Brevet FR3063425A1 — publié le 20180907

SYSTÈME DE DÉTERMINATION D'UNE ÉMOTION D'UN UTILISATEUR La présente invention concerne le domaine de la détection d'activités physiologiques d'un individu, notamment pour la captation, l'identification et l'analyse des émotions de cet individu. En effet, depuis de nombreuses années, il est connu que la conductance cutanée ou électrodermale (par exemple) peut être fonction des émotions d'un individu (ex. le polygraphe ou « détecteur de mensonges »). Pour autant, les dispositifs de mesures de la conductance cutanée d'un individu sont souvent encombrants et ne peuvent être opérés qu'en conditions limitées, en environnement contrôlé (laboratoires), avec une relative immobilité du participant. Par ailleurs, si ces dispositifs permettent d'indiquer que la conductance cutanée varie, ils ne peuvent pas déterminer simplement le type d'émotions (ou la valence) associées à ladite variation : ladite variation est-elle associée à une grande joie (ou plus généralement associée à une émotion positive) ou à une peur (ou plus généralement associée à une émotion négative) ? Les travaux de recherche dans le domaine de l'étude des émotions se situent aujourd'hui dans deux grands domaines : - Pour certains chercheurs, dont les travaux se concentrent sur des aspects dimensionnels, les états émotionnels sont régis par des facteurs sous- jacents comme la valence, l'excitation et l'état motivationnel. - Pour d'autres chercheurs, dont les travaux se concentrent l'analyse discrète des émotions, chaque émotion a des corollaires expérimentaux, physiologiques et comportementaux. Jusqu'à présent, cinq méthodes coexistent : - La première méthode de capture des émotions est l'autodéclaration (ou « self--report » en anglais) : cette méthode propose que les émotions soient 3063425 2 mesurées et évaluées par la personne elle-même. Néanmoins, chaque personne ayant une propension à rapporter leurs états émotionnels est un possible biais dans cette méthodologie. - La deuxième méthode utilise des outils de mesure des réponses du système 5 nerveux autonome (SNA). Différentes mesures de l'activité du système nerveux autonome peuvent opérer indépendamment ou en opposition l'une à l'autre. La captation des émotions par ce moyen s'opère grâce à l'étude de signaux physiologiques tels que l'activité électro-dermale (EDA) et le rythme cardiaque (HR). Pour autant, cette méthode nécessite un grand nombre de 10 mesures de sources différentes et complexifie ainsi les dispositifs. - La troisième méthode consiste à calculer la magnitude de réponse à un stimulus inattendu pour mesurer la valence dans un contexte spécifique avec un stimulus de haute intensité. La magnitude est sensible à la valence uniquement dans le contexte d'un stimulus de haute excitation. Ainsi, cette 15 méthode n'est pas adaptée pour la détection d'un état émotionnel discret ou de moins haute excitation. - La quatrième méthode repose sur l'étude du système nerveux central (SNC) à l'aide d'électroencéphalogramme (EEG) et d'imagerie cérébrale. Cette méthode nécessite des infrastructures lourdes et n'est pas adaptée au 20 quotidien. Les coûts de mise en oeuvre sont importants, et les expériences ont un caractère très invasif qui peut dissuader les individus d'y participer. Ces éléments rendent alors ces techniques difficiles à contrôler et à valider. - La dernière méthode se base sur le comportement corporel qui traduit la réponse du corps à l'émotion (ex. analyse de la voix ou expression du 25 visage). Néanmoins, cette dernière méthode est complexe à mettre en oeuvre pour un usage quotidien. Dès lors, il existe un besoin pour permettre une meilleure détection des émotions, à l'aide d'un nombre restreint de mesures (ex. une seule source de mesures), tout en permettant de détecter de manière fiable la valence des émotions. 