[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

本發明涉及一種基于生理信號的VR雙模式情緒自動控制系統，屬于情緒識別控制技術領域。本發明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；本發明所述的基于生理信號的VR雙模式情緒自動控制系統，從功能角度而言，該系統能夠完全脫離人為參與，在第一模式下實時自動控制用戶情緒直至達到期望情緒狀態，并在此后進入第二模式，開始加強用戶所感興趣的內容，以實現用戶期望情緒最大化，最大程度滿足用戶的情緒需求。

技術領域

本發明涉及一種基于生理信號的VR雙模式情緒自動控制系統，屬于情緒識別控制技術領域。

背景技術

虛擬現實技術的沉浸性、多感知性、交互性等特征使它受到了許多人的喜愛。若能利用該技術實時識別人的情緒狀態，并通過沉浸式的內容誘導人的情緒變化至期望的狀態，從而使人的情緒在一定程度上被控制，將會具有極大的應用價值。由于對人的情緒量化分析的研究具有十分廣泛的應用價值，而虛擬現實則是目前最能有效誘導人情緒變化的技術手段。然而，已有的情緒識別控制與誘導方案可行性過低，無論軟件還是硬件部分都存在亟待解決或改善的問題，技術局限性大多存在于軟件方面。同時，生理傳感信號存在的問題：(1)單一性：以生理信號作為傳感信息的研究大多只選取某一信號，(2)干擾性：無論哪一種生理信號，與情緒的相關性都不是單一的，所測得的信號并非僅是情緒變化導致的結果。另外，還存在通訊通道的繁冗性問題，當傳感部分選取多個生理信號用作衡量時，通常采取有線通訊，系統線路過于繁瑣，整個系統硬件結構會變得復雜，信號的同步性和迅捷性也會大打折扣。要使系統整潔簡便，不同的生理傳感器通訊方式需要統一。

發明內容

針對現有技術存在的上述缺陷，本發明提出了一種基于生理信號的VR雙模式情緒自動控制系統，一定程度上突破了現有情緒誘導工作的局限性，增添了更加有效新穎的方式。

本發明所述的基于生理信號的VR雙模式情緒自動控制系統，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及眼動數據的傳感器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。

優選地，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。

優選地，所述三維情緒空間是以坐標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圓形平面；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：情緒極性值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、呼吸加促等)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。

優選地，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時，三個指標都為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；