一種心理測試系統及心理測試方法技術方案

本發明專利技術涉及一種心理測試系統及心理測試方法，該系統包括人眼圖像采集裝置和主機子系統；人眼圖像采集裝置用于人眼圖像的采集壓縮編碼，然后將人眼圖像傳輸至主機子系統；主機子系統用于對接受的每一人眼圖像進行處理，得到訓練樣本，記錄每一訓練樣本表征的心理狀態，將測試樣本與訓練樣本進行匹配，與測試樣本相匹配的最佳匹配訓練樣本表征的心理狀態即為測試樣本表征的心理狀態。心理測試方法利用該測試系統，應用瞳孔區域分析與定位、信息建模、KPCA方法、模式識別與分類方法完成對被試的心理狀態判定。該測試系統操作簡單快捷，同時避免了可見光的干擾，該方法實現瞳孔的精確定位和瞳孔面積的精細分析，對被試心理狀態的判定準確性高。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及。
技術介紹
隨著圖像分析技術的發展，眼球定位與跟蹤技術已逐漸成熟并實用化。應用眼動軌跡與瞳孔縮放信息可進行多種心理和生理測試:通過眼球定位可進行視線追蹤，實現人機交互；一些學者通過提取人在閱讀過程中的眼球運動特征可以進行人的性格及心理分析；通過受試者對敏感的視覺刺激信息的反應，可以進行眼球運動和瞳孔收縮與擴張分析，實現“測謊”等多種應用。“眼睛是心靈的窗戶”，瞳孔縮放與心理反應密切相關，而且不受人的控制。通常，在恐怖、緊張、憤怒、喜愛、疼痛等狀態下，瞳孔會擴大；而在厭惡、疲倦、煩惱時則會縮小；人們在出現強烈興趣或追求動機時，瞳孔也會迅速擴大。在西方流傳著古代一個賭徒詐騙莊家的故事，就是利用瞳孔來行騙。狡猾的賭徒先用小金額下注，并密切注視莊家的反應。如果押中了，莊家的瞳孔就會驟然擴大，其同伙就加大賭注，莊家屢次輸錢卻不知道秘密是如何泄露的。古代波斯的珠寶商人也會通過觀察瞳孔獲利。如果珠寶能使顧客的瞳孔擴張，商人就可把價定高一些。這些故事表明人們早就注意到心理活動和瞳孔有密切關系。科學研究表明，瞳孔變化可以反映人們內心世界。有心理學家用兩張美麗的人像照片給被測試的人觀看，兩張照片是完全相同的，但其中一張有一點極細微的缺點。受試者說不出兩張照片有什么不同，但瞳孔對兩張照片的反應卻有所差異。這個實驗說明，瞳孔是很難受到人為控制的，它是一種潛意識的反應。訓練有素的人可對自己進行全方位的偽裝，而瞳孔卻不會說謊。此外，心理活動還會反應到眼動軌跡上。美國著名心理學家大衛.李伯曼教授發現，對大多數人來說，當人們的大腦進入記憶搜索狀態，也就是回憶某件真實存在的事情時，眼睛會先向上、再向 左轉動。而如果當一個人嘗試去編造謊話時，眼球則會先向上、再向右轉動。研究人員把眼球的運動軌跡主要分為六個方向:左上、左中、左下、右上、右中、右下，每個位置都有不同的意義。在心理分析中，右邊代表將來，左邊代表過去，上邊代表視覺，中間代表聽覺，下邊代表感覺、理性思維。因此，當眼睛轉向左上方，表示在回想一些視覺上的記憶；眼睛轉向左中方，表示在回想一些聽覺上的記憶；眼睛轉向左下方，表示在內心進行一些理性思考；眼睛轉向右上方，表示在思考未來；眼睛轉向右中方，表示在想象一個聲音，例如在想象詢問某人問題時，對方會如何答復；眼睛轉向右下方，表示正在體會一種身體上的感覺。