本發(fā)明屬于計(jì)算機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，涉及人機(jī)交互，特別涉及一種可以感知用戶感受的觸摸交互方式。

背景技術(shù)：

人類的生活脫離不開數(shù)字化和信息化的介入，網(wǎng)絡(luò)信息、通訊的日益便捷，縮小了地域空間的實(shí)際距離，卻也弱化了人與人之間，人與物之間，人與環(huán)境之間的實(shí)際交流與對(duì)話，人類的生活是需要建立在互動(dòng)、交流基礎(chǔ)上的。而現(xiàn)階段人機(jī)交互的信息通道還是傳統(tǒng)多模態(tài)方式，包括觸摸、語音、圖像、計(jì)算機(jī)io等等，計(jì)算機(jī)對(duì)用戶的使用狀態(tài)尤其是心理狀態(tài)缺乏實(shí)時(shí)感知，交互智能性不高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種可以感知用戶感受的觸摸交互方式，基于發(fā)明人自主提出的心理壓力感知技術(shù)svri，通過與傳統(tǒng)觸摸交互模態(tài)的無縫結(jié)合，在不影響用戶既有觸摸交互習(xí)慣的前提下，實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶心理狀態(tài)的精準(zhǔn)感知，不僅有利于設(shè)計(jì)者改善交互設(shè)計(jì)，而且有利于智能應(yīng)用基于用戶狀態(tài)提供精確情境感知和精準(zhǔn)主動(dòng)服務(wù)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種可以感知用戶感受的觸摸交互方式，包括：

通過用戶觸摸交互行為采集用戶手指的原始的血管容積波(ppg)信號(hào)片段；

對(duì)原始的ppg信號(hào)片段進(jìn)行波形處理挑選，并進(jìn)行數(shù)字濾波，消除噪聲；

根據(jù)處理好后的波形進(jìn)行周圍血管壓力響應(yīng)指數(shù)(svri)特征提取，評(píng)估心理狀態(tài)；

結(jié)合當(dāng)前的交互應(yīng)用通過svri對(duì)用戶心理狀態(tài)的精準(zhǔn)感知；

以及，根據(jù)分析出的用戶的心理狀態(tài)，調(diào)整當(dāng)前交互的內(nèi)容和形式，從而使交互的結(jié)果中用戶心理狀態(tài)造成的影響降至最低。

采用由集成反射式ppg傳感器點(diǎn)陣構(gòu)成的觸摸屏為交互設(shè)備，在交互過程中，通過ppg傳感器采集原始的ppg信號(hào)片段。

所述觸摸交互行為包括滑動(dòng)和點(diǎn)擊：

點(diǎn)擊行為下，ppg片段直接得到；

滑動(dòng)行為下，對(duì)用戶手指在屏幕上的滑動(dòng)軌跡曲線進(jìn)行離散化，形成按照時(shí)序排列的軌跡離散點(diǎn)向量vc，基于vc按照最近原則，實(shí)現(xiàn)軌跡到最近傳感點(diǎn)的映射，即模型粗化，得到向量vs，由vs中的所有實(shí)際映射后的活躍傳感器返回實(shí)測的離散ppg片段。

所述對(duì)原始的ppg信號(hào)片段進(jìn)行波形處理挑選，主要包括：

片段提取：在用戶產(chǎn)生觸摸交互行為時(shí)，提取該時(shí)刻的原始的ppg信號(hào)片段；

根據(jù)閥值切割：在用戶交互的過程中，首先將收集到的ppg信號(hào)進(jìn)行處理，根據(jù)閥值將原始ppg信號(hào)切割成以單個(gè)ppg信號(hào)為最小單位的片段；

