音輸入模塊,用戶說出語音指令,系統(tǒng)根據(jù)預(yù)先定義的語法文件,選擇進入相應(yīng)的功能子模塊,順利完成該功能后,程序返回繼續(xù)監(jiān)聽用戶的點擊操作。系統(tǒng)總體流程圖如圖2所示。endprint
圖2 系統(tǒng)總體流程圖
注:圖2中*代表聯(lián)系人、號碼、歌曲名或城市名
1.3系統(tǒng)功能模塊設(shè)計
下面對圖2中幾個主要子系統(tǒng)模塊的功能和流程進行分析與設(shè)計:
1) 撥打電話邏輯設(shè)計
該子系統(tǒng)主要是為了方便用戶撥打電話,當(dāng)用戶需要打電話的時候,只需要通過相應(yīng)的語音指令告訴手機,打電話給聯(lián)系人或號碼,系統(tǒng)即可分辨出關(guān)鍵詞“打電話”進而轉(zhuǎn)入該子系統(tǒng)。在指令中用戶有兩種選擇:一、打電話給聯(lián)系人,此時系統(tǒng)調(diào)用手機數(shù)據(jù)庫中的通訊錄查找該聯(lián)系人,如果找到該聯(lián)系人則直接進行撥號,否則,提示未找到該聯(lián)系人;二、打電話給電話號碼,此時系統(tǒng)直接提取號碼進行撥號。具體流程如圖3所示。
2) 發(fā)送短信邏輯設(shè)計
該子系統(tǒng)主要是為了方便用戶發(fā)送短信,當(dāng)用戶需要發(fā)送短信的時候,只需要通過相應(yīng)的語音指令告訴手機,發(fā)短信給聯(lián)系人或號碼,系統(tǒng)即可分辨出關(guān)鍵詞“發(fā)短信”進而轉(zhuǎn)入該子系統(tǒng)。在指令中用戶有兩種選擇:一、發(fā)短信給聯(lián)系人,此時系統(tǒng)調(diào)用手機數(shù)據(jù)庫中的通訊錄查找該聯(lián)系人,如果找到該聯(lián)系人則提示請輸入短信內(nèi)容,語音輸入短信內(nèi)容后,系統(tǒng)提示短信已編輯完成發(fā)送或取消,語音輸入發(fā)送或取消。若為發(fā)送,則直接發(fā)送,并提示發(fā)送成功;若取消,則提示短信已取消。如果未找到該聯(lián)系人則提示未找到聯(lián)系人;二、發(fā)短信給電話號碼,此時系統(tǒng)直接提取號碼進入短信編輯步驟。
3) 播報天氣邏輯設(shè)計
該子系統(tǒng)主要是為了方便用戶了解天氣,當(dāng)用戶需要了解天氣的時候,只需通過相應(yīng)的語音指令告訴手機,某地今天/明天天氣怎么樣,系統(tǒng)即可分辨出關(guān)鍵詞“天氣”進而轉(zhuǎn)入該子系統(tǒng)。系統(tǒng)通過Web Service訪問www.webxml.com.cn網(wǎng)站獲取天氣情況,并將結(jié)果進行解析從而獲得最終結(jié)果,最后以語音的方式向用戶播報。
4) 接聽電話邏輯設(shè)計
Android的CALL接收機制是由Broadcast Receiver(廣播接收器)來完成的,當(dāng)電話打進的時候會廣播一個Telephony Manager. CALL_STATE_RINGING的消息,可以通過在資源文件AndroidManifest.xml的Inter Filter中攔截這個消息,也可以選擇在Activity中注冊這個消息來實現(xiàn)[2]。同時,系統(tǒng)獲取來電號碼并在手機數(shù)據(jù)庫通訊錄中查找該聯(lián)系人,如果找到該聯(lián)系人,則提示聯(lián)系人打來電話請接聽,否則直接播報號碼打來電話請接聽。
5) 接收短信邏輯設(shè)計
Android的SMS接收機制是由Broadcast Receiver(廣播接收器)來完成的,當(dāng)電話打進的時候會廣播一個android. provider. Telephony. SMS_RECEIVED的消息,可以對其進行偵聽攔截[2]。同時,系統(tǒng)獲取來電號碼并在手機數(shù)據(jù)庫通訊錄中查找該聯(lián)系人,如果找到該聯(lián)系人,則提示聯(lián)系人發(fā)來短信請查看,否則直接播報號碼發(fā)來短信請查看。
2 系統(tǒng)實現(xiàn)
介紹系統(tǒng)功能的實現(xiàn)過程,包括語音合成和識別功能,訪問數(shù)據(jù)庫和Web Service功能的實現(xiàn)。
2.1語音識別功能實現(xiàn)
本系統(tǒng)中所實現(xiàn)的各個功能都是基于語音合成和語音識別技術(shù),其具體實現(xiàn)都是采用科大訊飛的MSP。科大訊飛的MSP移動語音云平臺目前只提供一種語音識別的方法,即語音識別控件(Recognizer Dialog)[3],其函數(shù)原型為:
public RecognizerDialog(Context context, String params);
以下是系統(tǒng)中語音識別的部分關(guān)鍵代碼:
RecognizerDialog isrDialog=new
