一種基于多種監(jiān)控的心情管家系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于無線通信系統(tǒng)領(lǐng)域，涉及圖像采集技術(shù)和WIFI通信技術(shù)，情感心理學(xué)，尤其涉及一種應(yīng)用于智能家居的心情管家系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]1971年，心理學(xué)家Ekman與Friesen的研究最早提出人類有六種主要情感，每種情感以唯一的表情來反映人的一種獨(dú)特的心理活動。這六種情感被稱為基本情感，由憤怒(anger)、高興(happiness)、悲傷(sadness)、驚訝(surprise)、厭惡(disgust)和恐懼(fear)組成人臉面部表情運(yùn)動的描述方法。
[0003]WIFI通信是一種可以將個人電腦、手持設(shè)備等終端設(shè)備以無線方式相互連接的技術(shù)，使用IEEE802.1l協(xié)議，能夠在數(shù)百英尺范圍內(nèi)支持互聯(lián)網(wǎng)接入的無線電信號。隨著技術(shù)的發(fā)展，目前主流廠商都已經(jīng)開發(fā)IEEE802.1lac協(xié)議版本，它使用5GHz頻段(也可以說是6GHz頻段)，采用更寬的基帶(最高擴(kuò)展到160Mhz)、更多的ΜΙΜ0、高密度的調(diào)制解調(diào)(256QAM)0
[0004]人臉識別技術(shù)是基于人的臉部特征，對輸入的人臉圖象或者視頻流。首先判斷其是否存在人臉，如果存在人臉，則進(jìn)一步的給出每個臉的位置、大小和各個主要面部器官的位置信息。并依據(jù)這些信息，進(jìn)一步提取每個人臉中所蘊(yùn)涵的身份特征，并將其與已知的人臉進(jìn)行對比，從而識別每個人臉的身份。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]隨著城市發(fā)展步伐的加快，大量的人都有著心理壓力大的表現(xiàn)，內(nèi)心不高興時，很多人不愿意與別人分享，或是很大一部分是找不到別人與你分享。很多人選擇自我調(diào)節(jié)，有的人可以很好的調(diào)整好自己的心情，而很大一部分人群無法及時的調(diào)整好自己的心情。長時間處于消極的心情狀態(tài)，會導(dǎo)致憂郁癥、精神分裂癥等心里疾病。
[0006]本發(fā)明的目的在于針對上述問題，提出了一種智能，有效的緩和人們心情的基于多種監(jiān)控的心情管家系統(tǒng)，很好的預(yù)防人們出現(xiàn)各類心里疾病。
[0007]人臉面部表情是非語言交流中情感信息傳遞的最重要載體，心理學(xué)家分析，人的情感表達(dá)百分之六十是通過面部表情，而且在單獨(dú)一個人的時候，這個比例更高。此外身體各部位溫度的變化也反應(yīng)了人們的心情。
[0008]本發(fā)明主要通過采集人臉面部表情和身體各部位溫度的變化，判斷人們當(dāng)時的內(nèi)心情緒，系統(tǒng)會智能的改變環(huán)境，來調(diào)整人們的心情。
[0009]本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0010]1、面部表情提取
[0011]面部表情提取就是提取心情因素的信息。本發(fā)明的面部表情提取主要采取動態(tài)圖像和面部重要單元的方式?；趧討B(tài)圖像技術(shù)是通過分析圖像中人臉的變化和變形的信息為表情特征來進(jìn)行表情識別。相比靜態(tài)圖像，基于動態(tài)圖像的方式更真實(shí)的還原了面部表情的動作。眼睛，眉毛，額頭以及嘴巴周圍是人臉面部表情重要單元。本專利是通過基于Gabor小波融合特征技術(shù)識別人臉面部表情重要單元的形狀，紋理以及特征點(diǎn)運(yùn)動方式的變化。
[0012]2、心情空間模型
[0013]雖然面部表情和心情表達(dá)關(guān)系非常密切，心里學(xué)家也做了大量的情感機(jī)理研究，但是目前仍然沒有心情與表情的準(zhǔn)確定義。在研究人臉表情的心情狀態(tài)之前，需要對提取的人臉表情情感模擬大腦的分類工作。本專利采用一種連續(xù)的人臉表情空間模型對所對應(yīng)的情感狀態(tài)進(jìn)行表達(dá)。心情空間是一個連續(xù)空間，由情感引發(fā)的表情空間也是一個連續(xù)空間，其模型采用人臉表情圖像的Gabor小波系數(shù)構(gòu)建，特性主要有:
[0014](I)眼睛，眉毛，額頭以及嘴巴構(gòu)成連續(xù)多維空間，空間中每個點(diǎn)代表一種心情；
[0015](2)空間中存在6個標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)，分別對應(yīng)的是6種基本心情。大部分表情都是在這6類心情周圍；
