孤独症谱系障碍儿童情绪能力干预系统技术方案

本发明专利技术公开一种孤独症谱系障碍儿童情绪能力干预系统，摄像头采集模块负责捕捉用户的信息，并将数据交于人脸检测与定位模块进行处理；人脸检测与定位模块对人脸进行检测，并将检测到的人脸图像传输给数据预处理模块；数据预处理模块对人脸图像进行预处理；人脸表情特征选择和提取模块提取预处理人脸图像表情的特征向量；人脸表情分类模块根据特征选择和提取模块所提取的人脸图像表情的特征向量进行分类，划分出用户的表情；交互模块根据识别到的用户表情与预先设定给出的表情相匹配的结果与用户产生互动，奖励或鼓励用户；该系统通过交互的方式能改善孤独症谱系障碍儿童情绪能力以及社会交往障碍，帮助孤独症儿童更好地融入社会。

【技术实现步骤摘要】
孤独症谱系障碍儿童情绪能力干预系统
本专利技术具体涉及一种孤独症谱系障碍儿童情绪能力干预系统，特别涉及一种集成孤独症谱系障碍儿童的表情认知和表达能力的儿童情绪能力干预平台，属于生理评测的

技术介绍
孤独症谱系障碍(AutismSpectrumDisorder，ASD)是一组以社会交往障碍、语言交流障碍、兴趣或活动范围狭窄以及重复刻板行为为主要核心症状的神经发育性障碍，是根据典型孤独症的核心症状进行拓展定义的广泛意义上的孤独症。孤独症谱系障碍的高患病率，使其成为威胁儿童发展的常见病症之一，已成为世界公共卫生和教育领域的严重挑战。孤独症谱系障碍的发病机理尚不清楚，但可以肯定的是诸多致病因素导致了ASD。经临床数据统计和康复机构实践记录，ASD情绪表现为如下四个特点：情绪简单，复杂情绪缺乏；情绪冷漠，主观体验贫乏；情绪暴躁，不易控制，外部表现简单；情绪具有弥散性。ASD儿童的社会适应能力和情绪能力存在着严重的障碍。社会交往能力的缺失被认为是ASD的最核心症状之一，有些ASD儿童缺乏对社会的兴趣，对熟人和陌生人表现出同等的冷漠。从幼儿时期起，可能就对人缺少应有的反应，也不容易和亲人建立联系。孤独症儿童不会主动留意他人的情感，识别他人的情绪，更缺乏与情景相应的情绪表达；不管别人是否苦恼无助，他们都似乎只存在于自己的世界里，并专注于自己的活动，不会表现出同情等。对于孤独症儿童来说，情绪能力的发展更关乎其一生的发展，促进孤独症儿童情绪能力发展是他们社会化康复进程的重中之重。如果忽视情绪能力的发展，ASD儿童很可能难以融入社会，随之恶化病情。因此，对于孤独症儿童面部表情识别能力和表达能力的改善研究对其康复治疗至关重要。国内外专门针对孤独症儿童情绪能力的康复训练课程较缺乏。已有的康复训练往往偏重认知而轻视情绪能力，加上缺乏对孤独症儿童情绪能力有效评测的工具，也没有具体的标准去设计和制定情绪能力干预课程，实施过程困难重重。基于计算机的干预训练安全、可预测、可重复、符合孤独症儿童不善于与人交流的行为特点，因此借助计算机队孤独症儿童进行干预训练具有可行性和科学性。但现有的干预系统很多未能在多媒体应用方面进行深度挖掘，而是以简单的文字，图形等作为元素来帮助进行辅助训练基于上述分析，本专利技术充分考虑ASD儿童的主体特性，研发注重ASD儿童面部表情的表达训练，同时兼顾表情识别训练的交互式干预系统，提供符合ASD儿童思维特点的信息呈现和交互方式，希望其能在真实社交场景中迁移习得的技能，主动关注他人的面部表情并做出恰当的情绪反应，在一定程度上弥补向有关于孤独症儿童情绪能力研究的不足。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术的目的在于提供一种孤独症谱系障碍儿童情绪能力干预系统，研发注重ASD儿童面部表情的表达训练，同时兼顾表情识别训练，寄希望于ASD儿童将习得的技能应用于真实社交场景中，主动关注他人的面部表情并做出恰当的情绪反应。