Система распознавания базовых эмоций на основе анализа двигательных единиц лица

Инженерный журнал: наука и инновации

# 9·2016 1

УДК 004.93 DOI 10.18698/2308-6033-2016-09-1530

Система распознавания базовых эмоций

на основе анализа двигательных единиц лица

МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, 105005, Россия

В статье описан вариант реализации системы распознавания эмоционального со-

стояния человека для поддержки речевого общения с сервисными антропоморфными

роботами. Выполнен обзор существующих подходов к распознаванию эмоций. Разра-

ботан и исследован новый алгоритм оценки базовых эмоций по П. Экману на основе

расчёта 20 информативных признаков изображения лица. Степень выраженности

каждой эмоции оценивается тремя независимыми классификаторами. Алгоритм реа-

лизован в среде Qt и протестирован на двух базах изображений, а также в режиме

реального времени, показав качество распознавания около 85 %. Система предназна-

чена для использования в составе приложений нейрокомпьютерного интерфейса в

системах сервисной робототехники и психологической диагностики.

Ключевые слова:

сервисная робототехника, нейрокомпьютерный интерфейс,

эмоциональное состояние, мимика, распознавание образов, машинное обучение.

Введение.

Системы автоматического распознавания эмоциональ-

ного состояния человека находят широкое применение в медицине

при проведении психологической диагностики, в маркетинговых ис-

следованиях для определения реакции клиентов на товары, в каче-

стве канала информации в детекторах лжи и пр. Особенный интерес

вызывает использование таких систем в робототехнике для решения

задач поддержки речевого общения операторов с сервисными антро-

поморфными роботами [1, 2]. Для них, как правило, необходим есте-

ственный интерфейс управления и взаимодействия с человеком. Он

реализуется, в том числе, путем использования так называемого

ми-

мического аппарата

робота, представляющего собой комплекс про-

граммно-аппаратных средств, поддерживающих речевой диалог и

имитирующих эмоциональное состояние лица.

Физической основой мимического аппарата сервисного робота

является набор приводов-актуаторов, имеющих несколько устойчи-

вых положений. Явно можно выделить минимальное, максимальное

и нейтральное положения актуатора, но в общем случае этих поло-

жений может быть больше. Количество актуаторов также различает-

ся, оно составляет в различных роботах 16–30 штук.

В качестве примера рассмотрим сервисный робот «Алиса», раз-

работанный в Зеленограде [1]. Для синтеза эмоций используют сле-

дующие группы мимических сервоприводов, которые деформируют

силиконовую кожу головы: