CN109598254B - 面向群体的空间展示组合优化方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种面向群体的空间展示组合优化方法，属于服务计算和软件工程的交叉领域。其特征在于，本发明使用可空间移动的智能投影材料来展示动画等画面，通过合理的定价方法、调整投影内容、调整展示系统的空间位置、调整展示系统的形状以及采用多个投影屏的方法来满足用户的公平性、体验感和满意度。本发明的方法可以装载于各种投影装置。本发明采用分而治之的算法设计思想，将多用户之间的位置所构成的不同形状分为三类：直线形、圆形以及因地形等因素照成的不规则形状。对于这三种情形，本发明分别给出三种解决方案，解决用户可能存在的不公平性、体验感差、满意度低等问题。

Description

面向群体的空间展示组合优化方法

技术领域

本发明是一种面向群体的空间展示组合优化方法，属于服务计算和软件工程的交叉领域。

技术背景

用户对于自身的公平性或对一件事物的体验感和满意度往往是非常关注的；例如，在电影院观影时，多数用户往往在支付相同的价格但处在一个观影效果不佳的位置，从而产生出不公平性对待、体验感差、满意程度低等情绪。怎样设计一种算法来解决多用户的综合公平性、体验感和满意度问题是有必要的。

发明内容

技术问题：本发明是一种面向群体的空间展示组合优化方法，对于群体用户来说投影效果满足每个人的需求是困难的，单个用户在同时满足公平性、满意度和体验感三方面是往往会损害他人的利益，如何平衡其中关系，通过调整投影内容、投影面的空间位置以及形状来达到整体最大公平性、体验感和满意度是困难的。

技术方案：本发明是一种面向群体的空间展示组合优化方法，采用分而治之的算法设计思想，将多用户之间的位置所构成的不同形状分为三类：直线形、圆形以及因地形等因素照成的不规则形状。对于这三种情形，本发明分别给出三种解决方案，解决用户可能存在的不公平性、体验感差、满意度低等问题，通过调整展示系统的形态位置以及投影内容等问题计算整体用户的公平性、体验感和满意度，并使它达到最大。

体系结构：本发明是一种面向群体的空间展示组合优化方法，通过考虑群体用户整体的公平性、体验感和满意度来调整展示系统的空间位置、投影内容以及存在形状。本发明定义公平性为公正，不偏不倚。将用户体验感的定义采用人体系统交互的人体工程学的国际标准，将用户体验定义为“一个人对产品，系统或服务的使用或预期使用产生的感知和反应”。根据它的定义，用户体验包括在使用之前，期间和之后发生的所有用户的情绪，信念，偏好，感知，身体和心理反应，行为和成就，属于纯主观因素。将用户满意度的定义为用户期望值与用户体验的匹配程度。

有益效果：本发明提出一种面向群体的空间展示组合优化方法，该方法具有如下优点：

1）本发明通过采用分而治之的算法设计思想，将多用户之间的位置所构成的不同形状分为三类，全面的涵盖了多用户之间的位置关系；

2）本发明的方法从公平性、满意度和体验感三个方面考虑用户对空间展示系统的使用情感；

3）本发明的方法能同时满足群体用户对空间展示系统的公平性需求、体验感需求和满意度需求。

附图说明

图1是面向群体的空间展示组合优化方法的多用户之间的位置关系呈直线紧凑形的关系图；

图2是面向群体的空间展示组合优化方法的多用户之间的位置关系呈圆形的关系图；

图3是面向群体的空间展示组合优化方法的多用户之间的位置关系呈不规则形的关系图；

图4是面向群体的空间展示组合优化方法的多用户之间的位置关系呈直线紧凑形时的窗口关系图；

图5是面向群体的空间展示组合优化方法的多用户之间的位置关系呈圆形时的窗口关系图；

图6是面向群体的空间展示组合优化方法的多用户之间的位置关系呈不规则形时的窗口关系图；

图7是面向群体的空间展示组合优化方法的由所获得的脸部面积来确定用户视线的方法图；

图8是面向群体的空间展示组合优化方法的具体流程图。

具体实施方式

本发明是一种面向群体的空间展示组合优化方法，具体实施步骤如下：

步骤一对应图8中的001所示，空间展示系统通过自带的拍照摄像功能或者手机终端APP来读取用户之间的位置关系，用户之间的位置关系分为三种情形，分别为：直线紧凑形、圆形以及不规则形。具体算法如算法一所示：