3063425 3 La présente invention vient améliorer la situation. La présente invention vise alors un système de détermination d'une émotion d'un utilisateur comprenant : - un capteur d'activité électrodermale de l'utilisateur, 5 - un premier circuit adapté pour: /a/ détecter des moments émotionnels forts de l'utilisateur en fonction d'une analyse d'informations issues du capteur d'activité électrodermale, /b/ en cas de détection d'un moment émotionnel fort à l'étape /a!, 10 demander à l'utilisateur de classifier ledit moment émotionnel fort. Par ailleurs, le système peut comprendre en outre un capteur de rythme cardiaque : la détection des moments émotionnels forts de l'utilisateur peut être également fonction d'informations en provenance du capteur de rythme cardiaque. 15 Dans un mode de réalisation, le système peut comprendre en outre un capteur de température : la détection des moments émotionnels forts de l'utilisateur peut être également fonction d'informations en provenance du capteur de température. 20 Avantageusement, le système peut comprendre en outre : - un deuxième circuit adapté pour: /c/ sur réception d'une classification d'un moment fort par l'utilisateur, utilisation de ladite classification comme données de contrôle pour l'apprentissage d'un réseau de neurones. 25 Le deuxième circuit peut être distinct ou identique au premier circuit. 3063425 4 L'étape /b/ peut être conditionnée par le fait que la détection d'un moment émotionnel fort est associée à un intervalle de confiance inférieur à un seuil prédéterminé. 5 Dans cette situation, le seuil de confiance peut être fonction d'une activité estimée de l'utilisateur. Par ailleurs, le système peut comprendre en outre : - un premier bouton adapté pour recevoir une classification d'un moment 10 émotionnel fort de l'utilisateur de valence positive ; - un deuxième bouton adapté pour recevoir une classification d'un moment émotionnel fort de l'utilisateur de valence négative. Bien entendu, d'autres boutons peuvent exister. 15 Dans un mode de réalisation, la détection de l'étape /a/ peut comprendre une utilisation d'un réseau de neurones. Avantageusement, le système peut comprendre en outre deux électrodes composées d'argent et de chlorure d'argent et adaptées pour être en contact avec 20 une peau de l'utilisateur, la captation de l'activité électrodermale étant alors réalisée via ces électrodes. L'invention vise également un bracelet adapté pour être porté par un utilisateur et comprenant, au moins partiellement, le système décrit précédemment. 25 3063425 5 L'invention vise également une méthode de détermination d'une émotion d'un utilisateur comprenant : - capter une activité électrodermale de l'utilisateur, - détecter des moments émotionnels forts de l'utilisateur en fonction d'une 5 analyse d'informations issues de la captation de l'activité électrodermale, - en cas de détection d'un moment émotionnel fort à l'étape /a/, demander à l'utilisateur de classifier ledit moment émotionnel fort. Un programme informatique, mettant en oeuvre tout ou partie du procédé décrit ci- 10 avant, installé sur un équipement préexistant, est en lui-même avantageux. Ainsi, la présente invention vise également un programme informatique comportant des instructions pour la mise en oeuvre, au moins partiellement, du procédé précédemment décrit, lorsque ce programme est exécuté par un processeur. 15 Ce programme peut utiliser n'importe quel langage de programmation (par exemple, un langage-objet ou autre), et être sous la forme d'un code source interprétable, d'un code partiellement compilé ou d'un code totalement compilé. Un autre aspect concerne un support de stockage non transitoire d'un programme exécutable par ordinateur, comprenant un ensemble de données 20 représentant un ou plusieurs programmes, lesdits un ou plusieurs programmes comprenant des instructions pour, lors de l'exécution desdits un ou plusieurs programmes par un ordinateur comprenant une unité de traitement couplée de manière opérationnelle à des moyens mémoire et à un module d'interface entrée/sortie, pour exécuter tout ou partie du procédé décrit ci-avant. 