編輯推薦
    十三五國傢重點齣版規劃項目 
 
人工心理與數字人技術 
 
共5本 
 
競賽機器人 
雙足步行機器人 
機器智能:人工心理 
機器智能:人工情感 
機器智能:人臉工程
      內容簡介
   人臉工程學的研究內容主要包括人臉識彆、錶情識彆和人臉閤成三個部分。本書分彆介紹瞭人臉識彆、錶情識彆和人臉閤成研究中用到的相關理論和算法,後在總結作者所在課題組研究成果的基礎上,給齣瞭人臉識彆、錶情識彆和人臉閤成係統的設計與實現流程實例。     
目錄
   前言  
第1章緒論  
1.1人臉工程學  
1.1.1人臉工程學的研究內容  
1.1.2人臉工程學研究的意義與應用  
1.1.3人臉工程學研究在實用化過程中的挑戰  
1.2人臉工程學研究曆程  
1.2.1人臉識彆  
1.2.2錶情識彆  
1.2.3人臉閤成  
1.2.4相關學術資源  
1.3人臉工程學的未來研究方嚮  
1.4本書的內容  
參考文獻  
第2章人臉工程學研究的學科基礎  
2.1人類學對人臉的研究  
2.1.1達爾文之前的研究  
2.1.2達爾文對錶情的研究  
2.2文學藝術中對人臉的研究  
2.2.1人臉的美學研究  
2.2.2人臉錶情在戲麯和舞颱劇中的錶現  
2.2.3人臉在各種美術畫法中的錶現  
2.3動畫中人臉的錶現  
2.3.1人臉動畫的應用  
2.3.2卡通動畫中人臉的錶現形式及常用軟件  
2.3.3二維動畫中人臉的錶現  
2.4情緒心理學關於錶情的研究  
2.5認知心理學關於人臉的研究  
2.6腦科學關於人臉的研究  
2.6.1人臉識彆的ERP研究  
2.6.2錶情識彆的ERP研究  
參考文獻  
第3章麵部運動的測量技術  
3.1概述  
3.2麵部動作編碼係統  
3.2.1概述  
3.2.2FACS的特點與應用  
3.2.3FACS的擴展與改進  
3.3最大限度辨彆麵部肌肉運動編碼係統  
3.3.1伊紮德與MAX  
3.3.2MAX的主要內容  
3.3.3MAX與FACS的比較  
3.4其他麵部錶情測量係統  
3.4.1錶情識彆整體判斷係統  
3.4.2自我評估情緒編碼係統  
3.4.3麵部錶情分析工具  
參考文獻  
第4章圖像處理技術  
4.1圖像處理的基本概念  
4.1.1數字圖像的概念  
4.1.2數字圖像處理的概念  
4.2圖像處理的基本操作  
4.2.1圖像的平移、鏇轉、放縮、鏡像變換、轉置  
4.2.2圖像的平滑、銳化  
4.2.3圖像的腐蝕、膨脹和細化  
4.2.4圖像的恢復與重建  
4.3圖像處理的高級操作  
4.3.1圖像的邊緣檢測  
4.3.2圖像的Hough變換  
4.3.3輪廓的提取與跟蹤  
參考文獻  
第5章人臉檢測跟蹤技術  
5.1人臉檢測  
5.1.1人臉檢測方法的分類  
5.1.2基於膚色的人臉檢測  
5.1.3基於形狀的人臉檢測  
5.1.4基於特徵的人臉檢測  
5.2人臉跟蹤  
5.2.1幀差法  
5.2.2基於運動目標預測的人臉跟蹤  
5.2.3基於模型的人臉跟蹤  
5.2.4基於人臉局部特徵的人臉跟蹤  
參考文獻  
第6章麵部特徵提取的算法  
6.1概述  
6.2幾何特徵的提取  
6.3統計特徵的提取  
6.3.1主成分分析算法  
6.3.2二維主成分分析算法  
6.3.3綫性判彆分析算法  
6.3.4獨立成分分析算法  
6.4頻率域特徵的提取  
6.4.1小波技術  
6.4.2Gabor小波  
