[发明专利]一种面向情感计算的人机交互接口系统

说明书

技术领域

本发明涉及计算机人机接口领域，尤其是涉及一种面向情感计算的人机交互接口系统。

背景技术

随着信息技术、计算机与网络技术的不断发展，计算机系统人机交互过程的智能性、自适应性要求日益提高，需要逐步与人的姿态、思维、情感产生共鸣与对接。情感计算是人工智能的重要方向，是提高计算机人机接口性能的重要可行性手段。

情感计算涉及信息技术、心理学、认知科学等方面，是一个高度综合、交叉、前沿的研究和技术领域。通过计算科学与应用心理科学、系统认知科学的结合，研究人体自身情感状态、人与人交互状态、人与计算机交互过程中的情感特点与意愿趋向；在此基础上，设计具有情感反馈的人与计算机的交互环境，即智能化人机交互接口，将有可能实现人与计算机的真正情感交互。因此，有关情感计算研究工作将不断加深对人的情感状态转化和进化机制方面的认识，进而有效提高人与计算机界面的友好性、和谐性，即提高计算机感知情境与人机功效指数，理解人的情感和意图，并完成相应的会话反应。

传统的计算机人机交互接口，主要通过键盘、鼠标、屏幕、话筒等方式进行。上述方式需要准确的信息输入、输出，不涉及交互过程中的人体情感数据信息，进而无法理解和适应人的情绪或心境。显然，如果计算机系统缺乏这种情感理解和表达能力，将在很大程度上限制计算机系统的智能化水平，也很难期望人机交互过程做到真正的和谐自然与意向共融。由于人类之间的沟通与交流是自然而富有感情的，因此，在人与计算机系统的交互过程中，人们也很自然地期望计算机具有情感感知能力，研发一种具有情感计算能力的人机交互接口系统是非常有必要的。

发明内容

为了克服已有计算机人机交互接口系统的智能化较低、情感计算能力较差的不足，本发明提供一种智能化较高、情感计算能力较好、适用性良好的面向情感计算的人机交互接口系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种面向情感计算的人机交互接口系统，采用构件化内聚设计方法，实现人与计算机之间的情感数据交互处理，包括数据采集构件、数据管理构件、系统控制构件和分析计算构件；

所述的数据采集构件，用于负责人体情感数据的采集；所述的情感数据包含心跳、血压、呼吸频次、皮肤电、情绪量表统计参数与兴奋度量表统计参数；数据采集构件按照数据传输协议将上述6种数据封装成数据分组，并上传至数据管理构件；所述的数据传输协议规定数据分组的排序与内容，其分组头部队列包含时间戳、对象编号、采样通道与采样参数；

所述的数据管理构件包含历史数据回放、文件管理两个一级子构件，其中文件管理包含查询、存储、删除三个二级子构件；数据管理构件用于接收数据采集构件上传的情感数据分组，根据数据传输协议对数据分组进行拆解，分发给分析计算构件，同时以数据记录形式存储，组成情感信息主题数据库；基于所述数据库，数据管理构件提供历史情感数据回放与数据文件管理功能，实现实时数据与历史数据的对比分析以及数据文件的存储、查询与删除功能；

所述的系统控制构件包含系统设置、参数设置、目标对象三个一级子构件，其中，参数设置一级子构件包含通道参数与采样参数两个二级子构件，系统设置一级子构件包含启停、日期、工作模式三个二级子构件，目标对象一级子构件包含对象编号与对象属性两个二级子构件；系统控制构件用于负责系统的运行操控与会话切换功能，实现系统设置、参数设置以目标对象设置；所述的系统设置实现系统运行启动/停止、日期、工作模式的设置；所述的参数设置完成通道参数与采样参数的设置；所述的目标对象设置包含对象编号与对象属性的设置；

所述的分析计算构件包含心率偏差、血压变化、数字滤波、呼吸频率、情绪统计、兴奋倾向、静态参数7个二级子构件，接收拆解后的分组数据，对6种数据进行心率偏差计算、血压变化相关性分析、呼吸频次频域转换、皮肤电冲击信号滤波、情绪参数统计与兴奋度参数统计处理，记录静态统计量，并将处理结果传输至图形显示构件。

进一步，所述人机交互接口系统还包括图形显示构件，所述的图形显示构件包含心跳、情绪、血压、呼吸、皮肤电、兴奋度6个二级子构件，接收分析计算模块传送的计算结果，并通过不同的窗口进行显示；图形显示构件可提供心跳偏差、情绪指数、血压相关度、呼吸频谱、皮肤电时域分布以及兴奋度指数6种图形，并根据用户请求通过系统控制构件进行切换控制。

再进一步，基于本地虚拟平台(以下简称虚拟平台)，采用联合编译方法匹配目标运行平台(以下简称目标平台)，提高系统的可移植性与平台适用性；