CN109411077A - 一种不确定时空结构情感抚慰树生成方法与情感抚慰系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种不确定时空结构情感抚慰树生成方法与情感抚慰系统，与当前“情感状态→反馈情感”的“单点”式交互方法和固定式刚性时空结构交互模型不同，本发明采用了“情感状态→不确定性时空结构抚慰资源组”的交互方法。对某负向情感状态，自动生成具有不确定性时空结构的抚慰树。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。抚慰树具有时间、空间、及抚慰实例的动态变化和不确定性，能够降低结构和实例可重复性所可能带来的抚慰“疲劳”。

Description

一种不确定时空结构情感抚慰树生成方法与情感抚慰系统

技术领域

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，具体为一种不确定时空结构情感抚慰树生成方法与情感抚慰系统。

背景技术

现代快节奏的工作方式和竞争压力，给人们带来了许多精神压力和疾病。此外，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。

近年来，人们提出了自动化情感抚慰技术，运用现代技术手段、人工智能和模式识别等技术，识别负向情感，并以抚慰文本、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。

人在悲伤、孤独等负向情感状态的心理抚慰是复杂的心理过程。负向情感的抚慰需要循序渐进，又要多举措并施，具有显著的时空结构化特征。但如果这种时空结构是刚性的、固定不变的，其重复使用可能带来“抚慰疲劳”，削弱情感抚慰效果。

因此，研究一种具有多样性时空结构的负向情感抚慰树进行情感抚慰交互的方法，提高自动化情感抚慰效果，已经是一个值得研究的问题。

发明内容

为了克服上述现有技术中的不足，本发明提供了一种不确定时空情感抚慰树生成方法与情感抚慰系统，以避免固定的刚性结构抚慰树可能带来的对抚慰效果的削弱，提高了自动化情感抚慰效果。

本发明的目的是以下述方式实现的：

一种不确定时空结构情感抚慰树生成方法，包括以下步骤：

步骤1，设置要实施的抚慰次数I,每次可并行实施的最大抚慰实例个数M，设置正整数P、Q，满足P+Q＝I，|P-Q|≤1；

步骤2，随机生成1到M间的P个整数，自小至大排列，记为N₁,N₂,…,N_P，随机生成1到M间Q个整数，自大至小排列，记为N_Q,N_Q+1,…,N_Q+(I-Q)＝N_I；

步骤3，设置t_i处的抚慰实例数量为N_i(i＝1,2,…,I)，由于N_i由上述所述方法随机产生，每次得到的值可能不同；

步骤4，记抚慰资源的类别数目为N_C，类标签为C_k(k＝1,2,…,N_C)，在时间节点t_i(i＝1,2,…,I)随机挑选N_i个类别，记为C_j(j＝1,2,…,N_i)，对类别C_j，随机选择一个抚慰实例，记为E_j，得到N_i个抚慰实例E_j(j＝1,2,…,N_i)；获取抚慰实例组中实施时间最长的那个抚慰实例的实施时间t_imax作为当前抚慰实例的实施时间；对i＝1,2,…,I，重复本步骤，得到时空结构情感抚慰树。

一种不确定时空结构情感抚慰系统，包括负向情感提取模块，与负向情感提取模块连接的情感抚慰云中心，与情感抚慰云中心连接的情感抚慰实施模块。

所述的负向情感提取模块负责提取用户的信息包括面部表情、文字和生理信号，识别其负向情感状态，并输出至情感抚慰云中心，所述的负向情感提取模块的硬件提取装置包括摄像头、文字收集设备、血压脉搏等生理信号测量设备及后台信号处理分析，它们是独立的装置或包括嵌入手机、平板电脑和桌面计算机在内的设备的装置或程序。

情感抚慰云中心包括情感抚慰资源组、不确定性时空结构情感抚慰策略和不确定性时空结构情感抚慰树生成方法子模块，云中心接收负向情感提取模块输出的负向情感状态，并对其匹配以具有不确定性时空结构的情感抚慰策略，生成并输出具有不确定性时空结构的情感抚慰树实例。

所述的情感抚慰资源组的情感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；情感抚慰资源组负责收集、组织、存储、更新情感抚慰实例。

