一种具有情绪识别及灯光交互功能的智能游戏椅的制作方法

1.本实用新型涉及座椅技术领域，尤其涉及一种具有情绪识别及灯光交互功能的智能游戏椅。


背景技术：

2.游戏椅是为增强玩家游戏体验设计的椅子。主要功能是通过舒适的躺坐方式以及诸如声音、灯光、震感等功能的附加，增强用户在游戏中的沉浸式体验感。
3.当前游戏椅在灯带的灯效展示方面依然只能实现基础的灯光效果，以至于灯光、音效与用户之间的交互性不强，游戏的沉浸感营造能力不足。
4.目前情绪识别主要采用面部表情识别、语音识别、生命信号识别和手势识别等技术。应用于电话服务、远程交流、驾驶系统、测谎与安检等领域，但较少与游戏领域结合。
5.因此，市面上应需要一种游戏椅，能够将情绪识别、音效、灯光与游戏内容相结合，实现用户的良好体验。


技术实现要素：

6.为了解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种具有情绪识别及灯光交互功能的智能游戏椅，采用麦克风和摄像头结合人工智能算法的方式检测用户情绪，并根据不同情绪实时提供不同形式的灯光及音效反馈，起到游戏氛围营造和调动玩家情绪的功能。
7.为了实现上述的目的，本实用新型采用了以下的技术方案：包括椅背、椅座，及连接设置于椅背与椅座之间的扶手，及设置于椅座下方的底盘；其特征在于：
8.还包括：用于采集用户的脸部表情图像、脸部热像和环境中的音频数据的情绪采集模块，以及具有多种灯光模式的灯光模块，以及音效模块和控制模块；控制模块设置于一壳体内且与情绪采集模块、灯光模块及音效模块分别连接；所述音效模块内存储有与灯光模块的多种灯光模式唯一对应的音频信息；所述控制模块基于情绪采集模块所采集到的数据，分析数据并得到当前用户的情绪类型，基于情绪同步控制灯光模块和音效模块分别发出相对应的灯光模式和音频信息。
9.上述技术方案中，该智能游戏椅除常规座椅的椅背、椅座、扶手及底盘之外，还具有情绪采集模块、灯光模块、音效模块和控制模块，其中，情绪采集模块采集用户的情绪数据后，控制模块分析这些情绪数据，并控制灯光模块与音效模块分别发出相对应的灯光模式和音频信息，用以营造游戏氛围和感染玩家情绪，使玩家身临其境，体验感更强。
10.作为优选，所述情绪采集模块包括摄像头，所述摄像头通过夹具固定于用户的显示器上方或桌面上，所述摄像头内置有可见光相机与红外相机，适于采集与用户的脸部表情图像、脸部热像对应的色彩与深度信息；所述摄像头内设有信号模块，与所述控制模块无线连接，能够将所采集的数据传输至控制模块上。
11.作为优选，所述情绪采集模块还包括麦克风，所述麦克风固定安装于椅背的上部且与控制模块电连接，适于采集游戏内扩散至环境中的语音并将语音传递至控制模块上。
12.上述方案中涉及到的情绪采集模块如何采集情绪与控制模块如何分析识别情绪为现有技术，其可参考论文：《基于多层lstm融合的多模态情绪识别》(张亚伟,吴良庆,王晶晶,李寿山.基于多层lstm融合的多模态情绪识别[j].中文信息学报,2022,36(05):145-152.)中提及的一种情绪检测方法，具体步骤如下：
[0013]
步骤s101：利用麦克风获取用户的语音信号，所述的语音信号包括游戏语音。利用摄像头获取用户的脸部表情图像、脸部热像。
[0014]
步骤s102：通过covarep语音分析框架提取语音信号中的情感特征，所述情感特征包括韵律学特征、音质特征和基于梅尔倒谱系数相关系数特征。通过facet面部表情分析框架提取脸部表情图像中的脸部微表情特征点，所述脸部微表情特征点包括眉毛、眼角、两侧脸蛋、鼻尖、鼻翼、嘴角下巴等处。提取脸部热像中的用户脸部温度高低与分布。
[0015]
步骤s103：将语音信号情感特征、脸部微表情特征点、用户脸部温度高低与分布数据输入分层lstm融合网络。所述分层lstm融合网络包含单模态特征提取层、双模态特征融合层和三模态特征融合层。数据输入该神经网络系统时首先进行单模态分析，再进行逐步融合，可在捕捉每个模态内部所述特征的同时，把握模态之间的交互特征。分层lstm融合网络经过大规模数据训练，具有较好的可靠性。深度学习算法可将识别的情绪识别分类为开心、愤怒、悲伤和中性四种。