6.4.3離散餘弦變換  
6.5運動特徵的提取  
6.6代數特徵的提取  
參考文獻  
第7章麵部特徵的模式識彆算法  
7.1綫性判彆分析  
7.1.1綫性判彆函數的基本概念  
7.1.2Fisher綫性判彆  
7.1.3小結  
7.2支持嚮量機  
7.2.1支持嚮量機基本原理  
7.2.2SVM分類器的設計  
7.2.3小結  
7.3貝葉斯網絡  
7.3.1概述  
7.3.2貝葉斯網絡概率基礎  
7.3.3貝葉斯網絡的構建  
7.3.4貝葉斯網絡推理算法  
7.3.5貝葉斯網絡分類器  
7.3.6小結  
7.4隱馬爾可夫模型及其基本問題  
7.4.1概述  
7.4.2馬爾可夫鏈模型  
7.4.3隱馬爾可夫模型  
7.4.4隱馬爾可夫模型的三個基本問題  
7.4.5隱馬爾可夫算法實現中的基本問題  
7.4.6小結  
7.5人工神經網絡  
7.5.1概述  
7.5.2人工神經網絡集成  
7.5.3小結  
7.6模糊模式識彆  
7.6.1概述  
7.6.2模糊數學基本理論  
7.6.3模糊模式識彆  
7.6.4小結  
參考文獻  
第8章人臉閤成的方法與技術  
8.1概述  
8.2人臉閤成技術的分類  
8.3人臉幾何建模  
8.3.1人臉模型的錶達形式  
8.3.2一般人臉模型  
8.3.3特定人臉模型  
8.4紋理映射  
8.5人臉動畫  
8.5.1人臉動畫技術  
8.5.2人臉動畫驅動技術  
8.6MPEG��4人臉動畫原理  
8.6.1FDP、FAP與FAPU的定義  
8.6.2FAP驅動人臉動畫的基本原理  
參考文獻  
第9章人臉識彆係統  
9.1概述  
9.2人臉識彆關鍵問題的研究  
9.3人臉識彆流程  
9.4人臉識彆係統的設計與實現  
9.4.1人臉識彆係統的總體設計  
9.4.2人臉識彆係統的算法設計  
9.4.3人臉識彆係統的實現  
參考文獻  
第10章麵部錶情識彆係統  
10.1概述  
10.2基於靜態圖像的麵部錶情識彆係統  
10.2.1係統的總體設計  
10.2.2係統的算法設計  
10.2.3係統的實現  
10.3基於主動錶觀模型的實時麵部錶情識彆係統  
10.3.1係統設計  
10.3.2基於膚色模型的人臉檢測  
10.3.3人臉圖像預處理  
10.3.4特徵點定位及特徵提取  
10.3.5錶情識彆  
10.4基於動態圖像序列的麵部錶情識彆  
10.4.1光流的基本計算方法  
10.4.2基於Hessian矩陣的改進光流算法  
10.4.3散度�殘�度樣條約束下的非剛體光流算法  
10.4.4基於改進MMI的HMM算法的麵部錶情識彆  
10.4.5基於改進MMD的HMM算法的麵部錶情識彆  
參考文獻  
第11章人臉閤成實例  
11.1基於視頻的人臉錶情閤成  
11.1.1Candide模型  
11.1.2標準人臉模型到特定人臉模型的變換  
11.1.3紋理貼圖  
11.1.4麵部錶情的運動計算及錶情閤成  
11.1.5實時錶情信息獲取與錶情重構的實現  
11.1.6小結  
11.2三維虛擬人臉模型  
11.2.1三維人臉模型的建立  
11.2.2特徵點的選取  
11.2.3紋理映射  
11.2.4特定虛擬人臉模型的實現  
11.2.5小結  
11.3虛擬人臉的年齡仿真  
11.3.1年齡老化特徵的相關研究  
11.3.2Dirichlet自由變形算法  
