本發(fā)明屬于圖像處理方法和人工智能領(lǐng)域，運(yùn)用人臉表情采集、分析、識別技術(shù)，對消極的情緒給予提醒、幫助和鼓勵，涉及人臉圖像采集及檢測、人臉圖像預(yù)處理、人臉圖像特征提取、人臉圖像匹配與識別、綜合形狀統(tǒng)計分析、人工智能和網(wǎng)絡(luò)互動等技術(shù)。

背景技術(shù)：

現(xiàn)在職工的工作、生活壓力大，常不自覺地生出愁眉不展、緊張焦慮、不高興、倦怠等消極的表情，長時間這種表情會導(dǎo)致壞心情，這種負(fù)能量危害健康、影響工作生活質(zhì)量，需要通過外在幫助，及時給予提醒，解除焦慮，打斷壞心情的惡性循環(huán)。

目前人臉識別技術(shù)主要應(yīng)用于安檢、身份辨認(rèn)及表情分析，人臉的表情識別與分析用于促進(jìn)心理健康、保健、虛擬情感互動中較少。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是：用電腦攝像頭采集、檢測人臉表情的圖像，對檢測到的人臉進(jìn)行一系列相關(guān)技術(shù)處理、分析和判斷，進(jìn)而提醒員工放松，并給予其情感上的給養(yǎng)。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：包括圖像攝取、人臉定位、圖像預(yù)處理、表情檢測、表情識別、統(tǒng)計分析和判斷、互動提醒，采用的心理戰(zhàn)術(shù)為微笑營銷，即在首次運(yùn)行時會要求建立使用者面部檔案：通過電腦的攝像裝置先采集并存檔使用者的幾種表情：高興、平靜、生氣、焦慮和倦怠，作為今后與實(shí)時采集的表情作對比的樣本，每天開機(jī)時，該程序自動啟動，在員工工作時，每隔幾分鐘采集一次面對電腦的員工表情圖像，加以圖像預(yù)處理，可以根據(jù)灰階影像、人臉邊緣檢測結(jié)果及人臉與背景分割結(jié)果輸出人臉輪廓，決定臉上表情的關(guān)鍵特征可以通過向量來表示，將多個特征部位的特征組合起來，與人臉輪廓一起輸出表情特征，與幾種預(yù)先拍攝的用戶典型表情樣本中相對應(yīng)的表情關(guān)鍵特征對比，判斷捕捉到的表情關(guān)鍵特征處的歐式距離與典型表情樣本中關(guān)鍵特征處的歐式距離差值、幾何形狀、曲率和角度的變化，經(jīng)過統(tǒng)計分析，判斷員工情緒是否為消極，如果員工在半小時里持續(xù)有生氣、焦慮或倦怠的表情，每隔半小時，計算機(jī)就及時發(fā)出友好提醒，提醒包括：請員工微笑一下的文字提示， 或彈出其快樂表情與當(dāng)時消極表情的兩張對比照片，或跳出一段幽默的笑話 。

本發(fā)明的有益效果是：鼓勵員工多微笑、工作時心平氣和、丟棄煩惱、保持樂觀向上的心態(tài)和良好的儀容；這樣能改善職員工作時的心情，把微笑和快樂帶進(jìn)員工的工作中，美容保健，員工的工作和生活質(zhì)量會有所改善，還能提高工作效率，增強(qiáng)企業(yè)效益。

附圖說明

圖1為一種消極表情識別鼓勵系統(tǒng)的實(shí)施流程圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明專利按以下技術(shù)方案和步驟實(shí)現(xiàn)。

在系統(tǒng)使用前，員工可預(yù)先選擇是否使用這套消極表情識別鼓勵系統(tǒng)。

1、基本表情樣本的采集

首先登記使用人，然后拍攝使用人面部圖像，給每一個員工拍攝并存檔包含下面幾種基本表情的照片：高興、平靜、生氣、焦慮和倦怠，作為以后與工作中產(chǎn)生的表情進(jìn)行對比的參照物，用戶確認(rèn)圖像，形成使用人表情特征模板，保存模板，系統(tǒng)對圖像中代表用戶表情特征的關(guān)鍵部位進(jìn)行均方歸一化的操作后，使用歐式距離、曲率和角度進(jìn)行度量，將特征數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫。