RecognizerDialog(MainActivity.this,"appid=51540a3e");//創(chuàng)建語音識別對象
isrDialog.setListener(recognizeListener);
String grammar="#ABNF 1.0 gb2312;\n" +
"language zh-CN;\n" +
"mode voice;\n" +
"root $main;\n" +
"$main=現(xiàn)在什么時間|現(xiàn)在幾點鐘|今天幾月幾號|打電話給$contact|$city $date 天氣怎么樣|發(fā)短信給$contact |來一首$song;\n" +
"$contact=${names} |$digit<3-11>;\n" +
"$date=今天|明天;\n"+
"$city=武漢|北京|上海|廣州|深圳|重慶;\n"+
"$digit=0|1|幺|2|3|4|5|6|7|8|9;\n"+
"$song=自由飛翔;\n"; //語法文件
grammar=grammar.replace("${names}",a);
isrDialog.setEngine("asr","grammar_type=abnf",grammar); //進行語法文件識別
String text= results.get(0).text; //獲取結(jié)果
2.2語音合成功能的實現(xiàn)
科大訊飛的MSP移動語音平臺共提供兩種中文語音合成的使用方法:語音合成控件(SynthesizerDialog)及語音合成播放器(SynthesizerPlayer)[3]。本系統(tǒng)采用第二種語音合成方法,通過此接口可以實現(xiàn)在后臺進行語音合成播放,而不需要通過SynthesizerDialog顯示界面。其函數(shù)原型為:
Public static SynthesizerPlayer createSynthesizer
Player(Context context ,String params);
以下是系統(tǒng)中語音合成的部分關(guān)鍵代碼:
SynthesizerPlayer player; //創(chuàng)建合成對象
player=SynthesizerPlayer.createSynthesizerPlayer(MainActivity.this,"appid=51540a3e");
player.setVoiceName("vixnn");//設(shè)置發(fā)音人
player.playText("今天是"+year+"年"+month+"月"+date+"日"+",星期"+week, "tts_buffer_time=5000",null); //進行語音合成
2.3訪問數(shù)據(jù)庫功能實現(xiàn)
系統(tǒng)中接打電話,收發(fā)短信模塊用到了手機系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中的通訊錄,需要對數(shù)據(jù)庫進行訪問。具體實現(xiàn)代碼如下:
ContentResolver contentResolver =getContentRe
solver(); //創(chuàng)建數(shù)據(jù)查詢對象
cursor=contentResolver.query(ContactsContract.CommonDataKinds.Phone.CONTENT_URI,projection,ContactsContract.CommonDataKinds.Phone.DISPLAY_NAME+"=?",new String[]{contactName}, "");[4]
//結(jié)合查詢條件進行數(shù)據(jù)查詢
Int nameFieldColumnIndex=cursor.getColumnIn
dex(ContactsContract.CommonDataKinds.Phone.NUMBER); //獲取查詢結(jié)果
String number = cursor.getString(nameFieldColu
mnIndex); //得到聯(lián)系人的電話號碼
2.4訪問Web Service功能實現(xiàn)
系統(tǒng)中查詢天氣模塊用到了Web Service,需要訪問網(wǎng)站獲取天氣情況,然后對其進行解析從而獲得最終結(jié)果。具體實現(xiàn)代碼如下:
byte[] entity =readSoap().getBytes();
String path="http://www.webxml.com.cn/WebS
ervices/WeatherWebService.asmx";//查詢網(wǎng)址
URL url=new URL(path);
HttpURLConnection conn=(HttpURLConnection)url.