[0016](3)表情點(diǎn)到各個標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)的距離體現(xiàn)表情點(diǎn)與基本心情的相似度。距離越小，說明此刻心情包含基本心情越多，越對應(yīng)某一種心情。
[0017]3、人體熱量檢測技術(shù)
[0018]芬蘭科學(xué)家已進(jìn)行了心情對生理變化影響的實(shí)驗(yàn)，測量人體在不同心情控制下各個部位的溫度。不同心情的熱成像溫度圖如圖1所示，列出了憤怒、恐懼、厭惡等14種情緒，
每種情緒各對應(yīng)著身體各部位溫度的變化:憤怒---頭胸部的溫度明顯升高；沮喪---四肢溫度下降變冷;害羞---熱量集中到臉上。因此本專利采用檢測人體身體各部位溫度的變化來反應(yīng)人體心情。目前通過紅外線檢測身體各部位溫度的變化技術(shù)已經(jīng)很成熟了。
[0019]4、環(huán)境控制器
[0020]心理學(xué)家分析，人的心情主要是由周圍環(huán)境所影響。而負(fù)面心情也可以通過改變周圍環(huán)境來調(diào)整。在識別心情后，系統(tǒng)需要作出判斷。但心情時負(fù)面時，開始啟動環(huán)境控制器調(diào)控周圍環(huán)境。例如在智能家居中，可以通過調(diào)整家里的音樂，溫度，光線等家庭常用設(shè)備。系統(tǒng)與周圍環(huán)境的通信采用無線連接方式，本專利采用的IEEE 802.1lac無線局域網(wǎng)(WLAN)通信標(biāo)準(zhǔn)具有5GHz頻帶。保證向下兼容性，但數(shù)據(jù)傳輸通道會大大擴(kuò)充，在當(dāng)前20MHz的基礎(chǔ)上增至40MHz或者80MHz，穩(wěn)定高速的控制周圍設(shè)備。
【附圖說明】
[0021 ]圖1是本發(fā)明系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2是本發(fā)明系統(tǒng)中人體溫度與心情的對應(yīng)關(guān)系；
[0023]圖3是本發(fā)明系統(tǒng)中CPU處理人臉表情結(jié)構(gòu)示意圖；
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0025]優(yōu)選實(shí)施例
[0026]參照圖1，本發(fā)明系統(tǒng)硬件實(shí)現(xiàn)框圖由攝像頭、紅外溫度傳感器、CPU、DDR3存儲器、音樂播放器、空調(diào)、燈光、手機(jī)等組成。
[0027]攝像頭主要負(fù)責(zé)人臉圖像采集，采集的數(shù)據(jù)為動態(tài)圖像序列。
[0028]紅外溫度傳感器負(fù)責(zé)采集人體各個部位的溫度。
[0029]CPU負(fù)責(zé)接收攝像頭的動態(tài)人臉圖像序列，首先對攝像頭采集的人臉動態(tài)圖片序列進(jìn)行預(yù)處理，然后提取眼睛，眉毛，額頭以及嘴巴周圍等人臉面部表情重要單元。提取的人臉面部表情與美國CMU機(jī)器人研究所和心理學(xué)系共同建立的Cohn-Kanade AU-CodedFacial Express1n Image Database(簡稱CKACFEID)人臉表情數(shù)據(jù)庫進(jìn)行對比，接著通過人臉表情圖像的Gabor小波系數(shù)構(gòu)建心情空間模型。最后環(huán)境控制器將讀取心情空間模型中獲取的心情，通過WIFI控制周圍的音樂播放器、燈光、手機(jī)等設(shè)備。環(huán)境控制器還將讀取溫度反應(yīng)出的心情值，控制空調(diào)改變室內(nèi)的溫度。
[0030]DDR3存儲器主要存儲CKACFEID人臉表情數(shù)據(jù)庫和溫度與心情對應(yīng)表。溫度與心情的對應(yīng)值參照2所示。例如，憤怒時，頭胸部的溫度明顯升高;沮喪時，四肢溫度下降變冷;害羞時，熱量集中到臉上。
[0031 ]音樂播放器通過環(huán)境控制器的指令播放相應(yīng)音樂來調(diào)整心情。例如低落時，播放一些快節(jié)奏的歡快歌曲；疲憊時，播放一些舒緩的慢節(jié)奏歌曲等。
[0032]空調(diào)由環(huán)境控制器控制來調(diào)整人體溫度，已達(dá)到控制心情的效果。
[0033 ]燈光的亮暗度也可以調(diào)整人們的心情。例如紅色、橙色燈光容易加快血液流動，可以使沮喪的心情變得活躍起來，適合在餐廳中調(diào)整燈光的亮暗度，能增加食欲;藍(lán)色、綠色能消除緊張，舒緩神經(jīng)，適合在書房調(diào)整燈光的亮暗度;暖黃色使人心情平靜適宜在臥室調(diào)整燈光的亮暗度；白色照明效果好，適合在廚房調(diào)整燈光的亮暗度。
