【摘要】：近年來,隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、情感計算、智能識別技術(shù)、無線網(wǎng)絡(luò)、微型傳感器和生理信號記錄設(shè)備的發(fā)展,基于人體生理信號的產(chǎn)品或系統(tǒng)設(shè)計已經(jīng)從傳統(tǒng)的科學(xué)研究走向了人們的日常生活,擁有廣闊的市場前景。目前,生理信號傳感器已經(jīng)可以內(nèi)置于衣服、帽子、鞋子、手套、床、游戲手柄等終端中進行長時間的用戶情感感知和反饋。如MIT媒體實驗室的情感計算小組有很多商業(yè)應(yīng)用案例,如情感教學(xué)、情感飾物、情感玩具、情感眼鏡、情感地毯、情感CD、情感鼠標等�；谏硇盘柕漠a(chǎn)品或系統(tǒng)還可以實時監(jiān)測用戶的精神狀態(tài)(如壓力等),從而給予合理的建議或反饋;在線學(xué)習(xí)中,可以監(jiān)測學(xué)生的情感狀態(tài),老師可以調(diào)節(jié)課程的難易或趣味性;或者可以在機場或海關(guān)監(jiān)測可疑對象的情感狀態(tài),進而避免恐怖襲擊等�？梢灶A(yù)見,基于生理信號的智能化產(chǎn)品設(shè)計有著重要的應(yīng)用價值和現(xiàn)實意義。此外,人與產(chǎn)品的交互過程中,情感是必不可少的因素,從某種程度上說,人們對于產(chǎn)品情感的需求甚至超過了對產(chǎn)品的基本功能和易用性方面的需求。近年來,由于生理信號直接受人類自主神經(jīng)系統(tǒng)和內(nèi)分泌系統(tǒng)控制,基本不受用戶的主觀影響,可以更客觀真實地反映出人們的情感狀態(tài),甚至推測出連用戶自己都沒有意識到的隱性需求,因此,國內(nèi)外學(xué)者開始采用生理信號測量的方式來收集用戶與產(chǎn)品交互過程中的情感反應(yīng)來改進用戶體驗�；谏硇盘柕漠a(chǎn)品設(shè)計與用戶體驗評估的核心問題在于尋找用戶的情感與生理信號變化之間的關(guān)系模式,即如何從原始生理信號中獲取情感相關(guān)的特征集,并基于這些特征進行數(shù)據(jù)挖掘,建立相應(yīng)的生理心理模型,從而用于產(chǎn)品設(shè)計或用戶體驗評估。本文基于中國工程院知識服務(wù)中心創(chuàng)新設(shè)計知識服務(wù)系統(tǒng)和國家自然科學(xué)基金(NO.61303137,61402141)的工作,以發(fā)現(xiàn)基于生理信號的情感特征及其組合,并建立情感計算模型為研究目的,應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計及用戶體驗評估中。本文在總結(jié)最新的心理學(xué)、神經(jīng)科學(xué)、情感計算、設(shè)計學(xué)、信號處理和人工智能等領(lǐng)域成果的基礎(chǔ)上,研究了以下內(nèi)容:(1)本文對國內(nèi)外學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界有關(guān)生理信號情感識別的理論方法和設(shè)計應(yīng)用進行了深入的研究,歸納了產(chǎn)品設(shè)計及評價理論模型、與情感相關(guān)的生理信號特點、情感誘發(fā)方式、特征提取方式和常用的模式識別的方法,為后續(xù)采用統(tǒng)計分析和機器學(xué)習(xí)方法對情感進行識別打下了堅實的基礎(chǔ)。(2)通過對比分析現(xiàn)有產(chǎn)品設(shè)計和評價的理論,引入情感計算的方法,提出了基于生理信號的產(chǎn)品設(shè)計及用戶體驗評估模型,為今后基于生理信號的產(chǎn)品設(shè)計、用戶體驗和服務(wù)奠定了理論基礎(chǔ)和框架。(3)從基于生理信號的產(chǎn)品或系統(tǒng)設(shè)計方面,我們以個性化音樂推薦為場景,建立了相對完善、客觀的音樂情感數(shù)據(jù)庫,并采集了皮電、脈搏、呼吸、皮溫、瞳孔直徑等生理信號,然后通過特征提取、選擇和降維技術(shù)獲得了生理信號特征集,并進行了多種機器學(xué)習(xí)算法的模式識別,提出了基于NuSVR算法的音樂情感認知模型,并將其應(yīng)用于個性化音樂情感推薦系統(tǒng)中。為基于生理信號的產(chǎn)品或系統(tǒng)設(shè)計的研究人員提供了案例參考。(4)從基于生理信號的產(chǎn)品或系統(tǒng)設(shè)計方面,我們以遠程MOOC學(xué)習(xí)為場景,用音樂情感片段作為情感刺激,對被試的瞳孔反應(yīng)信息分別使用多層感知器(Multilayer perceptron)、Kstar和SVM等算法進行建模,并作了對比分析。提出了 SVM算法的情感認知模型,并基于此模型開發(fā)了一款可以提升MOOCs學(xué)習(xí)效率的應(yīng)用,這款應(yīng)用可以實時監(jiān)測學(xué)習(xí)者的瞳孔直徑,并將此特征轉(zhuǎn)換為情感狀態(tài)反饋給MOOC的老師,老師可以根據(jù)學(xué)生的情感狀態(tài)作出課程的調(diào)整或提醒學(xué)生,從而改善了網(wǎng)上交流不便的障礙。為基于生理信號的產(chǎn)品或系統(tǒng)設(shè)計的研究人員提供了案例參考。(5)從基于生理信號的用戶體驗方面,我們根據(jù)用戶對兩款茶產(chǎn)品的5個交互階段,應(yīng)用主觀測量方法和客觀測量方法分析了用戶對兩款茶產(chǎn)品的感官和情感體驗,表明產(chǎn)品的體驗包括感官和情感是動態(tài)變化的。另外,生理信號如皮電可以作為用戶情感體驗的客觀評價指標。該研究不僅從理論上理解產(chǎn)品體驗中感官和情感的反饋有重要意義,而且對于使用生理信號測量用戶體驗也很有參考價值。本文提出的基于生理數(shù)據(jù)的產(chǎn)品設(shè)計和用戶體驗評估模型既可以讓設(shè)計師通過分析生理信號的特征等方法來開發(fā)基于生理信號的智能產(chǎn)品或系統(tǒng),又可以讓用戶體驗師對現(xiàn)有的產(chǎn)品或系統(tǒng)進行基于生理信號的用戶體驗測量。本文的研究工作對于信號處理、模式識別、人機交互、多媒體技術(shù)、人工智能、智能產(chǎn)品設(shè)計、用戶體驗等領(lǐng)域的理論完善和技術(shù)發(fā)展具有重要的指導(dǎo)意義。此外,由于創(chuàng)意與設(shè)計領(lǐng)域普遍存在情感因素,因此,本項研究對于服裝設(shè)計、音樂編曲、動漫設(shè)計、展示設(shè)計、游戲設(shè)計、舞蹈編排等領(lǐng)域的研究也具有借鑒作用。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TB472
【圖文】：

