基于高光谱成像技术的人类组织血氧遥测与情感识别

基本信息
批准号:61301297
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:28.00
负责人:陈通
学科分类:
依托单位:西南大学
批准年份:2013
结题年份:2016
起止时间:2014-01-01 - 2016-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:刘光远,温万惠,郭靖,詹明,龙正吉,魏杰,李静野
关键词:
组织血氧图情感识别建立模型新的情感特征高光谱成像
结项摘要

Accurate detection of human emotion is a key initial step to the smooth human-computer-interaction. Body signals (face expression, voice, and gesture) have been employed as emotion-feature-carry signals for long. However, these signals can be hidden by will in some applications such as inspection for the anti-crime purpose.Physiological signals, such as heart beat rate, skin conductance, produced by automatic nerve systems, being not controlled by will, are more reliable emotion-feature-carry signals, however these signals are all measured in a contact way. This project employs hyperspectral imaging technique in detecting human emotion in a remote and noncontact way, and develops blood oxygenation map of human face being used as emotion-feature-carry signal for the first time in China. This project proposes to image human on the faces with hyperspectral imaging systems during they are in three emotional states, i.e. positive, negative, and calm. Based on the optimised absorption-scattering function, and optimised two-layer-skin model of human face, blood oxygenation map of the face is developed from hyperspectral image cube. And then the pattern of oxygenation distribution is studied in three emotional states, which aims to reveal the relation between the pattern and the specific emotion,and thus to develop oxygenation feature vector, which is fed into simplest classifier for classifying three emotional states. Based on the classification results, the proposed novel oxygenation feature vector is evaluated for effectivity in detecting human emotion, which will contribute to the fundamental theory of detecting human emotion in a remote and un-contact way.

):对人类情感的正确识别是实现人机和谐交互的重要前提。身体信号(面部表情、语音、身体姿势)一直被作为情感识别的特征信号,然而这些信号,在诸如刑事侦查等特定应用背景下,容易被人为控制和掩饰。人类的生理信号,如心率、皮肤电导等不受人主观意识控制是更真实的情感特征信号,但这些信号都需要直接接触测量。本项目采用高光谱成像技术远程无接触地测量人类生理信号,并以此识别人类情感。项目基于光在人体组织中的漫散射原理建立面部血氧分布图,并将血氧分布作为情感特征信号,拟获取在正面、负面、正常平静情感状态下的人类面部高光谱图,并依据优化的面部光吸收-散射方程、优化的面部二层皮肤模型构建面部血氧分布图,研究面部血氧在各种情感状态下的分布模式,探索提取血氧分布特征,尝试实现对情感分类,并依据分类结果评价血氧分布这一全新的情感特征的有效性,为远程无接触识别人类情感提供理论基础。

项目摘要

项目按照既定的研究计划开展了细致全面的研究工作,完成了原定的研究目标。项目根据血红蛋白、皮肤的光学特性将450nm-850nm波段分为5个子波段,逐段考察了个子波段的成像优劣,定位了最优子波段[518-580]nm;将波段选择问题转化为路径选优问题,开发了PN-GA-PLS算法,用于波段选择;将识别率作为优化目标,定位了5个最优成像波长点,用于血氧实时生成;建立了219人的高光谱情感数据库,包括3-5种情感类型,为后续的理论研究打下了坚实的基础;探讨了采用面部血氧图识别负性情感的可能性,比较分析了面部各个区域在负性情感下的血氧值,发现面颊部分的血氧值较额头部分对负性情感更加敏感;研究了正性情感(高兴)和负性情感(悲伤)针对平静情感的变化特点,发现了面部血氧在这两种情感下呈现不同的分布模式,并初步得出了两种情感的分类识别率87%;提出了采用面部血氧图识别心理应激情绪的理论和方法,采用额头区域作为待研区域的方案,并提取了压力指数(stress index)作为识别的特征,系统提出了基于高光谱技术的情感识别的流程和方法。. 项目拓展性地研究了增强显示高光谱图像特定波段数据的方法,可用于后期将血氧图像与彩色图像叠加,并增强显示血氧图,达到更好的血氧显示效果;开发了多模态的非接触式情感识别方法,包括利用眼动信号识别专注状态,利用深度式视频提取呼吸信号,这些方法可与高光谱成像技术进一步融合,作为多模态非接触式情感识别地有效方法; 采用高价多元多项式构建了连续情感识别模型,构建和优化了卷积神经网络,可为后期建立高光谱情感识别算法作为支撑。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

粗颗粒土的静止土压力系数非线性分析与计算方法

粗颗粒土的静止土压力系数非线性分析与计算方法

DOI:10.16285/j.rsm.2019.1280
发表时间:2019
2

基于 Kronecker 压缩感知的宽带 MIMO 雷达高分辨三维成像

基于 Kronecker 压缩感知的宽带 MIMO 雷达高分辨三维成像

DOI:10.11999/JEIT150995
发表时间:2016
3

小跨高比钢板- 混凝土组合连梁抗剪承载力计算方法研究

小跨高比钢板- 混凝土组合连梁抗剪承载力计算方法研究

DOI:10.19701/j.jzjg.2015.15.012
发表时间:2015
4

中国参与全球价值链的环境效应分析

中国参与全球价值链的环境效应分析

DOI:10.12062/cpre.20181019
发表时间:2019
5

基于公众情感倾向的主题公园评价研究——以哈尔滨市伏尔加庄园为例

基于公众情感倾向的主题公园评价研究——以哈尔滨市伏尔加庄园为例

DOI:
发表时间:2022

陈通的其他基金

批准号:19174056
批准年份:1991
资助金额:3.00
项目类别:面上项目
批准号:70572043
批准年份:2005
资助金额:17.00
项目类别:面上项目
批准号:71902066
批准年份:2019
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:18870756
批准年份:1988
资助金额:1.80
项目类别:面上项目
批准号:71272148
批准年份:2012
资助金额:54.00
项目类别:面上项目

相似国自然基金

1

基于多光谱成像技术的情感压力和物理压力分类识别研究

批准号:61866015
批准年份:2018
负责人:洪侃
学科分类:F0604
资助金额:36.00
项目类别:地区科学基金项目
2

基于显微高光谱成像技术的木材树种分类识别

批准号:31670717
批准年份:2016
负责人:赵鹏
学科分类:C1614
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
3

基于多尺度显微高光谱成像技术的鱼糜品质分析与识别机制

批准号:31401571
批准年份:2014
负责人:许长华
学科分类:C2008
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
4

基于成像光谱技术的空间目标识别研究

批准号:61575015
批准年份:2015
负责人:李庆波
学科分类:F0510
资助金额:77.00
项目类别:面上项目