專利名稱：一種使現(xiàn)實(shí)和虛擬世界中人物交互影響的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用傳感器監(jiān)測現(xiàn)實(shí)生活中用戶的運(yùn)動行為，以及將現(xiàn)實(shí)世界中用戶 行為和虛擬世界中虛擬角色狀態(tài)以及相關(guān)屬性相互結(jié)合并交互式影響的方法。
背景技術(shù)：
根據(jù)出版總署09年1月初公布的數(shù)據(jù)，08年我國網(wǎng)絡(luò)游戲出版產(chǎn)業(yè)實(shí)際銷售收入 達(dá)183. 8億元，比2007年增長76. 6%。網(wǎng)絡(luò)游戲產(chǎn)業(yè)收入規(guī)模已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過傳統(tǒng)的三大娛 樂產(chǎn)業(yè)一電影、電視和音樂，成為中國娛樂業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)發(fā)展的排頭兵。在網(wǎng)絡(luò)游戲蓬勃發(fā)展的同時，也受到了眾多質(zhì)疑和打擊。有人認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)游戲讓人 (尤其是青少年)沉迷，導(dǎo)致精神沉淪，而且由于長時間坐著不動，運(yùn)動機(jī)會減少，導(dǎo)致各種 疾病發(fā)生。其實(shí)網(wǎng)絡(luò)游戲本身就沒有錯，適當(dāng)時間玩樂可以讓人放松，所以如何引導(dǎo)人們在 網(wǎng)絡(luò)游戲上合理花銷時間是現(xiàn)在新型游戲的當(dāng)務(wù)之急。隨著電子與通信技術(shù)的發(fā)展，傳感器開始覆蓋人類生活的各個方面，例如無線接 入點(diǎn)、射頻發(fā)生器、加速度計(jì)等，這些傳感器能夠在無形中記錄人們的行為，從而推斷出人 們所處的狀態(tài)?；趥鞲衅鞯男袨樽R別已成為目前研究的熱點(diǎn)，它們多采用傳感器技術(shù)和 數(shù)據(jù)挖掘/機(jī)器學(xué)習(xí)算法相結(jié)合的方法，從底層的傳感器信息推斷高層的用戶行為狀態(tài)。若將現(xiàn)實(shí)中推斷出來的用戶行為狀態(tài)影響虛擬游戲中的虛擬角色，包括虛擬角色 的行為和情緒等狀態(tài)以及能力、經(jīng)驗(yàn)值或虛擬貨幣等屬性，可以讓用戶主動發(fā)覺自身狀態(tài)， 從而通過游戲正向引導(dǎo)用戶調(diào)節(jié)現(xiàn)有的行為狀態(tài)。另一方面，游戲中用戶闖關(guān)的能力，不再 是靠犧牲身體日日夜夜電腦前拼殺得到，而是靠日常生活中時刻調(diào)節(jié)到最佳的行為狀態(tài)得 到，這讓游戲變得更加健康，更加利于生活。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)游戲嚴(yán)重影響人的日常生活以及身心健康的問 題，提出了一種將行為識別技術(shù)引入到虛擬網(wǎng)絡(luò)游戲當(dāng)中，由游戲用戶的行為狀態(tài)影響游 戲中的虛擬角色，通過虛擬角色的行為和情緒等狀態(tài)以及能力、經(jīng)驗(yàn)值或虛擬貨幣等屬性 的變化反作用于現(xiàn)實(shí)中的用戶，將現(xiàn)實(shí)與虛擬相統(tǒng)一的方法，既能引導(dǎo)用戶合理安排游戲 時間，休閑和鍛煉兩不誤，又能讓游戲更利于健康生活。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案基于虛實(shí)結(jié)合的對稱交互式行為模型方法，包括如下步驟步驟1 用戶當(dāng)前行為狀態(tài)識別。利用傳感器可以測量用戶的加速度、速度、所處 環(huán)境的信號等各種底層信息，利用機(jī)器學(xué)習(xí)方法推斷出用戶的行為狀態(tài)。步驟2 得到現(xiàn)實(shí)世界的人物狀態(tài)參數(shù)。