圖１．１本文研究方案逡逑⑴本文從相關(guān)產(chǎn)品設(shè)計與評估的理論、情感誘發(fā)方式、生理信號采集、特征提取和識別等多個角度，對近十幾年來國內(nèi)外學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界有關(guān)生理信號情感識別的理

第２章基于生理數(shù)據(jù)的產(chǎn)品設(shè)計和用戶體驗相關(guān)工作逡逑法來確定語義差異量表；（４）最后，用感性詞匯來評估新設(shè)計的潛在用戶或確定測試產(chǎn)品逡逑與理想產(chǎn)品之間的距離。如圖２．１所示。逡逑感性意象認知識R%邐定性分析邋：定笊分拆邐．ｍｍｕｒ逡逑收集產(chǎn)品樣本逡逑建立產(chǎn)品造型元素與感性邐得出各感性詞匯對各自所邐對回歸方程進行Ｔ檢驗分析．逡逑詞匯之間的關(guān)聯(lián)邐對應(yīng)的多元回歸方程邐證實其可行性逡逑造型元素提取與分類逡逑圖２．１邋Ｎａｇａｍａ．ｃ＿．ｈｉ的感性工學(xué)理論模型逡逑Ｎａｇａｍａｃｈｉ描述了感性工學(xué)的兩種應(yīng)用：第一種是對產(chǎn)品的單個屬性進行分析，以測逡逑試用戶對產(chǎn)品的評價；第二種是收集用戶對產(chǎn)品屬性的定性數(shù)據(jù)，從而指導(dǎo)設(shè)計，以提高逡逑產(chǎn)品可用性和用戶滿意度。但是感性工學(xué)無法直接預(yù)測用戶的感受，無法解釋大腦中因產(chǎn)逡逑品情感而產(chǎn)生的潛在現(xiàn)象。逡逑２．１．２邋Ｊｏｒｄａｎ的產(chǎn)品愉悅理論模型逡逑Ｊｏｒｄａｎ提出了產(chǎn)品愉悅模型該模型重點關(guān)注與產(chǎn)品交互過程中紿用戶帶來愉悅的逡逑方面。這個模型包含了產(chǎn)品能夠給用戶帶來的所有好處，共包含四種類型的愉悅：（１）生逡逑理愉悅；（２）社交愉悅；（３）心理愉悅；（４）價值愉悅。生理愉悅主要是感官體驗帶來的逡逑愉悅，如手握手機的觸感愉悅。社交愉悅指的是和人們的關(guān)系中獲得的快樂，產(chǎn)品可以為逡逑用戶提供不同方式的社交聯(lián)結(jié)。例如咖啡可以提供？個小的社交場所。心理愉悅和認知與逡逑情感反應(yīng)有關(guān)。產(chǎn)品使用過程中可能需要一定的認知能力，此外，產(chǎn)品使用過程中會激發(fā)逡逑用戶的情感。價值偷悅指的是人們對他們自身價值的實現(xiàn)。例如