openConnection();//打開網(wǎng)絡(luò)連接,進行查詢[5]
conn.getOutputStream().write(entity); //獲取查詢結(jié)果
return parseSoap(conn.getInputStream());
3 系統(tǒng)運行測試
本軟件的測試平臺是中興U880,CPU Marvell PXA920,CPU頻率為806MHZ單核,RAM容量512MB,ROM512MB,系統(tǒng)為Android2.2,支持Bluetooth,GSM,TD-SCDMA 和Wifi 通信,主屏3.5英寸,分辨率為800×480 像素。利用Eclipse將本軟件安裝到手機上,進行測試。
3.1系統(tǒng)主界面
系統(tǒng)只有一個主界面,它由兩部分構(gòu)成,上面部分是一個ScrollView(滾動條),包括系統(tǒng)幾項功能的提示和指令格式;下面部分
(下轉(zhuǎn)第4459頁)
(上接第4449頁)
是一個固定的ImageButton(圖像按鈕),用來觸發(fā)語音事件,它也是用戶最常使用的控件,在整個主界面上占有較大空間,以便于用戶操作。主界面效果如圖5所示。
3.2語音撥打電話
如圖6所示,當(dāng)觸發(fā)語音按鍵,命令“打電話給張朋”,系統(tǒng)直接識別出語音命令,并進行撥號。
圖4 系統(tǒng)主界面 圖5 語音撥號界面
4 結(jié)束語
基于Android的盲人手機系統(tǒng)是一款為方便盲人而開發(fā)的手機應(yīng)用軟件,它可使用戶免于繁瑣的手動輸入,只需要簡單地說出語音命令,即可實現(xiàn)相應(yīng)的功能,為視力障礙人群提供了一種有效操作手機的途徑。軟件安裝簡單,安裝成功后無需任何設(shè)置,打開本軟件后觸發(fā)語音按鍵即可進行各種操作。系統(tǒng)功能較為全面,操作方便快捷,具有一定的推廣和實用價值。
參考文獻:
[1] 安徽科大訊飛信息科技股份有限公司.訊飛語音改變移動生活[J].計算機與信息技術(shù),2011,6(3):25-32.
[2] 郭少豪.Android手機交互應(yīng)用開發(fā)[M].北京:中國鐵道出版社,2011:171-199.
[3] 安徽科大訊飛公司.語音云Android SDK[EB/OL]. (2010).http://www.iflytek.com/.
[4] 王世江,余志龍,陳昱勛,等.Google Android SDK開發(fā)范例大全[M].北京:人民郵電出版社,2010:21-401.
[5] 門娜,閏蕾. 基于Android 的個性化天氣預(yù)報系統(tǒng)的設(shè)計與軟件實現(xiàn)[J].計算機光盤軟件與應(yīng)用,2012(7):155-156.
