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基于认知注意的多分支自监督学习的微表情检测方法研究

批准号:
62106256
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
李婧婷
学科分类:
机器感知与机器视觉
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
李婧婷

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
微表情是一种持续时间极短、不易被察觉的面部动作,往往会在高压情况下产生。微表情可以揭示个体隐藏真实的情绪,是非常重要的非语言交流线索,可以被广泛地应用于谎言识别等领域。而微表情检测的研究主要受到小样本问题的限制,本项目将针对这一问题综合使用计算机视觉技术与认知心理学实验方法进行研究。首先,通过基于心理学的认知注意的理论研究和实验验证,构建针对微表情检测的注意力机制。其次,为了解决研究方法受限于标注样本少这一问题,本项目构建多分支自监督学习网络框架,提取视频样本的结构、细节和时空变化特征,并结合深度信息展开多模式研究,最终提出结合认知注意的基于自监督学习的微表情检测方法。该研究将在微表情自动检测领域取得理论和关键技术的突破,提高微表情自动检测的准确性和可靠性,为真实复杂场景下微表情检测的应用奠定了基础。
英文摘要
Micro-expressions are facial movements that are extremely short and not easily perceived, often generated under high pressure. Micro-expressions can reveal the individual's hidden real emotions and are important non-verbal communication clues, widely used in lies detection and other fields. The automatic research of micro-expression spotting is mainly limited by the small sample size. This project will address this problem by comprehensively using computer vision technology and cognitive psychology experimental methods. First, through theoretical research and experimental validation based on cognitive attention, an attentional mechanism is constructed for micro-expression spotting. Second, to solve the problem that the small number of annotated samples limits the research methods, our project constructs a multi-branching self-supervised learning network framework to extract structure, detail, and spatio-temporal variation features of video samples. Besides, we conduct multi-modality research by combining depth information. Finally, our project proposes a micro-expression spotting method based on cognitive attention and multi-branch self-supervised learning. This research will achieve theoretical and technological breakthroughs in the field of automatic micro-expression spotting, improve the accuracy and reliability, and lay the foundation for the application of micro-expression spotting in realistic and complex scenarios.
作为一种短暂而细微的面部动作,微表情往往在个体毫无意识或无法控制时流露,成为揭示真实情绪和深层心理状态的关键线索。正是因为这种特质,让微表情在公共安全、国家安全、金融识诈、医疗关怀等多个关键领域展现出了巨大的应用前景。特别的,在当前国际形势日趋复杂的情况下,在国家安全领域部署非接触、无感知的微表情监测手段,不仅可以对我方人员的心理状态进行及时有效干预,也可以为审讯谈话、关键目标人物意图侦查等提供有效支撑。.本项目聚焦微表情智能分析中的小样本问题,通过心理学与计算机学科交叉,从机制、数据、算法与应用四个层面开展研究。在机制层面,通过模拟犯罪范式证明了微表情在高风险场景下的高暴露可能性,并且通过面部肌电准确刻画了微表情的外在特征;在数据层面,采集并发布了目前为止最大规模的高生态效度多模态微表情数据库CAS(ME)^3,此外设计了基于肌电的半自动标注系统降低微表情人工标注的人力和时间成本;在算法层面,基于认知注意等心理学机制,提出了深层局部整体网络、双分支注意网络和双视角自监督对比学习的微表情识别方法;在应用层面,设计了规避头动的微表情检测算法,并且通过基于GPU的光流计算构建了微表情实时检测系统,此外搭建了微表情识别训练系统,提升个体对于隐藏情绪识别能力的提升。.其中,CAS(ME)^3数据库的发布将全球近十年来发布的微表情样本量翻了一翻,一定程度上缓解了微表情小样本问题。该成果 2022 年在线发表于计算机科学领域的顶级期刊 TPAMI 上,入选 ESI Top 1%高被引论文和热点论文,发布至今已被国内外超过300 个研究团队申请使用。此外,项目部分研究成果也获得2023年度北京市科学技术奖自然科学奖二等奖。此外,项目持续推动基于微表情的智能无感心理状态监测落地应用,特别是与昌平及北京市纪委的合作受到中央纪委的高度认可,研究团队也并与央视、天津武警、某国安机构等单位建立了紧密合作。.
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