[发明专利]一种基于表情控制情感灯的方法及其系统

权利要求书

1.一种基于表情控制情感灯的方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、实时采集用户的人脸图像，对采集的人脸图像进行预处理，获取人脸五官特征、人脸轮廓特征及方向梯度直方图特征；

S2、获取本地的人体测量学模型，将人脸五官特征、人脸轮廓特征及方向梯度直方图特征输入到人体测量学模型中，得出人脸图形对应的年龄分类；

S3、将人脸五官特征、人脸轮廓特征及方向梯度直方图特征输入到卷积神经网络中，得到用户的人脸表情识别结果，根据表情识别结果分析得到用户情感状态，根据用户情感状态映射形成灯光调整方案；

S4、获取本地音乐情感模型，并将年龄分类和用户情感状态引入音乐情感模型中，获取音乐调整方案。

2.如权利要求1所述的一种基于表情控制情感灯的方法，其特征在于：所述S1中预处理包括：灰度处理、图像裁剪和数据增量处理。

3.如权利要求1所述的一种基于表情控制情感灯的方法，其特征在于：所述S2中人体测量学模型根据人脸五官特征、人脸轮廓特征进行年龄分类。

4.如权利要求1所述的一种基于表情控制情感灯的方法，其特征在于：所述S3中用户情感状态包括：开心、惊讶、愤怒、沮丧、平静和/或疲劳。

5.如权利要求1所述的一种基于表情控制情感灯的方法，其特征在于：所述S3中卷积神经网络包含5个卷积层和3个全连接层；

所述第一卷积层具有96个大小为11×11的内核，并对输入的图像做过滤处理；第二卷积层具有128个5×5×48的内核，其输入连接到第一卷积层的输出，并对第一卷积层输出的图像做过滤处理；第三卷积层具有192个大小为3×3×128的内核，其输入连接到第二卷积层的输出，其对第二卷积层的输出做卷积处理；第四卷积层具有192个大小为3×3×192的内核，其输入连接到第三卷积层的输出，其对第三卷积层的输出做卷积处理；第五卷积层的输入连接到第四卷积层的输出，其对第四卷积层的输出做卷积处理，第三卷积层第四卷积层第五卷积层具有128个大小为3×3×192的内核；第一全连接层连接到第五卷积层的输出，第二全连接层将第一全连接层的输出作为输入，第三全连接层将第二全连接层的输出作为输入，3个全连接层均具有1024个神经元。

6.如权利要求1所述的一种基于表情控制情感灯的方法，其特征在于：所述S4中音乐情感模型采用监督机器学习的方法实现音乐情感预测，以及根据用户情感状态筛选具有相同音乐情感的音乐。

7.一种基于表情控制情感灯的系统，其包括中心处理器、数据采集单元、人脸识别单元、表情分析单元和灯光控制单元，其特征在于：还包括音乐控制单元；

所述数据采集单元采集房间实时动态画面以及语音指令信息，并将实时动态画面传输给人脸识别单元，将语音指令信息发送至中心处理器；

所述人脸识别单元提取实时动态画面中人脸图像，对人脸图像进行预处理并提取人脸关键点和方向梯度直方图特征，计算关键点得出人的年龄信息，将年龄信息发送至中心处理器，并将方向梯度直方图特征发送至表情分析单元；

所述表情分析单元将方向梯度直方图特征输入卷积神经网络，得到用户的人脸表情识别结果，根据表情识别结果分析得到用户情感状态，并将情感状态发送至中心处理器；

所述中心处理器在数据采集单元未接受到语音指令信息时，根据情感状态信息、用户年龄信息生成灯光调节方案以及音乐调节方案，并将灯管调节方案传输至灯光控制单元，将音乐调节方案传输至音乐控制单元；在数据采集单元接收到语音指令信息时，根据语音指令信息要求对灯光亮度、色彩和音乐的种类与音量的大小进行控制。

所述灯光控制单元根据音乐调节方案调节情感灯发出的灯光亮度和色调；

所述音乐控制单元根据音乐调节方案筛选具有相应的音乐情感的音乐，并播放该音乐；

所述数据采集单元的输出端分别与中心处理器的输入端和人脸识别单元的输入端电性连接，人脸识别单元的输出端分别与中心处理器的输入端和表情分析单元的输入端电性连接，表情分析单元的输出端与中心处理器的输入端电性连接，中心处理器的输出端分别与灯光控制单元和音乐控制单元电性连接。