[发明专利]一种通过监测互动行为自动评估儿童社交能力的方法

权利要求书

1.一种通过监测互动行为自动评估儿童社交能力的方法，其特征在于：包括个人传感器和服务器，个人传感器负责采集儿童在游戏和日常沟通中的语音、运动和距离数据，并将数据传输至服务器，服务器负责分析客户端传输的数据、通过运算评估每个儿童的社交能力，并提供结果反馈和可视化接口；

所述的个人传感器包括语音传感器模块、加速度传感器模块、陀螺仪模块、红外传感器模块、蓝牙传感器模块、数据存储模块、数据传输模块、中央控制模块、供电及充电保护模块；所述的服务器包括数据输入接口模块、语音数据处理模块、运动数据处理模块、距离数据处理模块、人际互动网络计算及社会性特质评估模块、数据输出接口、结果可视化模块；

所述的陀螺仪模块采样转动量，采样频率100Hz，由标准陀螺仪芯片构成；所述的红外传感器模块为探测和传感器正面1m且在30°范围内的其他红外传感器，由红外编码发射和接收芯片构成；所述的蓝牙传感器模块为探测在5m范围内的其他蓝牙传感器模块，由低功耗蓝牙芯片构成；所述的数据存储模块能够存储各传感器模块采集的数据，由标准TF卡及读写芯片构成；所述的数据传输模块能够通过wifi设备向服务器传输数据，由wifi天线及控制芯片构成，网络传输协议采用UDP协议；所述的中央控制模块：控制各模块的采样和数据的存储和传输，由微处理器构成；所述的供电及充电保护模块能够提供电源；

所述的数据输入接口模块包含一个数据库及相应的数据接口，或以用户组为单位对每一个客户端的数据进行管理，校验每一组内各客户端数据的完整性和时间一致性，经过完整性校验的用户组，其数据将分别传递给不同数据处理模块；所述的语音数据处理模块能够对用户组中的每个用户的语音数据分别计算，提取语音学特征和情绪状态特征，将特征集作为个人语音特征输出；所述的运动数据处理模块为处理用户组中的每个用户的加速度传感器和陀螺仪数据，从以上数据中提取运动特征，并计算情绪唤醒度特征，将以上特征集作为个人运动特征输出；所述的距离数据处理模块能够处理个人传感器中的红外传感器模块和蓝牙传感器模块上传的数据；依据蓝牙传感器检测到的附近的其他个人传感器的蓝牙标识码来判别儿童是否在同一个空间，依据红外传感器接收到的其他个人传感器的红外标识码判别儿童是否处于面对面的状态；所述的人际互动网络计算及社会性特质评估模块为利用语音数据处理模块输出的个人语音特征，运动数据处理模块输出的个人运动特征，及距离数据处理模块输出的人际距离数据构建人际互动网络；所述的数据输出接口能将人际互动网络计算及社会性特质评估模块的输出以标记语言形式输出，并保存至数据库，用户可通过网络API查询；所述的结果可视化模块能将人际互动网络计算及社会性特质评估模块的输出生成动态网页，以图表形式可视化，供用户通过电脑或手机的网路浏览器查看。

2.根据权利要求1所述的一种通过监测互动行为自动评估儿童社交能力的方法，其特征在于：所述的语音数据处理模块的计算步骤依次为：

步骤一：截取有效时间段：根据数据输入接口模块传入的开始和结束时间戳截取有效数据段；

步骤二：重采样：对有效数据段进行重采样，使其采样频率为8000Hz；

步骤三：语音端点检测：自动检测语音的起始和截止点；实现和应用语音端点检测算法；其输出为语音端点数据，即每一段语音的起始和结束时刻；

步骤四：语音段长度统计：计算语音段的平均长度、标准差、信息熵、随时间的变化趋势；各语音段的长度由语音端点检测算法判定的起始和结束时刻的差值计算；

步骤五：音色变化统计：计算各语音段的音色特征及其平均值、标准差、信息熵，音色的随时间的变化趋势；音色特征由12个频段的功率谱量化；

步骤六：音调变化统计：计算各语音段的音高特征及其平均值，标准差、信息熵，音调特征随时间的变化趋势；音高特征以基频量化；

步骤七：情绪状态判别：根据音色和音调变化判别儿童情绪唤醒度的变化趋势；情绪唤醒度依据音调的变化、音色变化和音量变化计算。