[發(fā)明專利]基于一對(duì)多支持向量機(jī)的VR用戶觸覺體驗(yàn)的情緒識(shí)別方法

在審

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• 申請日: 2021-04-14
• 公開（公告）號(hào): CN114779930A
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 董元發(fā);梁成;劉文戎;蔣磊;曾濤;嚴(yán)華兵
• 申請（專利權(quán)）人: 三峽大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F3/01
• 分類號(hào): G06F3/01;G06K9/00;G06K9/62
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務(wù)所 42103
• 代理人: 成鋼

本發(fā)明涉及基于一對(duì)多支持向量機(jī)的VR用戶觸覺體驗(yàn)的情緒識(shí)別方法，包括：場景計(jì)算機(jī)通過顯示終端向用戶展示虛擬場景，用戶佩戴觸覺模擬和反饋裝置與場景計(jì)算機(jī)進(jìn)行交互；場景計(jì)算機(jī)捕捉用戶在虛擬場景中的觸摸行為；根據(jù)用戶的觸摸對(duì)象，場景計(jì)算機(jī)控制觸覺模擬和反饋裝置，對(duì)皮膚觸覺模擬模塊接觸的用戶皮膚部位產(chǎn)生不同的壓力、剪切力，使用戶產(chǎn)生觸覺體驗(yàn)；觸覺模擬和反饋裝置的生理信號(hào)模塊采集用戶的生理信號(hào)；根據(jù)實(shí)時(shí)采集的用戶的生理信號(hào)，判斷用戶的情緒。本發(fā)明實(shí)時(shí)分析用戶虛擬場景中的觸摸行為產(chǎn)生的情緒，得到用戶對(duì)體驗(yàn)對(duì)象的反饋信息，準(zhǔn)確性好，可廣泛用于各種新生事物的虛擬體驗(yàn)的用戶情緒識(shí)別，體驗(yàn)度高，省時(shí)省力，節(jié)約成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于模式識(shí)別領(lǐng)域，具體涉及一種基于一對(duì)多支持向量機(jī)的VR用戶觸覺體驗(yàn)的情緒識(shí)別方法。

背景技術(shù)

當(dāng)前虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已經(jīng)廣泛運(yùn)用在產(chǎn)品體驗(yàn)行業(yè)，一個(gè)典型的應(yīng)用場景就是虛擬現(xiàn)實(shí)下的汽車駕駛體驗(yàn)：使用者戴上VR頭顯，配合力反饋手套、汽車座椅等外部設(shè)備，就可以在虛擬現(xiàn)實(shí)場景中感受到接近真實(shí)的駕駛體驗(yàn)。然而，上述外部設(shè)備所提供的感觀有一定的局限性。例如，用戶感受到的觸覺由直接觸摸上述方向盤、座椅產(chǎn)生，而當(dāng)用戶在虛擬現(xiàn)實(shí)場景中用手部觸摸到其他表面時(shí)，則無法產(chǎn)生觸覺，這在一定程度上降低了用戶體驗(yàn)。

目前，現(xiàn)有的觸覺模擬裝置存在的問題大多為結(jié)構(gòu)復(fù)雜，模擬的真實(shí)程度較低。例如，當(dāng)利用電磁力或微型振動(dòng)馬達(dá)來提供力反饋時(shí)，由于這些構(gòu)件本身的尺寸較大，使得整個(gè)裝置較為笨重，當(dāng)使用者手部佩戴該類裝置時(shí)，易產(chǎn)生壓迫感和疲勞感，在一定程度上令使用者的體驗(yàn)感下降。另外，使用電磁力、振動(dòng)馬達(dá)或類似手段來模擬觸覺反饋時(shí)，僅可在垂直方向上對(duì)皮膚施加力，而在真實(shí)世界中皮膚對(duì)力的感知絕非僅限于一個(gè)平面內(nèi)，故此類裝置無法完整地模擬不同維度上的力反饋，使得擬真程度下降。

此外，用戶與虛擬現(xiàn)實(shí)場景進(jìn)行交互時(shí)，其情感、生理信號(hào)也在不斷變化。例如，當(dāng)用戶在虛擬現(xiàn)實(shí)場景中觸摸外表尖銳的物體時(shí)，內(nèi)心將產(chǎn)生抵觸情緒，在生理層面上將表現(xiàn)為心跳加快、肌肉收縮等等。將這些生理信號(hào)進(jìn)行收集、分析，就能得出用戶在虛擬場景中與不同對(duì)象交互意識(shí)情感的變化。當(dāng)前，生理信號(hào)采集在可穿戴設(shè)備如智能手表領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，而在虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域的使用還比較少。基于生理信號(hào)的情感分析還難以整合到現(xiàn)有的虛擬現(xiàn)實(shí)體感設(shè)備系統(tǒng)中。

然而，情感分析在虛擬現(xiàn)實(shí)中的應(yīng)用，一方面，需要一種輕便且精確的感官模擬裝置，來保證用戶與虛擬場景交互時(shí)有盡可能接近現(xiàn)實(shí)的體驗(yàn)；另一方面，由于此類交互的擬真程度高，其產(chǎn)生的生理信號(hào)足以反映用戶在現(xiàn)實(shí)世界中進(jìn)行同種交互所產(chǎn)生的情感，因此需要一套能實(shí)時(shí)收集、分析用戶生理信號(hào)的系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)上述問題，提供基于一對(duì)多支持向量機(jī)的VR用戶觸覺體驗(yàn)的情緒識(shí)別方法，用戶在虛擬場景中有觸摸行為時(shí)，對(duì)用戶手部提供垂直方向的壓力和水平方向的剪切力，模擬出更逼真的觸覺體驗(yàn)；同時(shí)，采集用戶的腦電、肌電、血壓信號(hào)，分析得出用戶的情緒，得到用戶對(duì)觸摸對(duì)象的喜好程度，收集用戶對(duì)體驗(yàn)對(duì)象的反饋信息，可用于現(xiàn)實(shí)生活中各種新生事物的虛擬體驗(yàn)。

本發(fā)明的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)VR包括場景計(jì)算機(jī)以及與其通訊連接的觸覺模擬和反饋裝置，所述觸覺模擬和反饋裝置佩戴在用戶肢體上，它包括微處理器以及分別與其連接的皮膚觸覺模擬模塊、生理信號(hào)模塊；皮膚觸覺模擬模塊根據(jù)場景和用戶的肢體位置，對(duì)皮膚觸覺模擬模塊接觸的皮膚產(chǎn)生不同的壓力、剪切力，模擬出用戶觸摸場景中物體的觸感；生理信號(hào)模塊包括分別與微處理器連接的血壓傳感器、肌電傳感器和腦電傳感器。

本發(fā)明的技術(shù)方案是基于一對(duì)多支持向量機(jī)的VR用戶觸覺體驗(yàn)的情緒識(shí)別方法，包括以下步驟：

步驟1：場景計(jì)算機(jī)通過顯示終端向用戶展示虛擬場景，用戶佩戴觸覺模擬和反饋裝置與場景計(jì)算機(jī)進(jìn)行交互；

步驟2：場景計(jì)算機(jī)捕捉用戶在虛擬場景中的觸摸行為；