2、開機(jī)自動啟動視頻

如果員工選擇使用消極表情識別鼓勵系統(tǒng)，開機(jī)時自動運(yùn)行作為背景程序的消極表情識別鼓勵系統(tǒng)，定時開啟電腦自帶的或所配的攝像頭，系統(tǒng)在后臺默默地運(yùn)行，不會影響用戶的工作，用戶如果不想繼續(xù)使用這套系統(tǒng)，可選擇關(guān)閉系統(tǒng)。

3、表情實(shí)時采集

人臉以50～100cm距離正對攝像機(jī)，利用常規(guī)工作光源照明；光源亮度與方向在采集時要基本一致，人臉檢測先在圖像中準(zhǔn)確標(biāo)定出人臉的位置和大小，方法包括：使用有人臉自動對焦技術(shù)功能的電腦攝像頭，根據(jù)人的頭部部位進(jìn)行判定，以人臉為焦點(diǎn)進(jìn)行自動對焦，首先確定頭部，然后判斷眼睛、兩眉毛間距、嘴巴、面頰等頭部特征，通過特征庫模板的對比，確認(rèn)是曾登陸的用戶的臉，完成面部捕捉。

每隔固定時段拍攝一次面部表情圖像。

4、人臉表情檢測

人臉圖像中包含的模式特征十分豐富，如直方圖特征、顏色特征、模板特征、結(jié)構(gòu)特征及Haar特征等，把這其中有用的信息挑出來，并利用這些特征實(shí)現(xiàn)人面部表情的檢測。

首先提取與表情變化有密切關(guān)系的臉部器官的外部輪廓，可以根據(jù)灰階影像、人臉邊緣檢測結(jié)果及人臉與背景分割結(jié)果輸出人臉輪廓，然后對眼睛、兩眉毛間距、鼻子、嘴巴、下巴、面頰等部位形狀、大小、光亮度和相對位置的各種變化進(jìn)行幾何描述，作為人臉表情識別的重要特征。

準(zhǔn)確的人臉識別系統(tǒng)，提供了良好的圖像數(shù)據(jù)技術(shù)，人臉識別算法則進(jìn)一步對圖像進(jìn)行處理，以消除距離遠(yuǎn)近和頭部姿態(tài)所帶來的負(fù)面影響，表情檢測過程中可使用基于Adaboost算法的人臉檢測器檢測人臉圖像。

5、人臉表情圖像預(yù)處理

輸入圖像由于圖像采集環(huán)境的不同，如光照明暗程度以及設(shè)備性能的優(yōu)劣等，往往存在有噪聲、對比度不夠等缺點(diǎn)，另外，距離遠(yuǎn)近，焦距大小等又使得人臉在整幅圖像中間的大小和位置不確定；為了保證人臉圖像中人臉大小、位置以及人臉圖像質(zhì)量的一致性，在對人臉表情特征提取之前，必須對圖像進(jìn)行人臉扶正、圖像增強(qiáng)、圖像歸一化及圖像復(fù)原等預(yù)處理，包括人臉圖像的光線補(bǔ)償、灰度變換、直方圖均衡化、歸一化、幾何校正、濾波以及銳化等。

為提取確定表情的人臉關(guān)鍵部位的特征，可使用幾何歸一化和灰度歸一化對圖像進(jìn)行處理。

幾何歸一化：同一種人臉檢測算法由于受檢時頭部不穩(wěn)定性，如旋轉(zhuǎn)、位置、扭曲等，檢測的人臉區(qū)域大小不盡相同，為了后續(xù)的人臉特征提取的完善性，有必要對人臉的大小、長寬比及人臉的端正性做歸一化處理，使檢測的人臉更適合進(jìn)行特征提取，保證特征提取的有效性。

灰度歸一化：灰度歸一化的目的是減少光線不均勻性對人臉特征影響以致影響后面的表情識別率，不同時間的圖像往往灰度不在同一個范圍，這主要是由于光線不均勻性導(dǎo)致的，為了讓不同灰度的人臉圖像便于統(tǒng)一處理，有必要規(guī)定人臉圖像的灰度級在某一個特定的范圍，光線過暗或則過亮多將被歸一化到這個灰度級內(nèi)進(jìn)行光線補(bǔ)償。