情感抚慰实施模块接收并负责实施来自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；情感抚慰实施模块包括通过智能手机、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在内的终端设备实施情感抚慰树实例；实施的方法包括推送文字、播放语音、播放视频、调整灯光色彩、实施肢体动作等，逐次实施各时间点的抚慰实例，对用户进行情感抚慰。

不确定性时空结构情感抚慰树，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，同时实施两个或两个以上抚慰实例，各个抚慰实例实施的起止时间不必相等，但其实施时间范围在并行各实例中实施时间最长的那个实例的实施起止时间段之内。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，第2 次实施抚慰实例的时间节点记为t₂，以此类推，第i次实施抚慰实例(组)的时间节点记为t_i，最多实施I次抚慰实例，第I个时间节点记为t_I；

记第i次实施的抚慰实例(组)中持续时间最长的那个实例的持续时间为 t_imax(i＝1,2,…,I)，则令

t_i+1＝t_i+t_imax(i＝1,2,…,I-1)，

第i次实施的抚慰实例个数为N_i(N_i≥1)，其抚慰实例记为E_ij(j＝1,2,…,N_i)；则可得时空结构情感抚慰模型，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。

不确定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个时间段组成，I的值可根据需要调整；2)各时间段的时间长度由该时间段的抚慰实例组中实施时间最长的那个抚慰实例的实施时间t_imax决定，即为t_imax，而抚慰实例组是随机生成的，因此t_imax是动态的；3)总体抚慰时间T为各抚慰实例组中实施时间最长的那个抚慰实例的实施时间之和，即不管I是否为固定值，T都是动态的。

不确定时空结构情感抚慰树，1)抚慰实例组中的抚慰实例的个数分布总体上抚慰强度由弱至强再至弱的分布特征；2)某个时间节点的抚慰实例数量不是固定不变的；3)某个时间节点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，选择的抚慰实例不一定相同。

一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有可适于处理器执行的计算机程序，且所述计算机程序被所述处理器执行时实施不确定时空结构情感抚慰树生成方法的步骤。

本发明的有益效果：与当前“情感状态→反馈情感”的“单点”式交互方法和固定式刚性时空结构交互模型不同，本发明采用了“情感状态→不确定性时空结构抚慰资源组”的交互方法。对某负向情感状态，自动生成具有不确定性时空结构的抚慰树。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。抚慰树具有时间、空间、及抚慰实例的动态变化和不确定性，能够降低结构和实例可重复性所可能带来的抚慰“疲劳”。

附图说明

图1为情感抚慰系统组成示意图；

图2为抚慰资源类别及抚慰实例组织示意图；

图3为时空结构情感抚慰树示意图；

图4为实施例的不确定时空结构情感抚慰树实例1；

图5为实施例的不确定时空结构情感抚慰树实例2。

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：

如图1所示，一种不确定时空结构情感抚慰系统，包括负向情感提取模块，与负向情感提取模块连接的情感抚慰云中心，与情感抚慰云中心连接的情感抚慰实施模块的组成；

所述的负向情感提取模块负责提取用户的信息包括面部表情、文字和生理信号，识别其负向情感状态，并输出至情感抚慰云中心；所述的负向情感提取模块的硬件提取装置包括摄像头、文字收集设备、血压脉搏等生理信号测量设备及后台信号处理分析，它们是独立的装置或包括嵌入手机、平板电脑和桌面计算机在内的设备的装置或程序。

情感抚慰云中心包括情感抚慰资源组、不确定性时空结构情感抚慰策略和不确定性时空结构情感抚慰树生成方法子模块，云中心接收负向情感提取模块输出的负向情感状态，并对其匹配以具有不确定性时空结构的情感抚慰策略，生成并输出具有不确定性时空结构的情感抚慰树实例，

情感抚慰实施模块接收并负责实施来自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；通过包括智能手机、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在内的终端设备实施情感抚慰树实例；实施的方式包括推送文字、播放语音、播放视频、调整灯光色彩、实施肢体动作等。逐次实施各时间点的抚慰实例，对用户进行情感抚慰。

