CN113260955A - 交互系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于与机动车辆的乘员交互的系统，其包括：a.测量装置，包括至少一个传感器，所述至少一个传感器被布置成获取与所述车辆的乘员相关的至少一个参数；b.车载处理单元，被布置成接收所述参数并通过所述模型定义代表所述乘员的情绪状态的数据项，所述代表性数据项是所述乘员的舒适度指数得分(CISn)；c.所述代表性数据项对应于二维空间(anvn)中用于表征所述乘员的情绪状态的点；d.其特征在于，基于代表性数据项计算情绪舒适度指数；e.并且至少一个致动器被配置成激活至少一个多感官刺激从而与所述乘员交互，所述刺激允许改变所述乘员的情绪状态。
Description
技术领域
本发明涉及一种与机动车辆的乘员交互的交互系统。本发明还涉及一种用于与机动车辆的乘员交互的方法。
背景技术
向自动驾驶汽车的过渡在创造一种能让驾驶和/或旅程变得更愉快的具有移情作用的汽车方面提出了越来越多的挑战。尚待取得的进展可分为三个领域：安全性、舒适性和娱乐性。
现有系统的一些例子允许评估机动车辆乘员的情绪状态。具体地，已知的实践是进行测量，允许确定与乘员相关的各种参数，并由此导出代表其情绪状态的数据项。
一般来说，测量可以在可穿戴设备的帮助下进行，从而允许收集诸如皮肤电导率、温度或实际心率的数据。如果可能的话，所使用的系统包括照相机，例如
照相机或者甚至网络摄像机。这种设备使得有可能执行乘员的面部识别，并因此调整交互系统。
在已知的系统中，获得的参数然后被用于确定乘员的情绪状态。一种已知的模型包括基于各种参数获得乘员的情绪状态映射图。因此，所述乘员可以例如由二维空间中的点来表示，该二维空间由x轴和y轴形成，x轴对应于效价(刺激或情景本质上令人愉快或不愉快的性质)，y轴对应于唤醒(情绪刺激的强度)。
发明内容
本发明旨在通过提出一种交互系统来改进已知的系统，该交互系统允许通过使用情绪指数来评估车辆乘员的情绪状态，该情绪指数使得可以容易地确定要施加到所述乘员的一个或多个刺激，从而对车辆的一个或多个乘员的安全性和/或舒适性和/或娱乐性产生影响。
本发明的一个主题是一种与机动车辆的乘员交互的交互系统，其包括：
测量装置，包括至少一个传感器，该至少一个传感器被设计成获取与所述车辆的乘员相关的至少一个参数，
车载处理单元，被设计成接收所述参数并通过所述模型定义代表所述乘员的情绪状态的数据项，
该代表性数据项对应于二维空间中用于表征乘员的情绪状态的点。
本发明值得注意的是，情绪舒适度指数是从代表性数据项计算的，并且至少一个致动器被配置成激活至少一个多感官刺激，以便与乘员交互，所述刺激允许改变所述乘员的情绪状态。
根据本发明的一个方面，可以使用以下公式来计算情绪舒适度指数：
CI是情绪舒适度指数，CISn是在时间n确定的舒适度指数的得分。
根据本发明的一个方面，舒适度指数的得分是效价和唤醒的函数。
根据本发明的另一个方面，使用以下公式计算舒适度指数的得分：
vn是效价，an是唤醒，CISn是在时间n确定的舒适度指数得分。
根据本发明的一个方面，n在10毫秒和300毫秒之间。
根据本发明的另一方面，在0.1秒和30秒之间的持续时间内，特别是在0.1秒和5秒之间的持续时间内，收集该舒适度指数得分的值。
根据本发明的另一方面，传感器由至少一个超宽带雷达和红外照相机形成。
根据本发明的一个方面，超宽带雷达的频率在10GHz和1THz之间，特别是在50GHz和160GHz之间。
根据本发明的一个方面，红外照相机检测0.7μm和100μm之间的波长，特别是25μm和100μm之间的波长。
根据本发明的一个方面，该至少一个多感官刺激是香水和/或精油和/或喷雾器和/或照明和/或声音和/或音乐和/或振动和/或按摩和/或气流和/或光。