根據(jù)步驟1推斷出的用戶狀態(tài)信息，在已 有的學(xué)習(xí)庫中進(jìn)行匹配，找出對應(yīng)的人物狀態(tài)參數(shù)。其中學(xué)習(xí)庫是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)得到。步驟3 得到虛擬世界角色的狀態(tài)參數(shù)以及各屬性參數(shù)。我們設(shè)定在現(xiàn)實(shí)世界與虛擬世界中，人物的同一狀態(tài)對應(yīng)著相似的參數(shù)，兩者存在一定關(guān)系。現(xiàn)實(shí)世界中人物狀態(tài) 參數(shù)通過非線性映射函數(shù)轉(zhuǎn)換，計(jì)算出虛擬世界角色的狀態(tài)參數(shù)以及屬性參數(shù)。步驟4 調(diào)整游戲中虛擬角色的行為狀態(tài)以及對應(yīng)屬性值。根據(jù)虛擬世界角色的 狀態(tài)參數(shù)，調(diào)整游戲中虛擬角色的行為和情緒等狀態(tài)，同時根據(jù)虛擬世界角色的屬性參數(shù)， 調(diào)整虛擬角色的能力、經(jīng)驗(yàn)值或虛擬貨幣等屬性。以上步驟將循環(huán)進(jìn)行，并非時刻需要監(jiān)測用戶的行為，而是通過虛擬世界人物的 表現(xiàn)和界面設(shè)計(jì)(形象和動作等)來反饋提醒用戶可通過以上自身行為對虛擬人物進(jìn)行狀 態(tài)調(diào)整，而不是僅需要用戶沉迷于游戲中或長時間通過游戲來增加自己虛擬人物各種狀態(tài) (包括擁有物)。本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果是本發(fā)明利用廣泛應(yīng)用的傳感器采集用戶的各種行為數(shù)據(jù)，推斷用戶現(xiàn)處的身體情 況等狀態(tài)，并將此狀態(tài)反映至游戲的虛擬角色中，包括虛擬角色的行為和情緒等狀態(tài)以及 能力、經(jīng)驗(yàn)值或虛擬貨幣等屬性等，進(jìn)而使用戶主動發(fā)覺自身狀態(tài)的不足，從而進(jìn)行狀態(tài)調(diào) 整，達(dá)到一個游戲正向推動用戶健康生活的目的。具體來說，本發(fā)明有以下優(yōu)勢1、利用現(xiàn)在廣泛應(yīng)用的傳感器，隨時探測用戶的行為，推測其狀態(tài)，方便易行。2、讓游戲中的虛擬角色的各個屬性狀態(tài)變化反映自身的身體狀態(tài)，用戶主動式發(fā) 覺以及被動式提醒，這種方式與其他方式比較，更易于接受，也更有督促力。3、將現(xiàn)實(shí)世界與虛擬世界相結(jié)合，交互式影響，正向推動用戶在游戲與健康之間 達(dá)到平衡，從而享受積極的健康生活，該方式也是首創(chuàng)。本發(fā)明產(chǎn)生以上3個有益效果，讓用戶在游戲之中也能隨時感知自身的狀態(tài)信 息，督促自身隨時進(jìn)行行為狀態(tài)的調(diào)節(jié)改善。本發(fā)明可用于游戲產(chǎn)業(yè)和健康行業(yè)的軟件設(shè) 計(jì)當(dāng)中。


圖1是基于虛實(shí)結(jié)合的對稱交互式行為模型的流程示意圖；圖2是基于虛實(shí)結(jié)合的對稱交互式行為模型的模塊控制示意圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對 本發(fā)明的基于虛實(shí)結(jié)合的對稱交互式行為模型進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的 具體實(shí)施案例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。