技术方案：孤独症谱系障碍儿童情绪能力干预系统，包括用户端，该用户端包括情绪能力干预模块，所述的情绪能力干预模块包括摄像头采集模块、人脸检测与定位模块、数据预处理模块、人脸表情特征选择和提取模块、人脸表情分类模块和交互模块；所述摄像头采集模块负责捕捉用户的信息，并将数据交于人脸检测与定位模块进行处理；所述人脸检测与定位模块对人脸进行检测的基础上，进一步定位眼睛、眉毛、鼻子、嘴巴这些特征区域，并将检测到的人脸图像传输给数据预处理模块；所述数据预处理模块对人脸图像进行预处理；所述人脸表情特征选择和提取模块提取预处理人脸图像表情的特征向量；所述的人脸表情分类模块根据特征选择和提取模块所提取的人脸图像表情的特征向量进行分类，划分出用户的表情；所述交互模块根据识别到的用户表情与预先设定给出的表情相匹配的结果与用户产生互动，奖励或鼓励用户；其中，还包括服务器端，所述的服务器端包括Web服务器模块和数据库模块；所述Web服务器模块响应用户端发送的登录/注册请求以及训练数据的接收，将用户端发送来的数据存储至数据库模块，根据用户端要求查询和修改有关数据；所述的数据库模块用以存储数据，包括用户信息数据表，情绪能力训练数据表和评测任务数据表，用户信息数据表管理用户的信息，情绪能力训练数据表保存每次接受干预训练的训练结果数据，评测任务数据表保存每次训练效果的测试结果。优选地，所述的人脸检测与定位模块采用基于扩展Haar-like特征的Adaboost算法进行人脸检测。所述的人脸检测与定位模块采用iPar-CLR算法进行人脸眼睛、眉毛、鼻子、嘴巴这些特征区域定位。优选地，所述的数据预处理模块包括人脸图像进行彩色图像灰度化、旋转校正和直方图均衡化。优选地，人脸表情特征选择和提取模块是根据确定眉毛、眼睛、鼻子、嘴巴这些特征部位的位置划分相应的表情子区域，对划分好的表情子区域分别分割成4×4图像子块，提取每个表情子区域的每一子块均匀模式下的LBP直方图序列，将他们按照顺序连接构成一个1*n维向量，作为该人脸图像表情的特征向量。优选地，所述的人脸表情特征选择和提取模块还包括对人脸图像表情的特征向量采用PCA主成分分析法降维，其基础是K-L变换。优选地，人脸表情分类模块对表情特征根据特征选择和提取模块所提取的人脸图像表情的特征向量采用支持向量机(SVM)算法和一对一的分类方法，分出用户的表情为生气、厌恶、恐惧、高兴、中性、悲伤或惊讶。优选地，所述支持向量机算法的核函数为：K(xi,xj)＝exp(-λ||xi-xj||2),λ＞0其中xi,xj分别为输入向量。优选地，所述一对一的分类方法为：在每两个不同类别间训练分类器，n分类问题对应n(n-1)/2个分类器，当分类未知类别样本时，每个分类器都会判定样本所属类别，并相应投上一票，统计票数最多的类别即为未知样本的最终类别。优选地，所述交互模块通过flash动画的方式与用户进行交互。优选地，所述交互模块通过与ASD儿童思维方式相似的小火车行驶的动画来奖励或鼓励用户。有益效果：与现有技术相比，本专利技术公开的孤独症谱系障碍儿童情绪能力干预系统具有以下优点：1、本专利技术研制的干预系统为孤独症儿童提供了七种基本面部表情(生气、厌恶、恐惧、高兴、中性、悲伤或惊讶)的模仿训练，更贴近生活，使ASD儿童更加熟悉日常生活的常用基本表情，去迁移到真实的社交场景。2、本专利技术在交互模块的奖励和鼓励制度的建立上，在每个表情成功模仿或者多次努力尝试缺失败的情况下给予小火车行驶的动画奖励或鼓励，与ASD儿童的思维方式相似，更符合ASD儿童思维特点。附图说明图1为本专利技术的系统结构框图；图2为本专利技术的人脸检测示意图；图3为本专利技术的数据预处理流程图；图4为人脸表情识别系统示意图；具体实施方式下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本专利技术。如图1所示，孤独症谱系障碍儿童情绪能力干预系统功能模块图，包括用户端和服务器端两个部分。所述的用户端包括用户注册/登陆模块和情绪能力干预模块，所述的情绪能力干预模块包括包括摄像头采集模块、人脸检测与定位模块、数据预处理模块、人脸表情特征选择和提取模块、人脸表情分类/识别模块、交互模块，其中，所述摄像头采集模块负责捕捉用户的信息，并将数据交于人脸检测与定位模块进行处理；所述人脸检测与定位模块对人脸进行检测的本文档来自技高网...