上海天岸電子科技有限公司開發了瞳孔心理測試儀，是國內唯一一家采用瞳孔測謊技術的公司。應用瞳孔進行心理測試有充分的科學依據，但也面臨許多技術難題，造成在可靠性方面的不足。首先，瞳孔易受光線強弱的干擾；其次，瞳孔圖像的采集和后續處理不夠完善，反應在定位的精確度和區域面積分析的準確性不足，重復性不理想；此外，如何利用眼動軌跡和瞳孔縮放信息建立信息模型，并通過有效的技術手段提取特征，構造評價體系，提高系統的魯棒性，是需要進一步研究的問題。
技術實現思路
針對現有技術存在的上述問題，本專利技術的目的是:提供一種心理測試系統，該系統可很好地解決心理測試中的易用性、魯棒性、可重復性的技術問題。為實現上述專利技術目的，本專利技術采用如下技術方案:一種心理測試系統，其特征在于:該系統包括人眼圖像采集裝置和主機子系統；所述人眼圖像采集裝置用于人眼圖像的采集和壓縮編碼，并將壓縮后的人眼圖像傳輸至主機子系統；所述主機子系統用于對人眼圖像采集裝置傳輸的每一人眼圖像進行處理，得到訓練樣本，并記錄每一訓練樣本所表征的心理狀態，然后將測試樣本與訓練樣本進行匹配，與測試樣本相匹配的最佳匹配訓練樣本表征的心理狀態即為測試樣本表征的心理狀態。作為優化，所述人眼圖像采集裝置包括頭戴式固定架、充電電池、DC-DC轉換模塊、電路板、2只紅外LED和2只視頻攝像頭；所述頭戴式固定架上與人眼相對位置處具有透明的觀察窗，所述2只視頻攝像頭分別設置在觀察窗內側，并用于采集人眼圖像；所述2只紅外LED用于為視頻攝像頭工作時提供照明；所述電路板包括依次連接的模數轉換及存儲單元，圖像壓縮編碼單元和無線通信單元；所述模數轉換及存儲單元有2路分別用于對2只視頻攝像頭采集人眼圖像進行模數轉換和存儲，圖像壓縮編碼單元用于對模數轉換及存儲單元處理后的人眼視頻圖像進行壓縮編碼，所述無線通信單元用于將壓縮后的人眼視頻圖像傳輸至主機子系統。所述充電電池對紅外LED和視頻攝像頭提供電源，所述充電電池通過DC-DC轉換模塊對電路板供電。作為優化，所述主機子系統包括瞳孔區域分析與定位模塊、信息聯合建模模塊、樣本收集模塊、主成分分析模塊、分類器構造模塊、測試樣本分類判決模塊；所述瞳孔區域分析與定位模塊用于對人眼圖像采集裝置傳輸的每一人眼圖像進行處理，得到每一人眼圖像的每一幀中瞳孔位置、瞳孔面積和瞳孔縮放比率，并將瞳孔位置、瞳孔面積和瞳孔縮放比率作為每一幀人眼圖像的信息矢量；所述信息聯合建模模塊用于將所述瞳孔區域分析與定位模塊的對人眼圖像處理 得到的每一人眼圖像中的所有信息矢量按照人眼圖像中的幀序列組合在一起，得到訓練樣本矩陣；所述樣本收集模塊用于記錄所述訓練樣本矩陣中每個訓練樣本表征的心理狀態；所述主成分分析模塊用于對所述訓練樣本矩陣中每個訓練樣本進行降維處理，得到與每個訓練樣本對應的訓練樣本降維信息，對測試樣本進行降維處理，得到測試樣本降維信息；所述分類器構造模塊用于對每個訓練樣本降維信息建立最鄰近分類器，并分別計算測試樣本降維信息與每個訓練樣本降維信息間的歐氏距離；所述測試樣本分類判決模塊用于確定測試樣本降維信息與所有訓練樣本降維信息歐氏距離中的最小歐氏距離所對應的訓練樣本，并將該訓練樣本作為最佳匹配訓練樣本，將最佳匹配訓練樣本表征的心理狀態認定為測試樣本表征的心理狀態輸出。 