具体实施方式

为了更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合较佳实施例，对依据本发明提出的一种基于大数据分析的心理健康估计方法及系统，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下。在下述说明中，不同的“一个实施例”或“另一个实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。

本发明实施例以下面的应用场景为例对本发明进行说明：

该应用场景为：绘画是儿童心理的一种下意识表征，特别是绘画中人物的形态及绘画的色；绘画呈现出的是实际物体在其心理中的特征，其利用绘画的方式把其呈现出来；因而本发明通过图像处理的方式来分析儿童绘画作品，进行儿童心理健康的估计。绘画作品中包括人和有固定颜色的物体，优选地，实施例中绘画作品中至少要包括房子、树以及人。

本发明一个实施例提供了一种基于大数据分析的心理健康估计方法，该方法包括以下步骤：

步骤S1，获取待分析人物的绘画作品，绘画作品中包括人和有固定颜色的物体。

要分析儿童的心理特征，需得到一幅儿童的绘画作品；为了便于分析，此处给定一个限定时间，优选地，限定时间为15分钟，让其绘画一幅包含房子、树以及人的绘画作品，并在绘画作品中注明该儿童的性别、姓名和年龄信息，然后基于该绘画作品利用图像处理方法分析儿童的心理特征。

步骤S2，基于绘画作品中的颜色获取绘画作品的色调得分。

为了得到儿童的心理特征，需分析儿童绘画作品中各组成元素的色彩组成，因而需要对绘画作品进行分割，得到若干组成元素。实施例中采用语义分割的方法提取绘画作品中的组成元素，此处，语义分割网络为Encoder-Decoder结构，该网络的训练过程为：

训练数据集为包括房子、树以及人的儿童绘画作品。

获取训练标签：该方式为像素级分类，即将所有像素标注为对应标签，具体地，房屋屋顶、房屋墙体、房屋门户、树冠、树干、人头、人上身、人下身、白云、草地、花朵、小鸟、太阳、文字、背景这些组成元素对应的像素分别标注为11，12，13，21，22，31，32，33，4，5，6，7，8，9，0标签，此处标签值首个数字相同的表示是属于同一物体的组成元素，如11,12，13分别表示房屋屋顶、房屋墙体、房屋门窗，这些均属于房屋这个事物，其均是组成房屋的元素。

训练网络所用loss函数为交叉熵损失函数。

至此，得到绘画作品中的各组成元素。

基于颜色的色调属性将绘画作品中的颜色分为若干颜色集合，对于每个颜色集合，基于该颜色集合对应的每个组成元素的颜色的面积和贡献度计算该颜色集合对应色调的初始得分，所述贡献度表征颜色受待分析人物心理影响的程度，设置各色调的权重，根据各色调的权重和初始得分计算绘画作品的色调得分。

(a)每种组成元素对应一种颜色，获取每种组成元素对应颜色的色调值：将绘画作品转换至hsv空间，提取h通道的值获取绘画作品中各像素的色调值，对于每种组成元素，该组成元素对应的所有像素的色调值的均值为该组成元素对应颜色的色调值。基于颜色的色调属性将绘画作品中的颜色分为若干颜色集合，具体地，基于各组成元素对应颜色的色调值将各组成元素对应的颜色分为若干颜色集合。

(b)对于每个颜色集合，基于该颜色集合对应的每个组成元素的颜色的面积和贡献度计算该颜色集合对应色调的初始得分，所述贡献度表征颜色受待分析人物心理影响的程度；则每个颜色集合对应一个色调的初始得分。

(i)绘画作品中某物品颜色与现实世界实际物品颜色有明显差异说明该颜色受儿童心理活动的影响较大，例如，现实世界中太阳为橙黄色，如果儿童将太阳画成黑色，说明该颜色受儿童心理影响较大，因而该颜色在计算颜色集合对应的色调初始得分时贡献度值较大。

具体地，各组成元素对应颜色的贡献度的计算方法为：

对于有固定颜色的物体，根据绘画作品中该物体的颜色和所述固定颜色计算颜色偏差值，所述颜色偏差值为绘画作品中该物体颜色的贡献度；具体地，对于有固定颜色的物体，根据绘画作品中该物体的颜色和所述固定颜色对应的色调值计算所述颜色偏差值；即q_i＝|H_i-H_i标|+a，q_i表示第i个有固定颜色的组成元素在绘画作品中的颜色的贡献度，H_i表示绘画作品中第i个有固定颜色的组成元素的颜色的色调值，H_i标表示第i个有固定颜色的组成元素的固定颜色的色调值，a为常数，实施例中a的取值为10。

实施例中绘画作品中树木的树冠、树干、太阳、草坪等都有固定颜色；房子的颜色比较多样不给其规定固定颜色，同理，人的衣服、花朵的颜色、小鸟的颜色都不定义具体颜色。以树冠为例，说明树冠的固定颜色对应的色调值：采集树冠图像，将树冠图像转至hsv空间提取各树冠像素的色调值h，所有树冠像素的色调值的均值为树冠的固定颜色对应的色调值。

对于无固定颜色的物体，无固定颜色的物体在绘画作品中的颜色对应的颜色偏差值为预设值，实施例中所述预设值为50。绘画作品中除了各个组成元素，还包括背景元素，儿童的绘画作品中背景元素可能也有元素，考虑到对绘画内容进行了限制，因此，基于绘画作品中要有的内容，可知绘画作品中背景常为天空或空白区域，因此背景元素的固定颜色为天空的颜色或白色，具体地，背景元素在绘画作品中的颜色的贡献度q_b，q_b＝|H_b-H_b标|+b，H_b表示绘画作品中背景元素颜色的色调值，H_b标表示背景元素固定颜色的色调值，b为常数，实施例中b的取值为5。