定位波峰波谷：根據(jù)ppg信號(hào)片段的波峰波谷來確定ppg信號(hào)位置；

波形挑選：對(duì)于定位后的ppg信號(hào)，過濾掉不完整的部分，從而可以進(jìn)入svri的計(jì)算模型進(jìn)行處理。

所述svri特征提取的方法是：每個(gè)ppg波形對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)svri標(biāo)準(zhǔn)特征定義為ppg波形相鄰波段中，上升沿和下降沿的平均振幅的比值，由此獲得多個(gè)瞬時(shí)svri標(biāo)準(zhǔn)特征，在瞬時(shí)svri特征提取之后，通過動(dòng)態(tài)滑動(dòng)窗口整理和基于統(tǒng)計(jì)學(xué)的數(shù)據(jù)調(diào)制，獲得連續(xù)穩(wěn)定的svri輸出。

所述連續(xù)穩(wěn)定的svri輸出的獲取過程為：

采用動(dòng)態(tài)滑動(dòng)窗口，把連續(xù)ppg波形通過窗口滑動(dòng)的方式，使每個(gè)窗口包括一系列連續(xù)的ppg波形，即包括一系列連續(xù)的瞬時(shí)svri，每個(gè)窗口內(nèi)部采用基于統(tǒng)計(jì)學(xué)的數(shù)據(jù)調(diào)制處理窗口包含的瞬時(shí)svri，一個(gè)窗口只輸出一個(gè)穩(wěn)定的svri，作為這個(gè)窗口的輸出，由此得到連續(xù)穩(wěn)定的svri輸出；

所述基于統(tǒng)計(jì)學(xué)的數(shù)據(jù)調(diào)制方法為：

在每個(gè)窗口內(nèi)，采用基于正態(tài)分布的svri濾波與穩(wěn)定策略，對(duì)窗口內(nèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行基于正態(tài)分布假設(shè)的異常數(shù)據(jù)(outlier)濾波和數(shù)學(xué)期望提取，最后的數(shù)學(xué)期望即該窗口的svri輸出。

在該交互過程中，目標(biāo)設(shè)備同時(shí)還通過交互通道獲得用戶的認(rèn)知負(fù)載和心理壓力，實(shí)現(xiàn)“感知人心理”的交互方式。

所述結(jié)合當(dāng)前的交互應(yīng)用實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶心理狀態(tài)的精準(zhǔn)感知具體是指，根據(jù)交互過程中求出的svri的值，分析用戶當(dāng)前的認(rèn)知壓力，再結(jié)合當(dāng)前的交互應(yīng)用，分析用戶的心理狀態(tài)；例如，在游戲過程中，發(fā)現(xiàn)用戶認(rèn)知壓力過大，可以認(rèn)為當(dāng)前游戲難度過大，導(dǎo)致用戶非常緊張。

所述根據(jù)分析出的用戶的心理狀態(tài)，調(diào)整當(dāng)前交互的內(nèi)容和形式，具體是指，檢測到用戶壓力過大后，降低交互難度；檢測到用戶心理狀態(tài)非常平穩(wěn)，可以適當(dāng)增加交互任務(wù)和難度。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明基于認(rèn)知負(fù)載與心理壓力感知技術(shù)svri，通過與傳統(tǒng)觸摸交互模態(tài)的無縫結(jié)合，在不影響用戶既有觸摸交互習(xí)慣的前提下，實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶心理狀態(tài)的精準(zhǔn)感知，不僅有利于設(shè)計(jì)者改善交互設(shè)計(jì)，而且有利于智能應(yīng)用基于用戶狀態(tài)提供精確情境感知和精準(zhǔn)主動(dòng)服務(wù)。

附圖說明

圖1為基于點(diǎn)陣傳感的滑動(dòng)測量。

圖2為根據(jù)ppg信號(hào)求svri參數(shù)的過程

圖3為ppg波形分割篩選流程。

圖4為可感知用戶感受的觸摸交互流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式。

一種可感知用戶感受的觸摸人機(jī)交互方式，首先通過用戶觸摸交互行為采集ppg信號(hào)。

在包含觸摸屏的設(shè)備上，比如觸摸式會(huì)議桌，智能手機(jī)等便攜終端，汽車中控臺(tái)等，通過觸摸屏下方增加紅外感應(yīng)層，通過反射式的svri檢測，從而達(dá)到獲取用戶感知壓力的目的。