；

步骤二对应图8中002所示，当用户之间的位置呈直线紧凑形时，如图1所示，基于用户公平性调整，调整内容如下：

1. 调整空间位置：X=(x₁+x₂+...+x_n)/n+h_x，Y=(y₁+y₂+...+y_n)/n+h_y，Z=h_z，其中h_x,h_y,h_z为由机器学习等方法得到的用户应该离展示屏幕应有的合适距离；

2. 调整形状：有公平性定义可知，将展示系统可调整为矩形，其中矩形的长L和宽W的计算为：L=max(x_i)-min(x_i)，W=S/L，其中S为展示系统的面积，假设形状调整不改变展示系统的面积；

3. 调整内容：当群体用户选择同一播放内容时，播放内容按展示系统的矩形面来均匀投影，当群体用户选择不同的播放内容时，将展示系统按平行于矩形的长边均分为多个窗口，优选的，窗口不超过5个，如图4所示；

基于用户体验感调整，调整内容如下：

1. 通过展示系统的拍照或其他可识别图像的功能识别用户的脸部平面，在此假设各个用户的脸的抽象面积相差不多，即假设面积基本相等，通过拍照等功能识别的脸部面积和原始面积相比得到脸部倾斜角α的余弦值，再根据α的值确定用户脸部平面，然后取垂直于此平面且经过该平面中心位置的线作为用户观察展示系统的视线，计算每个用户的视线到展示系统平面的夹角θ_i，调整展示系统的倾斜角度，使得所有用户的视线夹角平均值(θ₁+θ₂+...+θ_n)/n在[85⁰,95⁰]之间，为便于理解，如图7所示中假设用户脸部平面为规则矩形；

2. 空间展示系统在可变时间范围内周期性地改变位置和角度，以达到舒缓用户可能长时间观影所导致的脖子僵硬、眼睛疲劳等；改变的大小由经机器学习等方法得到健康模型得出；

基于用户满意度调整，调整内容如下：

假设用户初期期望值想要达到最高；用户满意度公式计算如下：

Sa_i=Exp_i/100，其中初期期望值假设为100，Sa_i为第i个用户的满意程度，Exp_i为第i个用户的体验感，体验感范围在[0,100]内；假设用户满意程度达到0.8以上时，用户对各方面基本满意，满意程度在0.6以下时，用户对投影效果、位置等有不满意的地方；当满意程度在0.6以下时，展示系统需要调整各个参数，使用户满意程度达到0.6以上；

步骤三对应图8中的003所示，三者组合优化，计算用户期望值Hop_i，计算公式如下：

Hop_i=αFa_i+βExp_i+100γSa_i，其中Fa_i为用户自认为的公平程度，α+β+γ=1，α,β,γ∈[0,1]，α,β,γ为基于用户公平性、体验感和满意度的调整参数；通过调整各个参数的值使得Hop_i达到最大；

步骤四对应图8中的008所示，当计算出来的(2n)/3以上个用户期望值Hop_i达到用户预期目标时，即完成调整，对应图8中009所示；否则，返回步骤三，通过调整Fa_i、Exp_i和Sa_i来重新计算Hop_i直到有(2n)/3以上个用户期望值Hop_i达到用户预期目标；

步骤五对应图8中的004所示，当用户之间的位置呈圆形时，如图二所示，基于用户公平性调整，调整内容如下：

1. 调整空间位置：(X,Y,Z)，使得该位置坐标满足如下条件：，其中h_x,h_y,h_z为由机器学习等方法 得到的用户应该离展示屏幕应有的合适距离，即使空间展示系统位于二维平面上的圆的中 点位置；

