諾達(dá)思面部表情分析系統(tǒng)在區(qū)別憤怒與敵意表情的應(yīng)用
背景介紹
【憤怒Anger】這種情緒，作為一種狀態(tài)來(lái)考慮時(shí)，被描述為對(duì)情緒激發(fā)者的刺激、壓力和挫折的短暫體驗(yàn)；當(dāng)憤怒作為一種特質(zhì)來(lái)考慮時(shí)，則是一種更穩(wěn)定的人格氣質(zhì)，使個(gè)人對(duì)無(wú)害和無(wú)挑釁性的暗示也會(huì)產(chǎn)生頻繁且強(qiáng)烈的憤怒反應(yīng)。另一方面，【敵意Hostility】被認(rèn)為是一種情緒狀態(tài)或表達(dá)，它傳達(dá)了公開或秘密傷害個(gè)人的意圖，包括攻擊性動(dòng)作和表明攻擊意圖的行為特征。
指導(dǎo)本次研究的探索性假設(shè)是，與憤怒的表情相比，敵意的表情可能表明對(duì)身體傷害的意圖更高，可能會(huì)引起更高的周圍神經(jīng)系統(tǒng)喚醒度和不同的面部情緒反應(yīng)。為了探索這一假設(shè)，我們?cè)谀壳暗难芯恐袦y(cè)試了憤怒和敵對(duì)的表情是否會(huì)引起不同模式的皮電和心率反應(yīng)，以及它們是否與不同的面部情緒特征相關(guān)并引發(fā)不同的面部情緒反應(yīng)。我們從現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫(kù)中選擇和評(píng)估被標(biāo)記為憤怒和敵對(duì)的面部，隨后我們公開展示這些面孔以及其他表達(dá)恐懼、悲傷和中性的面孔，并測(cè)量皮膚電導(dǎo)、心率和面部情緒變化。當(dāng)前研究的目的是探索憤怒和敵意之間可能存在的差異，并用嚴(yán)格的方法和統(tǒng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試是否可以在沒有意識(shí)的情況下解讀敵意的面孔。
實(shí)驗(yàn)第一階段
本實(shí)驗(yàn)的第一階段第一步的目標(biāo)是從現(xiàn)有數(shù)據(jù)集中預(yù)選出表達(dá)憤怒或敵意的面孔，并使用諾達(dá)思的面部表情分析系統(tǒng)評(píng)估這些面孔是否在面部的動(dòng)作單元(Action Unit)中表現(xiàn)出差異。
26名被試依次觀看來(lái)自 50 名演員的 200 張被標(biāo)記為憤怒的面孔，被試被問(wèn)到“什么標(biāo)簽最能描述所呈現(xiàn)的臉？”，使用鍵盤選擇憤怒、敵意、兩者或無(wú)。在標(biāo)記反應(yīng)之后，被試需使用鼠標(biāo)從 1（極低）到 10（極高）的情緒表達(dá)強(qiáng)度進(jìn)行評(píng)分。使用諾達(dá)思的面部表情分析系統(tǒng) (FaceReader) 對(duì)生成的圖像進(jìn)行分析。分析包括內(nèi)置情感分類標(biāo)簽（憤怒、恐懼、驚訝、快樂、悲傷和中性）、面部動(dòng)作單元是否受到神經(jīng)支配的評(píng)估以及用于識(shí)別面部動(dòng)作單元神經(jīng)支配的百分比指標(biāo)特定動(dòng)作單元在評(píng)估面孔中的顯著程度。
分析結(jié)果后我們發(fā)現(xiàn)，與表達(dá)敵意的面孔相比，被試對(duì)表達(dá)憤怒的面孔（M = 8.27，SD = 1.05）的壓力評(píng)分高于表達(dá)敵意的面孔（M = 7.36，SD = .84；p < .001；d = .96）。與憤怒的表情（M = 6.35，SD = 1.14；p < .001；d = 2.77）相比，敵對(duì)表情的敵意評(píng)級(jí)更高（M = 8.91，SD = .64）。使用面部表情分析系統(tǒng)進(jìn)一步定量分析憤怒和敵意之間面部動(dòng)作單元支配差異的百分比有顯著差異（F（1, 9）= 16.11；p < .01；η2 = .64），表明敵意包括更明顯的頭部前傾和凝視行為，如Table 1。
實(shí)驗(yàn)第一階段的第二步是評(píng)估和比較憤怒和敵對(duì)的表達(dá)以確定對(duì)個(gè)人造成身體傷害的意圖。在這一步的假設(shè)是，在前一步被標(biāo)記為憤怒的面孔和被標(biāo)記為敵對(duì)的面孔之間的表達(dá)差異可能部分是由于敵對(duì)面孔的表達(dá)特征與更高的身體傷害意圖相關(guān)聯(lián)。第二步包含42名被試，被試依次觀看刺激呈現(xiàn)的來(lái)自 20 位演員的 20 張面孔，其中10張?jiān)谇耙浑A段被標(biāo)記為憤怒的面孔，10張被標(biāo)記為敵對(duì)的面孔。被試被問(wèn)到“請(qǐng)?jiān)u價(jià)你認(rèn)為這個(gè)表達(dá)方式表明意圖傷害個(gè)人的可能性有多大？”。被試需要從 1（極低）到 10（極高）對(duì)每個(gè)表情進(jìn)行評(píng)分。