根据本发明的一个方面，交互系统具有学习循环，该学习循环允许用于评估情绪的模型的处理得到改善。
根据本发明的一个方面，学习循环使得有可能创建数据库。
根据本发明的一个方面，交互系统包括至少一个显示装置，特别是用户界面。
根据本发明的一个方面，至少一个显示装置可以是可佩戴装置，特别是手表和/或眼镜和/或手镯和/或腰带和/或衬衫。
根据本发明的一个方面，至少一个显示装置可以是文本和/或颜色和/或声音和/或振动。
根据本发明的一个方面，在激活该至少一个多感官刺激之前，对该代表性数据项进行预处理。
根据本发明的一个方面，放置在3D空间中的该代表性数据项将与对应于各种刺激的一个或多个映射图相关联。
根据本发明的一个方面，预处理包括考虑补充数据，特别是乘员的文化和/或教育，和/或，所述乘员的个人经历和生活，和/或，年龄和/或性别和/或服装类型。
根据本发明的一个方面，可以通过自主测量系统来确定该补充数据，该自主测量系统允许测量空气质量和/或污染和/或微粒和/或过敏原和/或声音环境和/或光环境和/或温度和/或湿度水平。
根据本发明的一个方面，评估模型是通过人工智能创建的。
根据本发明的一个方面，多感官刺激允许改变乘员的情绪状态。
根据本发明的一个方面，多感官刺激允许补救乘员的情绪状态。
根据本发明的一个方面，多感官刺激允许放大乘员的情绪状态。
根据本发明的一个方面，至少一个传感器可以选自：照相机，特别是远红外和/或近红外和/或可见光范围的照相机，麦克风，可佩戴装置，安装在车辆中的传感器，特别是放置在座椅和/或方向盘和/或扶手中的导电元件。
根据本发明的一个方面，交互系统可以包括至少远红外照相机、多个用于检测生命体征的传感器、以及麦克风。
本发明还涉及一种与机动车辆的乘员交互的方法，其包括以下步骤：
通过至少一个传感器测量与车辆乘员相关的参数，
通过处理单元分析该参数并确定代表乘员的情绪状态的数据项，该数据项对应于舒适度指数得分，
从所述舒适度指数得分计算情绪舒适度指数，
致动致动器以便激活至少一个多感官刺激，从而与乘员交互，所述刺激允许改变所述乘员的情绪状态，以便基于情绪舒适度指数与所述乘员交互。
附图说明
图1是根据本发明的方法的至少一部分的示意图，
图2是在图1的方法的一个步骤中使用的二维空间AV的示意图，
图3是图1的方法的分析步骤的示意图，
图4是图1的方法的分析步骤的示意图，
图5是在图1的方法中使用的多感官映射图的示意图，
图6是图5中映射图结构的示意图。
具体实施方式
本发明提出的交互系统使用具有五个步骤的方法。这五个步骤如图1所示，包括：
a)由测量装置执行的测量步骤M，在该步骤中收集与一个或多个乘员相关的一个或多个参数，
b)分析步骤A，用于映射乘员的情绪状态，
c)计算步骤C，在该步骤中确定情绪舒适度指数CI，
d)动作步骤Ac，在该步骤中施加至少一个多感官刺激以改变一个或多个乘员的情绪状态。基于在前一步骤中计算的情绪舒适度指数CI的值来选择该一个或多个刺激，
e)可选的信息步骤Inf，在该步骤中乘员被告知其情绪状态和所施加的刺激。
在测量步骤M中，测量装置将获取描述乘员状态、并因此描述乘员的情绪状态的一个或多个参数(针对一个乘员所描述的当然可以同时应用于车辆的多个乘员)。还可以收集描述乘员所处环境的参数，以便从中推断出它们对乘员情绪状态的潜在影响。
前面段落中描述的装置由一个或多个传感器形成。这些传感器优选地是内置在车辆中的传感器，例如一个或多个照相机、用于检测生命体征的传感器、一个或多个麦克风或者实际上是接触式传感器。
在一个优选实施例中，测量由照相机执行，特别是在红外域拍摄图像的红外照相机。这些照相机指向车辆中各种乘员的预期位置：驾驶员座椅、乘客座椅、后排座椅等。特别地，一个或多个非常广角的照相机(例如“鱼眼镜头”类型的)可以同时覆盖多个位置。红外照相机优选检测0.7μm至100μm之间的波长，优选25μm至100μm之间的波长。
