[发明专利]一种基于目标面部表情采集的音乐自动播放系统及方法

权利要求书

1.一种基于目标面部表情采集的音乐自动播放系统，其特征在于，包括采集单元、处理单元和音乐播放单元，其中：

所述的采集单元用于获取用户面部情绪的视频信息，并将其传递给处理单元；

所述的处理单元用于控制采集单元对用户的视频采集，把采集到的视频信息整合处理生成视频信号，再从整合后的视频信号中提取出用户的情绪信号，并将其传递给音乐播放单元；提取面部情绪信号采用基于图像空间变换的放大算法，具体包括以下步骤：

(a)把图像分割为若干帧；

(b)对于分割好的帧图，在每一帧上选取特征点，记录坐标；再任选其中某一帧为标准帧，通过对各帧中特征点的坐标进行计算，可得标准帧之外的每一帧变换到标准帧的转移矩阵；对标准帧之外的每一帧用对应的转移矩阵进行变换，即将视频信息中每一帧图像都重叠到了标准帧上；

(c)在变换后的图像上锁定能提取出面部情绪信号的关注部位，选取各个关注部位边缘为特征点，记录坐标；通过对各帧中特征点坐标相对于标准帧特征点坐标的计算，得出各个特征点的位移方向和位移速度，从而获得基于时间序列的各个情绪识别部位的动作变化与动作速度；

(d)通过与面部动作编码系统FACS中的数据对比，从而判定用户此时的心情；

所述的音乐播放单元根据用户的面部表情变化实现音乐的自动播放；所述音乐播放单元在得到用户表情愉悦的信息时，继续播放当前播放的音乐，并记录歌曲的频率和柔和度；当用户表情显示不愉悦时，减少该音乐的播放次数，并即时进行波形调制，逐步过渡到用户表现出愉悦表情的音乐；所述波形调制具体为：

假设初始音频在调制时刻的表达式为y＝u(x)，目标音频在该时刻的表达式是h＝g(x)，其中u(x)、g(x)皆为三角函数表达式；通过开关的切换，改变音频在状态空间的切换面s(x)＝0两边的结构，切换函数为s＝s(x)；

即在音乐自动播放系统x∈Rⁿ的状态空间中，有一个切换面s＝s(x₁,x₂,…,x_n)＝0，n为空间维度数，它将状态空间分为上下两部分，s＞0及s＜0；

在切换面上某一区域内所有点均是终止点的话，则一旦运动点RP趋近于该区域时，就被吸引在该区域内运动，当运动点RP到达切换面s(x)＝0附近时，有：

等效于：

不等式对系统提出v(x₁,x₂,…,x_n)＝[s(x₁,x₂,…,x_n)]²的李亚普洛夫稳定的必要条件；

设系统的状态方程为：

如果实现了滑模变，系统已进入滑动模态区，此时ds/dt＝0，则

即：

对u的解为u＝u^*(x)，将等效控制u^*(x)代入方程式可得：

s(x)＝0

从而实现波形调制。

2.根据权利要求1所述的一种基于目标面部表情采集的音乐自动播放系统，其特征在于，面部情绪的观测部位是用户身体上具有情绪信息的部位，包括额头、眉毛、眼睛、面颊、鼻翼和嘴巴。

3.根据权利要求1所述的一种基于目标面部表情采集的音乐自动播放系统，其特征在于，所述的处理单元还包括心率信息的采集，将心率信息作为音乐调节的参考，心率过快则调节音乐缓慢过渡到平静的节奏，如果心跳较慢且情绪不愉悦，调节音乐过渡到欢快的节奏。

4.一种基于目标面部表情采集的音乐自动播放方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)视频采集：采集单元在处理单元的控制下获取用户面部的视频信息，将其传递给处理单元；

(2)面部情绪提取：处理单元对采集单元采集到的视频信息加以整合处理，再从整合后的视频信号中提取出用户的面部情绪信号；

(3)音乐自动播放：根据用户的面部表情变化实现音乐的智能播放；处理单元自动识别用户的心情后，作记录；当用户表情愉悦时，则继续播放该音乐，并记录音乐的频率和柔和度；当用户表情显示不愉悦时，作记录，减少该音乐的播放次数，并即时进行波形调制，逐步过渡到用户表现出愉悦表情的音乐。