自发和人为表情分析识别研究

【摘要】近年来,面部表情识别在人机交互、安全、医疗保健等领域应用广泛。目前主要通过提取几何特征和面部纹理特征并利用分类器进行表情识别。而几何特征的提取关键在于面部特征点标注的准确性。目前的自动特征点定位算法的精度仍有待提高。此外,自发和人为表情区分和识别研究大都局限于某类表情,如高兴或者痛苦。没有考虑性别和表情类别对自发和人为表情区分识别的影响。针对此,本文提出主动特征点标注算法；全面分析不同表情类别和性别下自发和人为表情的区别；并将表情类别和性别信息作为特权信息,提出基于特权信息的自发人为表情识别方法。具体内容如下：(1)提出了交互式的主动特征点标注方法。首先,通过贝叶斯网络建立特征点之间的空间模型；其次,计算各个特征点与其他特征点之间的互信息,具体分为两步：第一,为了确定最具有信息的面部区域,计算其中某一个面部子区域与余下的面部子区域之间的互信息,第二：计算最具有信息的面部区域的某一个特征点与其他特征点的互信息大小,以此确定特征点矫正的顺序；然后,按照互信息的大小降序排列特征点,用户根据这个顺序依次纠正特征点；最后,通过贝叶斯网络将用户矫正的特征点与原始的特征点值联系在一起获得矫正后所有特征点的值。在CK+数据库上的模拟实验证明了本文提出的方法的有效性。(2)较全面地分析了可见图像的自发和人为表情的差异性。首先,根据中性帧和夸张帧之间的差值图像,提取几何特征和纹理特征；其次,从三个方面通过假设检验的方法分析自发和人为表情的差异性,这三个方面分别是：整体样本、不同性别的样本以及不同表情的样本；最后,采用贝叶斯分类器从同样的三个方面来区分自发和人为表情。在USTC-NVIE数据库上的统计分析结果显示几何和纹理特征对自发和人为表情区分的重要性。除此之外,自发和人为表情识别在性别上确实存在着差异；而且相对于其他五种基本表情,高兴的自发和人为表情区分更加容易。实验的识别结果在大多数情况下证实了统计分析的结果。(3)提出采用贝叶斯网络分别学习自发和人为表情变化的空间模型,并应用于自发和人为表情识别。首先,提取关于面部形状和行动单元变化的几何特征,用来捕获面部空间变化；然后,同(2),从三个方面采用定义的几何特征对自发和人为表情进行显著性差异分析；最后,以表情类别和性别作为特权信息,采用贝叶斯网络,分别建立自发和人为表情空间模型。在USTC-NVIE和SPOS数据库上的统计分析结果证实了提出的几何特征的有效性。在USTC-NVIE数据库上的识别结果表明性别和六种基本表情作为特权信息能够帮助建立自发和人为表情的空间模态。在这两个库上的识别结果都优于目前方法的实验结果。(4)提出了基于贝叶斯网络的特权信息学习方法,并应用于自发和人为表情识别。首先理论分析了何种结构的三结点贝叶斯网络可用于特权信息学习；接着,以性别为特权信息,在USTC-NVIE数据库上进行了自发和人为表情区分实验。实验结果表明使用性别作为特权信息时,三角形和V字形贝叶斯网络结构有助于提高识别率,从而说明性别对自发和人为表情区分起着促进作用。
【作者】何孟华；
【导师】王上飞；
【作者基本信息】中国科学技术大学，计算机应用技术，2014，硕士
【关键词】主动特征点标注；自发人为表情区分分析；基于特权信息的学习；自发人为表情识别；

【参考文献】
[1]冯英昊.月球三维仿真与演示系统的关键技术及方法研究[D].天津理工大学,计算机应用技术,2013,硕士.
[2]陈立伟,李春燕.无线自组织网中的入侵检测技术[J].计算机工程与设计,2005,11:111-113+127.
[3]包晓玉.东乡县小学汉语文骨干教师培训的实效性及问题研究[D].西北师范大学,教育经济与管理,2013,硕士.
[4]郑海涛.聚乙烯醇缩丁醛树脂及其制品行业建设项目环保验收监测方法的研究[D].吉林大学,环境工程,2014,硕士.
[5]董智.政泉花园酒店楼控系统设计与节能研究[D].北京建筑大学,建筑与土木工程,2013,硕士.
[6]王福津.电声控制系统(ACS)及应用[J].演艺设备与科技.2005(05)
[7]张天峣.“单元目标教学”在排球公体课技术教学中的应用与研究[D].天津体育学院,运动训练（专业学位）,2014,硕士.
[8]杨明月.基于模型的网络化控制系统瞬时故障检测研究[D].华中科技大学,模式识别与智能系统,2013,硕士.
[9]姚茂飞.镱原子光钟的黑体辐射频移问题的研究[D].华东师范大学,光学,2013,硕士.
[10]梁飞飞.回归生活世界的大学生劳动教育探析[D].吉林大学,思想政治教育,2013,硕士.
[11]张洪波.蒙古绵羊发育过程中卵巢内卵母细胞凋亡的研究[D].内蒙古农业大学,基础兽医学,2004,硕士.
[12]马悦.先秦诸子散文的文学传播研究[D].西北师范大学,中国古代文学,2013,硕士.
[13]铉率.企业非财务信息披露与资本成本关系研究[D].厦门大学,西方经济学,2014,硕士.