分析結(jié)果后我們發(fā)現(xiàn)，與憤怒的面孔相比，被試認(rèn)為敵對(duì)面孔 (M = 8.31. SD = .62) 造成身體傷害的可能性更高 (M = 7.75, SD = .49; t (41) = 5.49, p < . 001; d = 1.01），這表明與憤怒的面孔相比，敵對(duì)表情包括更明顯的物理威脅相關(guān)特征。
實(shí)驗(yàn)第二階段
本實(shí)驗(yàn)的第二階段的目的是呈現(xiàn)一秒鐘的憤怒、敵對(duì)、恐懼、悲傷和中性的表情，并測(cè)量皮膚電導(dǎo)、心率和面部情緒反應(yīng)。我們對(duì)這一階段的假設(shè)是，由于敵對(duì)面孔的表達(dá)特征表明對(duì)身體傷害的意圖更高，敵對(duì)面孔會(huì)比憤怒的面孔引起更高的生理喚醒，并且會(huì)引發(fā)恐懼的面部情緒反應(yīng)。
不屬于第一階段的29名被試參與了此階段的實(shí)驗(yàn)，面部刺激使用了十張來(lái)自不同演員的不同面孔，表達(dá)憤怒、敵意、恐懼、悲傷和中性情緒。刺激通過(guò)諾達(dá)思的面部表情分析系統(tǒng)和參與者評(píng)估驗(yàn)證了情緒辨別。此階段使用皮膚電導(dǎo)和心率來(lái)評(píng)估生理反應(yīng)，通過(guò)一次性 Ag/AgCl 凝膠電極從每個(gè)參與者的左手測(cè)量皮膚電導(dǎo)反應(yīng)。信號(hào)由 BIOPAC 系統(tǒng) EDA100C 接收并記錄。通過(guò)左手的單指?jìng)鞲衅鳒y(cè)量心率，由 BIOPAC 系統(tǒng) PPG100C 使用血流波動(dòng)的紅外光體積描記圖測(cè)量，并在 AcqKnowledge 中轉(zhuǎn)換并記錄為每分鐘心跳 (bpm)。
面部表情分析系統(tǒng)：將諾達(dá)思的FaceReader 7.1安裝在演示屏幕底部并對(duì)生成的圖像進(jìn)行分析。使用 Viola-Jones聯(lián)算法和主動(dòng)外觀模型 (AAM) 運(yùn)行分析。在使用參與者校準(zhǔn)模塊控制了存在于他們自己的中性表情中的動(dòng)作單元的影響后，對(duì)每個(gè)參與者的情緒表達(dá)進(jìn)行了評(píng)估。
分析結(jié)果后我們發(fā)現(xiàn)，表現(xiàn)出敵意和恐懼的面孔之間對(duì)于皮膚電導(dǎo)反應(yīng)沒有顯著差異。與憤怒、悲傷和中性表情相比，表達(dá)恐懼的面孔引起的皮膚電導(dǎo)反應(yīng)明顯更高。與悲傷和中性表情相比，表達(dá)憤怒的面孔會(huì)引起明顯更高的皮膚電導(dǎo)反應(yīng)。與憤怒、悲傷和中性表情相比，表達(dá)恐懼的面孔引起的心率反應(yīng)明顯更高。與悲傷和中性表情相比，表達(dá)憤怒的面孔會(huì)引起明顯更高的心率反應(yīng)，參見Figure 1。
討論
通過(guò)使用面部表情分析系統(tǒng)，在本次實(shí)驗(yàn)中我們發(fā)現(xiàn)敵意和憤怒的表情動(dòng)作表達(dá)不同，敵意是對(duì)個(gè)人身體傷害的公開或隱蔽意圖。由于這些差異，我們發(fā)現(xiàn)敵意和憤怒確實(shí)會(huì)引發(fā)不同的生理情緒反應(yīng)，與表達(dá)憤怒的面孔相比，充滿敵意的面孔是一種更有效的生理喚醒誘發(fā)因素，并會(huì)引發(fā)更多的恐懼面部情緒反應(yīng)。
參考文獻(xiàn)
Tsikandilakis, Myron, et al. “Anger and Hostility: Are They Different? an Analytical Exploration of Facial-Expressive Differences, and Physiological and Facial-Emotional Responses.” Cognition and Emotion, vol. 34, no. 3, 2019, pp. 581–595.