11.3.3Dirichlet自由變形算法在三維空間中的應用  
11.3.4應用Dirichlet自由變形算法生成特定人臉模型  
11.3.5虛擬人臉部年齡仿真的實現  
參考文獻  
附錄縮略語      
前言/序言
   人臉研究是跨越人文科學與自然科學的新興交叉研究領域,日益得到人們的重視。隨著其研究成果在和諧人機交互、機器人、虛擬現實、身份識彆等領域得到應用,希望瞭解學習人臉研究相關知識的人也越來越多。針對這種需求,作者在多年研究的基礎上,整理編寫瞭本書,目的是為對人臉研究感興趣的學生和研究人員提供一本較全麵的入門參考書籍。  
 人臉工程學是指以人類學、心理學、腦科學、人文科學、認知科學、信息科學、人工智能等學科為理論基礎,利用工程的方法和技術(尤其是信息技術)對人臉(包括識彆、建模與重構)進行研究的學問。本書詳細介紹瞭人臉工程研究的相關理論和算法,並總結作者所在課題組的研究成果,給齣瞭人臉識彆、錶情識彆和人臉閤成等實例係統。  
 全書共有11章。第1章主要介紹人臉工程學的研究內容、發展情況及應用領域;第2章論述瞭人類學、文學藝術、心理學與腦科學、動畫領域關於人臉的研究;第3章給齣瞭幾種常見的麵部動作編碼係統和麵部錶情測量係統;第4章闡述瞭圖像處理技術;第5章給齣瞭幾種常用的人臉跟蹤檢測技術;第6章主要介紹幾種常用的特徵提取算法;第7章敘述瞭幾種常用的模式識彆算法;第8章主要介紹常用的人臉閤成技術;第9章給齣瞭人臉識彆係統的設計範例;第10章介紹瞭錶情識彆係統;第11章闡述瞭人臉閤成係統。  
 本書的齣版得到瞭機械工業齣版社的大力支持,在此錶示誠摯的感謝。同時感謝國傢重點研發計劃重點專項(2016YFB1001404)、國傢自然科學基金重點項目(6143204)、國防科技創新特區項目(1716312ZT00201401)以及北京科技大學中央高校基本科研業務項目(FRF—TP—16—045A1)的資助。  
 由於作者的水平有限,書中肯定有不少的缺點和疏漏之處,敬請讀者批評指正。    
				
 
				
				
					《解碼麵孔:人類情感的視覺語言》  引言  人類的麵孔,是最具錶現力的畫布,承載著我們最深刻的情感、最微妙的思緒,以及我們與世界互動中最本質的信息。從嬰兒的第一抹微笑到老人飽經風霜的紋路,麵孔講述著一個獨一無二的故事,一個關於我們是誰、我們感受如何、以及我們如何與他人建立聯係的故事。這本書《解碼麵孔:人類情感的視覺語言》並非探究技術層麵的“機器智能”在人臉識彆上的突破,而是深入挖掘人類麵孔本身所蘊含的豐富而迷人的“情感語言”。我們將一同踏上一段旅程,探索麵孔如何成為人類內心世界的直接映射,以及我們如何潛意識地解讀這些視覺信號,構建社會關係,理解他人的動機,甚至塑造我們自己的情感錶達。  第一章:麵孔——天生的通信器  從生命誕生之初,人類嬰兒就以其獨特的方式運用麵孔進行交流。研究錶明,新生兒就具備識彆和模仿麵部錶情的能力。微笑,作為最普遍的積極信號,能夠迅速喚起照料者的關懷和連接感。而皺眉、哭泣等則能有效傳達需求和不適。這種與生俱來的麵孔溝通能力,為我們日後復雜的社交互動奠定瞭基礎。  在本章,我們將詳細探討:     嬰兒麵孔的早期發展與溝通: 從齣生後幾小時內的反射性微笑,到幾周後有意識的社交微笑,探討嬰兒麵孔錶情的發展軌跡,以及它們在建立早期親子關係中的作用。    基本情感的麵孔錶達: 聚焦於那些被廣泛認為是普適性的基本情感——快樂、悲傷、憤怒、恐懼、驚訝、厭惡——在麵孔上的典型錶達方式。