技术领域
本发明涉及心理、精神检测治疗领域，具体涉及一种基于物联网的交互式无接触心理状况检测治疗装置、系统及方法。
背景技术
人们在现实生活中会面对各种情绪困扰、人际纠纷、职场压力乃至婚姻家庭等诸多心理问题，如果处理不当，不仅会影响个人的身心健康而且也给社会带来不安定因素。调查表明，目前我国心理疾病患者数目已超过心血管疾病跃居首位。心理疾病是在心理出现偏差时没有得到及时检测和救助，发展成为精神类疾病。
据保守估计，中国大概有1.9亿人在一生中需要接受专业的心理检测或心理治疗。我国心理咨询从业人员只有3000多名，即每百万人中只有18名心理咨询师，而美国现有心理咨询师28万人，每百万人口有550个心理专家。另外，我国心理咨询师中具有硕士和博士学位的不足2％，而美国87％以上具有心理学或哲学博士学位。无论从数量和质量上，我国心理咨询师远远供不应求，与发达国家相比更是相去甚远。
此外，国外居民出现一般心理问题时就会去检测和求助，而国内多是已经出现了严重心理问题或症状，这主要是因为国内居民觉得有心理问题是一件很见不得人的事情，不愿去心理诊所或心理咨询机构，而另一个原因是国内居民对心理咨询师的不信任，不愿完全倾述实情或接受心理咨询师上门服务。
目前在市场领域也出现了可以人机互动的心理检测高科技产品，但这类产品的弊端就是单机运行，缺少网络支持，智能程度不够，准确性和可靠性不足，并且用户必须穿戴陌生、复杂的传感器并连接大量数据线，在一定程度上影响了用户的心理状况，造成检测结果的不准确，并且该类产品也缺乏心理疗愈功能。
网络的发展给心理咨询提供了新的途径，但目前的许多在线咨询还只能提供解释疑惑、商量讨论、提出建议，劝告等一些初级的服务，距离严格的心理检测与治疗有相当的距离。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题提供一种基于物联网的交互式无接触心理状况检测治疗装置、系统及方法。所述专家端远程智能终端设备由心理专家及医生在远程使用，用于接入云计算平台与用户进行信息交互。所述云计算平台对用户心理和生理数据信息进行存储形成大数据并通过云计算分析，实现数据共享和交换，完成对整个系统的控制和管理，实现用户心理状况的检测，并能根据心理专家及医生的治疗方案提供智能音频播放单元和智能服药提醒单元的辅助功能。
本发明的技术方案是：一种基于物联网交互式无接触心理检测治疗装置，包括摄像设备、红外热成像仪、语音采集设备、音响设备、保护前盖、半透反射镜、显示屏、智能控制处理器、数据传送设备和后盖；
所述保护前盖、半透反射镜、显示屏和后盖依次布置；保护前盖和后盖紧固连接；
所述摄像设备、红外热成像仪、语音采集设备和音响设备分别安装在保护前盖上，所述智能控制处理器嵌入在后盖里；
所摄像设备用于采集用户的视频图像数据信息；所述红外热成像仪用于采集用户身体部位温度场视频图像数据信息；所述语音采集设备用于采集用户的语音数据信息；所述音响设备用于播放音频数据信息；所述半透半反镜用于在显示屏无信息显示时呈现为镜子，显示屏有信息显示时则透过半透半反镜被用户看见；所述显示屏用于显示视频图像及文字数据信息；所述数据传送设备用于与云计算平台进行通信，实现物联网数据信息交互功能；
所述智能控制处理器分别与摄像设备、红外热成像仪、语音采集设备、音响设备、显示屏连接，包括摄像设备控制模块、红外热成像仪控制模块、显示屏控制模块、音响设备控制模块、语音采集设备控制模块、数据传送设备控制模块、心理题库智能管理与评定分析模块、语音检测分析模块、心率检测分析模块、呼吸检测分析模块、体温检测分析模块、局部动作检测分析模块和人脸及脸部表情检测分析模块；
所述摄像设备控制模块控制摄像设备采集用户的视频图像数据信息；