如附圖1所示，基于虛實(shí)結(jié)合的對稱交互式行為模型的流程為當(dāng)用戶處在某一 狀態(tài)下，傳感器采集相關(guān)數(shù)據(jù)，根據(jù)這些傳感器數(shù)據(jù)利用機(jī)器學(xué)習(xí)方法，如最近鄰(KNN)，支 持向量機(jī)(SVM)或隱馬模型(HMM)等，推斷出用戶的狀態(tài)，然后將得到的狀態(tài)與已統(tǒng)計(jì)好 的學(xué)習(xí)庫進(jìn)行匹配，找出用戶對應(yīng)的狀態(tài)參數(shù)，再通過非線性映射變換，找到虛擬角色對應(yīng) 的狀態(tài)參數(shù)以及屬性參數(shù)，最后通過參數(shù)化方法調(diào)整虛擬角色的行為和情緒等狀態(tài)以及能 力、經(jīng)驗(yàn)值或虛擬貨幣等屬性。以上流程可以概括為四個控制模塊(見附圖2)，分別對應(yīng)下 面的4個步驟。具體如下步驟1 用戶當(dāng)前行為狀態(tài)識別。此模塊包含傳感器數(shù)據(jù)采集以及機(jī)器學(xué)習(xí)推斷用戶行為狀態(tài)兩部分。首先利用傳感器采集用戶行為狀態(tài)數(shù)據(jù)，如利用加速度傳感器可以收集用戶的加 速度信息，速度傳感器可以收集用戶速度信息，手機(jī)中的Wi-Fi模塊可以收集用戶所在地 的ap信號強(qiáng)度。接著根據(jù)收集到的各種傳感器數(shù)據(jù)，采用機(jī)器學(xué)習(xí)方法推斷用戶行為狀態(tài)。如根 據(jù)加速度信息可以得到用戶跑步或靜止等運(yùn)動狀態(tài)，根據(jù)速度信息得到用戶跑步強(qiáng)度信 息。而通過ap信號信息可以得到用戶的位置。將所有的傳感器信息的綜合，得到用戶的最 終狀態(tài)。如根據(jù)ap信號信息，推斷出用戶在公園，加速度信息推斷出用戶在跑步，速度傳感 器信息推斷出用戶處于適度速度。再綜合時間信息，我們可得到，該用戶處于一個適度鍛煉 的狀態(tài)。在機(jī)器學(xué)習(xí)領(lǐng)域，需要先建立好用戶行為狀態(tài)模型，其輸入是采集到的傳感器數(shù) 據(jù)，而輸出是用戶的行為狀態(tài)。有很多方法可以用來建立用戶行為狀態(tài)模型。如可采用最 近鄰(KNN)，支持向量機(jī)(SVM)或隱馬模型(HMM)等學(xué)習(xí)方法來應(yīng)用于該問題。支持向量機(jī) (SVM)是機(jī)器學(xué)習(xí)領(lǐng)域常用的訓(xùn)練方法之一，具體使用方法具有公開的工具軟件和說明，可 參考http://Svmlight. joachims. org八機(jī)器學(xué)習(xí)方法包括2個過程，其一是訓(xùn)練，人工采 集若干數(shù)據(jù)，訓(xùn)練后得到判斷模型。其二是應(yīng)用，對新采集的傳感器數(shù)據(jù)判斷用戶的行為狀 態(tài)。步驟2 得到現(xiàn)實(shí)世界的人物狀態(tài)參數(shù)。此模塊也包含兩個部分，學(xué)習(xí)庫的建立以 及狀態(tài)信息到狀態(tài)參數(shù)的匹配。首先根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)得到所需的學(xué)習(xí)庫。由于人的狀態(tài)受多個因素影響，如地 點(diǎn)，行為，時間等，我們定義一個向量涵蓋各因素。我們設(shè)置各因素最高等級為5，從好到差 分別對應(yīng)5等級-1等級。若用戶在公園正常速度跑步1小時，根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，公園環(huán)境好， 地點(diǎn)因素等級設(shè)置為5，跑步屬于鍛煉，行為因素設(shè)置為5，時間1小時適度，時間等級設(shè)置 為5，最終的狀態(tài)參數(shù)為(5，5，5)。各因素等級高的情況下，對應(yīng)于用戶身體狀況以及精神 狀況好。若用戶在辦公室久坐3個小時，根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，我們設(shè)置狀態(tài)為(2，2，2)，對應(yīng)于用 戶處于一個疲乏狀態(tài)。狀態(tài)向量應(yīng)盡量涵括各種因素。學(xué)習(xí)庫中應(yīng)盡量涵括現(xiàn)實(shí)生活中用 戶的各種狀態(tài)。學(xué)習(xí)庫建立之后，就可以應(yīng)用于模型中。