一种时空结构化情感抚慰树及其生成方法与情感抚慰交互系统与流程
本发明属于自动化情感抚慰、人机情感交互、情感计算、人机交互技术领域。
背景技术：
随着社会的不断进步与发展，尤其是科学技术的飞速发展，尤其是计算机的广泛应用，使人们的生活进入了快速的信息网络化时代，生活节奏大大加快；快节奏的生活，产生了许多的高危高压的岗位职业。
高危高压职场、疾病、自然灾害、事故等现象和事件往往给当事者带来压抑、悲伤、孤独等负面情绪，威胁着受众的身心健康。不及时进行妥善的干预处理，有可能加剧受众的负向情绪，导致心理、生理疾病，甚至演变为社会问题。
可以采取人工方法，对负向情感受众进行干预，达到减压、调解、舒缓其负向情感的目的。但人工方法效率低、发现和解决问题不及时、惠及面窄。
近年来，人们提出了自动化情感抚慰技术，运用现代信息技术，智能识别负向情感，并运用抚慰文本、语音、音乐、色彩、视频、动作等各种方式，适时进行心理干预。自动化情感抚慰技术有望成为及时发现和处理负向情感的一种颇有前景的技术手段。
目前的人机情感交互模型，一般采用“情感状态→反馈情感”的“单点”式交互方法。对识别的情感状态，匹配以一个反馈情感实例。情感是复杂心理过程。负向情感的抚慰既要循序渐进，又要多举措并施。具有显著的时空结构化特征。“单点”式交互策略显然不符合情感抚慰的心理学过程。
因此，研究一种负向情感抚慰的时空结构化交互模型及其生成方法，建立更符合心理学规律的情感抚慰模型，构建更为有效的情感抚慰交互系统，提高自动化抚慰效果。
技术实现要素：
为了克服上述现有技术中的不足，本发明提供了一种具有时空结构特征的负向情感抚慰模型和它的生成方法，建立符合循序渐进、多举措并举的心理学规律的情感抚慰模型，构建有效的情感抚慰交互系统，提高自动化抚慰效果。
本发明的目的是这样实现的：
一种时空结构化情感抚慰树，抚慰强度遵循由弱至强再至弱的顺序，抚慰强度以并行实施的抚慰实例的数量体现；并行抚慰实例的数量越多，则抚慰强度越大；反之则越弱；
并行的含义指在某一时间段内，同时实施含两个及两个以上抚慰实例；各个抚慰实例实施的起止时间不必相等，并行实施的多个抚慰实例称为一个抚慰实例组。
沿时间轴，第1次实施抚慰实例的时间节点记为t1. 每隔时间T ，实施1次抚慰实例。最多实施I 次抚慰实例；有ti=(I -1)T (i =1, 2, …, I )；
第i 次实施的抚慰实例个数为Ni(Ni≥1). 其抚慰实例记为Eij(j =1, 2, …, Ni). 则可得时空结构化情感抚慰模型，因其具有树状结构，也可称为时空结构情感抚慰树，或简称为抚慰树；每个抚慰实例所在位置称为叶子节点，或简称叶子。
所述的时空结构情感抚慰树具有如下时间特征：1）总体抚慰过程由I 个等长时间段T 组成，I 的值可根据需要调整；2）T 值可根据需要调整；3）I 和T 值一经设定，抚慰树的时间结构固定不变；
所述的时空结构情感抚慰树具有如下空间特征：1）抚慰实例组中的抚慰实例的个数分布总体上符合所示抚慰强度（抚慰实例个数）分布特征；2）Ni(i =1, 2, …, I )的值一经设定，每个时间节点的抚慰实例数量固定不变，从而整个抚慰树的空间结构固定不变；3）某个时间节点不同次选择的抚慰资源类别不是固定不变的；4）对同一类别的抚慰资源，每次选择的抚慰实例不一定相同。
所述的时空结构情感抚慰树的生成方法，包括以下步骤：
①设置I , T ,Ni(i =1, 2, …, I )值。