2. 调整形状：有公平性定义可知，将展示系统可调整为圆形，其中圆的半径的计 算为：，其中S为展示系统的面积，假设形状调整不改变展示系统的面积；

3. 调整内容：当群体用户选择同一播放内容时，播放内容按展示系统的圆形面来均匀投影，当群体用户选择不同的播放内容时，将展示系统按照圆的半径均分为多个窗口，优选的，窗口不超过5个；

基于用户体验感调整，调整内容如下：

1. 通过展示系统的拍照或其他可识别图像的功能识别用户的脸部平面，在此假设各个用户的脸的抽象面积相差不多，即假设面积基本相等，通过拍照等功能识别的脸部面积和原始面积相比得到脸部倾斜角α的余弦值，再根据α的值确定用户脸部平面，然后取垂直于此平面且经过该平面中心位置的线作为用户观察展示系统的视线，计算每个用户的视线到展示系统平面的夹角θ_i，调整展示系统的倾斜角度，使得所有用户的视线夹角平均值(θ₁+θ₂+...+θ_n)/n在[85⁰,95⁰]之间，为便于理解，如图7所示中假设用户脸部平面为规则矩形；展示系统各个窗口面可以调整倾斜角，如图5所示；

2. 空间展示系统在可变时间范围内周期性地改变位置和角度，以达到舒缓用户可能长时间观影所导致的脖子僵硬、眼睛疲劳等；改变的大小由经机器学习等方法得到健康模型得出；

基于用户满意度调整，调整内容如下：

假设用户初期期望值想要达到最高；用户满意度公式计算如下：

Sa_i=Exp_i/100，其中初期期望值假设为100，Sa_i为第i个用户的满意程度，Exp_i为第i个用户的体验感，体验感范围在[0,100]内；假设用户满意程度达到0.8以上时，用户对各方面基本满意，满意程度在0.6以下时，用户对投影效果、位置等有不满意的地方；当满意程度在0.6以下时，展示系统需要调整各个参数，使用户满意程度达到0.6以上；

步骤六对应图8中的005所示，三者组合优化，计算用户期望值Hop_i，计算公式如下：

Hop_i=αFa_i+βExp_i+100γSa_i，其中Fa_i为用户自认为的公平程度，α+β+γ=1，α,β,γ∈[0,1]，α,β,γ为基于用户公平性、体验感和满意度的调整参数；通过调整各个参数的值使得Hop_i达到最大；

步骤七对应图8中的008所示，当计算出来的(2n)/3以上个用户期望值Hop_i达到用户预期目标时，即完成调整，对应图8中009所示；否则，返回步骤三，通过调整Fa_i、Exp_i和Sa_i来重新计算Hop_i直到有(2n)/3以上个用户期望值Hop_i达到用户预期目标；

步骤八对应图8中的006，当用户之间的位置呈不规则形时，如图3所示，基于用户公平性调整，此处用户允许处于不同地平线上，调整内容如下：

1. 调整空间位置：X=(x₁+x₂+...+x_n)/n+h_x，Y=(y₁+y₂+...+y_n)/n+h_y，Z=(z₁+z₂+...+z_n)/n+h_z，其中h_x,h_y,h_z为由机器学习等方法得到的用户应该离展示屏幕应有的合适距离；

2. 调整形状：将展示系统调整为用户坐标所组成的图形的二维投影的形状，假设形状调整不改变展示系统的面积；

3. 调整内容：当群体用户选择同一播放内容时，播放内容按展示系统的平面来均匀投影，为减少投影装置的成本投入，优选的，取展示系统平面中最大且有规则的平面当投影面，如矩形，圆形等，当群体用户选择不同的播放内容时，将展示系统分为多个窗口，窗口的面积分配与窗口平面离规则平面的偏离度成反比，优选的，窗口不超过5个以及可取展示系统窗口平面中最大且有规则的平面当投影面，如矩形，圆形等；