將步驟1推斷出的用戶狀態(tài)信息，在學(xué)習(xí) 庫中進(jìn)行匹配，找出對應(yīng)的人物狀態(tài)參數(shù)向量。同時在以后的應(yīng)用過程中，繼續(xù)對學(xué)習(xí)庫進(jìn) 行修改補(bǔ)充。步驟3 得到虛擬世界角色的狀態(tài)參數(shù)以及屬性參數(shù)。該模塊也包含兩個部分，映 射函數(shù)的建立以及應(yīng)用。我們設(shè)定在現(xiàn)實(shí)世界與虛擬世界中，人物的同一狀態(tài)對應(yīng)著相似的參數(shù)，兩者存
在一定關(guān)系。生成虛擬人目前主要的一種技術(shù)，是通過計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)合成三維動畫人物，用 動畫參數(shù)驅(qū)動人臉的口型動作和面部、頭部等表情動作，其特點(diǎn)在于實(shí)時性好。MPEG4視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)中的人臉動畫參數(shù)框架主要定義了兩套參數(shù)，一是人臉結(jié) 構(gòu)定義參數(shù) FDP (Faicial Definition Parameter)，另一個是人臉動畫參數(shù) FAP (Facial Animation Parameter) 0 FDP參數(shù)根據(jù)人臉的特征結(jié)構(gòu)，選取了 84個人臉關(guān)鍵特征點(diǎn)作為人臉的結(jié)構(gòu)定義，比如鼻尖、嘴角、眉梢等等。FAP參數(shù)基于人臉的肌肉動作，定義了 64種人 臉特征點(diǎn)的基本動作，比如嘴角上翹、眉心上揚(yáng)、下巴張開等等。FDP參數(shù)基本覆蓋了人臉動 作的關(guān)鍵特征點(diǎn)，而FAP參數(shù)則與FDP參數(shù)相對應(yīng)，描述了人臉基本結(jié)構(gòu)的各種動作類型。 FAP的參數(shù)范圍設(shè)定在0到1024之間，對應(yīng)了人臉的動作從中性狀態(tài)到可能的最大幅度的 動作。因此，統(tǒng)計(jì)人物同一狀態(tài)下的現(xiàn)實(shí)世界中的參數(shù)(步驟2中的狀態(tài)等級參數(shù))和 該狀態(tài)下虛擬角色對應(yīng)狀態(tài)參數(shù)(如FAP參數(shù))，最終得到一個非線性的映射函數(shù)F。該非 線性映射函數(shù)也可以通過機(jī)器學(xué)習(xí)的方法獲得，如支持向量機(jī)SVM或神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。更深一步， 不僅虛擬人臉部參數(shù)可以映射得到，同時也可以映射得到虛擬人動作參數(shù)。對于虛擬人能力、經(jīng)驗(yàn)值或虛擬貨幣等屬性參數(shù)，可以通過簡單的非線性映射函 數(shù)F(X) = g(a)*x+b其中χ為原屬性值，b為游戲自設(shè)置的某一常數(shù)，a為現(xiàn)實(shí)世界中人物
Σ ^
狀態(tài)參數(shù)各維數(shù)的變化量的平均值，α = ，參數(shù)％對應(yīng)于現(xiàn)實(shí)世界中人物狀態(tài)參數(shù)各
Li
維數(shù)的變化量，參數(shù)i對應(yīng)于現(xiàn)實(shí)世界中人物狀態(tài)參數(shù)中向量維數(shù)，如對應(yīng)步驟2例子中的
