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      一種訓(xùn)練共同注意力的系統(tǒng)及方法

      文檔序號(hào):9471897閱讀:2565來(lái)源:國(guó)知局
      一種訓(xùn)練共同注意力的系統(tǒng)及方法
      【技術(shù)領(lǐng)域】
      [0001] 本發(fā)明設(shè)及教育信息化技術(shù)領(lǐng)域,具體設(shè)及一種訓(xùn)練共同注意力的系統(tǒng)及方法。
      【背景技術(shù)】
      [0002] 共同注意力是指?jìng)€(gè)體在交往中跟隨或引導(dǎo)他人社會(huì)線索(例如:目光、言語(yǔ)、姿 態(tài)、動(dòng)作等)的社會(huì)認(rèn)知能力。共同注意力是社會(huì)互動(dòng)的基礎(chǔ),共同注意能力缺失會(huì)導(dǎo)致溝 通交往障礙、學(xué)習(xí)困難等問(wèn)題。隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展,最新研究成果表明,基于信息技 術(shù)的方法(如:人機(jī)交互游戲)訓(xùn)練兒童共同注意能力是有效可行的。為了進(jìn)一步提高共 同注意能力的訓(xùn)練效果,人機(jī)交互游戲中虛擬仿真人物的逼真性是非常重要的。