【憤怒Anger】這種情緒，作為一種狀態(tài)來(lái)考慮時(shí)，被描述為對(duì)情緒激發(fā)者的刺激、壓力和挫折的短暫體驗(yàn)；當(dāng)憤怒作為一種特質(zhì)來(lái)考慮時(shí)，則是一種更穩(wěn)定的人格氣質(zhì)，使個(gè)人對(duì)無(wú)害和無(wú)挑釁性的暗示也會(huì)產(chǎn)生頻繁且強(qiáng)烈的憤怒反應(yīng)。另一方面，【敵意Hostility】被認(rèn)為是一種情緒狀態(tài)或表達(dá)，它傳達(dá)了公開或秘密傷害個(gè)人的意圖，包括攻擊性動(dòng)作和表明攻擊意圖的行為特征。
指導(dǎo)本次研究的探索性假設(shè)是，與憤怒的表情相比，敵意的表情可能表明對(duì)身體傷害的意圖更高，可能會(huì)引起更高的周圍神經(jīng)系統(tǒng)喚醒度和不同的面部情緒反應(yīng)。為了探索這一假設(shè)，我們?cè)谀壳暗难芯恐袦y(cè)試了憤怒和敵對(duì)的表情是否會(huì)引起不同模式的皮電和心率反應(yīng)，以及它們是否與不同的面部情緒特征相關(guān)并引發(fā)不同的面部情緒反應(yīng)。我們從現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫(kù)中選擇和評(píng)估被標(biāo)記為憤怒和敵對(duì)的面部，隨后我們公開展示這些面孔以及其他表達(dá)恐懼、悲傷和中性的面孔，并測(cè)量皮膚電導(dǎo)、心率和面部情緒變化。當(dāng)前研究的目的是探索憤怒和敵意之間可能存在的差異，并用嚴(yán)格的方法和統(tǒng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試是否可以在沒有意識(shí)的情況下解讀敵意的面孔。
實(shí)驗(yàn)第一階段
本實(shí)驗(yàn)的第一階段第一步的目標(biāo)是從現(xiàn)有數(shù)據(jù)集中預(yù)選出表達(dá)憤怒或敵意的面孔，并使用諾達(dá)思的面部表情分析系統(tǒng)評(píng)估這些面孔是否在面部的動(dòng)作單元(Action Unit)中表現(xiàn)出差異。
26名被試依次觀看來(lái)自 50 名演員的 200 張被標(biāo)記為憤怒的面孔，被試被問(wèn)到“什么標(biāo)簽最能描述所呈現(xiàn)的臉？”，使用鍵盤選擇憤怒、敵意、兩者或無(wú)。在標(biāo)記反應(yīng)之后，被試需使用鼠標(biāo)從 1（極低）到 10（極高）的情緒表達(dá)強(qiáng)度進(jìn)行評(píng)分。使用諾達(dá)思的面部表情分析系統(tǒng) (FaceReader) 對(duì)生成的圖像進(jìn)行分析。分析包括內(nèi)置情感分類標(biāo)簽（憤怒、恐懼、驚訝、快樂、悲傷和中性）、面部動(dòng)作單元是否受到神經(jīng)支配的評(píng)估以及用于識(shí)別面部動(dòng)作單元神經(jīng)支配的百分比指標(biāo)特定動(dòng)作單元在評(píng)估面孔中的顯著程度。
分析結(jié)果后我們發(fā)現(xiàn)，與表達(dá)敵意的面孔相比，被試對(duì)表達(dá)憤怒的面孔（M = 8.27，SD = 1.05）的壓力評(píng)分高于表達(dá)敵意的面孔（M = 7.36，SD = .84；p < .001；d = .96）。與憤怒的表情（M = 6.35，SD = 1.14；p < .001；d = 2.77）相比，敵對(duì)表情的敵意評(píng)級(jí)更高（M = 8.91，SD = .64）。使用面部表情分析系統(tǒng)進(jìn)一步定量分析憤怒和敵意之間面部動(dòng)作單元支配差異的百分比有顯著差異（F（1, 9）= 16.11；p < .01；η2 = .64），表明敵意包括更明顯的頭部前傾和凝視行為，如Table 1。