所述红外热成像仪控制模块控制红外热成像仪采集用户身体部位温度场视频图像数据信息；
所述音响设备控制模块控制音响设备播放音频数据信息；
所述语音采集设备控制模块控制语音采集设备采集用户的语音数据信息；
所述显示屏控制模块控制显示屏显示视频图像及文字数据信息；
所述数据传送设备控制模块控制数据传送设备与云计算平台进行通信，实现物联网数据信息交互功能；
所述语音检测分析模块利用所采集的语音数据信息分析用户的相对位置、对心理测试题目的回答结果、语速变化、语调变化和音量变化；
所述心率检测分析模块利用所采集的视频图像数据信息分析用户的心率及心率变异性、女性生理期，并根据采集用户身体部位视频图像数据信息中的脉搏波动态信息得到血压变化情况；
所述人脸及脸部表情检测分析模块根据所采集的视频图像数据信息分析用户的表情变化、五官容貌、瞳孔位置及大小变化、年龄和性别；
所述局部动作检测分析模块根据所采集的视频图像数据信息分析用户身体局部微小动作改变、动作及手势识别、肢体缺陷及残疾情况；
所述体温检测分析模块利用所采集的身体部位温度场视频图像数据信息分析用户的面部及肢体温度场变化情况，并根据热流温度场分布获取血氧浓度变化情况；
所述呼吸检测分析模块根据所采集的身体部位温度场视频图像数据信息分析用户的呼吸率及呼吸状态的改变；
所述心理题库智能管理与评定分析模块用于控制心理测试题库的更新与题目选择和显示播放方式。
上述方案中，所述智能控制处理器还包括治疗辅助模块；所述治疗辅助模块包括智能音频播放单元和智能服药提醒单元。
上述方案中，所述摄像设备为彩色CCD摄像机，用于采集用户的彩色视频图像数据信息。
上述方案中，所述语音采集设备为麦克风阵列。
上述方案中，所述显示屏为LCD液晶屏。
一种根据所述基于物联网交互式无接触心理检测治疗装置的心理状态检测系统，包括所述基于物联网交互式无接触心理检测治疗装置、云计算平台、专家端远程智能终端设备；
所述基于物联网交互式无接触心理检测治疗装置通过数据传送设备与云计算平台进行通信，云计算平台与专家端远程智能终端设备连接，将用户的信息数据传送到所述专家端远程智能终端设备；所述专家端远程智能终端设备显示与用户相关的数据信息图像。
上述方案中，所述专家端远程智能终端设备为计算机或智能手机。
上述方案中，所述与用户相关的数据信息图像包括：
表示年龄、性别、女性生理期、五官容貌、肢体缺陷及残疾情况数据分析的图像；
表示基于心理测试题目回答结果分析出的心理状态数据图像；
表示语速变化曲线的图像、表示语调变化曲线的图像、表示音量变化曲线的图像；
表示呼吸活动的图像；表示身体局部微小动作改变的图像；
表示心率曲线的图像；
表示心率变异性曲线的图像；表示心率变异性自相关曲线的图像；
表示血压和血氧浓度变化曲线的图像；
表示表情变化的图像；
表示面部及肢体温度场变化情况的图像、瞳孔位置及大小变化情况的图像；呼吸率及呼吸状态变化曲线的图像；
表示心理测试题目显示播放的图像；
表示改善心理状态建议的图像。
一种根据所述心理状态检测系统的心理状态信息检测方法，包括如下步骤：
步骤S1、从基于物联网交互式无接触心理检测治疗装置获得用户的生理数据信息；
步骤S2、将所述生理数据信息导入心理状态判别模型进行心理状态自动判别；
步骤S3、将所述心理状态判别结果和对应的生理数据信息上传至云计算平台中，再由所述云计算平台发送至远程访问的一个或更多个专家端远程智能终端设备；
步骤S4、使用所述专家端远程智能终端设备的专家及医生采用共享模式，用户可以自主选择一个或更多个专家及医生进行交互，而远程的专家及医生也可同时和多个用户通过其各自的基于物联网交互式无接触心理检测治疗装置进行交互，基于物联网交互式无接触心理检测治疗装置的使用采用专属或共享模式；