基于用户体验感调整，调整内容如下：

1. 通过展示系统的拍照或其他可识别图像的功能识别用户的脸部平面，在此假设各个用户的脸的抽象面积相差不多，即假设面积基本相等，通过拍照等功能识别的脸部面积和原始面积相比得到脸部倾斜角α的余弦值，再根据α的值确定用户脸部平面，然后取垂直于此平面且经过该平面中心位置的线作为用户观察展示系统的视线，计算每个用户的视线到展示系统平面的夹角θ_i，调整展示系统的倾斜角度，使得所有用户的视线夹角平均值(θ₁+θ₂+...+θ_n)/n在[85⁰,95⁰]之间，为便于理解，如图7所示中假设用户脸部平面为规则矩形；展示系统各个窗口面可以调整倾斜角，如图6所示；

2. 空间展示系统在可变时间范围内周期性地改变位置和角度，以达到舒缓用户可能长时间观影所导致的脖子僵硬、眼睛疲劳等；改变的大小由经机器学习等方法得到健康模型得出；

基于用户满意度调整，调整内容如下：

假设用户初期期望值想要达到最高；用户满意度公式计算如下：

Sa_i=Exp_i/100，其中初期期望值假设为100，Sa_i为第i个用户的满意程度，Exp_i为第i个用户的体验感，体验感范围在[0,100]内；假设用户满意程度达到0.8以上时，用户对各方面基本满意，满意程度在0.6以下时，用户对投影效果、位置等有不满意的地方；当满意程度在0.6以下时，展示系统需要调整各个参数，使用户满意程度达到0.6以上；

步骤九对应图8中的007所示，三者组合优化，计算用户期望值Hop_i，计算公式如下：

Hop_i=αFa_i+βExp_i+100γSa_i，其中Fa_i为用户自认为的公平程度，α+β+γ=1，α,β,γ∈[0,1]，α,β,γ为基于用户公平性、体验感和满意度的调整参数；通过调整各个参数的值使得Hop_i达到最大；

步骤十对应图8中的008所示，当计算出来的(2n)/3以上个用户期望值Hop_i达到用户预期目标时，即完成调整，对应图8中009所示；否则，返回步骤三，通过调整Fa_i、Exp_i和Sa_i来重新计算Hop_i直到有(2n)/3以上个用户期望值Hop_i达到用户预期目标。

Claims (1)

1.一种面向群体的空间展示组合优化方法；其特征在于，使用可空间移动的智能投影材料来展示动画画面，通过合理的定价方法、调整投影内容、调整展示系统的空间位置、调整展示系统的形状以及采用多个投影屏的方法来满足用户的公平性、体验感和满意度；

面向群体的空间展示组合优化方法可以装载于各种投影装置；采用分而治之的算法设计思想，将多用户之间的位置所构成的不同形状分为三类：直线形、圆形以及因地形因素照成的不规则形状；

对于这三种情形，分别给出三种解决方案，解决用户可能存在的不公平性、体验感差、满意度低问题；面向群体的空间展示组合优化方法的具体实施步骤如下：

步骤一，空间展示系统通过自带的拍照摄像功能或者手机终端APP来读取用户之间的位置关系，用户之间的位置关系分为三种情形，分别为：直线紧凑形、圆形以及不规则形；

具体算法如算法一所示：

；

步骤二，当用户之间的位置呈直线紧凑形时，基于用户公平性调整，调整内容如下：

调整空间位置：X=(x₁+x₂+...+x_n)/n+h_x，Y=(y₁+y₂+...+y_n)/n+h_y，Z=h_z，其中h_x,h_y,h_z为由机器学习方法得到的用户应该离展示屏幕应有的合适距离；

调整形状：由公平性定义可知，将展示系统可调整为矩形，其中矩形的长L和宽W的计算为：L=max(x_i)-min(x_i)，W=S/L，其中S为展示系统的面积，假设形状调整不改变展示系统的面积；

调整内容：当群体用户选择同一播放内容时，播放内容按展示系统的矩形面来均匀投影，当群体用户选择不同的播放内容时，将展示系统按平行于矩形的长边均分为多个窗口，窗口不超过5个；