一種心理狀態測試方法，采用上述所述的心理測試系統測試，具體步驟如下:S1:利用人眼圖像采集裝置采集人眼圖像，并將其壓縮編碼，然后再將壓縮后的人眼圖像傳輸至主機子系統的瞳孔區域分析與定位模塊；S2:所述瞳孔區域分析與定位模塊對人眼圖像采集裝置傳輸的每一人眼圖像進行處理，得到每一人眼圖像的每一幀中瞳孔位置、瞳孔面積和瞳孔縮放比率，并將瞳孔位置、瞳孔面積和瞳孔縮放比率作為每一幀人眼圖像的信息矢量；每一人眼圖像的每一幀中瞳孔位置橫縱坐標為X，y、瞳孔面積為S，瞳孔縮放比率為z，用百分比表示為z=100 (S-Sniin)/Sniin, Sniin表示每一人眼圖像中所有幀圖像中瞳孔面積的最小值；S3:所述信息聯合建模模塊將步驟S2處理得到的每一人眼圖像中的所有信息矢量按照人眼圖像中的巾貞序列組合在一起，得到一個訓練樣本，Aij=U1, Y1, Z1Ix2, y2, ZfXp, yp, zp…xk, yk, zk}, P e {1，2，...，k},其中，k表示第i個人眼圖像所包含的總巾貞數，j=3k, xp, yp表示第i個人眼圖像的第P巾貞中瞳孔位置的橫縱坐標，Zp表示第i個人眼圖像的第P幀中瞳孔縮放比率，若有m個人眼圖像，則可得到mXn的訓練樣本矩陣Anm，其中m表示訓練樣本的數量，η表示每個訓練樣本的維數；S4:所述樣本收集模塊記錄所述訓練樣本矩陣Anm中每個訓練樣本表征的心理狀態；S5:所述主成分分析模塊對所述訓練樣本矩陣Anm中每個訓練樣本進行降維處理，得到與每個訓練樣本對應的訓練本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種心理測試系統，其特征在于：該系統包括人眼圖像采集裝置和主機子系統；所述人眼圖像采集裝置用于人眼圖像的采集和壓縮編碼，并將壓縮后的人眼圖像傳輸至主機子系統；所述主機子系統用于對人眼圖像采集裝置傳輸的每一人眼圖像進行處理，得到訓練樣本，并記錄每一訓練樣本所表征的心理狀態，然后將測試樣本與訓練樣本進行匹配，與測試樣本相匹配的最佳匹配訓練樣本表征的心理狀態即為測試樣本表征的心理狀態。

【技術特征摘要】
1.一種心理測試系統，其特征在于:該系統包括人眼圖像采集裝置和主機子系統； 所述人眼圖像采集裝置用于人眼圖像的采集和壓縮編碼，并將壓縮后的人眼圖像傳輸至主機子系統； 所述主機子系統用于對人眼圖像采集裝置傳輸的每一人眼圖像進行處理，得到訓練樣本，并記錄每一訓練樣本所表征的心理狀態，然后將測試樣本與訓練樣本進行匹配，與測試樣本相匹配的最佳匹配訓練樣本表征的心理狀態即為測試樣本表征的心理狀態。2.