Способ определения эмоционального состояния человека Российский патент 2020 года по МПК A61B5/00 

Изобретение относится к психологии и может быть использовано для получения объективных данных об эмоциональном состоянии человека и о динамике его эмоционального состояния и, в частности, об изменении возрастании или редукции эмоционального напряжения.

Под эмоциональным напряжением понимается эмоциональное состояние, характеризующееся беспокойством, тревогой, волнением и общей диффузной готовностью действовать [Толковый словарь по психологии. 2013].

Эмоциональное напряжение связано с сокращением мышцы, группы мышц и/или связанных с ними сухожилий, мембран и связок. Это позволяет выносить суждение об эмоциональном состоянии человека и, в частности, об эмоциональном напряжении на основе исследования состояния мышц лица и соответствующим изменениям его мимики.

Известен способ [RU 2287856, С2, G06N 5/00, G10L 15/00, G06K 9/00, 20.11.2006] обнаружения эмоционального состояния человека, позволяющего фиксировать, по крайней мере, пятнадцать состояний:

1. Гнев (неудовольствие)

2. Радость/веселость (удовольствие)

3. Печаль (недостижение/застой/неудовольствие)

4. Удивление (достижение/воздействие)

5. Страх (опасность/напряженность)

6. Страдание (опасность/напряженность/неудовольствие)

7. Отвращение (неприятие/отказ/неудовольствие)

8. Презрение (неприятие/бессилие)

9. Приближение (удовольствие/безопасность)

10. Спасение/уход (опасность/напряжение/неудовольствие)

11. Ревность (неудовольствие/гнев/зависть/внимание)

12. Положительность (безопасность/удовольствие/определенность)

13. Зависимость (достижение/следование)

14. Раздражение/конфликт (отвергание/ застой/ неудовольствие/ опасность)

15. Беспокойство (опасность/ напряжение/ удивление/ неудовольствие)

Этот способ заключается в последовательном проведении следующей последовательности операций: ввод голосового сигнала, обнаружение интенсивности голоса и темпа, определяемого скоростью, с которой появляется голос, соответственно, и обнаружения в виде величины времени, интонации, которая отражает рисунок изменения интенсивности в каждом слове, выполняемом голосом, на основе введенного голосового сигнала, получение первой величины изменения, указывающей изменение интенсивности обнаруженного голоса в направлении оси времени, второй величины изменения, указывающей изменение темпа голоса в направлении оси времени, и третьей величины изменения, указывающей изменение интонации голоса в направлении оси времени, соответственно, с последующей генерацией сигналов, выражающих эмоциональное состояние, по меньшей мере, гнева, печали и удовольствия, соответственно, на основе указанных первой, второй и третьей величин изменения.

Недостатком способа является относительно низкая точность идентификации эмоционального состояния.

