一种人机交互方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种人机交互方法及系统，首先将所要表达的非语言信息按强度分为不同的级别，并将不同的级别分别与非语言交互控件的不同位置相关联；再用信息输入设备点击非语言交互控件上的一点；系统根据非语言交互控件上的点击位置识别要表述非语言信息的强度，并将识别结果发送给虚拟人物；虚拟人物执行非语言交互控件发送的识别结果；本发明专利技术的非语言信息控件具有非语言信息类型选择、自动分级、语言信息发送三位一体功能，在一次点击控件时，根据控件名称设定非语言信息类型，根据被点击位置距控件下边沿的距离h对非语言信息强度进行自动分级，并发送输入的语言信息，能够刻画人类情感、动机等非语言信息，实现了表达信息的多样化。

【技术实现步骤摘要】
一种人机交互方法及系统
本专利技术属于人机交互、情感计算
，涉及一种人机交互方法及系统。
技术介绍
人的各种情感、动机等深层信息在人际交往中扮演着重要角色。它们一般通过语调、表情、体势、肢体动作进行传递，称之为非语言信息。与显式的语言相比，非语言信息在人际交往中往往发挥着更为重要的作用。一方面，非语言信息的形象表达更能有效地传递人的内心思想。另一方面，当说话人的语言信息和非语言信息不一致时，人们更倾向于相信后者。随着情感计算技术的兴起，人们越来越希望在人机交互中赋予机器人、虚拟人以情感的理解和表达能力，以构建更为友好、自然的人机交互技术。人类非语言信息具有模糊性和随机性。以情感为例，人很难清晰地对自己所处情感状态的强烈程度进行量化。情感强度级别间不存在明确的边界。另一方面，人即使要表达同类型同等强度的情感，每次所运用的语调、表情、肢体动作都存在差异。因此，情感的表达又是随机的。正是这种丰富的随机差异性，使人类身体语言展现出无穷魅力。在现有的人机交互技术中，有两类方法用于识别人的非语言信息类型及其强度。即人工的方法和自动的方法。人工方法是由交互一方输入自己要表达的非语言信息类型及其强度。在QQ等即时通信工具中，用户通过输入表情符号或图棒设置自己的情感状态。自动的方法一般是开发智能识别算法，根据用户输入的语言值，或者采集用户的面部表情、肢体动作、各种生理信号等，分析其情感状态。目前，自动识别方法一般还处于实验室研究阶段，没有进入大量应用。较为常用的还是由用户指定其非语言信息类型及强度的人工输入方法。在各种人工非语言信息输入方法中，一般没有考虑人类情感、动机等非语言信息的模糊性和随机性。例如，采用图棒表达情感状态时，图棒的表现形式是重复的、固定不变的。这显然不符合人类对各种非语言信息认知的不确定性。由于现有非语言信息交互手段不能刻画非语言信息的模糊性和随机性，因此其表现结果缺乏多样性，无法持久吸引用户的兴趣。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种人机交互方法及系统，以解决现有非语言信息表述时表现形式单一、重复、固定不变的问题。为实现上述目的，本专利技术的人机交互系统，包括信息输入设备，所述信息输入设备通过点击非语言交互控件的不同位置来控制虚拟人物相应幅度的动作，所述非语言交互控件用于对非语言信息强度进行自动分级和发送输入的语言信息。进一步的，所述非语言交互控件为矩形控件。进一步的，所述非语言交互控件用于表述的非语言信息包括尊敬、高兴、悲伤。本专利技术的人机交互方法步骤如下:(1)将所要表达的非语言信息按强度分为不同的级别，并将不同的级别分别与非语言交互控件的不同位置相关联；(2)信息输入设备点击非语言交互控件上的一点；(3)系统根据非语言交互控件上的点击位置识别要表述非语言信息的强度，并将识别结果发送给虚拟人物；(4)虚拟人物执行非语言交互控件发送的识别结果。进一步的，所述步骤(1)中将非语言信息级别数分为N，非语言交互控件为矩形，该矩形高为H，则非语言信息强度等级的期望为Exi= (2N-l)H/2N(i=l，2，…，N)，分别以Eni(I=1, 2，…，N), Hei(I=1, 2，…，N)为熵和超熵，建立非语言信息的第i级控件云模型 Ci (Exi, Eni, Hei)。进一步的，所述步骤(3)中非语言交互控件上的点击位置距离非语言交互控件下边沿的垂直距离为h，对于N个云模型分别计算确定度μi(h)，确定I，得到点击动作所对应的非语言信息的强度；I是N个μi,.