情感抚慰云中心包括：抚慰资源、不确定性时空结构情感抚慰模型和不确定性时空结构情感抚慰模型生成方法；

如图2所示，所述的抚慰资源组以类别进行组织，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；情感抚慰资源库负责收集、组织、存储、更新情感抚慰实例；

所述的不确定时空结构情感抚慰树：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，同时实施两个以上(含两个)抚慰实例，各个抚慰实例实施的起止时间不必相等，但其实施时间范围在并行各实例中实施时间最长的那个实例的实施起止时间段之内。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(组)的时间节点记为t₁，第2次实施抚慰实例(组)的时间节点记为t₂，以此类推，第i次实施抚慰实例(组)的时间节点记为t_i.最多实施I次抚慰实例(组)，第I个时间节点记为t_I；

记第i次实施的抚慰实例(组)中持续时间最长的那个实例的持续时间为 t_imax(i＝1,2,…,I).则令

t_i+1＝t_i+t_imax(i＝1,2,…,I-1)

第i次实施的抚慰实例个数为N_i(N_i≥1).其抚慰实例记为E_ij(j＝1,2,…,N_i).N_i的生成方法在下文说明；则可得如图3所示的时空结构情感抚慰模型。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；

所述的不确定时空结构情感抚慰树生成方法，包括以下步骤：

步骤1，设置要实施的抚慰次数I,每次可并行实施的最大抚慰实例个数M，设置正整数P、Q，满足P+Q＝I，|P-Q|≤1；

步骤2，随机生成1到M间的P个整数，自小至大排列，记为N₁,N₂,…,N_P. 随机生成1到M间Q个整数，自大至小排列，记为N_Q,N_Q+1,…,N_Q+(I-Q)＝N_I；

步骤3，设置t_i处的抚慰实例数量为N_i(i＝1,2,…,I)，由于N_i由上述所述方法随机产生，每次得到的值可能不同；

步骤4，记抚慰资源的类别数目为N_C.类标签为C_k(k＝1,2,…,N_C).在时间节点t_i(i＝1,2,…,I),随机挑选N_i个类别(允许类别被重复选择)，记为C_j(j＝1,2,…, N_i)，对类别C_j，随机选择一个抚慰实例，记为E_j,得到N_i个抚慰实例E_j(j＝1,2,…, N_i)；获取抚慰实例组中实施时间最长的那个抚慰实例的实施时间t_imax作为当前抚慰实例(组)的实施时间；对i＝1,2,…,I，重复本步骤，得到时空结构情感抚慰树。

所述的一种不确定时空结构情感抚慰系统，具有如下时间特征：1)总体抚慰过程由I个时间段组成，I的值可根据需要调整；2)各时间段的时间长度由该时间段的抚慰实例组中实施时间最长的那个抚慰实例的实施时间t_imax决定，即为 t_imax，而抚慰实例组是随机生成的，因此t_imax是动态的；3)总体抚慰时间T为各抚慰实例组中实施时间最长的那个抚慰实例的实施时间之和，即不管I是否为固定值，T都是动态的；

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抚慰强度(抚慰实例个数)由弱至强再至弱的分布特征；2)某个时间节点的抚慰实例数量不是固定不变的；3)某个时间节点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，选择的抚慰实例不一定相同；

情感抚慰云中心将生成的抚慰树实例推送到情感抚慰实施模块。

负向情感提取模块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时空结构抚慰树如下：

①设置I＝5.每次可并行实施的最大抚慰实例个数M＝4.随机生成正整数 P＝2、Q＝3

②设置t_P处的抚慰实例数量为N₂＝3.设置t_Q处的抚慰实例数量为N₃＝4.

在[1,4]区间随机生成2个整数为2，3.从小到大排列为2,3.

在[1,4]区间随机生成3个整数为2,3，4.从大到小排列为4,3,2.

对t_i(i＝1,2,…,5)，令N₁＝2.N₂＝3.N₃＝4.N₄＝3.N₅＝2.

