Розпізнавання емоційних проявів за групуванням скупченостей характерних мімічних станів обличчя людини

Abstract

Характерні форми мімічних проявів емоційних станів людини є типовими з доволі значною мірою узагальнення на підставі спільних фізіологічних структур та розташування м’язів, які формують людське обличчя. Ця обставина є однією з основних причин спільності проявів людиною емоцій, які знаходять своє відображення на обличчі. За характером та формою мімічних проявів на обличчі з високою ймовірністю можна визначати емоційний стан людини з певним корегуванням зі сторони культурологічних особливостей та традицій певних груп. У відповідності до існування загальних мімічних форм емоційних проявів запропоновано підхід до створення моделі розпізнавання емоційних проявів на обличчі людини з відносно низькими вимогами до засобів фото, відео-фіксації та належною швидкодією у відео потоці. В основу створення моделі покладена реалізація гіперплощинної класифікації мімічних проявів основних емоційних станів. Однією з головних переваг запропонованого підходу є невелика обчислювальна складність, що дає змогу реалізувати систему розпізнавання змін емоційного стану людини за мімічними проявами без використання спеціалізованого обладнання (для відео-камер з низькою роздільною здатністю або на великій відстані). Крім того модель, сформована на базі запропонованого підходу, дозволяє отримувати належну точність розпізнавання з невисокими вимогами до якісних характеристик зображення, що дозволяє в значній мірі розширити сферу практичного застосування. Одним із прикладів практичного застосування є контроль за водієм під час керування транспортом, оператором складного виробництва та інші автоматичні системи візуального спостереження. Множина детектованих емоційних станів формується у відповідності до поставлених задач та дає можливість фокусуватись на розпізнанні мімічних форм та групувати характерні структурні прояви базуючись на множині розмежованих характерних ознак.

Характерные формы мимических проявлений эмоциональных состояний человека являются типичными с довольно значительной степенью обобщения на основании общих физиологических структур и расположения мышц, формирующих человеческое лицо. Это обстоятельство является одной из основных причин общности проявлений человеком эмоций, которые находят свое отражение на лице. По характеру и форме мимических проявлений на лице с высокой вероятностью можно определять эмоциональное состояние человека с определенной корректировкой со стороны культурологических особенностей и традиций определенных групп. В соответствии с существованием общих мимических форм эмоциональных проявлений предложен подход к созданию модели распознавания эмоциональных проявлений на лице человека с относительно низкими требованиями к средствам фото, видео-фиксации и приемлемым быстродействием в видеопотоке. В основу создания модели положена реализация гиперплоскостной классификации мимических проявлений основных эмоциональных состояний. Одним из главных преимуществ предложенного подхода есть небольшая вычислительная сложность, что позволяет реализовать систему распознавания изменений эмоционального состояния человека с мимическими проявлениями без использования специализированного оборудования (видеокамер с низким разрешением или на большом расстоянии). Кроме того, модель, сформированная на базе предложенного подхода, позволяет получать надлежащую точность распознавания с невысокими требованиями к качественным характеристикам изображения, что позволяет в значительной степени расширить сферу практического применения. Одним из примеров практического применения является контроль за водителем во время управления транспортом, оператором сложного производства и другие автоматические системы визуального наблюдения. Множество детектированных эмоциональных состояний формируется в соответствии с поставленными задачами и дает возможность фокусироваться на распознании мимических форм и группировать характерные структурные проявления основываясь на множестве разделенных характерных признаков.

The characteristic forms of facial expressions of the emotional states of a person are typical of a rather large degree of generalization on the basis of common physiological structures and the location of the muscles that form the human face. This circumstance is one of the main reasons for the commonality of human manifestations of emotions that are reflected in the face. By the nature and form of facial expressions on the face with high probability, it is possible to determine the emotional state of a person with some correction on the part of the cultural characteristics and traditions of certain groups. In accordance with the existence of common mimic forms of emotional manifestations, an approach is proposed to create a model of recognition of emotional manifestations on the face of a person with relatively low requirements for the means of photo, video-fixation and acceptable speed in the video stream. The creation of the model is based on the implementation of the hyperplane classification of mimic manifestations of major emotional states. One of the main advantages of the proposed approach is the small computational complexity that allows realizing the recognition of the changes in people’s emotional state without any special equipment (for low-resolution or long-distance video cameras). In addition, the model developed on the basis of the proposed approach allows obtaining proper recognition accuracy with low requirements for quality image characteristics, which allows extending the scope of practical application to a great extent. One example of practical application is control over the drivers in the process of driving the vehicle, complex production operators, and other automated visual surveillance systems. The set of detected emotional states is formed in accordance with the set tasks and gives the opportunity to focus on the recognition of mimic forms and group characteristic structural manifestations based on the set of distinguished characteristic features.