这些照相机有利地包括近红外(NIR)照相机和/或远红外(FIR)照相机。
来自近红外照相机的图像可以例如用于界定车辆乘员身体各部位的位置、尺寸和运动。来自远红外照相机的图像可以例如用于识别乘员与车辆内部热交换最多的身体部位，例如头部和手，它们没有被衣服覆盖，因此看起来更热。可以将FIR和RGB近红外照相机融合，从而在更精确的RGB照相机上更好地识别固定位置并在FIR照相机上跟踪该固定位置。
来自近红外照相机的图像可以例如用于界定车辆乘员身体各部分的位置、尺寸和运动。来自远红外照相机的图像可以例如用于识别乘员与车辆内部热交换最多的身体部位，例如头部和手，它们没有被衣服覆盖，因此看起来更热。
如上所述，测量装置还允许确定一个或多个乘员的环境，该环境可能影响乘员的情绪状态。因此，可能会收集诸如温度、照明强度、噪声、车辆速度等的数据。
还将通过其他传感器收集其他类型的参数。
测量装置包括至少一个麦克风，允许记录一个或多个乘员的声音。
测量装置还可包括能够检测诸如有机化合物、离子、细菌等参数的生物传感器。
测量装置也可以由用于检测生命体征的传感器构成。这些传感器可以例如采取非接触式传感器的形式，例如雷达、照相机或者实际上可佩戴的元件(手表、衬衫、手镯等)。
也可以使用用于检测生命体征的、与乘员接触的传感器。例如，这些传感器采取安装在车辆部件(扶手、方向盘、座椅等)中的导电元件的形式。这些用于检测生命体征的传感器测量诸如心率和/或频率、呼吸频率和/或幅度、皮肤电导率、脑电波等参数。
一个优选实施例使用超宽带短程雷达。雷达的频率例如可以在10GHz和1THz之间，优选地在50GHz和160GHz之间。
下面的分析步骤A包括评估和解释在测量步骤M中获得的参数。因此，这些参数将被转换成易于在二维空间或2D空间anvn中呈现的、用于表征情绪状态的代表性数据项。该2D空间如图3所示。该2D空间由对应于效价vn的第一轴和对应于唤醒an的第二轴构成。
效价表征了与情绪相关的愉快或不愉快的程度，而唤醒可以被定义为由这种情绪产生的影响和反应的强度。
个人的控制状态也可由在车辆上进行的测量来评估。然后参照支配度。然后使用的空间是三维空间，不再是二维空间。
图3示出了上述代表性数据项在二维空间anvn中的位置。该数据项随乘员在车内的时间的变化而变化。因此，第一代表性数据项是针对时间t0提供的，而由tactual表示对应于当前时间的代表性数据项。优选执行连续测量，以便获得图3所示的曲线。然而，也可以进行离散测量。
然后，可以根据2D空间anvn上代表性数据项的位置给出乘员的情绪状态。
图4示出了之前描述的映射图的一个示例。然后，乘员的情绪状态映射图将与对应于各种刺激的一个或多个映射图相关联。这些刺激基于五种感官：视觉、嗅觉、味觉、触觉、听觉。图5示出了五种感官各自对应的映射图。
五种感官映射图分三步创建，如图6所示。具体地，车辆的初始设置可以被描述为对应于乘员的主要情绪状态的设置，也就是说，乘员主要做出反应的情绪状态。
映射图随后被修改以将乘员的文化和/或教育的影响考虑在内。该步骤可以例如通过深度学习来执行，允许为每个乘员获得用户档案。
构建映射地图的最后一步涉及乘员的个人生活和/或体验的影响。该步骤优选通过机器学习来执行，从而允许实时调整映射图。
计算情绪舒适度指数CI的计算步骤C是通过使用舒适度指数的得分CISn的多个测量值来执行的，所述多个测量值能够从上述代表性数据项推导得出，并且因此能够从给定时间的效价vn和唤醒an的值推导得出。
得分CISn是根据函数计算的，该函数的变量是效价vn和唤醒an，分别代表乘员的正面或负面体验，以及所述体验的重要性。
该舒适度指数的得分CISn可通过以下公式计算:
其中，vn是效价，an是唤醒。
然而，舒适度指数的得分CISn可以使用取决于效价vn和唤醒an的更复杂的公式来计算。
然后，可以从给定时间计算的各种得分CISn的平均值来计算情绪舒适度指数CI。这可通过以下公式推导：
其中，CI是情绪舒适度指数，CISn是在时间n获得的舒适度指数的得分。
多个连续评估，优选地为离散执行的评估，是基于在例如0.1秒和5秒之间的持续时间内在车辆中进行的测量来执行的。采样周期可以例如在10毫秒和300毫秒之间。
图1所示的动作步骤Ac对应于一个或多个刺激的应用。刺激的选择取决于预期的效果。在如上所述计算了情绪舒适度指数之后，可以选择各种类型的动作。
使用的多感官刺激例如可以是:
a)视觉：使用不同颜色和/或不同强度的室内照明，
b)嗅觉：使用香水、精油或信息素的扩散剂，
c)触觉：使用辐射板、雾化水，使用热空气和/或冷空气射流，
d)听觉：选择环境噪音或音乐，
e)味觉：香水的扩散或雾化可能会产生结合五种主要口味(香味、酸味、苦味、甜味、鲜味)的信息素。
可设置显示装置以允许乘员被告知其情绪状态。交互系统可以具有一个或多个显示装置。所述装置可以例如采取可佩戴或便携式装置的形式，特别是手表和/或眼镜和/或手镯和/或腰带和/或衬衫和/或移动电话。
显示装置也可以采取文本和/或颜色和/或声音和/或振动的形式。
Claims (10)
1.一种与机动车辆的乘员交互的交互系统，包括：
测量装置，包括至少一个传感器，所述至少一个传感器被设计成获取与所述车辆的乘员相关的至少一个参数，
车载处理单元，被设计成接收所述参数并通过所述模型定义代表所述乘员的情绪状态的代表性数据项，所述代表性数据项是所述乘员的舒适度指数得分(CISn)，
所述代表性数据项对应于二维空间(anvn)中用于表征所述乘员的情绪状态的点，
其特征在于，由所述代表性数据项计算情绪舒适度指数，
并且至少一个致动器被配置成激活至少一个多感官刺激从而与所述乘员交互，所述刺激允许改变所述乘员的情绪状态。
2.如权利要求1所述的交互系统，其特征在于，使用以下公式计算所述情绪舒适度指数(CI):
CI是情绪舒适度指数，CISn是在时间n确定的舒适度指数的得分。
3.如权利要求2所述的交互系统，其特征在于，所述舒适度指数的得分是效价(vn)和唤醒(an)的函数。
4.如权利要求2或3所述的交互系统，其特征在于，使用以下公式计算所述舒适度指数的得分:
5.如前述权利要求之一所述的交互系统，其特征在于，所述传感器由至少一个超宽带雷达和红外照相机形成。
6.如前述权利要求之一所述的交互系统，其特征在于，所述超宽带雷达的频率在10GHz和1THz之间，特别是在50GHz和160GHz之间。
7.如前述权利要求之一所述的交互系统，其特征在于，所述红外照相机检测0.7μm至100μm之间的波长，特别是25μm至100μm之间的波长。
8.如前述权利要求之一所述的交互系统，其特征在于，所述至少一个多感官刺激是香水和/或精油和/或喷雾器和/或照明和/或声音和/或音乐和/或振动和/或按摩和/或气流和/或光。
9.如前述权利要求之一所述的交互系统，其特征在于，所述交互系统具有学习循环，所述学习循环允许改进用于评估情绪的模型的处理。
10.一种用于与机动车辆的乘员交互的方法，包括以下步骤：
通过至少一个传感器测量(M)与车辆的乘员相关的参数，
通过处理单元分析(A)所述参数并确定所述乘员的情绪状态的舒适度指数的得分(CIS)，
由所述舒适度指数的得分(CISn)计算(C)情绪舒适度指数(CI)，
致动(Ac)致动器以激活至少一个多感官刺激，从而与所述乘员交互，所述刺激允许改变所述乘员的情绪状态，以便基于所述情绪舒适度指数与所述乘员交互。
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