步骤S5、所述专家及医生通过与用户进行交互，并依据所述云计算平台发送的相关信息对用户的心理状态进行确认或修改；
步骤S6、所述云计算平台对用户建立相应账户，将最终确认的心理状态结论以及所有相关数据信息进行存储。
上述方案中，还包括以下步骤：
步骤S7、与用户交互的所述专家及医生根据用户的心理状态结论共同商讨拟定治疗方案，并将治疗方案发送至所述云计算平台进行存储；
步骤S8、所述云计算平台根据治疗方案定期发送音乐、语音和视频至所述基于物联网交互式无接触心理检测治疗装置；
步骤S9、所述基于物联网交互式无接触心理检测治疗装置通过治疗辅助模块实现智能服药提醒和智能音视频播放。
上述方案中，所述心理状态判别模型由基于特征相关性原则的集成超限学习机构建，其模型参数由所述云计算平台利用大量用户生理数据信息进行训练确定，所涉及方法的流程包括以下主要步骤：
对用户的生理数据信息进行特征提取，并利用随机森林算法对获得的特征进行相关性排序，基于袋装法原理随机抽取样本组合以及依据相关性原则划分特征组合，保证相关性强的特征在同一组合内，对抽取的样本和特征的每一种组合建立一个超限学习机，通过建立多个独立的超限学习机组合而成集成超限学习机，经投票方式对心理状态进行判别。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明的提供了一种基于物联网交互式无接触心理检测治疗装置，为消除用户对陌生装置的紧张不适感，该基于物联网交互式无接触心理检测治疗装置被设计成家庭用的普通镜子形式，可与普通镜子一样安装或放置在室内任何合适区域，和周围环境布置相协调，从而不会对用户产生任何心理影响。该系统可以在用户无需佩戴任何装置的情况下采集与分析生理和心理状态数据，消除了各种穿戴式传感器及其连线对用户的束缚与不适，并可通过手势、语音进行互动，方便用户以自由交互方式随时进行心理检测与治疗。
2.本发明的提供了一种基于物联网的交互式无接触心理状况检测系统。众多的所述基于物联网交互式无接触心理检测治疗装置通过WIFI/4G/有线网络接入云计算平台，将众多用户的心理状态和对应的生理数据信息上传至云计算平台中，再由所述云计算平台发送至远程访问的一个或更多个专家端远程智能终端设备。所述专家端远程智能终端设备由心理方面的专家及医生在远程使用，用于接入云计算平台进行信息交互。依靠云计算平台高效率存储和高计算能力，这些心理和生理数据信息被存储形成大数据并进行云计算分析，实现数据共享和交换，完成对整个系统的控制和管理。所述基于物联网交互式无接触心理检测治疗装置使用以及心理专家及医生的参与采用专属或共享模式，专属模式提供给特殊用户，而普通用户则采用共享模式，共享模式既有效去除了基于物联网交互式无接触心理检测治疗装置数量以及价格限制，又解决了我国高学历、有资质的心理专家及医生数量不足、地区分布不均问题。
3.本发明的提供了用户心理状况的检测方法。所述基于物联网交互式无接触心理检测治疗装置获得用户的生理数据信息后，将所述生理数据信息导入心理状态判别模型进行心理状态自动判别，所述心理状态判别模型由基于特征相关性原则的集成超限学习机构建，其模型参数由所述云计算平台利用大量用户生理数据信息进行训练确定，所涉及方法的流程包括以下主要步骤：对用户的生理数据信息进行特征提取，并利用随机森林算法对获得的特征进行相关性排序，基于袋装法原理随机抽取样本组合以及依据相关性原则划分特征组合，保证相关性强的特征在同一组合内，对抽取的样本和特征的每一种组合建立一个超限学习机，通过建立多个独立的超限学习机组合而成集成超限学习机，经投票方式对心理状态进行判别。所述基于物联网交互式无接触心理检测治疗装置将心理状态判别结果和对应的生理数据信息上传至云计算平台，再由所述云计算平台发送至远程访问的一个或更多个专家端远程智能终端设备，使用所述专家端远程智能终端设备的专家及医生采用专属或共享模式，用户可以自主选择一个或更多个专家及医生进行交互，而远程的专家及医生也可同时和一个或多个用户通过其各自的基于物联网交互式无接触心理检测治疗装置进行交互，心理专家及医生通过与用户进行交互，并依据所述云计算平台发送的相关信息对用户的心理状态进行确认或修改。所述云计算平台对用户建立相应账户，将最终确认的心理状态结论以及所有相关数据信息进行存储。
