[发明专利]一种基于表情识别的人机情感交互系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及人工智能、计算机、人机交互等领域及初步的心理分析，具体涉及一种基于表情识别的人机情感心理交互系统及方法。

背景技术

随着计算机图像识别技术，人工智能技术等新兴技术的迅速发展，计算机在人类生产生活中扮演着不可或缺的角色，但是计算机、游戏机、智能机器人等机器与人却缺少基于人类表情的情感交流。现有技术虽然在计算机自动识别人脸表情方面做出了一定的改善与进展，却缺少量化精准的机器或虚拟人物与自然人的情感交互构想与设计。

如今人们的工作、日常生活越来越依赖于计算机、手机、平板电脑等设备，面对这些设备的时间甚至超过了与自然人交流的时间。如果这些设别不够人性化，使用者将很容易感到孤独、疲乏、厌倦，以致幸福指数降低、工作效率降低，严重者还可能引发精神或心理问题。因此，通过技术手段使这些设备能够像“自然人”一样“理解”使用者表情，并人性化地给出回应，是可行且有必要的。

另外，现代社会人们的心理健康问题日益凸显。不论是由于生活节奏的加快和工作压力的增加，使得人们不堪重负，还是由于重大意外事故等所带来的心灵创伤，都极有可能导致心理亚健康状态或心理疾病的出现。患者心灵上的敏感脆弱和精神状态的不稳定都对医护工作人员或是患者家属对患者的照顾提出了更高更专业的要求。而在现实生活中不论是在医院还是家中，人们总是无法或很难时时刻刻的陪护在他们左右，难以实现实时监护。依靠特定的人机交互系统，可以初步对病人的病情进行实时统计，并由医生进行分析，进而进行初步的心理治疗。目前由于机器人与人的情感交互的技术仍然不够成熟和精准，针对为心理亚健康或心理疾病患者所设计的人机交互系统(如机器人)的研究仍然非常少。

针对手机、笔记本电脑、平板电脑等设备，使机器“理解”使用者表情，通过摄像头采集使用者表情图像信息，对使用者进行动态表情分析，获得使用者当前的心理状态，从而对使用者以动画、语音、文字等形式作出回应，让机器更具人性化，给使用者提供良好的人机操作环境，提高机器对人的服务水平。对心理亚健康或心理疾病患者而言，可以通过使用本专利所提出的具有人机情感交互系统的设备，达到改善其心理状态的效果。

发明内容

本发明目的是提供一种基于表情识别的人机情感交互系统及方法，利用计算机图像处理技术及表情识别方法，使计算机、笔记本电脑、平板电脑等设备自动识别出人脸表情，根据心理情感分析得出使用者当前心理状态，对心理状态进行统计，并根据所涉及的人机交互方式，用语音、动画或其他功能给出回应。

本发明提供的基于表情识别的人机情感交互系统，包括图像采集模块、图像处理模块、表情识别模块、人机交互模块以及统计与存储模块。图像采集模块用于采集人脸图像并传送给图像处理模块。图像处理模块用于对人脸图像进行处理，包括灰度化、水平调节及尺寸调节。表情识别模块，用于根据处理后的人脸图像，利用表情识别方法自动识别出人脸表情，并判断出表情种类。人机交互模块用于根据表情识别模块识别的表情种类与所设计的人机交互方式，提供对应的回应给使用者。统计与存储模块用于根据人脸表情分析得到对应的心理状态，存储使用者不同时间段的表情种类与心理状态，并提供给用户查询。

基于所述的人机情感交互系统，本发明提供的基于表情识别的人机情感交互方法，包括如下步骤：

步骤一：通过图像采集模块采集人脸图像；

步骤二：图像处理模块对所采集的人脸图像进行处理，包括：灰度化、尺寸调节及图像配准；

步骤三：利用表情识别方法，从步骤二处理后的图像中，识别出人脸表情，并判断出表情种类，将代表表情种类的返回值输送给人机交互模块；

步骤四：人机交互模块根据接受到的返回值，利用所设计的人机交互方式(语音、动画、特定功能或综合效果)，提供回应给使用者。

步骤五：根据本次人脸表情分析得出人物此时的心理状态并进行记录，同时提供统计查询功能给使用者。

本发明的基于表情识别的人机情感交互系统及方法，其有益效果是：

(1)将本发明的人机情感交互系统及方法用于计算机、手机、平板电脑等设备，采集并分析使用者表情种类，并给出特定的人性化的回应，提高机器的智能性；