[0034]手機(jī)負(fù)責(zé)在控制中記憶的心情狀態(tài)已經(jīng)長時間處于一種消極狀態(tài)時提醒手機(jī)主人的常用聯(lián)系人，以達(dá)到通過他人安慰，調(diào)整心情的作用。
[0035]圖3是CPU處理人臉表情的過程。首先通過攝像頭獲取人臉動態(tài)圖像序列。圖像預(yù)處理是調(diào)整圖像的大小和灰度的歸一化，頭部姿態(tài)的矯正，圖像分割等。以達(dá)到改善圖像質(zhì)量，消除噪聲，統(tǒng)一圖像灰度值及尺寸的效果，為后序特征提取和分類識做好準(zhǔn)備。面部表情提取眼睛，眉毛，額頭以及嘴巴周圍等人臉面部表情重要單元的形狀，紋理以及特征點(diǎn)運(yùn)動方式的變化。最后通過心情空間模型識別心情。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于多種監(jiān)控的心情管家系統(tǒng)，其特征在于，包括: 面部表情提取系統(tǒng):面部表情提取主要采取動態(tài)圖像和面部重要單元的方式;人臉面部表情識別通過識別人臉重要單元的形狀，紋理以及特征點(diǎn)運(yùn)動方式的變化。 心情空間模型:采用一種連續(xù)的人臉表情空間模型對所對應(yīng)的情感狀態(tài)進(jìn)行表達(dá);其模型采用人臉表情圖像的Gabor小波系數(shù)構(gòu)建。 人體熱量檢測系統(tǒng):每種情緒各對應(yīng)著身體各部位溫度的變化。 環(huán)境控制器系統(tǒng):系統(tǒng)與周圍環(huán)境的通信采用無線連接方式;心情時負(fù)面時，開始啟動環(huán)境控制器調(diào)控周圍環(huán)境。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面部表情提取系統(tǒng)，其特征在于，通過攝像頭采樣，基于Gabor小波融合特征技術(shù)提取動態(tài)圖像。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的心情空間模型，其特征在于: (1)眼睛，眉毛，額頭以及嘴巴構(gòu)成連續(xù)多維空間，空間中每個點(diǎn)代表一種心情。 (2)空間中存在6個標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)，分別對應(yīng)的是6種基本心情。 (3)表情點(diǎn)到各個標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)的距離體現(xiàn)表情點(diǎn)與基本心情的相似度。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人體熱量檢測系統(tǒng)，其特征在于，紅外線檢測身體各部位溫度的變化技術(shù)，14種情緒對應(yīng)著身體各部位溫度的變化。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)境控制器系統(tǒng)，其特征在于，系統(tǒng)與周圍環(huán)境的通信采用無線連接方式?？烧{(diào)控的周圍環(huán)境主要由音樂播放器、空調(diào)、燈光、手機(jī)等組成。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于多種監(jiān)控的心情管家系統(tǒng)。本發(fā)明屬于無線通信系統(tǒng)領(lǐng)域，涉及圖像采集技術(shù)和WIFI通信技術(shù)，情感心理學(xué)，尤其涉及一種應(yīng)用于智能家居的心情管家系統(tǒng)。主要通過采集人臉面部表情和身體各部位溫度的變化，判斷人們當(dāng)時的內(nèi)心情緒，系統(tǒng)會智能的改變環(huán)境，來調(diào)整人們的心情。面部表情提取主要采取動態(tài)圖像和面部重要單元技術(shù)，心情獲取采用一種連續(xù)的人臉表情空間模型對所對應(yīng)的情感狀態(tài)進(jìn)行表達(dá)，其模型采用人臉表情圖像的Gabor小波系數(shù)構(gòu)建?；诙喾N監(jiān)控的心情管家系統(tǒng)在智能家居領(lǐng)域中有效的緩和人們心情的基于多種監(jiān)控的心情管家系統(tǒng)，很好的預(yù)防人們出現(xiàn)的各類心里疾病。
【IPC分類】A61M21/00, A61B5/16
【公開號】CN105559804
【申請?zhí)枴緾N201510973482
【發(fā)明人】李停, 李興仁, 石亞飛
【申請人】上海矽昌通信技術(shù)有限公司
【公開日】2016年5月11日
【申請日】2015年12月23日