如權利要求1所述的心理測試系統，其特征在于:所述人眼圖像采集裝置包括頭戴式固定架、充電電池、DC-DC轉換模塊、電路板、2只紅外LED和2只視頻攝像頭； 所述頭戴式固定架上與人眼相對位置處具有透明的觀察窗，所述2只視頻攝像頭分別設置在觀察窗內側，并用于采集人眼圖像； 所述2只紅外LED用于為視頻 攝像頭工作時提供照明； 所述電路板包括依次連接的模數轉換及存儲單元，圖像壓縮編碼單元和無線通信單元；所述模數轉換及存儲單元有2路分別用于對2只視頻攝像頭采集人眼圖像進行模數轉換和存儲，圖像壓縮編碼單元用于對模數轉換及存儲單元處理后的人眼視頻圖像進行壓縮編碼，所述無線通信單元用于將壓縮后的人眼視頻圖像傳輸至主機子系統。所述充電電池對紅外LED和視頻攝像頭提供電源，所述充電電池通過DC-DC轉換模塊對電路板供電。3.如權利要求1所述的心理測試系統，其特征在于:所述主機子系統包括瞳孔區域分析與定位模塊、信息聯合建模模塊、樣本收集模塊、主成分分析模塊、分類器構造模塊、測試樣本分類判決模塊； 所述瞳孔區域分析與定位模塊用于對人眼圖像采集裝置傳輸的每一人眼圖像進行處理，得到每一人眼圖像的每一幀中瞳孔位置、瞳孔面積和瞳孔縮放比率，并將瞳孔位置、瞳孔面積和瞳孔縮放比率作為每一幀人眼圖像的信息矢量； 所述信息聯合建模模塊用于將所述瞳孔區域分析與定位模塊的對人眼圖像處理得到的每一人眼圖像中的所有信息矢量按照人眼圖像中的幀序列組合在一起，得到訓練樣本矩陣； 所述樣本收集模塊用于記錄所述訓練樣本矩陣中每個訓練樣本表征的心理狀態； 所述主成分分析模塊用于對所述訓練樣本矩陣中每個訓練樣本進行降維處理，得到與每個訓練樣本對應的訓練樣本降維信息，對測試樣本進行降維處理，得到測試樣本降維信息； 所述分類器構造模塊用于對每個訓練樣本降維信息建立最鄰近分類器，并分別計算測試樣本降維信息與每個訓練樣本降維信息間的歐氏距離； 所述測試樣本分類判決模塊用于確定測試樣本降維信息與所有訓練樣本降維信息歐氏距離中的最小歐氏距離所對應的訓練樣本，并將該訓練樣本作為最佳匹配訓練樣本，將最佳匹配訓練樣本表征的心理狀態認定為測試樣本表征的心理狀態輸出。4.一種心理狀態測試方法，其特征在于:采用權利要求3所述的心理測試系統測試，具體步驟如下: S1:利用人眼圖像采集裝置采集人眼圖像，并將其壓縮編碼，然后再將壓縮后的人眼圖像傳輸至主機子系統的瞳孔區域分析與定位模塊；52:所述瞳孔區域分析與定位模塊對人眼圖像采集裝置傳輸的每一人眼圖像進行處理，得到每一人眼圖像的每一幀中瞳孔位置、瞳孔面積和瞳孔縮放比率，并將瞳孔位置、瞳孔面積和瞳孔縮放比率作為每一幀人眼圖像的信息矢量； 每一人眼圖像的每一幀中瞳孔位置橫縱坐標為x，y、瞳孔面積為s，瞳孔縮放比率為z，用百分比表示為Z=IOO (S-Sniin)/Sniin, Sniin表示每一人眼圖像中所有幀圖像中瞳孔面積的最小值； 53:所述信息聯合建模模塊將步驟S2處理得到的每一人眼圖像中的所有信息矢量按照人眼圖像中的巾貞序列組合在一起，得到一個訓練樣本，Aij= (X1, Y1, Z1Ix2, y2, ZfXp, yp, zp...xk, yk, zj , p e {I, 2,, k},其中，k表示第i個人眼圖像所包含的總巾貞數,j=3k, xp, yp表示第i個人眼圖像的...

【專利技術屬性】
技術研發人員：毛玉星，唐雄，王艷，汪泉霖，廖紹文，劉赫銘，
申請(專利權)人：重慶大學，
類型：發明
國別省市：