25 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront encore à la lecture de la description qui va suivre. Celle-ci est purement illustrative et doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels : 3063425 6 - la figure 1 a illustre une réalisation particulière d'un bracelet participant à la mise en oeuvre de l'invention (vue de dessus) ; - la figure 1 b illustre une réalisation particulière d'un bracelet participant à la mise en oeuvre de l'invention (vue de dessous) ; 5 - la figure 2 illustre une réalisation particulière d'un bracelet participant à la mise en oeuvre de l'invention (vue en 3D) ; - la figure 3 est un ordinogramme illustrant un exemple de réalisation de l'invention ; - la figure 4 est un exemple de variation de GSR. 10 La figure 1 a illustre une réalisation particulière d'un bracelet 100 participant à la mise en oeuvre de l'invention (vue de dessus). Dans cette vue, il est possible de distinguer deux boutons 101 et 102 positionnés sur le dessus du bracelet 100. 15 Le bouton 101 (respectivement 102) permet à l'utilisateur d'indiquer au système, à la demande de ce système le cas échéant, que l'émotion qu'il ressent est négative, i.e. de valence négative (respectivement positive, i.e. de valence positive). Bien entendu, il est possible de prévoir plus de deux boutons dans certains modes de réalisations (ex. valence très positive, valence positive, valence négative, valence 20 très négative). La figure 1 b illustre une réalisation particulière d'un bracelet 100 participant à la mise en oeuvre de l'invention (vue de dessous). Dans cette vue où certains composants sont visibles par transparence, il est 25 possible de distinguer : - un vibreur 103 ; 3063425 7 - un capteur de rythme cardiaque 104, par exemple utilisant une technique photopléthysmographique, ou une méthode oxymétrique ; - un accéléromètre 105 ; - un ou plusieurs capteurs de température 106 afin de déterminer la 5 température de l'utilisateur (et/ou la variation de cette température) et/ou de de déterminer la température de l'environnement proche de l'utilisateur ; - un circuit de contrôle 107 ; - deux électrodes 108 et 109, dont les surfaces de ces électrodes sont avantageusement composées d'argent et/ou de chlorure d'argent (Ag-AgCI). 10 La présence de chlorure d'argent permet de minimiser l'effet de polarisation des électrodes, polarisation qui pourrait entrainer des erreurs de mesure ; - un circuit imprimé 110, avantageusement flexible, reliant les électrodes 108 et 109 au circuit de contrôle 107. Le plus souvent, les électrodes 108 et 109 possèdent un diamètre de quelques 15 millimètres (ex. 4 mm). Ces électrodes 108 et 109 sont avantageusement des électrodes sèches qui peuvent être utilisées sans gel. Par ailleurs, afin de connecter les électrodes au circuit imprimé 110, il est possible de prévoir un fil d'argent noyé dans l'électrode et pouvant être soudé au circuit 110 20 comme un composant électronique standard. Le circuit de contrôle 107 (ou le premier circuit ou le deuxième circuit mentionné précédemment) peut être, par exemple : - un processeur apte à interpréter des instructions sous la forme de programme informatique, ou 25 - une carte électronique dont les étapes du procédé de l'invention sont décrites dans le silicium, ou encore - une puce électronique programmable comme une puce FPGA (pour « Field- 3063425 8 Programmable Gate Array » en anglais), comme un SOC (pour « System On Chip » en anglais) ou comme un ASIC (pour « Application Specific Integrated Circuit » an anglais). Les SOC ou système sur puce sont des systèmes embarqués qui intègrent 5 tous les composants d'un système électronique dans une puce unique. Un ASIC est un circuit électronique spécialisé qui regroupe des fonctionnalités sur mesure pour une application donnée. Les ASIC sont généralement configurés lors de leur fabrication et ne peuvent être que simulés par l'utilisateur. 