從這個過程中獲得的成就感。最高的層次就是反思層，這個層次實際上是由于前兩個層次逡逑的作用，而在用戶心中產(chǎn)生的更深的情感、意識、理解、個人經(jīng)歷、文化背景等種種交織逡逑在一起所造成的影響。如圖２．３所示。逡逑根據(jù)Ｎｏｒｎｉａｎ的模型，產(chǎn)品情感化設(shè)計中的本質(zhì)層是指產(chǎn)品的物理屬性如產(chǎn)品的外形、逡逑結(jié)構(gòu)、材質(zhì)、色彩等對人的視覺、聽覺、觸覺、味覺、嗅覺帶來的最初的生理感受，即人在逡逑面對一件產(chǎn)品的時候，能夠通過自身的感官體驗迅速對產(chǎn)品做出的反應(yīng)，同時產(chǎn)品也在人逡逑的心、中留下了第一印象。行為層設(shè)計是根據(jù)用戶的行為習(xí)慣來設(shè)計產(chǎn)品的交互方式、使用逡逑１２逡逑

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前9條

1 李冬冬;程真波;戴瑞娜;汪芬;黃宇霞;;情緒音樂庫的初步編制與評定[J];中國心理衛(wèi)生雜志;2012年07期

2 蔣軍;陳雪飛;陳安濤;;情緒誘發(fā)方法及其新進展[J];西南師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2011年01期

3 龔栩;黃宇霞;王妍;羅躍嘉;;中國面孔表情圖片系統(tǒng)的修訂[J];中國心理衛(wèi)生雜志;2011年01期

4 徐鵬飛;黃宇霞;羅躍嘉;;中國情緒影像材料庫的初步編制和評定[J];中國心理衛(wèi)生雜志;2010年07期

5 王一牛;周立明;羅躍嘉;;漢語情感詞系統(tǒng)的初步編制及評定[J];中國心理衛(wèi)生雜志;2008年08期

6 劉濤生;羅躍嘉;馬慧;黃宇霞;;本土化情緒聲音庫的編制和評定[J];心理科學(xué);2006年02期

7 白露,馬慧,黃宇霞,羅躍嘉;中國情緒圖片系統(tǒng)的編制——在46名中國大學(xué)生中的試用[J];中國心理衛(wèi)生雜志;2005年11期

8 金輝,高文;人臉面部混合表情識別系統(tǒng)[J];計算機學(xué)報;2000年06期

9 李德毅，孟海軍，史雪梅;隸屬云和隸屬云發(fā)生器[J];計算機研究與發(fā)展;1995年06期

相關(guān)會議論文 前2條

1 朱朝暉;潘志庚;唐冰;Rui Prada;;E-TEATRIX中虛擬人物及情緒系統(tǒng)構(gòu)造[A];第一屆中國情感計算及智能交互學(xué)術(shù)會議論文集[C];2003年

2 陶建華;譚鐵牛;;語音和人臉表情同步的雙模態(tài)情感表達研究[A];第一屆中國情感計算及智能交互學(xué)術(shù)會議論文集[C];2003年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 劉俸汝;基于皮膚電情感識別的情感調(diào)節(jié)策略研究[D];西南大學(xué);2013年

本文編號：2793368