[發明專利]一種可以感知用戶感受的觸摸交互方式

在審

• 申請號: 201710112057.4
• 申請日: 2017-02-28
• 公開（公告）號: CN106933483A
• 公開（公告）日: 2017-07-07
• 發明（設計）人: 呂勇強;張瀟;史元春;尹浩;羅曉民
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G06F3/0488
• 分類號: G06F3/0488;G06F3/0485
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所61215
• 代理人: 段俊濤

技術領域

本發明屬于計算機技術領域，涉及人機交互，特別涉及一種可以感知用戶感受的觸摸交互方式。

背景技術

人類的生活脫離不開數字化和信息化的介入，網絡信息、通訊的日益便捷，縮小了地域空間的實際距離，卻也弱化了人與人之間，人與物之間，人與環境之間的實際交流與對話，人類的生活是需要建立在互動、交流基礎上的。而現階段人機交互的信息通道還是傳統多模態方式，包括觸摸、語音、圖像、計算機IO等等，計算機對用戶的使用狀態尤其是心理狀態缺乏實時感知，交互智能性不高。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種可以感知用戶感受的觸摸交互方式，基于發明人自主提出的心理壓力感知技術sVRI，通過與傳統觸摸交互模態的無縫結合，在不影響用戶既有觸摸交互習慣的前提下，實現對用戶心理狀態的精準感知，不僅有利于設計者改善交互設計，而且有利于智能應用基于用戶狀態提供精確情境感知和精準主動服務。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種可以感知用戶感受的觸摸交互方式，包括：

通過用戶觸摸交互行為采集用戶手指的原始的血管容積波(PPG)信號片段；

對原始的PPG信號片段進行波形處理挑選，并進行數字濾波，消除噪聲；

根據處理好后的波形進行周圍血管壓力響應指數(sVRI)特征提取，評估心理狀態；

結合當前的交互應用通過sVRI對用戶心理狀態的精準感知；

以及，根據分析出的用戶的心理狀態，調整當前交互的內容和形式，從而使交互的結果中用戶心理狀態造成的影響降至最低。

采用由集成反射式PPG傳感器點陣構成的觸摸屏為交互設備，在交互過程中，通過PPG傳感器采集原始的PPG信號片段。

所述觸摸交互行為包括滑動和點擊：

點擊行為下，PPG片段直接得到；

滑動行為下，對用戶手指在屏幕上的滑動軌跡曲線進行離散化，形成按照時序排列的軌跡離散點向量Vc，基于Vc按照最近原則，實現軌跡到最近傳感點的映射，即模型粗化，得到向量Vs，由Vs中的所有實際映射后的活躍傳感器返回實測的離散PPG片段。

所述對原始的PPG信號片段進行波形處理挑選，主要包括：

片段提取：在用戶產生觸摸交互行為時，提取該時刻的原始的PPG信號片段；

根據閥值切割：在用戶交互的過程中，首先將收集到的PPG信號進行處理，根據閥值將原始PPG信號切割成以單個PPG信號為最小單位的片段；

定位波峰波谷：根據PPG信號片段的波峰波谷來確定PPG信號位置；

波形挑選：對于定位后的PPG信號，過濾掉不完整的部分，從而可以進入sVRI的計算模型進行處理。

所述sVRI特征提取的方法是：每個PPG波形對應的瞬時sVRI標準特征定義為PPG波形相鄰波段中，上升沿和下降沿的平均振幅的比值，由此獲得多個瞬時sVRI標準特征，在瞬時sVRI特征提取之后，通過動態滑動窗口整理和基于統計學的數據調制，獲得連續穩定的sVRI輸出。

所述連續穩定的sVRI輸出的獲取過程為：

采用動態滑動窗口，把連續PPG波形通過窗口滑動的方式，使每個窗口包括一系列連續的PPG波形，即包括一系列連續的瞬時sVRI，每個窗口內部采用基于統計學的數據調制處理窗口包含的瞬時sVRI，一個窗口只輸出一個穩定的sVRI，作為這個窗口的輸出，由此得到連續穩定的sVRI輸出；

所述基于統計學的數據調制方法為：

在每個窗口內，采用基于正態分布的sVRI濾波與穩定策略，對窗口內數據進行基于正態分布假設的異常數據(outlier)濾波和數學期望提取，最后的數學期望即該窗口的sVRI輸出。

在該交互過程中，目標設備同時還通過交互通道獲得用戶的認知負載和心理壓力，實現“感知人心理”的交互方式。

所述結合當前的交互應用實現對用戶心理狀態的精準感知具體是指，根據交互過程中求出的sVRI的值，分析用戶當前的認知壓力，再結合當前的交互應用，分析用戶的心理狀態；例如，在游戲過程中，發現用戶認知壓力過大，可以認為當前游戲難度過大，導致用戶非常緊張。

所述根據分析出的用戶的心理狀態，調整當前交互的內容和形式，具體是指，檢測到用戶壓力過大后，降低交互難度；檢測到用戶心理狀態非常平穩，可以適當增加交互任務和難度。