集成书籍知识库与情绪光效交互的便携式AI图书伴侣系统的制作方法

本申请属于ai图书伴侣领域，尤其涉及一种集成书籍知识库与情绪光效交互的便携式ai图书伴侣系统。

背景技术：

1、光效是营造阅读氛围的重要环境因素，光色、亮度及色温的变化会直接影响用户的阅读沉浸感和心理体验。现有伴读设备多采用固定照明模式，或仅支持简单的手动调节，难以根据读者的实时情绪和当前阅读内容进行自适应变化。随着人机交互技术的发展，语音信号因包含语调、节奏、能量等情感信息，已成为感知用户情绪状态的重要数据来源。通过识别并分析伴读过程中的语音数据，可以使光效反馈与用户情感变化形成联动。然而，阅读过程并非单纯的语音交互过程，而是读者情绪与文本语境共同作用的认知体验。现有光效调节方法通常将语音情感识别与具体文本情境割裂处理，导致输出光效难以准确契合当前剧情氛围和用户真实感受。

2、同时，在现有智能交互系统中，用于语音情感识别的神经网络模型多依赖预设固定拓扑和离线训练参数。该类静态模型在面对不同用户个性化语音特征以及长期使用过程中逐渐变化的表达习惯时，容易出现泛化能力不足、在线适应能力较弱的问题。在真实伴读场景中，读者情绪并非线性平稳变化，而是往往随图书剧情推进产生阶段性波动。在剧情平缓段落，用户情感表现通常较为内敛、稳定；而在剧情高潮、冲突或转折段落，用户更容易出现突发性、强烈的情绪反应。现有情感识别技术未充分利用文本剧情情感期望对用户情绪诱发的先验指导，难以根据阅读进展动态调整对突发情感特征的识别敏感度，导致系统在关键剧情节点处响应滞后，甚至发生漏判或误判。另一方面，若识别网络缺少在线参数更新和冗余节点精简机制，长期运行后还可能累积无效节点和干扰特征，进一步降低识别精度与实时性。因此，本领域亟需一种能够结合图书知识库与用户语音情感，随剧情情境演进动态调整识别网络结构，并实现跨模态协同光效渲染的智能伴读调节方案。

技术实现思路

1、为了增强伴读设备的沉浸式体验与人机交互质量，本发明第一方面提供了一种集成书籍知识库与情绪光效交互的便携式ai图书伴侣系统，包括以下模块：

2、提取模块，用于获取用户语音信号并提取包含梅尔频率倒谱系数、基频和短时能量的声学特征向量并进行归一化处理，同步获取当前阅读位置，从图书知识库提取文本情境特征及剧情情感期望分布参数；

3、调制模块，用于将所述声学特征向量输入预设径向基函数网络进行情感识别，所述预设径向基函数网络采用中心点动态增量更新机制，当声学特征向量与所有中心点的最大激活值低于动态激活阈值，且所述声学特征向量与各中心点之间的最小欧氏距离平方高于动态距离平方阈值时生成新中心点，动态阈值受近期网络结构调整频率与剧情情感期望分布参数联合调制，以在剧情高潮段落自适应提升对突发情感的识别敏感度，若未触发生成则基于动量策略及历史激活频率更新现有中心点位置，并周期性合并重叠中心点以及剪枝低贡献且判别模糊的中心点；

4、输出模块，用于基于更新后的径向基函数网络输出实时语音情感状态，将实时语音情感状态与文本情境特征进行跨模态特征对齐，通过查询协同情感光效映射规则获取目标光色、亮度及色温，并驱动便携伴读设备的光源模块输出光线。

5、本发明第二方面提供了一种集成书籍知识库与情绪光效交互的便携式ai图书伴侣方法，包括以下步骤：

6、获取用户语音信号并提取包含梅尔频率倒谱系数、基频和短时能量的声学特征向量并进行归一化处理，同步获取当前阅读位置，从图书知识库提取文本情境特征及剧情情感期望分布参数；

7、将所述声学特征向量输入预设径向基函数网络进行情感识别，所述预设径向基函数网络采用中心点动态增量更新机制，当声学特征向量与所有中心点的最大激活值低于动态激活阈值，且所述声学特征向量与各中心点之间的最小欧氏距离平方高于动态距离平方阈值时生成新中心点，动态阈值受近期网络结构调整频率与剧情情感期望分布参数联合调制，以在剧情高潮段落自适应提升对突发情感的识别敏感度，若未触发生成则基于动量策略及历史激活频率更新现有中心点位置，并周期性合并重叠中心点以及剪枝低贡献且判别模糊的中心点；

8、基于更新后的径向基函数网络输出实时语音情感状态，将实时语音情感状态与文本情境特征进行跨模态特征对齐，通过查询协同情感光效映射规则获取目标光色、亮度及色温，并驱动便携伴读设备的光源模块输出光线。

9、本发明在语音情感识别阶段构建具有中心点增量更新机制的径向基函数网络，当输入声学特征与现有中心点匹配度较低时，自适应生成新中心点。判定阈值由网络结构调整频率和剧情情感期望分布参数联合调制，使网络在频繁增减节点时保持稳定，并在剧情高潮或情感转折段落提高对突发语音情感的识别敏感度。通过动量策略和历史激活频率更新中心点位置，并结合输出层连接权重增量更新、重叠中心点合并及低效模糊中心点剪枝，提升网络在线适应性和结构紧凑性。进一步将语音情感与文本情境进行跨模态对齐，依据协同映射规则生成光色、亮度和色温控制参数，为用户提供契合当前情绪与阅读氛围的沉浸式光效体验。

1.一种集成书籍知识库与情绪光效交互的便携式ai图书伴侣系统，其特征在于，包括以下模块：

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述获取用户语音信号并提取包含梅尔频率倒谱系数、基频和短时能量的声学特征向量并进行归一化处理，包括：

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述动态阈值受近期网络结构调整频率与剧情情感期望分布参数联合调制，包括：

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述当声学特征向量与所有中心点的最大激活值低于动态激活阈值，且所述声学特征向量与各中心点之间的最小欧氏距离平方高于动态距离平方阈值时生成新中心点，包括：

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述基于动量策略及历史激活频率更新现有中心点位置，包括：

6.根据权利要求1或5所述的系统，其特征在于，所述周期性合并重叠中心点以及剪枝低贡献且判别模糊的中心点，包括：

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述通过查询协同情感光效映射规则获取目标光色、亮度及色温，包括：

8.一种集成书籍知识库与情绪光效交互的便携式ai图书伴侣方法，其特征在于，包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述获取用户语音信号并提取包含梅尔频率倒谱系数、基频和短时能量的声学特征向量并进行归一化处理，包括：

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述动态阈值受近期网络结构调整频率与剧情情感期望分布参数联合调制，包括：