(ii)对于每个颜色集合，基于该颜色集合对应的每个组成元素的颜色的面积和贡献度计算该颜色集合对应色调的初始得分，具体为：s表示该颜色集合对应色调的初始得分，对颜色集合中颜色对应的组成元素进行编号，g_d表示该颜色集合对应的第d个组成元素的颜色的得分，D表示颜色集合中颜色对应的组成元素的个数；其中，绘画作品中每个组成元素的颜色的得分的获取方法为：

对绘画作品中的K个组成元素的颜色进行编号，g_k表示编号为k的颜色的得分，p_k表示编号为k的颜色对应的组成元素在绘画作品中的面积，q_k表示编号为k的颜色的贡献度，具体地，获取q_k的值时，需要判断编号为k的颜色对应的组成元素属于有固定颜色的组成元素、无固定颜色的组成元素、背景元素三种类型中的哪一种，进而确定q_k的值；需要注意，不同组成元素对应同一颜色时，要基于组成元素的类型分别计算每个组成元素的颜色的得分。

(iii)设置各色调的权重，根据各色调的权重和初始得分计算绘画作品的色调得分：

为每个色调设置权值，优选地，实施例中各个色调权重的设置方法为，重暖色调的权重大于1，轻暖色调的权重大于0小于1，轻冷色调的权重大于-1小于0，重冷色调的权重小于-1，黑色和白色属于中性色调，则黑色的权重小于-1，白色的权重大于-1小于0。

根据各色调的权重和初始得分计算绘画作品的色调得分：基于绘画作品中的颜色共得到Y个颜色集合，也即绘画作品中包括Y个色调，s_y表示第y个颜色集合对应色调的初始得分，e_y表示第y个颜色集合对应色调的权重；绘画作品的色调得分越大，说明绘画作者即待分析人物越乐观开朗。

步骤S3，基于绘画作品中人的姿态和表情获取绘画作品的情绪得分。

基于人的姿态和表情，利用分类网络获取绘画作品中人的情绪，实施例中分类网络为Encoder-FC结构，该分类网络的训练过程为：训练数据集为绘画作品中的人物区域；标签为6种情绪，其中，快乐的情绪标注为1，满足的情绪标注为2，新奇的情绪标注为3，愤怒的情绪标注为4，悲哀的情绪标注为5，恐惧的情绪标注为6；损失函数为交叉熵函数。

输入绘画作品中的人物区域，分类网络中FC输出的是绘画作品中人的情绪分别属于6种情绪的概率；则绘画作品的情绪得分f_j表示FC输出的绘画作品中人的情绪属于第j种情绪的概率，r_j表示第j种情绪的情绪权值，T是小于1的；具体地，实施例中快乐情绪、满足情绪、新奇情绪的情绪权值的取值范围为大于0小于1，愤怒情绪、悲哀情绪、恐惧情绪的情绪权值的取值范围为大于-1小于0；每种情绪的情绪权值的具体取值由实施者根据实际情况确定。

步骤S4，基于情绪得分对色调得分进行修正获取绘画作品的评分，进而进行待分析人物心理健康的估计。

为了使绘画作品的评分可以更精确的反应儿童的心理健康状态，本发明首先进行绘画作品的色调得分和情绪得分的一致性判断，即色调得分和情绪得分的乘积大于0时，说明两种得分反应的待分析人物的心理状态或性格是一致的，说明色调得分可以准确的反应待分析人物的心理状态或性格；色调得分和情绪得分的乘积小于0时，说明两种得分反应的待分析人物的心理状态或性格是不一致的，说明色调得分不能够准确的反应待分析人物的心理状态或性格，此时为了避免误判，需要基于情绪得分对色调得分进行修正，减小色调得分的值，得到绘画作品的评分。此外，实施例中为了后续基于绘画作品的评分进行待分析人物心理健康的准确估计，当色调得分和情绪得分的乘积大于0时，基于情绪得分对色调得分进行修正，增大色调得分的值，得到绘画作品的评分；具体地，当色调得分和情绪得分的乘积大于0时，增大情绪得分即T＇＝1+|T|，则绘画作品的评分S＇＝S*T＇；当色调得分和情绪得分的乘积小于0时，T″＝|T|，则绘画作品的评分S＇＝S*T″。

当绘画作品的评分|S＇|小于预设值x时，表明待分析人物即绘画儿童性格相对内敛，行为比较拘谨，容易自信心不足，需要家长和老师多去培养孩子自信心；当绘画作品的评分S＇小于-x时，表明该儿童心情抑郁、孤独，不喜与人交流、心理缺乏安全感，需要家长和老师多花费精力去帮助他，了解他的内心世界，如果过分抑郁需及时联系心理咨询师介入治疗；当绘画作品的评分S＇大于x时，表明该儿童活泼开朗，心情愉悦，感情比较强烈，应适当培养孩子耐性，防止太过冲动；其中，实施例中预设值x为60。

基于与上述方法实施例相同的发明构思，本发明一个实施例提供了一种基于大数据分析的心理健康估计系统，该系统包括：

绘画作品获取模块，用于获取待分析人物的绘画作品，绘画作品中包括人和有固定颜色的物体；

得分计算模块，用于基于绘画作品中的颜色获取绘画作品的色调得分；基于绘画作品中人的姿态和表情获取绘画作品的情绪得分；

心理健康估计模块，用于基于情绪得分对色调得分进行修正获取绘画作品的评分，进而进行待分析人物心理健康的估计。

需要说明的是：上述本发明实施例先后顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。且上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。