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但愿有那么一天, 计算机能够理解你的表情: 当一位老人在自动取款机屏幕前眯着眼辨认字体时,字体尺寸立刻加倍; 当一名妇女对着购物中心的旅游广告微笑时, 设备就会打印出一张旅游折扣表给她。这些不是幻想 , 一切都会实现的。也许用不了多久 , 你的家庭中就会出现这样一个新成员 , 现在许多研究机构都看好表情机器识别技术 , 相信此技术具有很大的科研价值和商业价值。
各项研究在行动
NCR 公司坐落在俄亥俄州, Dave Schrader 是该公司的部门主管, 他说: 心理反应会表现在面部表情上, 从而带来机器反应, 在这方面三年内会有很大的商业价值。用户的情绪对于银行和零售商来说都是一种很宝贵的资源。
NCR 公司现在洛杉矶的南加州大学 (USC) 综合媒体系统中心进行代号为 "E-Motions"的实验。想法是对用户的面部特征和运动 ( 特别是在眼睛和嘴周围 ) 进行捕捉 , 根据数据库中的面部特征模板与面部表情图像进行比较, 来研究人的内在情绪。
NCR 和 USC 正在进行两种面部特征提取试验。一是定义面部各部分的标准, 测量它们之间的距离 , 研究它们之间的距离在短时间内如何发生变化。二是在面部小范围内做同样的事情。但是现在的技术有时会产生模棱两可的结果。例如, 很明显是高兴的面部表情也可能显示为悲哀或者厌恶。
研究人员必须建立已有情绪状态的准确的样品库。Schrader说 :" 现在还没有快乐人群和悲伤人群的数据库, 当然我们正在建立当中, 可是很难得到一张真实的悲伤的脸。" 而且文化也会对表情有所干扰。例如, 在日本经常以微笑表示面临窘迫。
目前的技术能够很好地辨认出六种基本的情感一一惧怕、愤怒、快乐、惊奇、厌恶和悲哀 , 匹兹堡大学的心理学教授 Jeffrey Cohn 正在做这方面的研究工作。但是我们知道 , 这六种情感可以有数千种结合和变化。
Cohn 和他的同事已经确定了40 个面部的 " 动作单位 " 一一面部外观上视觉可分辨的最小变化 , 并 且已经形成了包括 210 人的数据库 , 每人有 10 幅图片来说明动作单位的不同组合。 Cohn 说他希望技术更发达一些 , 从而可以更可靠地诊断病人 , 评价治疗效果。他说此技术还可以用在测谎器或者一些安全系统中 , 可以根据人们的脸部特征来辨别人的心理。
IBM 的蓝眼睛计划
同时 ,IBM 提出了蓝眼睛计划 , 蓝眼睛计划的主要目标是给电脑以人类的触觉、听觉和视觉感受 , 并进一步达到能够分析人类目光和表情 , 察觉人类情感的程度。
如果这一技术研究成功 , 将会出现一种全新的电脑操作方式。计算机可以根据人们的表情而不是键盘上敲出的字符或鼠标点击的图形来决定如何操作。
IBM Almaden 研究中心一直在研究关于情感表情方面的计算机识别技术 , 并已开发了一些基于眉毛和嘴角位置的 " 察觉效应 " 的算法。 IBM 也试图通过测量脉搏、 温度、基本身体运动和皮肤反应来确定人们的情绪变化。公司已经测量出了惧怕、悲哀、厌恶、愉快和惊奇的面部变化。 IBM 的想法是让计算机能够适合用户的个性。例如 , 它感到用户心情不好时能够变化一个界面 , 使用户心情变好。IBM 说如果计算机有动物和人类的一部分知觉功能 , 计算机将更加强大。蓝眼睛计划的目的就是使人类和计算机能够成为合作伙伴。在日本千叶举办的 IBM 秋季展览上 , IBM 展示了一台新型机器人。这个机器人可以注意到眼前的参观者 , 当人们呼叫它的名字时机器人会笑 , 当人们离开的时候它会感到孤独。这台机器人正是使用了IBM 正在研究中的蓝眼睛技术。
表情与计算机
那么 , 计算机能够识别人类的感情变化吗 ? 的确 , 这一点对于实现计算机与人类的交流来说是至关 重要的。最近 , 美国麻省理工学院已经研制出这种能够识别人类感情的计算机 , 它能够通过光读入或扫描来识别人的简单表情 , 例如喜、怒、哀、乐、悲、恐、惊等等。不过 , 美中不足的是 , 目前计算机还 仅限于能够识别特别夸张的表情 , 例如大笑、大怒、大哭、大惊等 , 而对于淡淡的表情还不能识别 , 例如微笑、微嗔、啜泣和暗暗吃惊等。因此 , 麻省理工学院的研究人员试图利用其他的感情标志 , 例如呼 吸、心律、体温、血压、冒汗、毛细血管的扩张等 , 让计算机通过这些参数来推断人的感情变化。为此 , 他们进行了一系列有趣的试验 , 聘请了一些志愿者 , 在他们的脸上贴了一些触片 , 在手指上安装传感 器 , 让他们穿上特制的服装 , 然后 , 突然让他们观看各种图像 , 例如鲜花、美景、赛马、凶杀、跳楼等 , 使他们作出各种表情 , 结果 , 奇迹发生了 : 在与触片和传感器相连的电脑屏幕上 , 闪现了与各种表情相关的曲线! 这些试验资料对于进一步深入探讨计算机如何识别人类的表情是很有价值的。
美国空军正在研制一种可以让飞行员和技术人员通过面部表情操作的计算机。这种计算机只需美国空军的地面人员动动眼珠子 , 就可以把所需要的图表和程序从一台小型便携式电脑上调出来 , 然后把所需的数据显示在特制的眼镜或者布罩上。此外 , 美国空军还在研制可以由人的思维控制的计算机。这种高度先进的计算机主要用于遥控军用飞机 , 预计在 10 年后才可以投入使用。使用这种新型计算机 , 当操作者向右边看的时候 ," 电脑联结开发跟踪器 " 就会自动把光标移到右边 ; 如果操作者向上看 , 那么光标就会往上移 ; 操作者扬一下眉毛就等于单击鼠标一下 , 扬两下就等于连击两下鼠标。
一个人的欢乐或愤怒是否发自内心 ? 虽然有时候通过察言观色可以发现其实质 , 可是机器能把人看透吗 ? 所以对于这方面的研究并不单纯是技术上的问题。不过即使是微笑可以伪装 , 但有一些细节是不易掩饰的。据研究 , 大部分人对脸的下半部的控制能力比上半部强。因而 , 当人们试图以微笑或建眉表示快乐或愤怒而眼睛和前额却保持平静时 , 就露出了马脚。 70 年代 , 心理学家 Paul Ekman 编了一套代码 , 描述 44 种面部表情 , 许多心理学家都利用这套编码来研究人的情感 ; 而今一些人试着把这些编码教给计算机。目前还有很多问题需要解决 , 例如如何衡量除了肌肉运动之外颜色、光线方面的变化以及如何处理头部运动带来的变化。这一技术走向商用尚需时日。 |