③t₁＝0分钟处，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7”、“抚慰图片18”。各自的实施时间长度分别为10分钟、15分钟。则以最大值15分钟为t₁处的情感抚慰实施时间。

t₂＝15分钟处，随机选择N₂＝3个类别为“抚慰短文本”、“励志文本故事”、“抚慰音乐”。分别随机选择一个抚慰实例为“抚慰短文本19”、“励志文本故事 21”、“抚慰音乐14”。各自的实施时间长度分别为8分钟、15分钟、25分钟。则以最大值25分钟为t₂处的情感抚慰实施时间。

t₃＝15+25＝40分钟处，随机选择N₃＝4个类别为“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“励志短文本51”、“抚慰音乐11”、“抚慰视频23”、“抚慰肢体动作6”。各自的实施时间长度分别为5分钟、25分钟、30分钟、5分钟。则以最大值30分钟为t₃处的情感抚慰实施时间。

t₄＝15+25+30＝70分钟处，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17”、“抚慰语音 1”、“抚慰色彩4”。各自的实施时间长度分别为5分钟、10分钟、20分钟。则以最大值20分钟为t₄处的情感抚慰实施时间。

t₅＝15+25+30+20＝90分钟处，随机选择N₅＝2个类别为“抚慰图片”、“抚慰语音”，随机选择一个抚慰实例为“抚慰图片33”、“抚慰语音5”。各自的实施时间长度分别为10分钟、20分钟。则以最大值20分钟为t₅处的情感抚慰实施时间。

总体抚慰时间为T＝15+25+30+20+20＝110分钟。由此得到的一个抚慰树如图 4所示。

对情感悲伤，云中心根据该模型进行向终端设备逐步推送抚慰实例，实施情感抚慰。具体实施方法为：

在t＝t₁＝0分钟处，并行推送、播放“励志短文本7”、“抚慰图片18”；

在t＝t₂＝15分钟处，并行推送、实施“抚慰短文本19”、“励志文本故事21”、“抚慰音乐14”；

在t＝t₃＝40分钟处，并行推送、播放、实施“励志短文本51”、“抚慰音乐11”、“抚慰视频23”、“抚慰肢体动作6”；

在t＝t₄＝70分钟处，并行推送、播放、实施“励志短文本17”、“抚慰语音1”、“抚慰色彩4”；

在t＝t₅＝90分钟处，播放“抚慰图片33”、“抚慰语音5”。

若保持I＝5,M＝4,P＝2、Q＝3的参数不变，重复运用抚慰树生成方法，将得到时间维、空间维都可变化的时空结构抚慰树。生成的另一个抚慰树例如图5 所示。叶子节点的类型及实例也将发生变化。这种可变时空结构抚慰树通过叶子节点类型可变、叶子节点实例可变、每次实施的抚慰实例数量可变、每次实施的抚慰时间长度可变等多种不确定性、多样性，降低它们的可重复性造成的抚慰疲劳，提高抚慰效果。

与当前“情感状态→反馈情感”的“单点”式交互方法和固定式刚性时空结构交互模型不同，本发明采用了“情感状态→不确定性时空结构抚慰资源组”的交互方法。对某负向情感状态，自动生成具有不确定性时空结构的抚慰树。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。抚慰树具有时间、空间、及抚慰实例的动态变化和不确定性，能够降低结构和实例可重复性所可能带来的抚慰“疲劳”。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种不确定时空结构情感抚慰树生成方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1，设置要实施的抚慰次数I,每次可并行实施的最大抚慰实例个数M，设置正整数P、Q，满足P+Q＝I，|P-Q|≤1；

步骤2，随机生成1到M间的P个整数，自小至大排列，记为N₁,N₂,…,N_P，随机生成1到M间Q个整数，自大至小排列，记为N_Q,N_Q+1,…,N_Q+(I-Q)＝N_I；

步骤3，设置t_i处的抚慰实例数量为N_i(i＝1,2,…,I)，由于N_i由上述所述方法随机产生，每次得到的值可能不同；

步骤4，记抚慰资源的类别数目为N_C，类标签为C_k(k＝1,2,…,N_C)，在时间节点t_i(i＝1,2,…,I)随机挑选N_i个类别，记为C_j(j＝1,2,…,N_i)，对类别C_j，随机选择一个抚慰实例，记为E_j，得到N_i个抚慰实例E_j(j＝1,2,…,N_i)；获取抚慰实例组中实施时间最长的那个抚慰实例的实施时间t_imax作为当前抚慰实例的实施时间；对i＝1,2,…,I，重复本步骤，得到时空结构情感抚慰树。