基于用户体验感调整，调整内容如下：

通过展示系统的拍照或其他可识别图像的功能识别用户的脸部平面，在此假设各个用户的脸的抽象面积相差不多，即假设面积基本相等，通过拍照功能识别的脸部面积和原始面积相比得到脸部倾斜角α的余弦值，再根据α的值确定用户脸部平面，然后取垂直于此平面且经过该平面中心位置的线作为用户观察展示系统的视线，计算每个用户的视线到展示系统平面的夹角θ_i，调整展示系统的倾斜角度，使得所有用户的视线夹角平均值(θ₁+θ₂+...+θ_n)/n在[85⁰,95⁰]之间；

空间展示系统在可变时间范围内周期性地改变位置和角度，以达到舒缓用户可能长时间观影所导致的脖子僵硬、眼睛疲劳；改变的大小由经机器学习方法得到健康模型得出；

基于用户满意度调整，调整内容如下：

用户初期期望值想要达到最高；用户满意度公式计算如下：

Sa_i=Exp_i/100，其中初期期望值为100，Sa_i为第i个用户的满意程度，Exp_i为第i个用户的体验感，体验感范围在[0,100]内；用户满意程度达到0.8以上时，用户对各方面基本满意，满意程度在0.6以下时，用户对投影效果、位置有不满意的地方；当满意程度在0.6以下时，展示系统需要调整各个参数，使用户满意程度达到0.6以上；

步骤三，三者组合优化，计算用户期望值Hop_i，计算公式如下：

Hop_i=αFa_i+βExp_i+100γSa_i，其中Fa_i为用户自认为的公平程度，α+β+γ=1，α,β,γ∈[0,1]，α,β,γ为基于用户公平性、体验感和满意度的调整参数；通过调整各个参数的值使得Hop_i达到最大；

步骤四，当计算出来的(2n)/3以上个用户期望值Hop_i达到用户预期目标时，即完成调整；否则，返回步骤三，通过调整Fa_i、Exp_i和Sa_i来重新计算Hop_i直到有(2n)/3以上个用户期望值Hop_i达到用户预期目标；

步骤五，当用户之间的位置呈圆形时，基于用户公平性调整，调整内容如下：

调整空间位置：(X,Y,Z)，使得该位置坐标满足如下条件：，其中h_x,h_y,h_z为由机器学习方法得到 的用户应该离展示屏幕应有的合适距离，即使空间展示系统位于二维平面上的圆的中点位 置；调整形状：由公平性定义可知，将展示系统可调整为圆形，其中圆的半径的计算为：，其中S为展示系统的面积，假设形状调整不改变展示系统的面积；

调整内容：当群体用户选择同一播放内容时，播放内容按展示系统的圆形面来均匀投影，当群体用户选择不同的播放内容时，将展示系统按照圆的半径均分为多个窗口，窗口不超过5个；

基于用户体验感调整，调整内容如下：

通过展示系统的拍照或其他可识别图像的功能识别用户的脸部平面，在此假设各个用户的脸的抽象面积相差不多，即假设面积基本相等，通过拍照功能识别的脸部面积和原始面积相比得到脸部倾斜角α的余弦值，再根据α的值确定用户脸部平面，然后取垂直于此平面且经过该平面中心位置的线作为用户观察展示系统的视线，计算每个用户的视线到展示系统平面的夹角θ_i，调整展示系统的倾斜角度，使得所有用户的视线夹角平均值(θ₁+θ₂+...+θ_n)/n在[85⁰,95⁰]之间，展示系统各个窗口面可以调整倾斜角；

空间展示系统在可变时间范围内周期性地改变位置和角度，以达到舒缓用户可能长时间观影所导致的脖子僵硬、眼睛疲劳；改变的大小由经机器学习方法得到健康模型得出；

基于用户满意度调整，调整内容如下：

用户初期期望值想要达到最高；用户满意度公式计算如下：

Sa_i=Exp_i/100，其中初期期望值为100，Sa_i为第i个用户的满意程度，Exp_i为第i个用户的体验感，体验感范围在[0,100]内；用户满意程度达到0.8以上时，用户对各方面基本满意，满意程度在0.6以下时，用户对投影效果、位置有不满意的地方；当满意程度在0.6以下时，展示系统需要调整各个参数，使用户满意程度达到0.6以上；