②记抚慰资源的类别数目为NC. 类标签为Ck(k =1, 2, …, NC). 在时间节点ti(i =1, 2, …, I ), 随机挑选Ni个类别（允许类别被重复选择），记为Cj(j =1, 2, …, Ni). 对类别Cj，随机选择一个抚慰实例，记为Ej, 得到Ni个抚慰实例Ej(j =1, 2, …, Ni)。对i =1, 2, …, I ，重复本步骤，得到时空结构情感抚慰树实例。
所述的时空结构情感抚慰树组成的情感抚慰交互系统，包括负向情感提取装置、情感抚慰云中心和情感抚慰实施装置；
所述的负向情感提取装置负责提取用户的包括面部表情、文字和生理信号信息，识别其负向情感状态，并输出至情感抚慰云中心；
所述的情感抚慰云中心具有包括情感抚慰资源组、时空结构化情感抚慰策略和时空结构化情感抚慰树生成方法在内的子模块；情感抚慰云中心接收负向情感提取装置输出的负向情感状态，并对其匹配以具有时空结构的情感抚慰策略，自动生成并输出具有时空结构的情感抚慰树实例；
情感抚慰实施装置接收并负责实施来自情感抚慰云中心的时空结构化情感抚慰树实例，对用户实施情感抚慰；情感抚慰实施装置组成包括智能手机、平板电脑、个人计算机、智能电视、智能音响、智能灯具、情感交互设备和情感交互机器人终端设备组成。终端设备与情感抚慰云中心可通过有线或无线网络进行连接，负责实施来自云中心的抚慰实例；实施的方法包括推送文本、播放语音、播放视频、调整灯光色彩、实施肢体动作等，逐次、并行实施各时间点的一个或多个抚慰实例，对用户进行情感抚慰。
所述的负向情感提取装置包括摄像头、文字采集器和生理信号采集装置，它们可以是独立的装置，也可以是包括嵌入手机、平板电脑和桌面计算机在内的设备的装置或程序；负向情感提取装置对采集到的包括面部表情、用户所写的文字和生理信号的信息进行分析，识别其情感状态；过滤掉正向情感状态。输出负向情感状态；
所述的情感抚慰云中心负责组织情感抚慰资源组，运用时空结构化情感抚慰策略对输入的负向情感状态匹配以具有时空结构的情感抚慰策略，运用时空结构化情感抚慰树生成方法生成并输出具有时空结构的情感抚慰树实例；
所述的情感抚慰资源组是抚慰资源以类别进行组织，包括文本、图片、语音、视频和肢体动作；
每个抚慰资源类别含许多抚慰实例；每个抚慰实例是可用于进行情感抚慰的一个具体实施例；抚慰资源可在云端进行管理和更新。
积极有益效果：本发明与当前“情感状态→反馈情感”的“单点”式交互方法不同，本方法采用了“情感状态→时空结构化反馈情感组”的交互方法。对某负向情感状态，自动生成具有时空结构特征的抚慰树。抚慰树由一系列抚慰实例按照时间和空间有序排列。这种结构化抚慰模型符合负向情感抚慰的循序渐进和多举措并举要求。抚慰树实例的生成结果具有多样性和不确定性，能够降低可重复性所可能带来的抚慰“疲劳”。
附图说明
图1为时空结构化情感抚慰交互系统示意图；
图2为抚慰资源类别及抚慰实例组织示意图；
图3为抚慰强度（抚慰实例数量）实施示意图；
图4为时空抚慰树示意图；
图5为一个时空抚慰树例。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例，对本发明做进一步的说明：
一种时空结构化情感抚慰树，抚慰强度遵循由弱至强再至弱的顺序，抚慰强度以并行实施的抚慰实例的数量体现；并行抚慰实例的数量越多，则抚慰强度越大；反之则越弱。
并行的含义指在某一时间段内，同时实施含两个及两个以上抚慰实例；各个抚慰实例实施的起止时间不必相等，并行实施的多个抚慰实例称为一个抚慰实例组。