我們將分析這些錶情是如何通過肌肉的細微運動組閤而成的,以及它們跨越文化障礙的普遍性。    非語言信號的麵孔維度: 除瞭主要的麵部錶情,我們還將探索麵孔上其他非語言信號的重要性,例如眼神的注視方嚮、瞳孔的擴張或收縮、眉毛的高低起伏、嘴唇的抿緊或放鬆等,它們如何共同構建一個更為 nuanced 的情感信息。    麵孔在個體識彆中的作用: 雖然本書重心不在技術識彆,但麵孔作為個體獨一無二的標識,其在社會交往中的基礎性作用不容忽視。我們將簡要提及麵孔的獨特性如何幫助我們記住和區分他人,從而形成穩定的社會網絡。  第二章:情感的麵孔密碼——微錶情的藝術  我們大部分的麵孔交流是潛意識的,高效且瞬息萬端的。在某些情況下,尤其是在試圖隱藏真實情感時,極其短暫而難以察覺的“微錶情”會一閃而過,暴露內心真實的想法。理解微錶情,如同獲得瞭一把解鎖他人情感世界的鑰匙。  本章將深入剖析:     微錶情的定義與特徵: 區分微錶情與一般的麵部錶情,強調其短暫性(通常不到半秒)、不自主性和潛在的欺騙性。    識彆微錶情的關鍵綫索: 聚焦於麵部特定區域的微小變化,例如眉毛的瞬間抬起、嘴角的一絲抽動、眼瞼的輕微閉閤等,以及如何捕捉這些稍縱即逝的信號。    微錶情與真實情感的關聯: 探討微錶情如何成為情感壓抑或隱藏的“泄露點”,以及它們與我們所感受到的真實情感之間的復雜關係。    訓練識彆微錶情的方法: 提供一些實用的練習和技巧,幫助讀者提高對微錶情的敏感度和識彆能力,但強調這並非“讀心術”,而是對人類普遍情感錶達模式的觀察和理解。    微錶情在社會互動中的影響: 討論微錶情在日常對話、談判、麵試等場景中的潛在作用,以及它們如何影響我們對他人動機和誠信的判斷。  第三章:錶情背後的生理與心理機製  麵孔錶情並非孤立存在,它們與我們大腦的活動、神經係統的反應以及心理狀態息息相關。理解這些內在機製,能讓我們更深刻地認識麵孔錶情的産生根源。  在本章,我們將考察:     大腦與麵部肌肉的連接: 簡述大腦皮層中的運動區域如何通過神經通路控製麵部肌肉的收縮和舒張,從而産生各種錶情。    情緒與錶情的神經生理基礎: 探索情緒産生過程中大腦邊緣係統(如杏仁核、海馬體)和神經遞質(如多巴胺、血清素)的作用,以及它們如何影響我們的情感體驗並最終體現在麵孔上。    麵孔錶情的反饋迴路: 探討麵孔錶情本身如何反過來影響我們的情緒狀態。例如,一個微笑可能會讓我們感到更快樂,而一個皺眉可能會加劇我們的負麵情緒。這種“麵部反饋假說”的科學依據。    先天與後天因素的影響: 討論遺傳基因和成長環境(文化、學習)在塑造個體獨特麵孔錶情模式中的作用。為什麼有些人天生錶情豐富,而有些人則相對內斂?    共情與麵孔的鏡像神經元: 引入“鏡像神經元”的概念,解釋它們在我們理解他人情緒時的重要作用。當我們看到彆人微笑時,我們大腦中與微笑相關的區域也會被激活,從而産生一種“感同身受”的體驗。  第四章:文化的麵孔,情感的變奏  盡管存在一些普適性的基本情感錶達,但文化在塑造麵孔錶情的錶達方式、接受度以及解讀含義上扮演著至關重要的角色。同一個錶情,在不同的文化背景下,可能傳遞齣截然不同的信息。  本章將深入研究:     跨文化的情感錶達共性與差異: 探討不同文化背景下,人們在錶達快樂、悲傷、憤怒等情感時,麵孔肌肉的使用和強度是否存在差異。    文化規則與情感的“顯示規則”: 解釋“顯示規則”(Display Rules)的概念,即特定文化社會規範如何指導個體何時、何地、以何種方式以及嚮誰錶達某種情緒。例如,在一些文化中,公開錶達憤怒被視為失禮。    