Известен также способ объективного измерения эмоциональных установок [RU 2594977, С2, А61В 5/16, 10.08.2016], включающий измерение разницы в скорости реакции нажатия на одну из двух клавиш клавиатуры компьютера при различных сочетаниях экспонируемых в центре дисплея двух подгрупп стимулов-объектов, символизирующих объекты двух конкурирующих по смыслу эмоциональных установок, с двумя эмоционально-полярными подгруппами слов-атрибутов, первую подгруппу стимулов-объектов формируют из слов и/или изображений, символизирующих изучаемый первый объект эмоциональной установки, а вторую подгруппу стимулов-объектов формируют из слов и/или изображений, символизирующих альтернативные мотивационные тенденции по отношению к первому, в первую подгруппу слов-атрибутов объединяют слова с положительной эмоциональной валентностью, во вторую подгруппу слов-атрибутов объединяют слова с отрицательной эмоциональной валентностью, предъявление стимулов-объектов чередуется с предъявлением слов-атрибутов, стимулы-объекты предъявляют на темном фоне белым цветом либо черно-белыми изображениями, слова-атрибуты предъявляют на темном фоне зеленым цветом, исследование предваряется общей инструкцией, знакомящей испытуемого с содержанием всех подгрупп стимулов и кнопками клавиатуры, каждая экспериментальная серия предваряется уточняющей инструкцией, предписывающей действия испытуемого, в которой излагаются правила привязки каждой подгруппы стимулов к соответствующим кнопкам в данной экспериментальной серии, перед основными экспериментальными сериями проводят две обучающие экспериментальные серии, в которых испытуемые тренируются правильно нажимать кнопки в ответ на предъявление сначала двух подгрупп только стимулов-объектов, затем двух подгрупп только слов-атрибутов, привязка положительной и отрицательной подгрупп слов-атрибутов к правой и левой кнопкам остается неизменной в течение всех основных экспериментальных серий, в одной основной экспериментальной серии латентные реакции на появление на экране стимулов-объектов и слов-атрибутов измеряют при одной заранее определенной инструкцией привязке объекта эмоциональной установки к правой и левой кнопкам, и испытуемый имеет вверху по сторонам экрана постоянные надписи, подсказывающие ему правильный способ классификации, в другой основной экспериментальной серии привязка с помощью уточняющей инструкции объекта эмоциональной установки к положительной и отрицательной кнопкам меняется на противоположное, при чем вверху по сторонам экрана экспонируются новые постоянные надписи, подсказывающие испытуемому правильный способ классификации, правильным считается нажатие на ту кнопку, на стороне которой вверху экрана помещены постоянные надписи, обозначающие белым цветом объект эмоциональной установки и зеленым цветом эмоциональную валентность слов-атрибутов, при ошибочном нажатии на кнопку на экран выводится предупреждение, слова и/или изображения из подгрупп стимулов-объектов и слов-атрибутов предъявляются в случайном порядке с постоянным либо изменяющимся интервалом предъявления, после стимула-объекта всегда экспонируют слово-атрибут, предъявление слов-атрибутов также варьируется в случайном порядке по признаку эмоциональной валентности, латентное время выбора нажатия на правую и левую кнопки клавиатуры фиксируется с точностью до 1 мс, отличающийся тем, что в каждой основной экспериментальной серии исследуется эмоциональная установка только к одному объекту, причем исследованию эмоциональной установки к одному объекту посвящена группа из двух основных экспериментальных серий, в одной основной экспериментальной серии группы исследуется позитивный компонент установки, в другой основной экспериментальной серии группы исследуется негативный компонент установки к данному объекту, если в одной основной экспериментальной серии группы с помощью уточняющей инструкции и подсказок вверху экрана объект эмоциональной установки привязывается к кнопке, к которой привязан положительный полюс валентности слов-атрибутов, и испытуемый должен нажимать ее как при появлении в центре экрана стимулов-объектов, символизирующих данный объект эмоциональной установки, так и слов-атрибутов положительной валентности, а при появлении слов-атрибутов отрицательной валентности должен нажимать противоположную кнопку, то в другой основной экспериментальной серии группы этот же объект эмоциональной установки привязывается к кнопке, связанной с отрицательным полюсом валентности слов-атрибутов, и, согласно уточняющей инструкции и подсказкам вверху экрана, испытуемый должен нажимать ее как при появлении в центре экрана стимулов-объектов, символизирующих данный объект эмоциональной установки, так и при появлении слов-атрибутов отрицательной валентности, а при появлении слов-атрибутов положительной валентности испытуемый должен нажимать противоположную кнопку, каждая основная экспериментальная серия включает от 30 до 90 сочетаний последовательных предъявлении «стимул-объект - слово-атрибут», поровну для положительных и отрицательных слов-атрибутов, после предъявления слова-атрибута перед предъявлением следующего стимула-объекта используется переменный временной промежуток не менее 100 мс, слова-атрибуты предъявляют вслед за стимулами-объектами с промежутком от 0 до 300 мс.

Недостатком этого способа также является относительно низкая точность идентификации эмоциональных установок и эмоционального состояния.

Известен и способ [RU 2013103969, A, G06F 17/00, 10.08.2016], включающий определение открытой мимической и скрытой психофизиологической составляющих, причем, мимическую составляющую определяют по опорным точкам лица путем сравнения их комбинаций с мимическим словарем, а психофизиологическую составляющую определяют по частоте и амплитуде микроперемещений головы, при этом, окончательно устанавливают эмоцию для дальнейшего использования, например, для передачи на эмоционально чувствительный виртуальный представитель пользователя, путем совмещения мимической и психофизиологической составляющих.

Недостатком способа является относительно узкая область применения, поскольку способ не позволяет произвести более широкую идентификацию эмоционального состояния, в частности, обнаружить переход от одного эмоционального состояния к другому.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является способ определения интенсивности перехода от одного эмоционального состояния к другому [RU 2700537, A, G06F 17/00, 17.09.2019], заключающийся в том, что, производят выбор двух опорных точек лица, фиксируют в проекции на двухмерную плоскость траекторию перемещения первой опорной точки a₁(x,y) и фиксируют в проекции на двухмерную плоскость траекторию перемещения второй опорной точки а₂(х,у), фиксируют факт возникновения ускорений перемещения, пропорциональных вторым производным этих траекторий a₁(x,y)^//, a₂(х,у)^//, и по величине квадрата разности вторых производных этих траекторий J=[a₁(x,y)^//-a₂(х,у)^//]², где J - показатель интенсивности процесса перехода от одного эмоционального состояния к другому, судят о наличии и интенсивности процесса перехода от одного эмоционального состояния к другому.

Особенностью этого способа является то, что, в качестве первой опорной точки выбирают подвижную точку в уголке рта, а вторую опорную неподвижную точку выбирают на переносице.

Недостатком наиболее близкого технического решения является относительно узкая область применения, поскольку способ, хотя и позволяет обнаружить переход от одного эмоционального состояния к другому, но позволяет произвести более широкую идентификацию эмоционального состояния, в частности, определять факт возрастания эмоционального напряжения человека или его редукцию.