地點(diǎn)，行為，時間三因素，i = 1，2，3，函數(shù)g為分段函數(shù)，“ ,Λ。例如，設(shè)置得到映射函數(shù)后，將現(xiàn)實(shí)世界中人物狀態(tài)參數(shù)通過相應(yīng)的映射函數(shù)轉(zhuǎn)換，計(jì)算出 虛擬世界的人物狀態(tài)參數(shù)以及屬性參數(shù)。步驟4 調(diào)整虛擬游戲中虛擬人的狀態(tài)以及對應(yīng)的屬性值。根據(jù)虛擬世界的人物 狀態(tài)參數(shù)，如臉部FAP參數(shù)或動作參數(shù)，調(diào)整游戲虛擬人的狀態(tài)。具體參照基于MPEG4視頻 編碼標(biāo)準(zhǔn)的三維人臉動畫方法。而屬性值的改變只需將步驟3得到的屬性參數(shù)在游戲界面 中實(shí)時刷新即可。若用戶狀態(tài)好，則虛擬人狀態(tài)好，相應(yīng)游戲中所需的屬性值高，在游戲中表現(xiàn)好， 反之，則表現(xiàn)差，甚至無法正常完成游戲環(huán)節(jié)。由于游戲中虛擬人反映了用戶當(dāng)前的狀態(tài)，則用戶可自主發(fā)覺自身的狀態(tài)，如果 狀態(tài)不好，可導(dǎo)致虛擬人在游戲環(huán)節(jié)中受阻，就可督促用戶及時調(diào)整自身狀態(tài)，如加強(qiáng)鍛煉 等。以上四個步驟循環(huán)進(jìn)行，讓用戶在享受游戲的過程中也能照顧好自己的現(xiàn)實(shí)生活。以上所述內(nèi)容，僅為本發(fā)明具體的實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換， 都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種使現(xiàn)實(shí)和虛擬世界中人物交互影響的方法，其特征在于包括如下步驟(1)利用傳感器收集現(xiàn)實(shí)生活中用戶的各種信息；(2)接著根據(jù)收集到的各種傳感器數(shù)據(jù)，利用機(jī)器學(xué)習(xí)方法推斷用戶行為狀態(tài)；(3)利用用戶行為狀態(tài)與事先建立的用戶行為狀態(tài)學(xué)習(xí)庫進(jìn)行比較得到用戶的人物狀態(tài)參數(shù)；(4)根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果設(shè)定在現(xiàn)實(shí)世界與虛擬世界中用戶的同一狀態(tài)各自對應(yīng)著的參數(shù)來建立兩者之間的函數(shù)關(guān)系；(5)通過該函數(shù)關(guān)系并依據(jù)步驟3中得到的人物狀態(tài)參數(shù)得出虛擬世界的人物狀態(tài)參數(shù)；(6)根據(jù)虛擬世界的人物狀態(tài)參數(shù)，調(diào)整該人物在虛擬游戲中的狀態(tài)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種使現(xiàn)實(shí)和虛擬世界中人物交互影響的方法，其特征在于， 用戶的各種信息包括速度、加速度、所處位置參數(shù)。
全文摘要
一種使現(xiàn)實(shí)和虛擬世界中人物交互影響的方法，包括如下步驟(1)利用傳感器收集現(xiàn)實(shí)生活中用戶的各種信息；(2)接著根據(jù)收集到的各種傳感器數(shù)據(jù)，利用機(jī)器學(xué)習(xí)方法推斷用戶行為狀態(tài)；(3)利用用戶行為狀態(tài)與事先建立的用戶行為狀態(tài)學(xué)習(xí)庫進(jìn)行比較得到用戶的人物狀態(tài)參數(shù)；(4)根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果設(shè)定在現(xiàn)實(shí)世界與虛擬世界中用戶的同一狀態(tài)各自對應(yīng)著的參數(shù)來建立兩者之間的函數(shù)關(guān)系；(5)通過該函數(shù)關(guān)系并依據(jù)步驟3中得到的人物狀態(tài)參數(shù)得出虛擬世界的人物狀態(tài)參數(shù)；(6)根據(jù)虛擬世界的人物狀態(tài)參數(shù)，調(diào)整該人物在虛擬游戲中的狀態(tài)。
文檔編號G06F19/00GK101887489SQ201010180709
公開日2010年11月17日 申請日期2010年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月24日
發(fā)明者曹一清, 陳益強(qiáng) 申請人:陳益強(qiáng);曹一清