      【發(fā)明內(nèi)容】

      [0003] 本發(fā)明提供一種訓(xùn)練共同注意力的系統(tǒng),其目的在于,針對(duì)共同注意能力缺失的 核屯、癥狀即社會(huì)交往中不注視他人眼睛,通過(guò)將參訓(xùn)者圖像成像于虛擬人的眼睛中,增強(qiáng) 人機(jī)交互中虛擬仿真人物的逼真性,從而提高共同注意能力的訓(xùn)練效果。
      [0004] 為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述技術(shù)目的,本發(fā)明提供了一種訓(xùn)練共同注意力的系統(tǒng),包 括顯示模塊,用于呈現(xiàn)虛擬人影像;處理模塊,用于將參訓(xùn)者成像于虛擬人的眼睛中W吸引 參訓(xùn)者的注意力。 陽(yáng)〇化]作為優(yōu)選,所述處理模塊用于從參訓(xùn)者圖像分別截取模擬虛擬人左眼和右眼看到 的圖像區(qū)域,仿真左右眼視差,并對(duì)應(yīng)地放置于虛擬人的左眼和右眼,成像效果更逼真。
      [0006] 虛擬人眼睛中的成像如果采用全身像,影像太小,而最能有辨識(shí)性的部分是人的 面部。因此,作為優(yōu)選,在虛擬人所述參訓(xùn)者圖像采用參訓(xùn)者臉部圖像。
      [0007] 參訓(xùn)者圖像可預(yù)先存儲(chǔ)也可實(shí)時(shí)采集,相應(yīng)地可增設(shè)與處理模塊連接的存儲(chǔ)模 塊,用于預(yù)存參訓(xùn)者圖像或者增設(shè)與處理模塊連接的圖像采集模塊,用于實(shí)時(shí)捕獲參訓(xùn)者 圖像。實(shí)時(shí)采集更有實(shí)時(shí)性、逼真性,而后續(xù)的人臉定位跟蹤及相應(yīng)的圖像處理手段較為成 熟,因此,更優(yōu)選實(shí)時(shí)采集方式。
      [0008] 本發(fā)明還提供了一種訓(xùn)練共同注意力的交互系統(tǒng),包括:顯示模塊,用于呈現(xiàn)虛 擬人影像;處理模塊,用于將參訓(xùn)者圖像成像于虛擬人的眼睛中;互動(dòng)模塊,用于通過(guò)控制 虛擬人的行為向參訓(xùn)者傳達(dá)信息。所述虛擬人的行為包括虛擬人肢體動(dòng)作、表情和聲音中 的任意一種或組合。應(yīng)用本發(fā)明交互系統(tǒng)時(shí),在虛擬人眼睛中會(huì)呈現(xiàn)參訓(xùn)者圖像,引起參 訓(xùn)者注意,在參訓(xùn)者直視虛擬人時(shí),虛擬人可通過(guò)各種肢體動(dòng)作、說(shuō)話的方式引導(dǎo)參訓(xùn)者操 作或交流,有利于兒童共同注意能力的培養(yǎng)。
      [0009] 本發(fā)明還提供了一種訓(xùn)練共同注意力的交互方法,呈現(xiàn)虛擬人影像,將參訓(xùn)者成 像于虛擬人的眼睛中W吸引參訓(xùn)者的注意力。
      [0010] 作為優(yōu)選,所述將模擬虛擬人左眼和右眼看到的圖像區(qū)域?qū)?yīng)地放置于虛擬人的 左眼和右眼的具體實(shí)現(xiàn)方式為:
      [0011] 依據(jù)虛擬人的瞳孔球形尺寸對(duì)待放置圖像進(jìn)行球形形變和縮放處理;
      [0012] 參照虛擬人的瞳孔模板對(duì)變形和縮放后的待放置圖像進(jìn)行裁剪操作;
      [0013] 將裁減后的待放置圖像按預(yù)設(shè)的透明度與虛擬人瞳孔區(qū)域圖像進(jìn)行疊加。
      [0014] 總體而言,通過(guò)本發(fā)明所構(gòu)思的W上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明方法通過(guò) 檢測(cè)、跟蹤人機(jī)互動(dòng)中參訓(xùn)者圖像,并經(jīng)過(guò)圖像處理方法實(shí)時(shí)映射到虛擬人物的眼睛瞳孔 上,增強(qiáng)了虛擬仿真人物的逼真性,提高了兒童在互動(dòng)中對(duì)虛擬人物眼睛的注視程度,有利 于兒童共同注意能力的培養(yǎng)。
      【附圖說(shuō)明】
      [0015] 圖1是本發(fā)明系統(tǒng)較佳實(shí)施例結(jié)構(gòu)組成示意圖;
      [0016]圖2是本發(fā)明系統(tǒng)較佳實(shí)施例面部定位流程圖;
      [0017] 圖3是本發(fā)明系統(tǒng)較佳實(shí)施例面部繪制流程圖;
      [0018]圖4是本發(fā)明系統(tǒng)較佳實(shí)施例所使用的虛擬人物示意圖;
      [0019] 圖5是本發(fā)明系統(tǒng)較佳實(shí)施例所使用的虛擬人物眼球-瞳孔模型示意圖;
      [0020] 圖6是本發(fā)明系統(tǒng)較佳實(shí)施例所使用的虛擬人物瞳孔模板示意圖,圖6 (a)是虛擬 人物左瞳孔模板,圖6(b)是虛擬人物右瞳孔模板;
      [0021]圖7是本發(fā)明系統(tǒng)較佳實(shí)施例在虛擬人物瞳孔中繪制兒童面部后的結(jié)果示意圖。
      【具體實(shí)施方式】
      [0022] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白,W下結(jié)合附圖及實(shí)施例,對(duì) 本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解,此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用W解釋本發(fā)明,并 不用于限定本發(fā)明。此外,下面所描述的本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式中所設(shè)及到的技術(shù)特征只要 彼此之間未構(gòu)成沖突就可W相互組合。
      [0023] 圖1示出了本發(fā)明訓(xùn)練共同注意力的系統(tǒng)的一個(gè)較佳實(shí)施例。實(shí)施例包括:采集 模塊10,采集包含參訓(xùn)者的圖像;處理模塊包括面部圖像獲取模塊11和面部繪制模塊12, 面部圖像獲取模塊11從采集到的視頻圖像獲取參訓(xùn)者面部圖像塊,面部繪制模塊12將定 位到的面部圖像塊經(jīng)形變、縮放處理后繪制到虛擬人物眼睛瞳孔中;顯示模塊13,呈現(xiàn)虛 擬人影像W及仿真場(chǎng)景。
      [0024] 實(shí)施例中,參訓(xùn)者為有溝通交往障礙的兒童,虛擬人啟用的一卡通人物(請(qǐng)參見(jiàn) 圖4)。
      [00巧]參照?qǐng)D2示出的面部圖像獲取模塊11的工作流程圖: 陽(yáng)0%] 步驟S20,從圖像采集模塊10獲取視頻圖像。
      [0027] 步驟S21,從視頻圖像中檢測(cè)兒童面部。優(yōu)選地,本實(shí)施例采取化ar特征加層級(jí)式 AdaBoost分類器的方法從圖像采集模塊10采集到的圖像中檢測(cè)兒童面部。t時(shí)刻檢測(cè)到 的面部中屯、點(diǎn)坐標(biāo)和尺度記為(皆,巧,S巧。 陽(yáng)02引步驟S22,從視頻圖像中跟蹤兒童面部。優(yōu)選地,本實(shí)施例采取Cam化ift算法跟蹤 兒童面部。t時(shí)刻跟蹤到的面部中屯、點(diǎn)坐標(biāo)和尺度記為
      [0029] 步驟S23,獲取并保存面部信息(中屯、點(diǎn)坐標(biāo)、尺度)。優(yōu)選地,在t時(shí)刻,若步 驟S21檢測(cè)到面部且步驟S22跟蹤到面部時(shí),W檢測(cè)到的面部信息(Af ,Sf)作為獲 取的面部信息;若步驟S21未檢測(cè)到面部但步驟S22跟蹤到面部時(shí),W跟蹤到的面部信息(If 作為獲取的面部信息。獲取的面部信息記為保,玲為),并保存到歷史面 部信息表。
      [0030] 步驟S24,面部位置和尺度平滑處理。優(yōu)選地,利用前n帖的歷史面部信息對(duì)t時(shí) 刻的面部位置和尺度進(jìn)行平滑處理。預(yù)設(shè)前N帖的平滑權(quán)重分別為(iit。,…,時(shí) 刻的平滑權(quán)重為yt,且:終^ = 1。優(yōu)選地,使用下式計(jì)算t時(shí)刻面部平滑后的位置和 尺度:
      [0031]
      [0032] 式中狂't,Y' t,S't)是t時(shí)刻經(jīng)過(guò)平滑后的面部的位置和尺度。面部位置和 尺度平滑處理的目的是避免后續(xù)面部繪制模塊12繪制到卡通人物瞳孔中的面部圖像出現(xiàn) 較為嚴(yán)重的抖動(dòng)。
      [003引步驟S25,模擬左眼和右眼看到的面部圖像。優(yōu)選地,使用下式計(jì)算模擬左眼看到 的面部圖像中屯、坐標(biāo)稱M?);
      [0034]
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