Public static SynthesizerPlayer createSynthesizer
Player(Context context ,String params);
以下是系統(tǒng)中語音合成的部分關(guān)鍵代碼:
SynthesizerPlayer player; //創(chuàng)建合成對象
player=SynthesizerPlayer.createSynthesizerPlayer(MainActivity.this,"appid=51540a3e");
player.setVoiceName("vixnn");//設(shè)置發(fā)音人
player.playText("今天是"+year+"年"+month+"月"+date+"日"+",星期"+week, "tts_buffer_time=5000",null); //進行語音合成
2.3訪問數(shù)據(jù)庫功能實現(xiàn)
系統(tǒng)中接打電話,收發(fā)短信模塊用到了手機系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中的通訊錄,需要對數(shù)據(jù)庫進行訪問。具體實現(xiàn)代碼如下:
ContentResolver contentResolver =getContentRe
solver(); //創(chuàng)建數(shù)據(jù)查詢對象
cursor=contentResolver.query(ContactsContract.CommonDataKinds.Phone.CONTENT_URI,projection,ContactsContract.CommonDataKinds.Phone.DISPLAY_NAME+"=?",new String[]{contactName}, "");[4]
//結(jié)合查詢條件進行數(shù)據(jù)查詢
Int nameFieldColumnIndex=cursor.getColumnIn
dex(ContactsContract.CommonDataKinds.Phone.NUMBER); //獲取查詢結(jié)果
String number = cursor.getString(nameFieldColu
mnIndex); //得到聯(lián)系人的電話號碼
2.4訪問Web Service功能實現(xiàn)
系統(tǒng)中查詢天氣模塊用到了Web Service,需要訪問網(wǎng)站獲取天氣情況,然后對其進行解析從而獲得最終結(jié)果。具體實現(xiàn)代碼如下:
byte[] entity =readSoap().getBytes();
String path="http://www.webxml.com.cn/WebS
ervices/WeatherWebService.asmx";//查詢網(wǎng)址
URL url=new URL(path);
HttpURLConnection conn=(HttpURLConnection)url.
openConnection();//打開網(wǎng)絡(luò)連接,進行查詢[5]
conn.getOutputStream().write(entity); //獲取查詢結(jié)果
return parseSoap(conn.getInputStream());
3 系統(tǒng)運行測試
本軟件的測試平臺是中興U880,CPU Marvell PXA920,CPU頻率為806MHZ單核,RAM容量512MB,ROM512MB,系統(tǒng)為Android2.2,支持Bluetooth,GSM,TD-SCDMA 和Wifi 通信,主屏3.5英寸,分辨率為800×480 像素。利用Eclipse將本軟件安裝到手機上,進行測試。
3.1系統(tǒng)主界面
系統(tǒng)只有一個主界面,它由兩部分構(gòu)成,上面部分是一個ScrollView(滾動條),包括系統(tǒng)幾項功能的提示和指令格式;下面部分
(下轉(zhuǎn)第4459頁)
(上接第4449頁)
是一個固定的ImageButton(圖像按鈕),用來觸發(fā)語音事件,它也是用戶最常使用的控件,在整個主界面上占有較大空間,以便于用戶操作。主界面效果如圖5所示。
3.2語音撥打電話
如圖6所示,當(dāng)觸發(fā)語音按鍵,命令“打電話給張朋”,系統(tǒng)直接識別出語音命令,并進行撥號。
圖4 系統(tǒng)主界面 圖5 語音撥號界面
4 結(jié)束語
基于Android的盲人手機系統(tǒng)是一款為方便盲人而開發(fā)的手機應(yīng)用軟件,它可使用戶免于繁瑣的手動輸入,只需要簡單地說出語音命令,即可實現(xiàn)相應(yīng)的功能,為視力障礙人群提供了一種有效操作手機的途徑。軟件安裝簡單,安裝成功后無需任何設(shè)置,打開本軟件后觸發(fā)語音按鍵即可進行各種操作。系統(tǒng)功能較為全面,操作方便快捷,具有一定的推廣和實用價值。
參考文獻:
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[5] 門娜,閏蕾. 基于Android 的個性化天氣預(yù)報系統(tǒng)的設(shè)計與軟件實現(xiàn)[J].計算機光盤軟件與應(yīng)用,2012(7):155-156.
