嬰幼兒面部表情分析系統(tǒng)
嬰幼兒面部表情分析系統(tǒng)(baby facereader):是一款自動分析嬰幼兒(6-24月齡)面部表情的專業(yè)軟件。該系統(tǒng)依據(jù) oster的嬰幼兒面部運動編碼系統(tǒng)(baby facs)來分析其面部表情，然后基于aam模型(主動外觀模型)得出相關(guān)表情參數(shù)。
為何要使用baby facereader
面部表情能反映出許多有價值的信息，特別是嬰幼兒。目前對嬰幼兒的相關(guān)研究需求越來越多，而用于成人面部表情分析的工具又不適用于嬰幼兒，需要專業(yè)的研究分析工具對行為反應(yīng)、表情等進行量化分析。
研究需求的逐步增加是催生嬰幼兒面部表情分析系統(tǒng) (baby facereader)誕生的加速劑。除此之外，嬰幼兒本身的一些特性也決定了要使用嬰幼兒面部表情分析系統(tǒng)對其表情進行分析：
嬰幼兒的頭部比較?。粙胗變嚎梢娒济^少/甚至沒有；嬰幼兒皮下脂肪較厚，導(dǎo)致對其面部單元活動的解釋比較困難；嬰幼兒無法通過語言表達他們自身的感受，表情是真實的反映。
因此，該系統(tǒng)是目前測量嬰幼兒面部行為的全面、專業(yè)的軟件，能夠詳細描述和分析嬰幼兒面部動作單元的活動，是研究影響與發(fā)育障礙相關(guān)的發(fā)展心理學(xué)問題的有利工具。
關(guān)于嬰幼兒基本面部表情的分類，學(xué)術(shù)界目前尚有爭議。 而關(guān)于正、負情緒的劃分已達成共識。因此，嬰幼兒面部表情分析系統(tǒng)(baby facereader)不對其基本情緒進行劃分，但對引起相關(guān)情緒的面部動作單元可進行詳細分析。
系統(tǒng)特性
非接觸性數(shù)據(jù)采集及分析，保證數(shù)據(jù)的客觀性；采用標準的嬰幼兒面部動作編碼分析；適用于6-24月齡的嬰幼兒；可分析頭部朝向、面部狀態(tài)及面部單元動作；可分析情緒效價、喚醒度和情緒環(huán)狀模型；支持自定義表情分析；可添加心率模塊(rppg)和校準模塊。
應(yīng)用范圍
嬰幼兒面部表情分析系統(tǒng)(baby facereader)能夠為研究提供一些量化的數(shù)據(jù)，應(yīng)用范圍及其廣泛，主要體現(xiàn)在以下 幾大方面：
通過嬰幼兒對口味、氣味及其它感官刺激的反應(yīng)，對嬰幼兒食物偏好進行探討；感官研究等；有助于分析認知-信息加工過程，檢測自然環(huán)境或者實驗環(huán)境中父母-嬰幼兒交互時，嬰幼兒的情感表達行為；研究嬰幼兒面部表情的變化和穩(wěn)定性；能夠幫助解決影響與發(fā)育障礙相關(guān)的發(fā)展心理學(xué)問題，如自閉癥譜系障礙(asd)和注意力缺陷多動障礙 (adhd)等。
食物偏好研究具體案例
該研究是對嬰幼兒面部表情分析系統(tǒng)的個驗證結(jié)果。研究主要探討了與食物偏好(au1,4,7,9,10,15,18,26/27)、笑 (au6,12)、哭(au20)、睜大眼睛(au5)和下巴抬起(au17)相關(guān)的面部動作單元活動情況。
基于aam模型(主動外觀模型)，研究人員采用了高質(zhì)量的嬰幼兒圖片對面部動作單元進行分析，經(jīng)過去重之后， 終有74張圖片。
圖一為較好的aam模型擬合效果與完 美aam模型擬合效果的對比
表一為不同面部單元的頻數(shù)分布
表二是aam模型 擬合效果的面部動作單元的準確率(accuracy)、召回率 (recall)、率(precision)、f1值(f1score)、面部動作編 碼一致性(facs agreement score)分析(n=29)。其中準確率、召回率、f值是目前機器學(xué)習(xí)等建模之后對 模型效果進行評價的常用指標。
圖二是74張圖片不同面部 動作單元和兩種模型擬合效果的f1值
以上數(shù)據(jù)表明，aam模型擬合能更好地描述面部動作單元的動作。換言之，也驗證了嬰幼兒面部表情分析系統(tǒng)(baby facereader)可用于食品偏好、感官研究等，是進行嬰幼兒面部動作單元分析的有利工具。
參考文獻
1、maroulis, a.; spink, a.j.; theuws, j.j.m.; oster, h. & buitelaar, j. (2017). sweet or sour. validating baby facereader to analyse infant responses to food. poster presentation 12th pangborn sensory science symposium, 20-24 august, 2017.
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3、oster, h. (2016). baby facs: facial action coding system for infants and young children. unpublished monograph and coding manual. new york university.