[发明专利]一种基于阵列式触觉传感器的情感识别装置及方法

说明书

本发明提出一种基于阵列式触觉传感器的情感识别装置及方法，属于电子信息、模式识别和人工智能领域。该装置包括：电源、阵列式触觉传感器及载体、微控制器和上位机；所述电源分别与阵列式触觉传感器、微控制器、上位机连接为其提供电力；阵列式触觉传感器放置在载体上并和微控制器连接，用于采集参与者执行动作的压力值数据并发送给微控制器；微控制器与上位机连接，用于控制阵列式触觉传感器工作，接收阵列式触觉传感器采集的压力值数据并保存，然后发送到上位机；上位机对从微控制器接收到的压力值数据进行保存，经过分析处理后实时显示情感识别的结果。本发明装置结构简单，方法易操作，可准确识别使用者的不同情绪，有很高的实用价值。

技术领域

本发明提出一种基于阵列式触觉传感器的情感识别装置及方法，属于电子信息、模式识别和人工智能领域。

背景技术

情感在人类的感知和决策等过程中起着至关重要的作用。长期以来的情感研究大部分偏向于心理学领域，近些年来随着人工智能的发展，人机交互的领域越来越广泛，将情感和计算机技术的融合产生了情感识别这一课题，情感识别能力逐渐被作为衡量机器人智能化的标准。触觉作为一种交流媒介，具有激发社会存在感的潜力，触觉情感交流可以调节生理反应，增加信任度和好感度，在传递情感方面有着独一无二的作用。人机情感交互让机器人更加地了解人类的情绪，并做出相应的反馈。这也让触觉情感识别走进了人类生活。比如智能家居能够通过触摸来识别出用户的情感，进而做出反应调整灯光或音乐；在线学习的用户通过触摸屏幕传递情感信息，当用户面对学习系统表现出烦躁或者焦虑情绪时，系统能够及时的给用户鼓励信息，使用户的注意力重新转移到学习中；在医疗方面还可以用来治疗自闭症患者和对养老院老人进行心理疏导。

目前，很多学者都针对情感识别进行了相关研究。国内外针对情感识别的方法大都通过语音分析实现，通过对语音信号的处理和分析，提取出情感的相关声学特征，从而识别出说话者所处的情感状态。虽然能够通过语料的音调来判断一部分人的喜怒哀乐，但语料的说话内容同样对人的正负情绪的判定起到关键性作用，这涉及到语义的理解问题，甚至会导致识别的结果出现根本性错误。因此仅通过对语音分析进行情感识别有可能无法得到准确的情感识别结果。

一直以来，人类通过触摸来传达情感和其他社会信息。人们习惯用触摸来探索和欣赏事物。一些文献中也给出了触觉情感识别可行性的理论依据。例如，“Neuroscienceand Biobehavioral Reviews”介绍了人们如何通过触摸来表达情感；“The communicationof emotion via touch”中表明，只有触摸才能有效地表达愤怒、恐惧、厌倦等不同的情绪；“Nonverbal channel use in communication of emotion”中提到，触觉是表达爱和同情这种亲密情感的首选方式。触觉情感识别相较于语音情感识别，在保证识别精度的情况下能够更有效地表达愤怒、爱、同情和厌恶等不同的情绪，能够识别的情感状态更加丰富。触觉情感识别不存在语音识别中的问题，并且在计算量方面也比语音识别小，对处理器的要求更低。触觉情感识别的应用范围更加广泛，涉及医疗、教育、游戏等各个领域。

C.Maramis等人利用触摸屏进行了触觉方面的情感识别，但其在硬件方面存在一定的缺陷，触摸屏无法像织物式压阻传感器一样有很好的延展性和可弯曲性。该方法在采集数据时，通过Android手机的APP去引导用户在触摸屏上进行滑动，对触摸屏传感器的压力值和触摸时间数据进行采集，使用随机森林算法对数据进行训练，情感的识别精度达到67.5％。