沿时间轴，第1次实施抚慰实例的时间节点记为t1. 每隔时间T ，实施1次抚慰实例。最多实施I 次抚慰实例；有ti=(I -1)T (i =1, 2, …, I )；
第i 次实施的抚慰实例个数为Ni(Ni≥1). 其抚慰实例记为Eij(j =1, 2, …, Ni). 则可得如图3所示的时空结构化情感抚慰模型，因其具有树状结构，也可称为时空结构情感抚慰树，或简称为抚慰树；每个抚慰实例所在位置称为叶子节点，或简称叶子，图中N为抚慰实例的数量，并间接表达了抚慰的强度。
所述的时空结构情感抚慰树具有如下时间特征：1）总体抚慰过程由I 个等长时间段T 组成，I 的值可根据需要调整；2）T 值可根据需要调整；3）I 和T 值一经设定，抚慰树的时间结构固定不变；
所述的时空结构情感抚慰树具有如下空间特征：1）抚慰实例组中的抚慰实例的个数分布总体上符合图2所示抚慰强度（抚慰实例个数）分布特征；2）Ni(i =1, 2, …, I )的值一经设定，每个时间节点的抚慰实例数量固定不变，从而整个抚慰树的空间结构固定不变；3）某个时间节点不同次选择的抚慰资源类别不是固定不变的；4）对同一类别的抚慰资源，每次选择的抚慰实例不一定相同。
所述的时空结构情感抚慰树的生成方法，包括以下步骤：
①设置I , T ,Ni(i =1, 2, …, I )值。
②记抚慰资源的类别数目为NC. 类标签为Ck(k =1, 2, …, NC). 在时间节点ti(i =1, 2, …, I ), 随机挑选Ni个类别（允许类别被重复选择），记为Cj(j =1, 2, …, Ni). 对类别Cj，随机选择一个抚慰实例，记为Ej, 得到Ni个抚慰实例Ej(j =1, 2, …, Ni)。对i =1, 2, …, I ，重复本步骤，得到时空结构情感抚慰树实例。
所述的时空结构情感抚慰树组成的情感抚慰交互系统，包括负向情感提取装置、情感抚慰云中心和情感抚慰实施装置；
所述的负向情感提取装置负责提取用户的包括面部表情、文字和生理信号信息，识别其负向情感状态，并输出至情感抚慰云中心；
所述的情感抚慰云中心具有包括情感抚慰资源组、时空结构化情感抚慰策略和时空结构化情感抚慰树生成方法在内的子模块；情感抚慰云中心接收负向情感提取装置输出的负向情感状态，并对其匹配以具有时空结构的情感抚慰策略，自动生成并输出具有时空结构的情感抚慰树实例；
情感抚慰实施装置接收并负责实施来自情感抚慰云中心的时空结构化情感抚慰树实例，对用户实施情感抚慰；情感抚慰实施装置组成包括智能手机、平板电脑、个人计算机、智能电视、智能音响、智能灯具、情感交互设备和情感交互机器人终端设备组成。终端设备与情感抚慰云中心可通过有线或无线网络进行连接，负责实施来自云中心的抚慰实例；实施的方法包括推送文本、播放语音、播放视频、调整灯光色彩、实施肢体动作等，逐次、并行实施各时间点的一个或多个抚慰实例，对用户进行情感抚慰。
所述的负向情感提取装置包括摄像头、文字采集器和生理信号采集装置，它们可以是独立的装置，也可以是包括嵌入手机、平板电脑和桌面计算机在内的设备的装置或程序；负向情感提取装置对采集到的包括面部表情、用户所写的文字和生理信号的信息进行分析，识别其情感状态；过滤掉正向情感状态。输出负向情感状态；
如图1所示，所述的情感抚慰云中心负责组织情感抚慰资源组，运用时空结构化情感抚慰策略对输入的负向情感状态匹配以具有时空结构的情感抚慰策略，运用时空结构化情感抚慰树生成方法生成并输出具有时空结构的情感抚慰树实例；
