具有視覺(jué)的仿人頭像機(jī)器人及人類表情識(shí)別與再現(xiàn)的研究.pdf

1、機(jī)器人技術(shù)日新月異，正在朝著人性化、情感化、表情化的方向發(fā)展，未來(lái)的智能機(jī)器人將能夠與人類自然、和諧、友好的共存和交流。仿人頭像機(jī)器人及人工情感的研究涉及機(jī)器人學(xué)以及人類心理學(xué)、行為科學(xué)、人像藝術(shù)等多門(mén)學(xué)科，其研究將進(jìn)一步豐富和發(fā)展機(jī)器人學(xué)，因此本文的研究具有深遠(yuǎn)的科學(xué)意義。
　　本文設(shè)計(jì)并研制了具有視覺(jué)、表情識(shí)別與再現(xiàn)功能的仿人頭像機(jī)器人H&FROBOT-II系統(tǒng)。該系統(tǒng)由仿人頭像機(jī)器人H&FROBOT-II本體、CCD圖像采集

2、設(shè)備、表情及面部器官控制系統(tǒng)、表情識(shí)別軟件等部分組成。本文合理地設(shè)計(jì)了眼球、眼瞼、下顎等面部器官的機(jī)構(gòu)及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，該設(shè)計(jì)節(jié)省了空間；實(shí)現(xiàn)了面部器官動(dòng)作的單片機(jī)控制。
　　采用基于知識(shí)的方法，設(shè)計(jì)并編寫(xiě)了表情識(shí)別算法程序，實(shí)現(xiàn)了人臉檢測(cè)、表情特征提取和表情分類；通過(guò)對(duì)5組不同人的基本表情的識(shí)別測(cè)試，識(shí)別率達(dá)到80％。以人類的基本表情為參照建立了表情分類器，實(shí)現(xiàn)了使用表情特征變量的組合來(lái)進(jìn)行表情分類的功能，能夠識(shí)別正常、開(kāi)心、生氣、悲

3、傷、驚訝、厭惡6種基本表情。本文還探索性地研究了仿人頭像機(jī)器人等強(qiáng)度再現(xiàn)人類表情的理論問(wèn)題，提出了表情特征點(diǎn)偏移量及偏移系數(shù)的概念，解決了人類表情到機(jī)器人表情的等強(qiáng)度轉(zhuǎn)換問(wèn)題。
　　利用研制出的仿人頭像機(jī)器人H&FROBOT-II系統(tǒng)進(jìn)行面部器官動(dòng)作及表情再現(xiàn)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明該機(jī)器人系統(tǒng)能夠識(shí)別并再現(xiàn)人類的自然、開(kāi)心、生氣、悲傷、驚訝、厭惡6種人類基本面部表情。本文的研究為進(jìn)一步的仿人頭像機(jī)器人高度集成化設(shè)計(jì)與研究奠定了理論與技術(shù)基