Public static SynthesizerPlayer createSynthesizer
Player(Context context ,String params);
以下是系統(tǒng)中語音合成的部分關(guān)鍵代碼:
SynthesizerPlayer player; //創(chuàng)建合成對象
player=SynthesizerPlayer.createSynthesizerPlayer(MainActivity.this,"appid=51540a3e");
player.setVoiceName("vixnn");//設(shè)置發(fā)音人
player.playText("今天是"+year+"年"+month+"月"+date+"日"+",星期"+week, "tts_buffer_time=5000",null); //進行語音合成
2.3訪問數(shù)據(jù)庫功能實現(xiàn)
系統(tǒng)中接打電話,收發(fā)短信模塊用到了手機系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中的通訊錄,需要對數(shù)據(jù)庫進行訪問。具體實現(xiàn)代碼如下:
ContentResolver contentResolver =getContentRe
solver(); //創(chuàng)建數(shù)據(jù)查詢對象
cursor=contentResolver.query(ContactsContract.CommonDataKinds.Phone.CONTENT_URI,projection,ContactsContract.CommonDataKinds.Phone.DISPLAY_NAME+"=?",new String[]{contactName}, "");[4]
//結(jié)合查詢條件進行數(shù)據(jù)查詢
Int nameFieldColumnIndex=cursor.getColumnIn
dex(ContactsContract.CommonDataKinds.Phone.NUMBER); //獲取查詢結(jié)果
String number = cursor.getString(nameFieldColu
mnIndex); //得到聯(lián)系人的電話號碼
2.4訪問Web Service功能實現(xiàn)
系統(tǒng)中查詢天氣模塊用到了Web Service,需要訪問網(wǎng)站獲取天氣情況,然后對其進行解析從而獲得最終結(jié)果。具體實現(xiàn)代碼如下:
byte[] entity =readSoap().getBytes();
String path="http://www.webxml.com.cn/WebS
ervices/WeatherWebService.asmx";//查詢網(wǎng)址
URL url=new URL(path);
HttpURLConnection conn=(HttpURLConnection)url.
openConnection();//打開網(wǎng)絡(luò)連接,進行查詢[5]
conn.getOutputStream().write(entity); //獲取查詢結(jié)果
return parseSoap(conn.getInputStream());
3 系統(tǒng)運行測試
本軟件的測試平臺是中興U880,CPU Marvell PXA920,CPU頻率為806MHZ單核,RAM容量512MB,ROM512MB,系統(tǒng)為Android2.2,支持Bluetooth,GSM,TD-SCDMA 和Wifi 通信,主屏3.5英寸,分辨率為800×480 像素。利用Eclipse將本軟件安裝到手機上,進行測試。
3.1系統(tǒng)主界面
系統(tǒng)只有一個主界面,它由兩部分構(gòu)成,上面部分是一個ScrollView(滾動條),包括系統(tǒng)幾項功能的提示和指令格式;下面部分
(下轉(zhuǎn)第4459頁)
(上接第4449頁)
是一個固定的ImageButton(圖像按鈕),用來觸發(fā)語音事件,它也是用戶最常使用的控件,在整個主界面上占有較大空間,以便于用戶操作。主界面效果如圖5所示。
3.2語音撥打電話
如圖6所示,當(dāng)觸發(fā)語音按鍵,命令“打電話給張朋”,系統(tǒng)直接識別出語音命令,并進行撥號。
圖4 系統(tǒng)主界面 圖5 語音撥號界面
4 結(jié)束語
基于Android的盲人手機系統(tǒng)是一款為方便盲人而開發(fā)的手機應(yīng)用軟件,它可使用戶免于繁瑣的手動輸入,只需要簡單地說出語音命令,即可實現(xiàn)相應(yīng)的功能,為視力障礙人群提供了一種有效操作手機的途徑。軟件安裝簡單,安裝成功后無需任何設(shè)置,打開本軟件后觸發(fā)語音按鍵即可進行各種操作。系統(tǒng)功能較為全面,操作方便快捷,具有一定的推廣和實用價值。
參考文獻:
[1] 安徽科大訊飛信息科技股份有限公司.訊飛語音改變移動生活[J].計算機與信息技術(shù),2011,6(3):25-32.
[2] 郭少豪.Android手機交互應(yīng)用開發(fā)[M].北京:中國鐵道出版社,2011:171-199.
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[4] 王世江,余志龍,陳昱勛,等.Google Android SDK開發(fā)范例大全[M].北京:人民郵電出版社,2010:21-401.
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