對(duì)于同一個(gè)位置的點(diǎn)擊可以直接得到ppg片段，對(duì)于圖1所示的滑動(dòng)情況，還需要通過對(duì)用戶手指在屏幕上的滑動(dòng)軌跡(紅色曲線)曲線進(jìn)行離散化，形成按照時(shí)序排列的軌跡離散點(diǎn)向量vc，基于vc按照最近原則，實(shí)現(xiàn)軌跡到最近傳感點(diǎn)的映射(模型粗化)，得到向量vs，由vs中的所有實(shí)際映射后的活躍傳感器返回實(shí)測的離散ppg片段。

svri的標(biāo)準(zhǔn)特征如圖2定義，ppg波形的分兩個(gè)波段，左端的平均振幅是a1、右端的平均振幅是a2。每個(gè)ppg波形對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)周圍血管應(yīng)變(svri)標(biāo)準(zhǔn)特征定義為ppg波形相鄰波段的平均振幅的比值，即如圖2中所示的a2/a1。

圖3是對(duì)離散ppg片段進(jìn)行提取處理的過程，主要包括片段提取，根據(jù)閥值切割，定位波峰波谷，和波形挑選。首先在用戶產(chǎn)生觸摸交互行為時(shí)，提取該時(shí)刻的原始的ppg信號(hào)片段；然后將收集到的ppg信號(hào)進(jìn)行處理，根據(jù)閥值將原始ppg信號(hào)切割成以單個(gè)ppg信號(hào)為最小單位的片段。再根據(jù)信號(hào)片段中的波峰波谷來確定ppg信號(hào)位置。最后對(duì)于定位后的ppg信號(hào)，過濾掉不完整的部分，從而可以進(jìn)入svri的計(jì)算模型進(jìn)行處理。

圖4是可感知用戶感受的觸摸交互流程圖，根據(jù)分割篩選后波形計(jì)算出svri后就可以評(píng)估用戶的心里壓力，然后結(jié)合當(dāng)前的交互智能調(diào)整交互的內(nèi)容和形式。例如：工作效能提醒，在需要觸屏辦公的環(huán)境中實(shí)時(shí)監(jiān)測工作人員的svri，從而得知工作人員當(dāng)前心理壓力，如果當(dāng)前壓力過高，可能影響工作效率，通過放松提醒，讓工作人員在稍事休息后降低心理壓力，達(dá)到更高的工作效率。

本發(fā)明的可感知用戶感受的觸摸交互方式流程如圖4所示，首先通過用戶在集成反射式ppg傳感器點(diǎn)陣的觸摸平面上(如平板或者手機(jī))的交互行為采集ppg信號(hào)片段；其次進(jìn)行ppg波形的處理，并進(jìn)行svri計(jì)算，根據(jù)計(jì)算結(jié)果評(píng)估用戶認(rèn)知負(fù)載和心理壓力得出用戶感受；根據(jù)求出的用戶感受調(diào)整正在交互的內(nèi)容或者形式，如個(gè)性化交互優(yōu)化、工作效能提醒、智能幫教等。

本發(fā)明所基于的心理壓力感知技術(shù)svri，是通過透射式或者反射式光電傳感器采集血管容積波信號(hào)，并進(jìn)行濾波，消除噪聲；進(jìn)行瞬時(shí)周圍血管應(yīng)變特征提?。煌ㄟ^動(dòng)態(tài)滑動(dòng)窗口整理和基于統(tǒng)計(jì)學(xué)的數(shù)據(jù)調(diào)制，獲得連續(xù)穩(wěn)定的svri輸出；最后使用svri評(píng)估認(rèn)知負(fù)載和壓力水平。該技術(shù)具體、詳細(xì)的技術(shù)方案在申請(qǐng)人所申請(qǐng)的專利cn105852884a中有明確記載，本發(fā)明是在該現(xiàn)有技術(shù)方案的基礎(chǔ)上做出的。