2.一种基于权利要求1所述方法的不确定时空结构情感抚慰系统，其特征在于：包括负向情感提取模块，与负向情感提取模块连接的情感抚慰云中心，与情感抚慰云中心连接的情感抚慰实施模块。

3.如权利要求2所述的不确定时空结构情感抚慰系统，其特征在于：所述的负向情感提取模块负责提取用户的信息包括面部表情、文字和生理信号，识别其负向情感状态，并输出至情感抚慰云中心，所述的负向情感提取模块的硬件提取装置包括摄像头、文字收集设备、血压脉搏等生理信号测量设备及后台信号处理分析，它们是独立的装置或包括嵌入手机、平板电脑和桌面计算机在内的设备的装置或程序。

4.如权利要求2所述的不确定时空结构情感抚慰系统，其特征在于：情感抚慰云中心包括情感抚慰资源组、不确定性时空结构情感抚慰策略和不确定性时空结构情感抚慰树生成方法子模块，云中心接收负向情感提取模块输出的负向情感状态，并对其匹配以具有不确定性时空结构的情感抚慰策略，生成并输出具有不确定性时空结构的情感抚慰树实例。

5.如权利要求4所述的不确定时空结构情感抚慰系统，其特征在于：所述的情感抚慰资源组的情感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；情感抚慰资源组负责收集、组织、存储、更新情感抚慰实例。

6.如权利要求2所述的不确定时空结构情感抚慰系统，其特征在于：情感抚慰实施模块接收并负责实施来自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；情感抚慰实施模块包括通过智能手机、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在内的终端设备实施情感抚慰树实例；实施的方法包括推送文字、播放语音、播放视频、调整灯光色彩、实施肢体动作等，逐次实施各时间点的抚慰实例，对用户进行情感抚慰。

7.如权利要求1所述的不确定时空结构情感抚慰树生成方法生成的不确定性时空结构情感抚慰树，其特征在于：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，同时实施两个或两个以上抚慰实例，各个抚慰实例实施的起止时间不必相等，但其实施时间范围在并行各实例中实施时间最长的那个实例的实施起止时间段之内。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，第2次实施抚慰实例的时间节点记为t₂，以此类推，第i次实施抚慰实例(组)的时间节点记为t_i，最多实施I次抚慰实例，第I个时间节点记为t_I；

记第i次实施的抚慰实例(组)中持续时间最长的那个实例的持续时间为t_imax(i＝1,2,…,I)，则令

t_i+1＝t_i+t_imax(i＝1,2,…,I-1)，

第i次实施的抚慰实例个数为N_i(N_i≥1)，其抚慰实例记为E_ij(j＝1,2,…,N_i)；则可得时空结构情感抚慰模型，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。

8.如权利要求5所述的不确定时空结构情感抚慰树，其特征在于：具有如下时间特征：1)总体抚慰过程由I个时间段组成，I的值可根据需要调整；2)各时间段的时间长度由该时间段的抚慰实例组中实施时间最长的那个抚慰实例的实施时间t_imax决定，即为t_imax，而抚慰实例组是随机生成的，因此t_imax是动态的；3)总体抚慰时间T为各抚慰实例组中实施时间最长的那个抚慰实例的实施时间之和，即T＝∑^I _i＝1(t_imax)，不管I是否为固定值，T都是动态的。

9.如权利要求5所述的不确定时空结构情感抚慰树，其特征在于：1)抚慰实例组中的抚慰实例的个数分布总体上抚慰强度由弱至强再至弱的分布特征；2)某个时间节点的抚慰实例数量不是固定不变的；3)某个时间节点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，选择的抚慰实例不一定相同。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于：所述计算机可读存储介质中存储有可适于处理器执行的计算机程序，且所述计算机程序被所述处理器执行时实施如权利要求1-2任一所述方法的步骤。