[0016]
作为优选，所述麦克风为微机电系统麦克风。该技术方案中，微机电系统麦克风可为精确采集环境传导到麦克风上的音频数据。
[0017]
作为优选，所述灯光模块为灯带，且为与控制模块电连接的全彩灯带，所述灯带固定安装于椅背上。
[0018]
作为优选，所述控制模块包括pcb板，及连接设置于pcb板的外侧的按钮，所述按钮处于壳体的外侧，适于控制灯带的启闭及调整灯光模式。
[0019]
作为优选，所述pcb板上集成设有蓝牙模块并能够与手机app无线连接，适于控制灯带的启闭及调整灯光模式。
[0020]
作为优选，所述pcb板上设有音效存储模块，所述pcb板上且处于壳体的外侧电连接设有扬声器；所述音效模块包括所述音效存储模块与扬声器，所述pcb板能够基于灯光模式调节所述扬声器发出与所述灯光模式相对应的音效信息。
[0021]
上述技术方案中，灯光模块为全彩灯带，音效模块包括音效存储模块与扬声器。在pcb板识别到用户的情绪后，开启对应的灯光光效及音效。默认状态为中性情绪，灯带发出浅紫色、浅绿色和浅蓝色的柔光，三种颜色变色呼吸和匀速律动，此时不发出音效。当检测到用户产生开心的情绪时，灯带颜色变为红色和黄色的混光，模式变为交替闪烁，并发出欢快的音效。当检测到用户产生愤怒的情绪时，灯带亮度升高，颜色变为红色，模式变为持续闪烁，同时闪烁的时间间隔逐渐延长，并发出激烈的音效。当检测到用户产生悲伤的情绪时，灯带亮度降低，颜色变为蓝色和紫色的混光，模式变为呼吸灯，并发出舒缓的音效。
[0022]
作为优选，所述底盘包括五星脚支架，及安装于所述五星脚支架下方的滚轮；所述五星脚支架与椅座之间可伸缩设有能够调节高度的气杆。
附图说明
[0023]
图1为一种具有情绪识别及灯光交互功能的智能游戏椅的立体结构示意图。
[0024]
图2为一种具有情绪识别及灯光交互功能的智能游戏椅的pcb板的安装示意图。
具体实施方式
[0025]
下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
[0026]
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
[0027]
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确的限定。
[0028]
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0029]
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0030]
如图1～2所示的一种具有情绪识别及灯光交互功能的智能游戏椅，包括椅背1、椅座2，及连接设置于椅背1与椅座2之间的扶手3，及设置于椅座2下方的底盘4；该游戏椅还包括：用于采集用户的脸部表情图像、脸部热像和环境中的音频数据的情绪采集模块，以及具有多种灯光模式的灯光模块，以及音效模块和控制模块；控制模块设置于一壳体5内且与情绪采集模块、灯光模块及音效模块分别连接；所述音效模块内存储有与灯光模块的多种灯光模式唯一对应的音频信息；所述控制模块基于情绪采集模块所采集到的数据，分析数据并得到当前用户的情绪类型，基于情绪同步控制灯光模块和音效模块分别发出相对应的灯光模式和音频信息。
[0031]
上述技术方案中，该智能游戏椅除常规座椅的椅背1、椅座2、扶手3及底盘4之外，还具有情绪采集模块、灯光模块、音效模块和控制模块，其中，情绪采集模块采集用户的情绪数据后，控制模块分析这些情绪数据，并控制灯光模块与音效模块分别发出相对应的灯光模式和音频信息，用以营造游戏氛围和感染玩家情绪，使玩家身临其境，体验感更强。
[0032]
进一步地，所述情绪采集模块包括摄像头6，所述摄像头6通过夹具固定于用户的显示器上方或桌面上，所述摄像头6内置有可见光相机15与红外相机16，适于采集与用户的脸部表情图像、脸部热像对应的色彩与深度信息；所述摄像头6内设有信号模块，与所述控制模块无线连接，能够将所采集的数据传输至控制模块上。
