【摘要】：人工智能是社會(huì)科技發(fā)展的重要里程碑,機(jī)器人,特別是仿人情感機(jī)器人,像一顆璀璨的明珠,寄托著人類無限的遐想。為了更好服務(wù)人類,仿人情感機(jī)器人不但需要類人化的面部表情特征,還要逼真擬人化情感,才能與人類進(jìn)行有效的情感交互。人機(jī)交互涉及多模式、多通道的信息輸入以及輸出,基于實(shí)驗(yàn)室技術(shù)條件,本文提出了一種基本情感和“情感勢(shì)”的復(fù)合情感提取方法,提高了人類面部情感的識(shí)別率；基于齊普夫定律并參考PageRank算法,提出了一種用于自動(dòng)情感匹配問答模型的對(duì)話排序(DialRank算法,有效提高了人機(jī)對(duì)話的人類情感擬合度；基于恐怖谷約束和FACS編碼,提出了一種機(jī)器人面部情感表達(dá)控制方法,構(gòu)建了一種人機(jī)情感交互行為一致性協(xié)同控制模型,實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了其有效性和可信度。從整體概括分析,人機(jī)情感交互過程可以分為人類情感信息輸入、人機(jī)情感轉(zhuǎn)化演變、機(jī)器人情感表現(xiàn)輸出等三大部分,這也是本文擬解決的三個(gè)環(huán)節(jié)。本文主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)具體如下：(1)人類情感信息輸入部分：提出了一種的基本情感和“情感勢(shì)”的復(fù)合情感提取方法。從人類面部的年齡特征著手,選擇時(shí)間跨度達(dá)76年,分為“少、青、中、老”四個(gè)年齡段的生命全周期人臉表情數(shù)據(jù)庫(kù),在傳統(tǒng)SVM算法跨年齡段表情識(shí)別率不足的基礎(chǔ)上,使用領(lǐng)域適應(yīng)的圖像特征改進(jìn)算法,明顯改善整體人臉數(shù)據(jù)的表情識(shí)別率,引入“情感勢(shì)”的思想,建立表情空間,進(jìn)一步的將人臉表情細(xì)化為復(fù)合表情,并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,有效解決人類面部情感信息提取問題。(2)人機(jī)情感轉(zhuǎn)化演化部分：提出了一種用于自動(dòng)情感匹配問答模型的對(duì)話排序(DialRank)算法。人機(jī)交互中,對(duì)話往往限定在預(yù)置問答數(shù)據(jù)庫(kù),而顯得僵硬呆板,進(jìn)而失去用戶交流的興趣�；邶R普夫定律和PageRank算法思想,進(jìn)一步按照對(duì)話庫(kù)中“提問—回答”的上下語句指向,在對(duì)話語句之間建立關(guān)聯(lián)鏈接,根據(jù)人類提問時(shí)的表情信息以及語句,機(jī)器人使用已有的“他人”合理問答作為自身的回答,以此來增進(jìn)入機(jī)情感智能交互的滿意度和舒適度,并通過測(cè)試者實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,解決人機(jī)交互中的情感轉(zhuǎn)化演變。(3)機(jī)器人情感表現(xiàn)部分：提出了一種機(jī)器人頭部情感控制表現(xiàn)方法�；诳植拦群虵ACS編碼,研究表情機(jī)器人外貌外形相關(guān)的恐怖谷,設(shè)計(jì)和制作出避開人類恐慌區(qū)域,將人臉表情與機(jī)器人頭部設(shè)計(jì)結(jié)合起來,保證與人類頭部相似的前提下,最大化表情細(xì)膩,進(jìn)一步構(gòu)建機(jī)器人頭部動(dòng)作實(shí)現(xiàn)控制模型,分為輸入層、響應(yīng)層、運(yùn)動(dòng)單元層和輸出層,通過合理優(yōu)化表情控制區(qū)域和控制點(diǎn),既能實(shí)現(xiàn)6種基本表情,也能在基本表情基礎(chǔ)上表現(xiàn)復(fù)合情感,從而人性化的模擬實(shí)現(xiàn)人類情感,取得人類最大化的認(rèn)同感和滿意度,從而解決仿人表情機(jī)器人情感輸出問題,并為未來探索規(guī)�；a(chǎn)及個(gè)性化定制情感機(jī)器人奠定基礎(chǔ)。(4)人機(jī)情感交互實(shí)驗(yàn)部分：構(gòu)建了一種人機(jī)情感交互行為一致性協(xié)同控制模型,進(jìn)一步驗(yàn)證本文人機(jī)情感交互的有效性和可信度。在數(shù)字家庭場(chǎng)景中,針對(duì)如何協(xié)調(diào)機(jī)器人的語音、動(dòng)作控制和表情實(shí)現(xiàn)問題,本文使用獲取的基本情感以及復(fù)合情感作為情感信息輸入變量,在人機(jī)智能交互問答系統(tǒng)中,自動(dòng)生成輸出不同的語速、語調(diào)、音色和音量的情感語音,匹配動(dòng)作實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)；根據(jù)個(gè)性化性格和情感衰減度,將其細(xì)化分為通用模型和個(gè)性化模型,實(shí)現(xiàn)了表情機(jī)器人仿人情感交互的語音、動(dòng)作和表情三位一體協(xié)同控制表現(xiàn),并通過對(duì)應(yīng)實(shí)驗(yàn)加以驗(yàn)證。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：北京科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP242;TP11

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本文編號(hào)：2470309