מערכת לזיהוי בכי תינוק
בפרויקט זה נבנתה מערכת המזהה בכי של תינוק ומתריעה על כך. המערכת מסוגלת להבדיל בין בכי התינוק לבין קולות אחרים כגון דיבור, מוזיקה, נביחת כלבים וכדומה. הפרויקט מורכב ממספר שלבים ובניהם מחקר, פיתוח אלגוריתם של עיבוד אות, פיתוח תוכנה, יצירה פיסית של המעגל האלקטרוני, זיווד ובדיקות איכות.
המכשיר נבנה על פי בקשת לקוח במסגרת הגשת בקשה לפטנט שכלל זיהוי בכי תינוק.
שלב המחקר
בשלב זה נבנה האלגוריתם לזיהוי בכי התינוק. איך בכלל מזהים קול?
זיהוי קול מתחלק לשני תחומים עיקריים: זיהוי באמצעות אימון מודל, וזיהוי ללא אימון. במקרה הראשון נעשה שימוש באלגוריתם לומד, לו ניתנים מספר דוגמאות של קול מסוים אותו רוצים לזהות, והאלגוריתם מכייל פרמטרים שונים כך שיזהה את הקול שאותו למד. במקרה השני, אין אפשרות לאמן מודל והזיהוי צריך להיות מיידי, ללא הכנות.
דרישת הלקוח הייתה זיהוי בכי של כל תינוק, ללא אימון של המכשיר לבכי של תינוק מסויים.
אז איך בעצם נבנה אלגוריתם זיהוי הבכי? בשלב הראשון, נותחו דוגמאות קול רבות של בכי תינוק באמצעות תוכנת Matlab. לאחר מכן בוצע תהליך הנקרא חילוץ מאפיינים, תהליך בו נמצאים ומכויילים הפרמטרים המבדילים בכי תינוק בצורה מובהקת מסוגי קולות אחרים.
בשלב הבא, האלגוריתם יושם ב-Matlab, ונבדקה היעילות שלו לזיהוי בכי תינוק לעומת קולות אחרים. לאחר שהבדיקות הסתיימו בהצלחה, האלגוריתם הועבר למימוש חומרתי באמצעות מיקרו-מעבד.
פיתוח המעגל האלקטרוני
דרישת הלקוח הייתה בניית אב-טיפוס שמטרתו הוכחת היתכנות של זיהוי הבכי. היות ומדובר באב-טיפוס, הובהר כי איכות המוצר ומהירות הפיתוח שלו היו הקריטריונים החשובים, ולא גודל המעגל, או שימוש בממשק נח (כפתורים דיגיטאליים, צג LCD). לכן, תוכנן מעגל העושה שימוש ברכיבי through-hole ולא SMT, בכפתורים אנאלוגיים, ובלדים לחיווי.
האלגוריתם מומש באמצעות שני מיקרו-מעבדים עליהם נצרבה תוכנה הכתובה בשפת C.
זיווד אב-הטיפוס
קצת על מבנה האב טיפוס:
- בדופן הימנית:
- חיבור לשנאי 12v
- מפסק On\Off
- לד חיווי לכך שהמכשיר דולק.
- בדופן האמצעית ישנם שני כפתורים:
- הכחול לקביעת רגישות המיקרופון (כך שניתן יהיה למקם את המכשיר בכל מקום בחדר, ולאו דווקא בקרבת התינוק).
- הלבן לקביעת משך הבכי בשניות שאחריו המכשיר יתריע שהתינוק בוכה במשך X שניות. (בין 3 שניות לדקה).
- בדופן העליונה (משמאל לימין):
- לד צהוב כהה המעיד על זיהוי קול מכל סוג שהוא.
- לד צהוב בהיר המעיד על זיהוי בכי תינוק.
- לד ירוק המעיד על כך שזוהה בכי תינוק למשך הזמן שנקבע ע"י המשתמש.
- מיקרופון סביבתי רגיש.
שאלות ומידע נוסף
לשאלות, הערות ומידע נוסף פורום אלקטרוניקה.