[發明專利]基于生理信號的VR雙模式情緒自動控制系統

在審

• 申請號: 202210523108.3
• 申請日: 2022-05-13
• 公開（公告）號: CN114949531A
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 劉銀華;武子璇
• 申請（專利權）人: 青島大學
• 主分類號: A61M21/00
• 分類號: A61M21/00;A61B5/369;A61B5/24;A61B5/16;A61B5/0531;A61B5/024;A61B3/11
• 代理公司: 青島發思特專利商標代理有限公司 37212
• 代理人: 宮兆儉

1.一種基于生理信號的VR雙模式情緒自動控制系統，其特征在于，包括用于綁定在用戶頭部的VR設備、用于穿戴在用戶身上的傳感器附著設備、安裝于VR設備和傳感器附著設備上的WiGig模塊，以及與WiGig模塊無線連接的計算機端；傳感器附著設備至少包括檢測瞳距信號眼動位置坐標信號的傳感器Ⅰ、檢測腦電信號的傳感器Ⅱ和檢測皮電信號的傳感器Ⅲ，WiGig模塊將檢測到的瞳距、眼動數據、腦電和皮電信號傳輸給計算機端，計算機端將檢測到的生理信號依次經過信號融合分析單元、情緒量化單元得出情緒測量值，將情緒測量值與情緒期望值比較得出情緒差，并通過計算機端的反饋控制器控制VR設備輸出聽覺、視覺和觸覺信號；VR設備、傳感器附著設備、WiGig模塊和計算機端共同構成閉環反饋的自動控制系統。

2.根據權利要求1所述的基于生理信號的VR雙模式情緒自動控制系統，其特征在于，所述傳感器附著設備通過至少傳感器Ⅰ、傳感器Ⅱ、傳感器Ⅲ實時測得的用戶生理信號，通過計算機融合處理三種模擬量，最后得出三維情緒空間中的坐標；其中，各生理信號權重占比各不相同。

3.根據權利要求2所述的基于生理信號的VR雙模式情緒自動控制系統，其特征在于，所述三維情緒空間是以坐標集合的形式將用戶的情緒量化為三維坐標系中的一個規則或不規則球體空間或坐標平面上的近圓平面；其中，對三個坐標軸的定義如下：

X軸代表生理興奮度：生理興奮度是指人的生理狀態較正常而言的強弱程度，其判定基礎是由人心理活動造成的生理狀態波動是否脫離了正常平靜狀態；

Y軸代表情緒極性值：情緒極性是指人的積極情緒或消極情緒的強弱程度；

Z軸代表被支配度：被支配度是指人的身體行為(例如顫抖、哭泣、呼吸加劇)被情緒所影響的強弱程度，這一指標通常在情緒狀態較為強烈時才會變得可觀。

4.根據權利要求3所述的基于生理信號的VR雙模式情緒自動控制系統，其特征在于，所述三維情緒空間的分類方式如下：

當用戶的量化情緒坐標位于原點附近時，三個指標都為0或接近0，表明用戶此時此刻處于“心境”類情緒狀態，內心平靜如水，既沒有喜悅，也沒有不快；

以原點為圓心，某個較小的值為半徑，產生一個小型球狀空間，如果量化后的坐標都分布在這個小球內，則情緒分類為平靜；

當某一維度為0時，坐標點則分布在圓面上，是將連續的情緒變化量以離散的形式進行了分類，而在離散的某一空間范圍內，特定類型的情緒依然是連續的。

5.根據權利要求1所述的基于生理信號的VR雙模式情緒自動控制系統，其特征在于，所述WiGig模塊的信號覆蓋范圍長達10米，是WiFi模塊數據傳輸速度的5倍。

6.根據權利要求1所述的基于生理信號的VR雙模式情緒自動控制系統，其特征在于，所述計算機端包括接口層、平臺層和應用層，其中：

接口層包括用于與傳感器附著設備傳感器相連的輸入接口、用于與WiGig模塊相配合的WiGig輸入接口，用于輸入情緒期望值的輸入接口以及用于與VR設備相連的輸出接口；

平臺層包括控制器、數據庫和存儲器，用于為自動控制系統信號處理和存儲；

應用層包括信號融合分析單元、情緒量化單元、場景內容決策單元，用于計算機融合處理三種模擬量信號并以坐標的形式，將用戶的情緒量化為三維坐標系中的一個球體空間或坐標平面上的圓形平面，對測量值與期望值相應的的場景內容進行決策，控制用戶的情緒。

7.根據權利要求6所述的基于生理信號的VR雙模式情緒自動控制系統，其特征在于，所述接口層還包括檢測用戶心電信號的傳感器4；其中，心電信號不參與系統的情緒量化工作，僅作為計算機端觀測指標，判斷系統工作的有效性。傳感器N意為可附加生理信號類型，系統可以隨著相應技術的提高引入更多對其它類型的生理信號的測量，從而提高情緒測量的準確率。