中取得最大值的μi的索引号，使μi=max{ui,i=l, 2，…，N] ,Ci是第1级非语言信息云模型,h∈ Ci表不h所代表的强度为1。进一步的，所述确定度μi(h)的计算过程为: a)分别由正态分布如Eni'~N(Eni,Hei2)产生如Eni' ；b)分别计算μi=exp 。本专利技术的人机交互方法及系统中，非语言信息控件具有非语言信息类型选择、自动分级、语言信息发送三位一体功能，在一次点击控件时，根据控件名称设定非语言信息类型，根据被点击位置距控件下边沿的距离A对非语言信息强度进行自动分级，并发送输入的语言信息，能够刻画人类情感、动机等非语言信息，实现了表达信息形式的多样化。非语言信息的分级数见云模型数字特征值Ci(Exi，Eni, Hei) (i=l, 2，…，N)可由用户灵活设置，满足用户的不同需要。非语言信息控件的强度分级考虑了人类对非语言信息认知的模糊性和随机性，在离期望EXi较近的区域，云滴力以较大的概率归属于强度i，在EXi与EXi-1之间的区域，一些云滴既可能归属于强度i，也可能归属于强度i+1，符合人类通过鼠标点击表达非语言信息强度级别的模糊性和随机性规律。附图说明图1是实施例的非语言交互控件形状示意图； 图2是实施例的非语言信息强度等级云的期望值设置示意图； 图3是N级非语言信息控件云模型示意图； 图4是熵和超熵对云模型的模糊性和随机性调节示意图； 图5是实施例的尊敬控件示意图； 图6是三级尊敬控件云示意图； 图7是实施例的各h值归属于不同级云模型的概率图； 图8是实施例的采用三级尊敬控件分别点击A=7.5，17.5，27.5各100次获得的鞠躬控制曲线；图9是实施例的点击尊敬控件不同位置获得的三个级别鞠躬最大角的合成效果图； 图10是实施例的100次点击尊敬控件中间位置获得的的鞠躬控制曲线图； 图11实施例的远程交互系统示意图。具体实施方式人机交互方法步骤如下:(1)将所要表达的非语言信息按强度分为不同的级别，并将不同的级别分别与非语言交互控件的不同位置相关联；(2)信息输入设备点击非语言交互控件上的一点；(3)系统根据非语言交互控件上的点击位置识别要表述非语言信息的强度，并将识别结果发送给虚拟人物；(4)虚拟人物执行非语言交互控件发送的识别结果。详细的实现过程如下: (1)非语言交互控件尺寸设计 控件大小为宽X高=WXH一般来说高度应足够大，满足使用。(2)非语言信息类型设定 控件冠以某非语言信息类型的标题，如“高兴”、“尊敬”、“悲伤”等，用户根据控件标题选择设定非语言信息类型。(3)非语言信息级别设计 某类型的非语言信息级别数为N,N为正整数，即按照强度差异，将其分为1级、2级、…、N级，其中1级强度最小，N级强度最大。N由用户自行设定。(4)非语言交互控件分级云设计控件为矩形，将控件上任一点距控件下边沿的垂直距离记为A。如图1所示。通过鼠标点击位置/7距控件下边沿的垂直距离A区分非语言信息强度。h值越大，即P点越靠上，强度等级越高。空间也可以为圆形，用半径和距圆心距离表示信息强度。对非语言信息强度的N个分级，分别以h=H/2N，3H/2N,…，(2N_l)H/2N为期望，如图2所示，则有期望EXi=(2n-1)H/2N(i=1，2，…，N)。分别以eni(i=l，2，…，N),Hei(i=1, 2，…，AO为熵和超熵。这里的熵和超熵是云模型里的概念，熵如既是定性概念随机性的度量，反映云滴在论域空间的离散程度；又是定性概念亦此亦彼性的度量，反映在论域空间可被概念接受的云滴的取值范围。熵值越大，云滴越分散，集中度低，概念更宏观；反之，熵值越小，云滴越集中，概念的粒度更小，从而更清晰本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种人机交互系统，包括信息输入设备，其特征在于：所述信息输入设备通过点击非语言交互控件的不同位置来控制虚拟人物相应幅度的动作，所述非语言交互控件用于对非语言信息强度进行自动分级和发送输入的语言信息。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨志晓，范艳峰，徐振强，杨振赢，
申请(专利权)人：河南工业大学，
类型：发明
国别省市：河南;41