4.与用户交互的所述心理专家及医生根据用户的心理状况可以共同商讨拟定治疗方案，并将治疗方案发送至所述云计算平台进行存储，所述治疗方案包括定期与所述专家及医生实施认知、行为疗法、催眠、提高情绪的交互式治疗；由所述云计算平台可以根据治疗方案智能定期发送相关音乐、语音和视频至所述基于物联网交互式无接触心理检测治疗装置，所述基于物联网交互式无接触心理检测治疗装置治疗辅助模块的智能音频播放单元具有定时音视频播放的功能；所述基于物联网交互式无接触心理检测治疗装置的智能服药提醒单元根据治疗方案对用户进行智能提醒的功能。
附图说明
图1是本发明一实施方式的装置结构示意图；
图2是本发明一实施方式的系统整体框图。
图中，1彩色CCD摄像机，2红外热成像仪，3麦克风阵列，4音响设备，5紧固件，6保护前盖，7半透反射镜，8LCD液晶屏，9后盖。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于此。
本发明所述基于物联网交互式无接触心理检测治疗装置，包括摄像设备、红外热成像仪2、语音采集设备、音响设备4、保护前盖6、半透反射镜7、显示屏、智能控制处理器、数据传送设备和后盖9。
所述保护前盖6、半透反射镜7、显示屏和后盖9依次布置；保护前盖6和后盖9通过紧固件5紧固连接。所述摄像设备、红外热成像仪2、语音采集设备和音响设备4分别安装在保护前盖6上。所述智能控制处理器嵌入在后盖9里。
所摄像设备用于采集用户的视频图像数据信息；所述红外热成像仪2用于采集用户身体部位温度场视频图像数据信息；所述语音采集设备用于采集用户的语音数据信息；所述音响设备4用于播放音频数据信息；
所述半透半反镜7用于在显示屏无信息显示时呈现为镜子，显示屏有信息显示时则透过半透半反镜7被用户看见；所述显示屏用于显示视频图像及文字数据信息；数据传送设备用于与云计算平台进行通信，实现物联网数据信息交互功能。
所述智能控制处理器分别与摄像设备、红外热成像仪2、语音采集设备、音响设备4、显示屏连接，包括摄像设备控制模块、红外热成像仪控制模块、显示屏控制模块、音响设备控制模块、语音采集设备控制模块、数据传送设备控制模块、心理题库智能管理与评定分析模块、语音检测分析模块、心率检测分析模块、呼吸检测分析模块、体温检测分析模块、局部动作检测分析模块、人脸及脸部表情检测分析模块和治疗辅助模块。
所述摄像设备控制模块控制摄像设备采集用户的视频图像数据信息。
所述红外热成像仪控制模块控制红外热成像仪2采集用户身体部位温度场视频图像数据信息。
所述音响设备控制模块控制音响设备4播放音频数据信息。
所述语音采集设备控制模块控制语音采集设备采集用户的语音数据信息。
所述显示屏控制模块控制显示屏显示视频图像及文字数据信息。
所述数据传送设备控制模块控制数据传送设备与云计算/存储平台进行通信，实现物联网数据信息交互功能。
所述语音检测分析模块利用所采集的语音数据信息分析用户的相对位置、对心理测试题目的回答结果、语速变化、语调变化和音量变化。
所述心率检测分析模块利用所采集的视频图像数据信息分析用户的心率及心率变异性、女性生理期，并根据采集用户身体部位视频图像数据信息中的脉搏波动态信息得到血压变化情况。
所述人脸及脸部表情检测分析模块根据所采集的视频图像数据信息分析用户的表情变化、五官容貌、瞳孔位置及大小变化、年龄、性别。