10 Les circuits logiques programmables de type FPGA (Field-Programmable Gate Array) sont des circuits électroniques reconfigurables par l'utilisateur. En fonction du mode de réalisation, le bracelet peut comporter une mémoire (ex. unité de stockage de données ou support de stockage amovible) contenant des instructions qui, lorsqu'elles sont exécutées par le circuit de contrôle 107, amènent 15 ce circuit de contrôle 107 à effectuer ou contrôler les différents composants pour la mise en oeuvre du procédé proposé décrit dans les présentes. La figure 2 illustre une réalisation particulière d'un bracelet participant à la mise en oeuvre de l'invention (vue en 3D) et reprenant notamment les composants évoqués 20 précédemment. La figure 3 est un ordinogramme 300 illustrant un exemple de réalisation de l'invention. Pour réaliser l'acquisition (étape 301) de l'activité électrodermale d'un utilisateur, il 25 est possible d'utiliser les électrodes 108 et 109 de manière exosomatique (i.e. les électrodes étant simplement positionnées au contact de la peau de l'utilisateur). Afin de réaliser cette acquisition, un courant continu et une tension constante (ex. 0,5V) est appliquée aux électrodes afin de mesurer les variations de potentiel et ainsi en 3063425 9 déduire la résistance/conductance de la peau. Par défaut, le système d'acquisition peut posséder deux calibrations types : - une calibration pour les hautes valeurs de conductance de la peau (i.e. GSR pour « galvanic skin response » en anglais exprimé en Siemens (S) - de 1 pS 5 à 100pS) et - une calibration pour les basses valeurs de GSR (de 0.01pS à 1.2pS). Cette double calibration a pour but de minimiser les erreurs de mesures dans les valeurs basses de GSR, erreurs qui auraient été trop importantes avec une seule calibration. 10 Par ailleurs, cette double calibration permet d'obtenir expérimentalement de meilleurs résultats (i.e. une meilleure calibration des mesures). Une fois les mesures acquises, le signal peut être filtré (étapes 302 et 303) et amplifié successivement par deux filtres passe-bas amplificateur (ex. respectivement du premier et du deuxième ordre - le filtre du premier ordre réalisant en outre une 15 forte amplification, le filtre du deuxième ordre réalisant en outre une faible amplification). Ces filtres permettent de supprimer les informations qui ne sont pas associées au GSR, mais également de préparer le signal pour une numérisation ultérieure (filtre « antialiasing »). Un amplificateur opérationnel peut être utilisé pour ce filtrage et cette amplification 20 afin d'obtenir une impédance d'entrée très important vis-à-vis de l'acquisition, mais également une très faible impédance vis-à-vis du module de numérisation ultérieure (voir étape 304). Une fois filtré, le signal (i.e. analogique) peut alors être numérisé (étape 304). Le convertisseur analogique numérique peut également réaliser des moyennes 25 physiques en prenant une pluralité de points de mesures (ex. 32 mesures) et ne sortir qu'une seule valeur numérique moyennée : cette méthode permet de réduire considérablement le bruit analogique tout en garantissant une numérisation en temps réel. 3063425 10 En pratique, il est possible de prévoir un dispositif de type « diviseur de tension » pour évaluer la résistance/conductance de la peau. En mesurant la tension U1 aux bornes d'une résistance de calibration R1 (installée en série par rapport aux électrodes reliées par la peau, R2), il est possible de déterminer (étape 305) la 5 résistance de la peau R2 (ou conductance) en résolvant l'équation suivante (la tension U étant la tension constante d'alimentation) : UR1 Ul R1 + R2 Avantageusement, en fonction de la conductance déterminée, il est possible de modifier la calibration (étape 306) de la partie acquisition de manière dynamique en choisissant parmi la première calibration type ou la deuxième calibration type 10 précédemment mentionnée. Bien entendu, il est tout à fait possible d'avoir plus de deux calibrations types possibles. Afin d'éviter de fausses détections de moments forts, il est possible de ne pas prendre en compte le signal (étape 307) si le système ou le bracelet est en mouvement : avantageusement, un accéléromètre 105 peut fournir les informations 15 de mouvement. En effet, en cas de mouvements, il est possible que les électrodes bougent sur la peau et ainsi faussent les mesures. Dans un mode de réalisation, il est encore possible de filtrer (étape 308) le signal à l'aide d'un filtre passe-bas (ex. du premier ordre) dont la fréquence de coupure est plus basse que les filtres précédents. 