[14]陈沅.试论我国国有资产管理体制的改革和完善[D].安徽大学,法律,2003,硕士.
[15]马腾颖.Lindqvist型多酸/碳纳米管复合物非线性光学性质的理论研究[D].东北师范大学,2013.
[16]李锐.公路隧道结构计算理论与数值模拟分析的应用研究[D].长安大学,建筑与土木工程（专业学位）,2014,硕士.
[17]陈莹.城市综合体的功能分析与开发定位研究[D].北京交通大学,2014.
[18]张泉.减阻剂对大鼠慢性缺血后肢血管新生的影响及其可能作用机制[D].南方医科大学,内科学,2014,博士.
[19]鲍一.IL-10通过P38MAPK信号通路介导IL-1β对肺成纤维细胞ICAM-1的表达[D].河北医科大学,内科学（专业学位）,2014,硕士.
[20]徐淑芬.电动汽车用永磁同步电机效率优化策略研究[D].长安大学,交通信息工程及控制,2014,硕士.
[21]施国洪,张继国,宦娟.领军人才创业企业培育机制研究——以江苏常州为例[A].《科技进步与对策》杂志社、江苏大学管理学院.科技型小微企业创新发展论坛论文集[C].《科技进步与对策》杂志社、江苏大学管理学院:,2013:3.
[22]彭大伟.某型商务车车内噪声实验测量分析与控制的研究[D].东北大学,车辆工程,2010,硕士.
[23]额日敦同拉嘎.基于DEM的内蒙古大青山林地景观格局分析[D].内蒙古师范大学,自然地理学,2013,硕士.
[24]李清如.发展中国家贸易开放与生产率研究[D].对外经济贸易大学,国际贸易学,2014,博士.
[25]李瑞春.光纤电流互感器的温度特性研究[D].西安电子科技大学,光学,2012,硕士.
[26]翟慧.人民币升值对我国出口企业的影响和对策研究[D].贵州财经大学,国际贸易学,2013,硕士.
[27]乔峰.英格索兰客户体验管理提升研究[D].兰州大学,工商管理（专业学位）,2013,硕士.
[28]潘应和.数据库技术及其在广播中的应用[J].广播与电视技术,2001,06:66-69.
[29]陈珍.民营企业文化建设与思想政治工作的融合研究[D].湖北工业大学,思想政治教育,2013,硕士.
[30]汤颖颖,王经逸,武涛,许金楼,贾红兵.石墨烯在聚合物阻燃中的应用研究进展[J].合成橡胶工业,2013,06:490-495.
[31]张莉凤.学案导学教学在初中教学中应用效果的调查研究[D].内蒙古师范大学,现代教育技术（专业学位）,2012,硕士.
[32]王建,李兴源,邱晓燕.含有分布式发电装置的电力系统研究综述[J].电力系统自动化,2005,24:90-97.
[33]明鑫.高产气井排砂管汇极限放喷能力研究及其安全性评价[D].西南石油大学,油气井工程,2014,博士.
[34]张艳秋.资源三号卫星多光谱相机交叉定标研究[D].长安大学,摄影测量与遥感,2014,硕士.
[35]葛明君.我国部门预算委托代理问题研究[D].天津财经大学,财政学,2012,硕士.
[36]李金绒.载药电纺纤维膜用于瘢痕疙瘩的修复[D].西南交通大学,生物化学与分子生物学,2013,硕士.
[37]吴秀敏.有线耳机连接器的可靠性研究[D].北京邮电大学,机械设计及理论,2013,硕士.
[38]王艳荣.新闻网站中嵌套性媒体的新闻语态研究[D].东北师范大学,新闻学,2012,硕士.
[39]王聪.地质灾害监测系统的设计[D].吉林大学,模式识别与智能系统,2013,硕士.
[40]焦冰岩.彭浩翔作品冷暴力美学特性研究[D].西北大学,戏剧与影视学,2013,硕士.
[41]张玉娟.一种新型用于搜救的连续体机器人运动学分析及仿真[D].河北工业大学,机械工程,2013,硕士.
[42]沈宏,夏伊静,戴启洲,陈建孟.新型二氧化铅电极性能及掺杂机理研究[J].环境科学学报,2013,02:445-450.
[43]黄瑾翔.RTN4表达调控胶质瘤恶性增殖行为的实验研究及机制探讨[D].第二军医大学,神经外科（专业学位）,2013,硕士.
[44]胡锡娟.基于两阶段DEA的我国人身保险公司经营效率研究[D].浙江理工大学,产业经济学,2013,硕士.
[45]王晓丽,周晓红,马爱原.宣钢8~#高炉1~#汽轮机计算机监控系统设计[J].冶金自动化,2001,02:68-69.
[46]胡道严.公租房管理行为的公法规制[D].西南政法大学,宪法学与行政法学,2012,硕士.
[47]黄丽君.土家族上梁歌的音乐文化研究[D].湖南师范大学,音乐学,2013,硕士.
[48]赵大鹏.曼茶罗原型图式与现代建筑创作[D].中央美术学院,建筑设计及其理论,2013,硕士.
[49]王东.某某部队干部培训网上选课系统的设计与实现[D].电子科技大学,软件工程（专业学位）,2013,硕士.
[50]霍恩全,赵喜林,李子凌,孙金凤.210～250t钢锭模炸裂失效分析[J].一重技术.1998(01)