【技术保护点】
孤独症谱系障碍儿童情绪能力干预系统，其特征在于，包括用户端，该用户端包括干预模块，所述的干预模块包括摄像头采集模块、人脸检测与定位模块、数据预处理模块、人脸表情特征选择和提取模块、人脸表情分类模块和交互模块；所述摄像头采集模块负责捕捉用户的信息，并将数据交于人脸检测与定位模块进行处理；所述人脸检测与定位模块对人脸进行检测的基础上，进一步定位眼睛、眉毛、鼻子、嘴巴这些特征区域，并将检测到的人脸图像传输给数据预处理模块；所述数据预处理模块对人脸图像进行预处理；所述人脸表情特征选择和提取模块提取预处理人脸图像表情的特征向量；所述的人脸表情分类模块根据特征选择和提取模块所提取的人脸图像表情的特征向量进行分类，划分出用户的表情；所述交互模块根据识别到的用户表情与预先设定给出的表情相匹配的结果与用户产生互动，奖励或鼓励用户。

【技术特征摘要】
1.孤独症谱系障碍儿童情绪能力干预系统，其特征在于，包括用户端，该用户端包括干预模块，所述的干预模块包括摄像头采集模块、人脸检测与定位模块、数据预处理模块、人脸表情特征选择和提取模块、人脸表情分类模块和交互模块；所述摄像头采集模块负责捕捉用户的信息，并将数据交于人脸检测与定位模块进行处理；所述人脸检测与定位模块对人脸进行检测的基础上，进一步定位眼睛、眉毛、鼻子、嘴巴这些特征区域，并将检测到的人脸图像传输给数据预处理模块；所述数据预处理模块对人脸图像进行预处理；所述人脸表情特征选择和提取模块提取预处理人脸图像表情的特征向量；所述的人脸表情分类模块根据特征选择和提取模块所提取的人脸图像表情的特征向量进行分类，划分出用户的表情；所述交互模块根据识别到的用户表情与预先设定给出的表情相匹配的结果与用户产生互动，奖励或鼓励用户。2.根据权利要求1所述的孤独症谱系障碍儿童情绪能力干预系统，其特征在于，还包括服务器端，所述的服务器端包括Web服务器模块和数据库模块；所述Web服务器模块响应用户端发送的登录/注册请求以及训练数据的接收，将用户端发送来的数据存储至数据库模块，根据用户端要求查询和修改有关数据；所述的数据库模块用以存储数据，包括用户信息数据表，情绪能力训练数据表和评测任务数据表，用户信息数据表管理用户的信息，情绪能力训练数据表保存每次接受干预训练的训练结果数据，评测任务数据表保存每次训练效果的测试结果。3.根据权利要求1所述的孤独症谱系障碍儿童情绪能力干预系统，其特征在于，所述的人脸检测与定位模块采用基于扩展Haar-like特征的Adaboost算法进行人脸检测。4.根据权利要求1所述的孤独症谱系障碍儿童情绪能力干预系统，其特征在于，所述的数据预处理模块包括人脸图像进行彩色图像灰度化、旋转校正和直方图...

【专利技术属性】
技术研发人员：禹东川，张磊，陈鸿雁，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32