20 À l'étape 309, le signal reçu est un signal GSR exploitable. Ce signal peut être stocké dans le bracelet (éventuellement après compression) ou être envoyé à un serveur distant, par exemple à l'aide de Bluetooth Tm basse consommation (ex. BLE). Bien entendu, afin de détecter de manière fiable les moments forts, il est possible de calibrer la détection à l'aide de stimuli envoyés à l'utilisateur et en détectant les 25 variations maximales et minimales de son GSR propre (et éventuellement le temps de latence entre le stimulus et la variation de son GSR). Cette phase peut être réalisée en amont. 3063425 11 La détection des moments forts (étape 310) consiste en la détection des variations rapides du GSR ou en la détection des pics de GSR (voir Figure 4). Il est ainsi possible de calculer : - la pente / la dérivée du GSR, 5 - la valeur du pic du GSR, - la fréquence d'apparition des pics dans le signal. Cette détermination peut également prendre en compte d'autres paramètres comme la valeur du rythme cardiaque ou la température du corps de l'utilisateur. Du fait du grand nombre de paramètres pouvant intervenir dans la détermination 10 des moments forts, l'utilisation d'un réseau de neurones (éventuellement au moins partiellement spécifique à l'utilisateur en question) est envisageable pour cette détermination. En cas de détection d'un moment fort, il est possible de faire vibrer (étape 311) le bracelet à l'aide du vibreur. Cette vibration permet à l'utilisateur de savoir 15 discrètement que le système lui demande de classifier (étape 312) ce moment fort en fonction de sa valence (ex. émotion position ou négative). Cette classification reçue peut permettre son utilisation comme données de contrôle pour l'apprentissage d'un réseau de neurones et ainsi améliorer la détection ultérieure. Bien entendu, si le système a précédemment déterminé la valence du moment fort 20 avec un intervalle de confiance suffisamment important, cette étape de vibration et de classification n'est pas indispensable. Par ailleurs, si le système détecte une période calme de l'utilisateur (ex. aucune accélération n'est détectée depuis plus de 1h à l'aide de l'accéléromètre), il peut désactiver la vibration jusqu'à la prochaine période d'activité de l'utilisateur. En effet, 25 cette détection de période calme peut refléter un endormissement (pendant laquelle il est peu pertinent de faire vibrer le bracelet) ou peut refléter le fait que l'utilisateur a retiré son bracelet (et une vibration est alors inutile). 3063425 12 La figure 4 est un exemple de variation de GSR avec le temps. Dans cet exemple, il est possible de constater les variations de conductance de la peau d'un utilisateur visionnant un film. Durant ce visionnage, la mesure de conductance varie en fonction du ressenti de l'utilisateur (ex. pics 401, 402 ou 403). 5 Dès lors, il est possible de déterminer avec précision les scènes du film qui impactent l'utilisateur. Lors du montage du film, il est possible alors de présenter plusieurs versions d'un même film afin de déterminer la version la plus marquante pour les utilisateurs. Bien d'autres utilisations peuvent être faites d'un tel système, par exemple : 10 - évaluation d'une campagne de publicité; - détermination de l'impact d'un spectacle, d'une pièce de théâtre; - évaluation de l'expérience d'un jeu vidéo ; - évaluation d'une expérience d'achats en magasin ; - etc. 15 Bien entendu, la présente invention ne se limite pas aux formes de réalisation décrites ci-avant à titre d'exemples ; elle s'étend à d'autres variantes. D'autres réalisations sont possibles. En fonction du mode de réalisation choisi, certains actes, actions, évènements ou 20 fonctions de chacune des méthodes décrites dans le présent document peuvent être effectués ou se produire selon un ordre différent de celui dans lequel ils ont été décrits, ou peuvent être ajoutés, fusionnés ou bien ne pas être effectués ou ne pas se produire, selon le cas. En outre, dans certains modes de réalisation, certains actes, actions ou évènements sont effectués ou se produisent concurremment et non 25 