實(shí)驗(yàn)第一階段的第二步是評(píng)估和比較憤怒和敵對(duì)的表達(dá)以確定對(duì)個(gè)人造成身體傷害的意圖。在這一步的假設(shè)是，在前一步被標(biāo)記為憤怒的面孔和被標(biāo)記為敵對(duì)的面孔之間的表達(dá)差異可能部分是由于敵對(duì)面孔的表達(dá)特征與更高的身體傷害意圖相關(guān)聯(lián)。第二步包含42名被試，被試依次觀看刺激呈現(xiàn)的來(lái)自 20 位演員的 20 張面孔，其中10張?jiān)谇耙浑A段被標(biāo)記為憤怒的面孔，10張被標(biāo)記為敵對(duì)的面孔。被試被問(wèn)到“請(qǐng)?jiān)u價(jià)你認(rèn)為這個(gè)表達(dá)方式表明意圖傷害個(gè)人的可能性有多大？”。被試需要從 1（極低）到 10（極高）對(duì)每個(gè)表情進(jìn)行評(píng)分。
分析結(jié)果后我們發(fā)現(xiàn)，與憤怒的面孔相比，被試認(rèn)為敵對(duì)面孔 (M = 8.31. SD = .62) 造成身體傷害的可能性更高 (M = 7.75, SD = .49; t (41) = 5.49, p < . 001; d = 1.01），這表明與憤怒的面孔相比，敵對(duì)表情包括更明顯的物理威脅相關(guān)特征。
實(shí)驗(yàn)第二階段
本實(shí)驗(yàn)的第二階段的目的是呈現(xiàn)一秒鐘的憤怒、敵對(duì)、恐懼、悲傷和中性的表情，并測(cè)量皮膚電導(dǎo)、心率和面部情緒反應(yīng)。我們對(duì)這一階段的假設(shè)是，由于敵對(duì)面孔的表達(dá)特征表明對(duì)身體傷害的意圖更高，敵對(duì)面孔會(huì)比憤怒的面孔引起更高的生理喚醒，并且會(huì)引發(fā)恐懼的面部情緒反應(yīng)。
不屬于第一階段的29名被試參與了此階段的實(shí)驗(yàn)，面部刺激使用了十張來(lái)自不同演員的不同面孔，表達(dá)憤怒、敵意、恐懼、悲傷和中性情緒。刺激通過(guò)諾達(dá)思的面部表情分析系統(tǒng)和參與者評(píng)估驗(yàn)證了情緒辨別。此階段使用皮膚電導(dǎo)和心率來(lái)評(píng)估生理反應(yīng)，通過(guò)一次性 Ag/AgCl 凝膠電極從每個(gè)參與者的左手測(cè)量皮膚電導(dǎo)反應(yīng)。信號(hào)由 BIOPAC 系統(tǒng) EDA100C 接收并記錄。通過(guò)左手的單指?jìng)鞲衅鳒y(cè)量心率，由 BIOPAC 系統(tǒng) PPG100C 使用血流波動(dòng)的紅外光體積描記圖測(cè)量，并在 AcqKnowledge 中轉(zhuǎn)換并記錄為每分鐘心跳 (bpm)。
面部表情分析系統(tǒng)：將諾達(dá)思的FaceReader 7.1安裝在演示屏幕底部并對(duì)生成的圖像進(jìn)行分析。使用 Viola-Jones聯(lián)算法和主動(dòng)外觀模型 (AAM) 運(yùn)行分析。在使用參與者校準(zhǔn)模塊控制了存在于他們自己的中性表情中的動(dòng)作單元的影響后，對(duì)每個(gè)參與者的情緒表達(dá)進(jìn)行了評(píng)估。
分析結(jié)果后我們發(fā)現(xiàn)，表現(xiàn)出敵意和恐懼的面孔之間對(duì)于皮膚電導(dǎo)反應(yīng)沒有顯著差異。與憤怒、悲傷和中性表情相比，表達(dá)恐懼的面孔引起的皮膚電導(dǎo)反應(yīng)明顯更高。與悲傷和中性表情相比，表達(dá)憤怒的面孔會(huì)引起明顯更高的皮膚電導(dǎo)反應(yīng)。與憤怒、悲傷和中性表情相比，表達(dá)恐懼的面孔引起的心率反應(yīng)明顯更高。與悲傷和中性表情相比，表達(dá)憤怒的面孔會(huì)引起明顯更高的心率反應(yīng)，參見Figure 1。