所述的情感抚慰资源组是抚慰资源以类别进行组织，包括文本、图片、语音、视频和肢体动作；
每个抚慰资源类别含许多抚慰实例；每个抚慰实例是可用于进行情感抚慰的一个具体实施例；抚慰资源可在云端进行管理和更新。
实施例
情感状态采集装置监测到用户的情感状态为悲伤。将其发送至云中心。云中心情感抚慰模型模块生成的一个固定时空结构抚慰树如下。
①令I =5, T =30分钟,N1=2. N2=3. N3=5. N4=3. N5=1
②t1处，随机选择N1=2个类别为“励志短文本”、“抚慰图片”，分别随机选择一个抚慰实例为“励志短文本3”、“抚慰图片25”；
t2处，随机选择N2=3个类别为“抚慰短文本”、“励志文本故事”、“抚慰色彩”，分别随机选择一个抚慰实例为“抚慰短文本21”、“励志文本故事7”、“抚慰色彩4”；
t3处，随机选择N3=5个类别为“抚慰短文本”、“励志短文本”、“抚慰音乐”、“抚慰视频”、“抚慰肢体动作”，分别随机选择一个抚慰实例为“抚慰短文本14”、“励志短文本56”、“抚慰音乐8”、“抚慰视频19”、“抚慰肢体动作2”；
t4处，随机选择N4=3个类别为“励志短文本”、“抚慰语音”、“抚慰色彩”，分别随机选择一个抚慰实例为“励志短文本2”、“抚慰语音21”、“抚慰色彩3”；
t5处，随机选择N5=1个类别为“抚慰图片”，随机选择一个抚慰实例为“抚慰图片43”；得到的一个抚慰树如图5所示。
对情感悲伤，云中心根据该模型进行向终端设备（手机、平板电脑、灯具、情感机器人等）逐步推送抚慰实例，实施情感抚慰。
在t =0分钟处，并行推送、播放“励志短文本3”、“抚慰图片25”；
在t =30分钟处，并行推送、实施“抚慰短文本21”、“励志文本故事7”、“抚慰色彩4”；
在t =60分钟处，并行推送、播放、实施“抚慰短文本14”、“励志短文本56”、“抚慰音乐8”、“抚慰视频19”、“抚慰肢体动作2”；
在t =90分钟处，并行推送、播放、实施“励志短文本2”、“抚慰语音21”、“抚慰色彩3”；
在t =120分钟处，播放“抚慰图片43”。
若保持I =5, T =30分钟,N1=2. N2=3. N3=5. N4=3. N5=1的参数不变，重复运用抚慰树生成方法，将得到时空结构相同，叶子节点不同的抚慰树。叶子节点的不同表现为：1）同一叶子节点的在不同次得到的抚慰资源类别不同；2）相同抚慰资源下每次选择的抚慰实例不同。因此抚慰树的生成结果具有不确定性和多样性。这种既定时空结构下的抚慰树的多样性能够降低重复性造成的抚慰疲劳。
本发明与当前“情感状态→反馈情感”的“单点”式交互方法不同，本方法采用了“情感状态→时空结构化反馈情感组”的交互方法。对某负向情感状态，自动生成具有时空结构特征的抚慰树。抚慰树由一系列抚慰实例按照时间和空间有序排列。这种结构化抚慰模型符合负向情感抚慰的循序渐进和多举措并举要求。抚慰树实例的生成结果具有多样性和不确定性，能够降低可重复性所可能带来的抚慰“疲劳”。
以上实施案例仅用于说明本发明的优选实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在所述领域普通技术人员所具备的知识范围内，本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替代及改进等，均应视为本申请的保护范围。
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