所述局部动作检测分析模块根据所采集的视频图像数据信息分析用户身体局部微小动作改变、动作及手势识别、肢体缺陷及残疾情况。
所述体温检测分析模块利用所采集的身体部位温度场视频图像数据信息分析用户的面部及肢体温度场变化情况、并根据热流温度场分布获取血氧浓度变化情况。
所述呼吸检测分析模块根据所采集的身体部位温度场视频图像数据信息分析用户的呼吸率及呼吸状态的改变。
所述心理题库智能管理与评定分析模块用于控制心理测试题库的更新与题目选择和显示播放方式。
所述治疗辅助模块；所述治疗辅助模块包括智能音频播放单元和智能服药提醒单元。
优选的，所述摄像设备为彩色CCD摄像机1，用于采集用户的彩色视频图像数据信息。
所述语音采集设备为麦克风阵列3。所述数据传送设备采用无线或有线传输方式，优选为WIFI或4G。所述显示屏为LCD液晶屏8。
优选的，本发明所述基于物联网交互式无接触心理检测治疗装置的外观组成如图1所示，优选的，被设计成具有60cmX80cm矩形外框的普通镜子形式，可与普通镜子一样安装或放置在室内任何合适区域。所述基于物联网交互式无接触心理检测治疗装置由彩色CCD摄像机1、红外热成像仪2、麦克风阵列3、音响设备4、紧固件5、保护前盖6、半透反射镜7、LCD液晶屏8、嵌入式智能控制处理器和后盖9组成。通过图像分辨率为200万像素的所述彩色CCD摄像机1采集用户的彩色视频图像数据信息；温度分辨率为0.025℃的所述红外热成像仪2采集用户身体部位温度场视频图像数据信息；四颗电容型麦克风矩阵排列构成的所述麦克风阵列3通过消除环境背景噪音以采集用户清晰的语音数据信息；由中低音喇叭与高音喇叭组成的所述音响设备4用于播放音频数据信息；32寸图像分辨率为1920X1080像素的所述LCD液晶屏8用于显示视频图像及文字数据信息；所述半透半反镜7用于在所述LCD液晶屏8无信息显示时呈现普通镜子的效果，所述LCD液晶屏8有信息显示时则能透过所述半透半反镜7被用户所看见；所述智能控制处理器嵌于后盖9内部形成一个整体，用于对数据采集设备、数据显示播放设备、网络设备进行控制，对数据信息进行分析处理。
如图2所示，本发明所述基于物联网交互式无接触心理检测治疗装置的心理状态检测系统包括所述基于物联网交互式无接触心理检测治疗装置、云计算平台、专家端远程智能终端设备；所述基于物联网交互式无接触心理检测治疗装置通过数据传送设备与云计算平台进行通信，云计算平台与专家端远程智能终端设备连接，将用户的信息数据传送到所述专家端远程智能终端设备；所述专家端远程智能终端设备显示与用户相关的数据信息图像。
系统硬件主要由ARM系列芯片作为智能控制处理器及外围电路构成，用于控制所述麦克风阵列3对语音数据信息的采集与存储，利用所采集的语音数据分析用户的相对位置、对心理测试题目的回答结果、语速变化、语调变化、音量变化。控制所述彩色CCD摄像机1对视频图像数据信息的采集与存储，利用所采集的彩色图像视频信息分析用户的心率及心率变异性、年龄、性别、女性生理期、五官容貌、肢体缺陷及残疾情况、表情变化、身体局部微小动作改变、血压和血氧浓度变化、动作及手势识别。控制所述红外热成像仪2对身体部位温度场图像视频信息的采集与存储，分析用户的面部及肢体温度场变化情况、瞳孔位置及大小变化、呼吸率及呼吸状态的改变。控制所述音响设备4对音频数据信息的播放。控制所述LCD液晶屏8对视频图像及文字数据信息的显示与播放。控制WIFI/4G/有线数据传送设备的开启与关闭、网络通信以及上传与下载数据信息，实现对心理测试题库进行更新与题目选择。