Задачей изобретения является создание способа, обладающего более широкой областью применения и позволяющего на этой основе производить более широкую идентификацию эмоционального состояния человека, в частности, в частности, факт изменения эмоционального напряжения и направление этого изменения - возрастания эмоционального напряжения человека или его редукцию.

Решение этой задачи позволяет расширить арсенал технических средств, используемых для определения эмоционального состояния человека, позволяющего не только идентифицировать его эмоциональное состояние, но и фиксировать, в частности, факт изменения эмоционального напряжения и направление этого изменения - возрастания эмоционального напряжения человека или его редукцию.

Требуемый технический результат заключается в расширении области применения способа путем обеспечения возможности определять факт изменения эмоционального напряжения и направление этого изменения - возрастания эмоционального напряжения человека или его редукцию.

Поставленная задача решается, а требуемый технический результат достигается тем, что, в способе, согласно которому выбирают N (N>2) опорных точек лица, образующих кластер опорных точек, фиксируют в проекции на двухмерную плоскость траекторию перемещения каждой опорной точки кластера фиксируют координаты средней точки кластера и формируют сигнал, равный суммарному расстоянию между средней точкой кластера и всеми его опорными точками формируют сигнал, пропорциональный вторым производным изменения координат опорных точек кластера и средней точки кластера а также величине суммы квадратов разности вторых производных изменения координат опорных точек кластера от изменения координат средней точки кластера и по превышению текущего значения заданного порогового значения судят о наличии и интенсивности процесса перехода от одного эмоционального состояния к другому, а по возрастанию или уменьшению значения судят, соответственно, о возрастании или уменьшению эмоционального напряжения.

Способ определения эмоционального состояния человека реализуется следующим образом.

Известно, в том числе и из способа-прототипа, что эмоциональное состояние человека отражает его мимическая составляющая, которая может быть определена по опорным точкам лица путем и сравнения их положений в изображении лица с мимическим словарем.

Для этого выбирают N (N>2) опорных точек лица, образующих кластер опорных точек.

В проекции на двухмерную плоскость фиксируют траекторию перемещения каждой опорной точки кластера а также средней точки кластера

На основании этого формируют сигнал, равный суммарному расстоянию между средней точкой кластера и всеми его опорными точками а также сигнал, пропорциональный вторым производным изменения координат опорных точек кластера и средней точки кластера

Кроме того, может быть определена величина суммы квадратов разности вторых производных изменения координат опорных точек кластера от изменения координат средней точки кластера

Тогда, по превышению текущего значения заданного порогового значения судят о наличии и интенсивности процесса перехода от одного эмоционального состояния к другому, а по возрастанию или уменьшению значения судят, соответственно, о возрастании или уменьшению эмоционального напряжения.

Таким образом, в предложении достигается требуемый технический результат, заключающийся в расширении области применения способа, заключающегося в расширении области применения способа путем обеспечения возможности определять факт изменения эмоционального напряжения и направление этого изменения - возрастания эмоционального напряжения человека или его редукцию.

Изобретение относится к психологии и может быть использовано для получения объективных данных об эмоциональном состоянии человека и о динамике его эмоционального состояния. Предложен способ, согласно которому выбирают N (N>2) опорных точек лица, образующих кластер опорных точек, фиксируют в проекции на двухмерную плоскость траекторию перемещения каждой опорной точки кластера, фиксируют координаты средней точки кластера и формируют сигнал, равный суммарному расстоянию между средней точкой кластера и всеми его опорными точками, формируют сигнал, пропорциональный вторым производным изменения координат опорных точек кластера и средней точки кластера, а также величине суммы квадратов разности вторых производных изменения координат опорных точек кластера от изменения координат средней точки кластера и по превышению текущего значения этого сигнала заданного порогового значения судят о наличии и интенсивности процесса перехода от одного эмоционального состояния к другому, а по возрастанию или уменьшению значения суммарного расстояния опорных точек кластера и его средней точки судят, соответственно, о возрастании или уменьшению эмоционального напряжения. Изобретение обеспечивает расширение области применения способа путем обеспечения возможности определять факт изменения эмоционального напряжения и направление этого изменения - возрастания эмоционального напряжения человека или его редукцию.

Способ определения эмоционального состояния человека, согласно которому выбирают N (N>2) опорных точек лица, образующих кластер опорных точек, фиксируют в проекции на двухмерную плоскость траекторию перемещения каждой опорной точки кластера фиксируют координаты средней точки кластера и формируют сигнал, равный суммарному расстоянию между средней точкой кластера и всеми его опорными точками формируют сигнал, пропорциональный вторым производным изменения координат опорных точек кластера и средней точки кластера а также величине суммы квадратов разности вторых производных изменения координат опорных точек кластера от изменения координат средней точки кластера и по превышению текущего значения заданного порогового значения судят о наличии и интенсивности процесса перехода от одного эмоционального состояния к другому, а по возрастанию или уменьшению значения судят, соответственно, о возрастании или уменьшению эмоционального напряжения.