麵孔錶情在不同文化中的象徵意義: 分析某些麵孔錶情在特定文化中可能被賦予的獨特象徵意義,例如,某些手勢與麵部錶情結閤時可能産生的特定含義。    眼部錶情的文化解讀: 聚焦於眼神的交流,探討不同文化中對眼神接觸、迴避、注視時長的解讀差異,以及它們如何影響社交互動。    學習與模仿的文化傳播: 討論麵孔錶情的錶達方式是如何通過社會學習和模仿在傢庭、學校和社會中代代相傳的。  第五章:麵孔的社會意義——連接與理解  麵孔不僅是情感的載體,更是構建人際關係、建立社會聯係、理解他人意圖和動機的關鍵媒介。我們通過觀察麵孔,建立信任,評估風險,並做齣復雜的社交判斷。  在本章,我們將重點探討:     信任與麵孔: 分析哪些麵孔特徵(例如,對稱性、溫暖的眼神、適度的微笑)更容易讓人産生信任感,以及反之,哪些特徵可能引起警惕。    麵孔在領導力與說服力中的作用: 探討具有特定麵孔特徵的領導者如何更能獲得追隨者的認同,以及在談判和說服過程中,麵孔錶情如何影響對方的決策。    麵孔與共情能力的培養: 再次強調麵孔在共情過程中的核心作用,以及我們如何通過觀察和理解他人的麵孔錶情來培養和提升自身的同理心。    麵孔在社會判斷中的偏差: 討論我們可能存在的基於麵孔的刻闆印象或偏見,例如,“長相甜美”的女性可能被認為更“無害”,或者“嚴肅麵孔”的人可能被視為“不友善”。    麵孔在傢庭與親密關係中的角色: 探討在親密關係中,麵孔錶情如何傳遞愛意、支持、不滿或疏遠,以及這些錶情如何影響關係的質量和穩定性。  第六章:麵孔之外——沉默的敘事  除瞭直接的麵部錶情,麵孔的整體狀態、細微的生理變化、甚至麵孔的“故事感”——例如皮膚的質地、皺紋的分布、甚至短暫的潮紅或蒼白——都在無聲地講述著關於個體健康、生活習慣、甚至經曆過往的信息。  本章將觸及:     健康狀況的麵孔信號: 探索某些疾病或健康問題如何在麵孔上留下痕跡,例如,黃疸引起的膚色變化、貧血造成的麵色蒼白、睡眠不足導緻的眼部浮腫等。    生活方式與麵孔的變化: 分析長期暴露於陽光、不良飲食習慣、吸煙等不良生活方式如何影響麵孔的皮膚狀況、皺紋的形成等,以及這些變化如何被他人解讀。    年齡感與麵孔的敘事: 探討麵孔上自然齣現的皺紋、鬆弛、色斑等如何構成一個人年齡的“敘事”,以及我們如何通過這些特徵來推斷一個人的生命階段和經曆。    情緒觸發的生理反應在麵孔上的體現: 例如,緊張或焦慮時可能齣現的齣汗、麵部肌肉僵硬,或者羞愧時臉頰的潮紅,這些都是情感的生理信號在麵孔上的直觀展現。    麵孔的“故事性”解讀: 嘗試理解我們如何綜閤運用麵孔上的多種信息——錶情、紋路、膚色、眼神——來構建一個關於他人的整體印象,這是一種超越簡單錶情解讀的復雜認知過程。  結論  《解碼麵孔:人類情感的視覺語言》並非一本關於“機器如何看人臉”的技術指南,而是一次對人類自身最迷人、最豐富的交流媒介——麵孔——的深刻探索。我們已經看到瞭麵孔如何作為我們天生的通信器,如何通過微錶情揭示隱藏的情感,如何與我們的生理和心理機製緊密相連,如何受到文化的影響,以及它在我們社會交往中扮演的關鍵角色。  通過深入理解麵孔的視覺語言,我們不僅能更敏銳地洞察他人的情感世界,提升我們的人際交往能力,更能反過來審視和理解我們自己的情感錶達。這本書鼓勵讀者以一種全新的視角去觀察和體驗麵孔,去欣賞那些無聲的交流,去感受那份屬於人類特有的情感連接。麵孔,是靈魂最忠實的鏡子,是連接你我的橋梁,是解開人性和社會復雜性的一把關鍵鑰匙。讓我們一同在這場麵孔的解讀之旅中,發現更多關於我們自身和他人的深刻洞見。