噪声作用下的人脸面部情绪表情研究.pdf
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1、 年 月第 卷第 期西 北 工 业 大 学 学 报 :收稿日期:基金项目:国家自然科学基金面上项目()资助作者简介:闫靓(),西北工业大学副教授,主要从事噪声影响评价研究。通信作者:周卉婷(),西北工业大学硕士研究生,主要从事心理声学研究。:噪声作用下的人脸面部情绪表情研究闫靓,周卉婷,李争光(西北工业大学 航海学院,陕西 西安;浙江科技学院 建筑系,浙江 杭州)摘 要:噪声使人烦恼。面部表情能够即时、客观地显现情绪状态。尝试以人在聆听噪声时面部表情特征的变化表征噪声的烦恼度,以期消除传统主观评价方法的诸多弊端。借助听音实验,采集了 位不同国籍听音者在聆听不同类型噪声时的面部视频、生理信号和个
2、人烦恼度;对听音者面部关键动作单元(,)进行提取、识别与分析,确定了听音者因噪声而烦恼时面部情绪表情的 组合表达;创设了融合(灰)色相明度变化的烦恼度评价量表,经网络调查验证有效。研究证实:以听音者面部(烦恼)情绪表情的特征变化客观评价噪声烦恼度是可行的;融入具象化元素的烦恼度评价量表能够有效避免理解偏差,提高评价效率。关 键 词:噪声烦恼度;复杂情绪;表情;面部情绪表情;人脸识别中图分类号:文献标志码:文章编号:()烦恼是一种消极的复杂情绪。噪声烦恼度(简称:“烦恼度”)包含人对噪声的体验、态度和行为,反映了人对噪声的情绪认知。一直以来,学界多以基于调查或实验的主观方法测量烦恼度,其本质上属
3、于心理学中的“内省法”。虽然人类有能力借助语言自述情绪状态,但因“内省法”存在固有缺陷(如回想准确度低、潜在心理活动无法内省、意识到的心理活动未必能尽数精准报告以及存在不愿报告或虚假报告的情况),相关结果常受质疑(如客观性差、难再现、无法检验等等)。此外,噪声自身属性(令人讨厌的、不需要的声音)引发的负性情感定向作用(消极晕轮效应)会导致评价结果偏差。加之人类反应的个体差异性、时变性以及情感成分和交感神经系统活动的调节机制等,都使烦恼度的评价与预测深奥莫测,举步维艰。了解、认识和评价噪声引发的情绪效应,对实现精准高效的噪声控制至关重要。从噪声刺激下的生理唤醒开始,听音者对声环境的需求和愿望在其
4、感受噪声的过程中经自我比较,形成自我体验,最终显现为可观察的行为(或表情,如面部表情、姿态表情和语调表情)。表情是情绪的外部表现,也是最有效的情绪显示器。面部表情是最自然的情感表达方式之一,能够实现非侵入方式下的即时观测,具有可靠指示哺乳动物(包括人类)情绪体验的潜力。这种潜力不仅具有物种间的普遍性和特异性,还能适应个体差异。面部肌肉丰富细微的变化能够以“刺激反应联结”()的形式表征情境中的刺激与个体情绪状态(类型 程度)之间的关系。不仅如此,人类观察者与生俱来的观察偏见使其总会将注意力集中于被观察对象的面部区域。这种“精准定位”的能力对实现高效的情绪识别和正确的心理评估十分有利。在噪声烦恼度
5、研究中,如能将主观的情绪评估与客观的面部肌肉运动测量相结合,定会在最大程度上实现烦恼度的准确评价性。于是,提出 点设想:是否存在一种典型的面部表情与噪声引发的烦恼情绪相互对应;当听音者出现“烦恼”情绪时,其面部肌肉的运动模式是否与噪声特性密切相关。若上述 种假设均成立,即可实现以客观的面部肌肉运动度量不同类型噪声作用下的听音者烦恼度,突破现阶段研究方法的圈囿,第 期闫靓,等:噪声作用下的人脸面部情绪表情研究创新噪声烦恼度评价体系与评估方法。为此,本文主要开展了以下工作:设计并完成噪声作用下的听音者面部表情与生理信号采集实验,获得 种类型噪声作用下、位不同国籍听音者的面部视频影像(时长总计 )、
6、生理数据(心率值)与自报告烦恼度。随后,参考面部动作编码系统(,)确定了噪声作用下听音者烦恼情绪的 组合表达。同时,创设了集视觉情感符号(表情符号)、明度变化的单色相(灰色)尺度与传统言语尺度和数字尺度于一体的烦恼度(五级)量表,依托自主开发的移动端应用程序(凡响,)借助大规模网络调查对相关技术方法的有效性进行了验证。融合听音者面部表情采集的噪声烦恼度评价实验 实验准备 声音的选取目前,对噪声的分类方法主要有:按物理特性分类、按机能意义分类、按感觉特征分类、按情感色彩分类。通过对现有国家标准中噪声分类方法与各类噪声定义的全面搜集、整理与总结归纳,本文将噪声的物理特性与机能意义结合,综合声音的时
7、、频域特征与来源,优化现有分类体系并借助网络资源,分类搜集了 段音频文件。从中选取了 段极具代表性且囊括噪声分类体系中所有类别标签的声音(经裁剪后时长均为 )作为诱发听音者情绪的声刺激物(即声样本),见表。实验过程中,听音者聆听噪声的总时长为,最大等效连续 声级表 各声样本参数及分类编号等效连续 声级()来源时域频域自然非稳态窄带建筑施工非稳态窄带工业厂界稳态宽带交通非稳态窄带建筑施工非稳态窄带自然非稳态宽带社会生活稳态窄带自然稳态宽带社会生活非稳态窄带交通稳态宽带不大于 (),符合 工作场所物理因素测量 第 部分:噪声的要求。问卷设计相比文字和数字,色彩和图形会带给人更加直观的认知体验与情绪
8、共鸣。本研究尝试将色彩融入传统的烦恼度评价(描述词数字)量表,创新问卷形式。具体做法如下:调查适于表征“烦恼”情绪的色彩量表:)探寻刻画烦恼情绪的单色色相;)在)的基础上,构建“以明度变化表示感受程度”的评价量表。实施在线调查,验证新量表的有效性。调查发现:的被调查者倾向于以“明度变化的单色相尺度”衡量烦恼情绪的(程度)变化;的被调查者认为“灰色”能够更好地映射“烦恼”情绪。据此,决定以深浅不同的灰色构建噪声烦恼度评价量表。实验实施 实验流程本研究及相关实验程序由上海精神卫生中心伦理委员会批准(批件号:),符合 和赫尔辛基宣言。实验招募 岁之间、听力正常的听音者共 人(男 人,女 人;平均年龄
9、 岁)。其中,中国籍 人,外籍 人。实验前,所有听音者均签署了实验告知书,明确告知其有权在身体不适时随时暂停或退出实验且本人同意研究者使用其个人肖像。实验中,听音者先佩戴耳机聆听纯音乐(),熟悉环境,平复心情,实验员开启摄像机并记录心率。随后,随机依次播放 段声样本(两样本间设置 静默时间,以便填写问卷),待 段声样本全部播放完毕,结束视频录制和心率采集,回收问卷,结束实验(见图)。图 实验流程图 面部表情采集将烦恼度研究中惯用的听音实验与心理学研究中的行为观察相结合,在听音者完成听音评价任务的同时录制其听音过程中的面部表情变化。参考中国情绪图片系统制作方法,以 摄像机录制听音者在整个听音过程
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- 噪声 作用 脸面 情绪 表情 研究
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