[0033]
进一步地，所述情绪采集模块还包括麦克风7，所述麦克风7固定安装于椅背1的上部且与控制模块电连接，适于采集游戏内扩散至环境中的语音并将语音传递至控制模块上。
[0034]
上述方案中涉及到的情绪采集模块如何采集情绪与控制模块如何分析识别情绪，可参考论文：《基于多层lstm融合的多模态情绪识别》(张亚伟,吴良庆,王晶晶,李寿山.基于多层lstm融合的多模态情绪识别[j].中文信息学报,2022,36(05):145-152.)中提及的一种情绪检测方法，具体步骤如下：
[0035]
步骤s101：利用麦克风获取用户的语音信号，所述的语音信号包括游戏语音。利用摄像头获取用户的脸部表情图像、脸部热像。
[0036]
步骤s102：通过covarep语音分析框架提取语音信号中的情感特征，所述情感特征包括韵律学特征、音质特征和基于梅尔倒谱系数相关系数特征。通过facet面部表情分析框架提取脸部表情图像中的脸部微表情特征点，所述脸部微表情特征点包括眉毛、眼角、两侧脸蛋、鼻尖、鼻翼、嘴角下巴等处。提取脸部热像中的用户脸部温度高低与分布。
[0037]
步骤s103：将语音信号情感特征、脸部微表情特征点、用户脸部温度高低与分布数据输入分层lstm融合网络。所述分层lstm融合网络包含单模态特征提取层、双模态特征融合层和三模态特征融合层。数据输入该神经网络系统时首先进行单模态分析，再进行逐步融合，可在捕捉每个模态内部所述特征的同时，把握模态之间的交互特征。分层lstm融合网络经过大规模数据训练，具有较好的可靠性。深度学习算法可将识别的情绪识别分类为开心、愤怒、悲伤和中性四种。
[0038]
进一步地，所述麦克风7为微机电系统麦克风。该技术方案中，微机电系统麦克风可为精确采集环境传导到麦克风上的音频数据。
[0039]
进一步地，所述灯光模块为灯带8，且为与控制模块电连接的全彩灯带，所述灯带8固定安装于椅背1上。
[0040]
进一步地，所述控制模块包括pcb板9，及连接设置于pcb板9的外侧的按钮10，所述按钮10处于壳体5的外侧，适于控制灯带8的启闭及调整灯光模式。
[0041]
进一步地，所述pcb板9上集成设有蓝牙模块并能够与手机app无线连接，适于控制灯带8的启闭及调整灯光模式。
[0042]
进一步地，所述pcb板9上设有音效存储模块，所述pcb板9上且处于壳体5的外侧电连接设有扬声器；所述音效模块包括所述音效存储模块与扬声器，所述pcb板9能够基于灯光模式调节所述扬声器发出与所述灯光模式相对应的音效信息。
[0043]
上述技术方案中，灯光模块为全彩灯带，音效模块包括音效存储模块与扬声器。在pcb板识别到用户的情绪后，开启对应的灯光光效及音效。默认状态为中性情绪，灯带发出浅紫色、浅绿色和浅蓝色的柔光，三种颜色变色呼吸和匀速律动，此时不发出音效。当检测到用户产生开心的情绪时，灯带颜色变为红色和黄色的混光，模式变为交替闪烁，并发出欢快的音效。当检测到用户产生愤怒的情绪时，灯带亮度升高，颜色变为红色，模式变为持续
闪烁，同时闪烁的时间间隔逐渐延长，并发出激烈的音效。当检测到用户产生悲伤的情绪时，灯带亮度降低，颜色变为蓝色和紫色的混光，模式变为呼吸灯，并发出舒缓的音效。
[0044]
进一步地，所述底盘4包括五星脚支架11，及安装于所述五星脚支架11下方的滚轮12；所述五星脚支架11与椅座2之间可伸缩设有能够调节高度的气杆13。
[0045]
在本具体实施例中，一种具有情绪识别及灯光交互功能的智能游戏椅，采用麦克风7、摄像头6结合深度学习算法检测用户情绪，并根据不同情绪实时提供不同形式的灯光与音效反馈，起到游戏氛围营造和调动玩家情绪的功能。
[0046]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0047]
尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。