pas successivement. Bien que décrits à travers un certain nombre d'exemples de réalisation détaillés, le procédé proposé et l'équipement pour la mise en oeuvre du procédé comprennent 3063425 13 différentes variantes, modifications et perfectionnements qui apparaîtront de façon évidente à l'homme de l'art, étant entendu que ces différents variantes, modifications et perfectionnements font partie de la portée de l'invention, telle que définie par les revendications qui suivent. De plus, différents aspects et caractéristiques décrites ci- 5 dessus peuvent être mis en oeuvre ensemble, ou séparément, ou bien substitués les uns aux autres, et l'ensemble des différentes combinaisons et sous combinaisons des aspects et caractéristiques fait partie de la portée de l'invention. En outre, il se peut que certains systèmes et équipements décrits ci-dessus n'incorporent pas la totalité des modules et fonctions décrits pour les modes de réalisation préférés. REVENDICATIONS1. Système de détermination d'une émotion d'un utilisateur comprenant : - un capteur (108, 109) d'activité électrodermale de l'utilisateur, - un premier circuit adapté pour: /a/ détecter (310) des moments émotionnels forts de l'utilisateur en fonction d'une analyse d'informations issues du capteur (108, 109) d'activité électrodermale, /b/ en cas de détection d'un moment émotionnel fort à l'étape /ai, demander (312) à l'utilisateur de classifier ledit moment émotionnel fort. 2. Système selon la revendication 1, dans lequel le système comprend en outre un capteur (104) de rythme cardiaque, et dans lequel la détection (310) des moments émotionnels forts de l'utilisateur est également fonction d'informations en provenance du capteur de rythme cardiaque. 3. Système selon l'une des revendications 1 à 2, dans lequel le système comprend en outre un capteur de température (106), et dans lequel la détection (310) des moments émotionnels forts de l'utilisateur est également fonction d'informations en provenance du capteur de température. 4. Système selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel le système comprend en outre : - un deuxième circuit adapté pour: /c/ sur réception d'une classification (312) d'un moment fort par l'utilisateur, utilisation de ladite classification comme données de contrôle pour l'apprentissage d'un réseau de neurones. 3063425 15 5. Système selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel l'étape /b/ est conditionnée par le fait que la détection (310) d'un moment émotionnel fort est associée à un intervalle de confiance inférieur à un seuil prédéterminé. 6. Système selon la revendication 6, dans lequel le seuil de confiance est fonction d'une activité estimée de l'utilisateur. 7. Système selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel le système comprend en outre : - un premier bouton (102) adapté pour recevoir une classification d'un moment émotionnel fort de l'utilisateur de valence positive ; - un deuxième bouton (101) adapté pour recevoir une classification d'un moment émotionnel fort de l'utilisateur de valence négative. 8. Système selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel le système comprend en outre un réseau de neurones pour la détection (310) de l'étape /a/. 9. Système selon l'une des revendications 1 à 8, dans lequel le système comprend en outre deux électrodes (108, 109) composées d'argent et de chlorure d'argent et adaptées pour être en contact avec une peau de l'utilisateur, la captation de l'activité électrodermale étant réalisée via ces électrodes. 10. Bracelet (100) adapté pour être porté par un utilisateur et comprenant le système selon l'une des revendications 1 à 9. 3063425 16 11. Méthode de détermination d'une émotion d'un utilisateur comprenant : - capter (301) une activité électrodermale de l'utilisateur, - détecter (310) des moments émotionnels forts de l'utilisateur en fonction d'une analyse d'informations issues de la captation (301) de l'activité électrodermale, - en cas de détection d'un moment émotionnel fort à l'étape lai, demander (312) à l'utilisateur de classifier ledit moment émotionnel fort.