步骤六，三者组合优化，计算用户期望值Hop_i，计算公式如下：

Hop_i=αFa_i+βExp_i+100γSa_i，其中Fa_i为用户自认为的公平程度，α+β+γ=1，α,β,γ∈[0,1]，α,β,γ为基于用户公平性、体验感和满意度的调整参数；通过调整各个参数的值使得Hop_i达到最大；

步骤七，当计算出来的(2n)/3以上个用户期望值Hop_i达到用户预期目标时，即完成调整；否则，返回步骤三，通过调整Fa_i、Exp_i和Sa_i来重新计算Hop_i直到有(2n)/3以上个用户期望值Hop_i达到用户预期目标；

步骤八，当用户之间的位置呈不规则形时，基于用户公平性调整，此处用户允许处于不同地平线上，调整内容如下：

调整空间位置：X=(x₁+x₂+...+x_n)/n+h_x，Y=(y₁+y₂+...+y_n)/n+h_y，Z=(z₁+z₂+...+z_n)/n+h_z，其中h_x,h_y,h_z为由机器学习方法得到的用户应该离展示屏幕应有的合适距离；

调整形状：将展示系统调整为用户坐标所组成的图形的二维投影的形状，假设形状调整不改变展示系统的面积；

调整内容：当群体用户选择同一播放内容时，播放内容按展示系统的平面来均匀投影，为减少投影装置的成本投入，取展示系统平面中最大且有规则的平面当投影面，当群体用户选择不同的播放内容时，将展示系统分为多个窗口，窗口的面积分配与窗口平面离规则平面的偏离度成反比，窗口不超过5个以及可取展示系统窗口平面中最大且有规则的平面当投影面；

基于用户体验感调整，调整内容如下：

通过展示系统的拍照或其他可识别图像的功能识别用户的脸部平面，在此假设各个用户的脸的抽象面积相差不多，即假设面积基本相等，通过拍照功能识别的脸部面积和原始面积相比得到脸部倾斜角α的余弦值，再根据α的值确定用户脸部平面，然后取垂直于此平面且经过该平面中心位置的线作为用户观察展示系统的视线，计算每个用户的视线到展示系统平面的夹角θ_i，调整展示系统的倾斜角度，使得所有用户的视线夹角平均值(θ₁+θ₂+...+θ_n)/n在[85⁰,95⁰]之间，展示系统各个窗口面可以调整倾斜角；

空间展示系统在可变时间范围内周期性地改变位置和角度，以达到舒缓用户可能长时间观影所导致的脖子僵硬、眼睛疲劳；改变的大小由经机器学习方法得到健康模型得出；

基于用户满意度调整，调整内容如下：

用户初期期望值想要达到最高；用户满意度公式计算如下：

Sa_i=Exp_i/100，其中初期期望值为100，Sa_i为第i个用户的满意程度，Exp_i为第i个用户的体验感，体验感范围在[0,100]内；用户满意程度达到0.8以上时，用户对各方面基本满意，满意程度在0.6以下时，用户对投影效果、位置有不满意的地方；当满意程度在0.6以下时，展示系统需要调整各个参数，使用户满意程度达到0.6以上；

步骤九，三者组合优化，计算用户期望值Hop_i，计算公式如下：

Hop_i=αFa_i+βExp_i+100γSa_i，其中Fa_i为用户自认为的公平程度，α+β+γ=1，α,β,γ∈[0,1]，α,β,γ为基于用户公平性、体验感和满意度的调整参数；通过调整各个参数的值使得Hop_i达到最大；

步骤十，当计算出来的(2n)/3以上个用户期望值Hop_i达到用户预期目标时，即完成调整；否则，返回步骤三，通过调整Fa_i、Exp_i和Sa_i来重新计算Hop_i直到有(2n)/3以上个用户期望值Hop_i达到用户预期目标。