所述专家端远程智能终端设备由心理方面的专家及医生在远程使用，用于接入云计算平台进行信息交互，可选自以下装置中的一个：平板/笔记本电脑、智能手机、PC机，可显示与用户相关的数据信息图像，具体包括：表示年龄、性别、女性生理期、五官容貌、肢体缺陷及残疾情况数据分析的图像；表示基于心理测试题目回答结果分析出的心理状态数据图像；表示语速变化曲线的图像、表示语调变化曲线的图像、表示音量变化曲线的图像；表示呼吸活动的图像；表示身体局部微小动作改变的图像；表示心率曲线的图像；表示心率变异性曲线的图像；表示心率变异性自相关曲线的图像；表示血压和血氧浓度变化曲线的图像；表示表情变化的图像；表示面部及肢体温度场变化情况的图像、瞳孔位置及大小变化情况的图像；呼吸率及呼吸状态变化曲线的图像；表示心理测试题目显示播放的图像；表示改善心理状态建议的图像。
交互式既指用户与所述基于物联网交互式无接触心理检测治疗装置之间的交互，又指用户与远程专属或共享心理专家及医生之间的交互。
无接触既指用户与所述基于物联网交互式无接触心理检测治疗装置之间的无接触数据信息采集，又指用户与心理专家及医生之间的无接触远程视频语音交流。
本实施例基于所述心理状态检测系统的心理状态信息检测方法，包括如下步骤：
步骤S1、从基于物联网交互式无接触心理检测治疗装置获得用户的生理数据信息；
步骤S2、将所述生理数据信息导入心理状态判别模型进行心理状态自动判别；
步骤S3、将所述心理状态判别结果和对应的生理数据信息上传至云计算平台中，再由所述云计算平台发送至远程访问的一个或更多个专家端远程智能终端设备；
步骤S4、使用所述专家端远程智能终端设备的专家及医生采用共享模式，用户可以自主选择一个或更多个专家及医生进行交互，而远程的专家及医生也可同时和多个用户通过其各自的基于物联网交互式无接触心理检测治疗装置进行交互，基于物联网交互式无接触心理检测治疗装置的使用采用专属或共享模式；
步骤S5、所述专家及医生通过与用户进行交互，并依据所述云计算平台发送的相关信息对用户的心理状态进行确认或修改；
步骤S6、所述云计算平台对用户建立相应账户，将最终确认的心理状态结论以及所有相关数据信息进行存储；
步骤S7、与用户交互的所述专家及医生根据用户的心理状态结论共同商讨拟定治疗方案，并将治疗方案发送至所述云计算平台进行存储；
步骤S8、所述云计算平台根据治疗方案定期发送音乐、语音和视频至所述基于物联网交互式无接触心理检测治疗装置；
步骤S9、所述基于物联网交互式无接触心理检测治疗装置通过治疗辅助模块实现智能服药提醒和智能音视频播放。
所述步骤S2中的心理状态判别模型由基于特征相关性原则的集成超限学习机构建，其模型参数由云计算平台利用大量用户生理数据信息进行训练确定，所涉及方法的流程包括以下主要步骤：
(1)对用户的生理数据信息进行特征提取；
(2)利用随机森林算法对获得的特征进行相关性排序；
(3)基于袋装法原理随机抽取样本组合以及依据相关性原则划分特征组合，保证相关性强的特征在同一组合内；
(4)对抽取的样本和特征的每一种组合建立一个超限学习机，通过建立N(其中，N>1)个独立的超限学习机组合而成集成超限学习机，经投票方式对心理状态进行判别。
通过本发明，与用户交互的多位专家及医生根据用户的心理状态共同商讨拟定治疗方案，并将治疗方案发送至云计算平台进行存储；用户利用所述基于物联网交互式无接触心理检测治疗装置根据治疗方案定期与所述专家及医生进行认知、行为疗法、催眠、提高情绪的交互式治疗；所述云计算平台按治疗方案智能发送相关音乐、语音和视频至所述基于物联网交互式无接触心理检测治疗装置，再由所述基于物联网交互式无接触心理检测治疗装置按所述治疗方案的要求自动播放音视频；对需要药物治疗的用户，所述基于物联网交互式无接触心理检测治疗装置根据治疗方案对用户按时服药治疗进行智能提醒。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。