6、人臉表情圖像識別、分析、判斷

在圖像增強(qiáng)，圖像分割等一系列圖像處理操作基礎(chǔ)上，針對人臉的視覺特征、像素統(tǒng)計特征、人臉圖像變換系數(shù)特征、人臉圖像代數(shù)特征，進(jìn)行特征建模，提取人臉表情特征，包含使用基于知識的表征方法（包括基于幾何特征的方法和模板匹配法），或基于代數(shù)特征或統(tǒng)計學(xué)習(xí)的表征方法來進(jìn)行圖像分析。

人在焦慮或生氣時的表情通常為：眉頭緊縮、嘴下彎、眼下彎、臉頰灰暗，人在倦怠時，眼睛會較長時間的閉上，人高興時，眉頭舒展、嘴上彎，眼上彎，容光煥發(fā)，根據(jù)這些人臉器官的形狀描述以及他們之間的距離特性，可獲得有助于人臉表情分類的特征數(shù)據(jù)，如特征點(diǎn)間的歐氏距離、曲率和角度等；決定臉上表情的特征可以通過向量來表示，將多個特征部位的特征組合起來，輸出表情特征數(shù)據(jù)，與數(shù)據(jù)庫中存儲的用戶典型表情特征模板進(jìn)行搜索匹配，判斷捕捉到的表情關(guān)鍵特征處的歐式距離與樣本中典型表情特征處的歐式距離差值、幾何形狀的變化，當(dāng)相似度超過設(shè)定的判斷消極表情的閾值時，將匹配得到的結(jié)果輸出，對當(dāng)時的表情做出判斷，從而對情緒做出評分，每次情緒評分存儲于數(shù)據(jù)庫中，存儲捕捉的圖像。

利用包含加權(quán)平均法、極大似然估計法等統(tǒng)計方法，對一段時間內(nèi)人臉表情進(jìn)行分析，得出這段時間里的表情分析結(jié)果，進(jìn)而判斷用戶情緒是否為消極。

7、階段性表情歸結(jié)、友情提醒

這套系統(tǒng)在使用前可設(shè)置每隔多少時間采集一份用戶表情，如5分鐘， 及每隔多長時間，如每隔半小時統(tǒng)計這個階段內(nèi)用戶的表情，如果這個階段內(nèi)用戶的表情經(jīng)統(tǒng)計分析后，情緒被判斷為消極，或在某個時刻采集到的表情經(jīng)過分析后判定為特別生氣、焦慮或倦怠，系統(tǒng)會保存一張捕捉到的用戶生氣、焦慮或倦怠的圖像，到了這半個小時或在那一刻，系統(tǒng)讀取預(yù)設(shè)提醒類型，按類型進(jìn)入友情提醒，希望用戶放松心情、調(diào)整精神狀態(tài)，對用戶的提示包含有：請用戶保持良好心情的文字，或同時彈出采集到的一張用戶生氣、焦慮或倦怠的表情圖片及預(yù)先采集的用戶高興時的表情圖片， 還可以跳出一個幽默段子， 讓用戶笑一笑，經(jīng)提示后，如果下個階段內(nèi)使用者表情被判定為平靜或高興，系統(tǒng)可彈出包含贊賞、祝賀、鼓勵的文字、圖片等提示，提醒和鼓勵話語及笑話內(nèi)容保存在數(shù)據(jù)庫里，根據(jù)表情分析結(jié)果，輸出到用戶界面，每隔一定時間段，如每天，刪除系統(tǒng)保存的當(dāng)天用戶生氣、焦慮或倦怠的表情圖像。

這套系統(tǒng)不僅適用于長時間使用電腦的員工，也適用于銷售、服務(wù)行業(yè)員工，促進(jìn)其微笑地面對客戶或讓客戶能從電話或話語中感覺到銷售、服務(wù)人員在微笑，有助于提高銷售業(yè)績，提高服務(wù)質(zhì)量。

綜上所述，本系統(tǒng)的發(fā)明專利通過電腦攝像頭采集人臉的表情圖像，經(jīng)過圖像處理后，與預(yù)先拍攝的高興、平靜、生氣、焦慮或倦怠的表情圖像進(jìn)行識別、對比、分析，判斷用戶表情是否為消極，在用戶表情消極時給予友好提醒、情感幫助和鼓勵。