討論
通過(guò)使用面部表情分析系統(tǒng)，在本次實(shí)驗(yàn)中我們發(fā)現(xiàn)敵意和憤怒的表情動(dòng)作表達(dá)不同，敵意是對(duì)個(gè)人身體傷害的公開或隱蔽意圖。由于這些差異，我們發(fā)現(xiàn)敵意和憤怒確實(shí)會(huì)引發(fā)不同的生理情緒反應(yīng)，與表達(dá)憤怒的面孔相比，充滿敵意的面孔是一種更有效的生理喚醒誘發(fā)因素，并會(huì)引發(fā)更多的恐懼面部情緒反應(yīng)。
參考文獻(xiàn)
Tsikandilakis, Myron, et al. “Anger and Hostility: Are They Different? an Analytical Exploration of Facial-Expressive Differences, and Physiological and Facial-Emotional Responses.” Cognition and Emotion, vol. 34, no. 3, 2019, pp. 581–595.
關(guān)注諾達(dá)思公眾號(hào)，獲取更多產(chǎn)品信息及學(xué)術(shù)文章！
來(lái)源：諾達(dá)思（北京）信息技術(shù)有限責(zé)任公司
聯(lián)系電話：010-84851148/84852246
E-mail：info-china@noldus.com
聯(lián)系電話：010-84851148/84852246
E-mail：info-china@noldus.com
- 平衡儀的原理及應(yīng)用價(jià)值
- 利用FaceReader Online研究廣告中的視覺注意力機(jī)制詳解
- 面部識(shí)別和PSO-BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在用戶滿意度評(píng)估的應(yīng)用
- 面部表情分析系統(tǒng)在分析學(xué)生網(wǎng)課學(xué)習(xí)倦怠原因的應(yīng)用
- 行為觀察記錄分析系統(tǒng)在退伍軍人與收容犬互動(dòng)觀察的應(yīng)用
- 創(chuàng)業(yè)者表達(dá)快樂情緒會(huì)更易獲得投資機(jī)制詳解
- 面部識(shí)別系統(tǒng)在定義消費(fèi)者的參與狀態(tài)的應(yīng)用
- 如何更好開展兒童多模態(tài)研究詳解
- 諾達(dá)思邀您參展寧波第十二屆中國(guó)用戶體驗(yàn)大會(huì)
- 津發(fā)科技入選“2024年全國(guó)用戶體驗(yàn)創(chuàng)新典型案例”
- 津發(fā)科技入選工業(yè)和信息化部視聽友好工作組成員單位
- 諾達(dá)思參展神經(jīng)經(jīng)濟(jì)管理與工程學(xué)術(shù)前沿會(huì)議
- 諾達(dá)思順利參展2024年國(guó)際工程與技術(shù)科學(xué)院理事會(huì)
- 德國(guó)菲茲曼亮相上海國(guó)際運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)與臨床轉(zhuǎn)化會(huì)議
- 諾達(dá)思誠(chéng)聘產(chǎn)品戰(zhàn)略規(guī)劃師
- 活動(dòng)：動(dòng)物軌跡跟蹤系統(tǒng)與表情分析系統(tǒng)免費(fèi)試用
Copyright(C) 1998-2024 生物器材網(wǎng) 電話：021-64166852;13621656896 E-mail：info@bio-equip.com