情绪智能分析技术如何用于高危人群领域

现有或正在研究的“高危人员预警防控系统”大多是以物理信息技术辅助第二代生物特征识别技术构建而成，系统结构庞大，数据来源复杂。本文希望能够有更简单有效的方法来加强对高危人员的发现、介入及预防，尤其是利用更有效的安全防范技术手段做到防患于未然。

情绪智能分析技术如何用于高危人群领域

一、基于生物学原理对影像中人物潜在情绪基本研究内容

人的情绪是表现通过大脑中的前庭器官指挥头颈部肌肉群做相应运动而实现。肌肉群的振动幅度和振动频率变化表达了不同的情绪变化。例如，当人发怒时会怒目而视，这都是肌肉运动表现出的情绪。当然，人在有意隐藏情绪时，相应的肌肉群仍然会发生运动，而这种运动则不为肉眼所见。利用高清视频摄像机捕捉并分析肌肉群的变化规律，总结出相应的计算方法就可以感知到目标人员的潜在情绪，如攻击、压力、焦虑、抑郁等等。所以本文研究内容就在于捕捉并分析人头颈部肌肉运动的规律并发现其潜在的危险情绪，从而提前介入和预防，做到对高危人员的有效防范。

1.正确率。正确识别的表情图片数目与总图片数目的比值。正确率越高，说明该表情识别系统的算法越好。

2.处理速度。系统要求实时的识别表情，包括采集图像、人脸检测、表情识别等。在满足正确率的前提下处理速度越快越好。

3.鲁棒性。所谓鲁棒性是指在各种条件下，表情识别系统的适应能力。例如当人脸出现大角度偏转，或离摄像头比较远时表情识别系统是无法完成识别的。大部分识别系统无法识别任意角度旋转的表情，一般需要把旋转角度限制在一定范围内。有些识别方法易受复杂背景的干扰，在背景较简单时效果好，反之则较差。

基于生物学原理对影像中人物潜在情绪智能分析的技术是通过识别人体头颈部微振动影像来分析判别人的具体情绪。人类早就知道，一个人或任何其他生物的生命与机体内发生的一系列复杂反应密切相关。例如，呼吸、心率、感觉器官作用和其他系列反应，乍看之下并不明显，有趣的是它们的渗透强度与整个机体的状况息息相关。当一个人在无力状态时，呼吸和心跳频率几乎微乎其微。而当人有点生气、激动或愤怒时，心脏收缩和呼吸频率急剧增加。人在这种状态下的兴奋程度，仅凭肉眼就可以很轻易地看到。此外，我们可以看到处于疯狂或挑衅状态下的人，他仅是因为满溢的情感而发抖，并且显而易见。上述例子仅是一个人情绪的极端表现，这也是为什么不可能很容易地就能识别和评价大多数情况下表现不太明显的情感或情绪的原因，因为它们的外在表现是如此微不足道，以至于旁人的肉眼观察是无法发现的。然而，情感的外在表现是永远存在的，只是它们可能非常渺小。那么，如何评价一个人的状态和他的情绪？在这种情况下，使用电脑可以记录并以相应的形式处理人最细微的活动，这样就可以获得一种新型图像——振动图像，该图像与X射线图像或红外图像一样，物体的初始图像、振动图像可捕获人们最细微的活动。对获取的数据进行分析后就可得到人们易于理解的最终结果(例如,攻击程度-30%,压力程度-40%)。振动影像技术对有犯罪目的和嫌疑行为情绪的人立即发出指示信号(如图1所示)。为了获取振动图像，只需一个普通网络摄像机与电脑连接即可。而且操作人员也无须具备心理学或医学领域的什么专业知识，一切都极其简单和直观。

基于生物学原理对影像中人物潜在情绪情感分析识别检测系统包括表情识别算法、嵌入式操作系统、图像实时采集、图形界面的显示等四个方面。通过对影像中人物面部及颈部肌肉振动频率的计算和分析达到识别该人物潜在情绪的目的，同时输出相关数据。主要应用于公共场合安全监控，通过人们脸部表情分析，在发现有人出现精神异常或过激表情时及时予以提示，可预防犯罪或危险事件的发生。

系统具备以下几种功能：

(1)操作系统。完成程序处理和实时的控制。 

(2)图像采集功能。在系统上通过图像采集设备来实时的采集检测到的图像信息，然后进行后续的表情识别操作。 

(3)存储功能。存储采集到的图像和系统的大量程序数据，需要用到SDRAM和FLASH，分别用于存储临时数据和存储固化数据的图像数据。 

(4)图像识别功能。实现对采集到的图像信息进行相应的处理并且识别其情绪状态。 

(5)人机交互界面。包括LCD显示以及触摸功能，提供友好的人机交互界面。

二、人物潜在情绪的分析在高危人群领域的应用

基于生物学原理对影像中人物潜在情绪情感分析识别检测系统应用范围广泛，包括公共安全、卫生医疗、职业健康、心理治疗和干预等。应用条件也很简单，整机设备设计为便携式，软件内置，并配置帧率稳定的摄像采集装置。目前国内暂无同类技术见于市场应用，预估年销售额可达到5000万元以上。同时将产生极大的社会效益，为预防暴恐、职业犯罪、心理干预等提供更为有效的预警数据。振动影像分析系统通过控制三维(3D)头颈运动和波动来检测人的情绪，作为多个视频帧中的帧差进行累积。可提供对情绪水平的远程和自动监测，例如压力、攻击和紧张，并且以实时模式检测。振动影像还允许从记录的视频文件(AVI格式)中进行测量和分析人类活动特征，并分析不同应用的医疗、人类状态的心理和情绪。

三、人物潜在情绪的分析在高危人群领域的防范策略

情绪是一种心理活动。人的一切心理过程都是脑部活动的结果，而脑器官同有机体的其他生理器官有着密切的关系。因此，情绪的起落往往对有机体的各种生理器官的活动发生作用。比如，因为不好意思，所以脸马上红了起来；因为生气，所以脸马上变得苍白，这是因为血管舒缩神经的活动与我们的感觉和情绪的变化是非常密切的。呼吸机能与情绪状态也是密切相关的。如果心情很好，我们的呼吸就顺畅，深度大。情绪一变坏，声音的音质，呼吸的节奏和性质都会随着变化。肌肉紧张与人的情绪状态也有密切的联系。当情绪安定时，我们的肌肉紧张就降低，就能有效地进行休息，迅速消除疲劳。相反，如果我们让愈益发展的坏情绪所控制，肌肉的紧张度就会愈益增高。

弄清了情绪的产生与生理变化密切相关时，我们就不难理解情绪和健康的关系了。精神愉快，可以使工作时头脑清醒、增进食欲，还可以使睡眠安稳，不至于辗转反侧，夜长梦多。病者愉快，有利于康复。俗话说：“笑一笑，十年少”，这是完全有道理的。根据学者们对长寿老人的调查，发现几乎所有长寿老人的精神状态都很不错，情绪良好，对生活充满希望。而且他们都生活在一个家庭关系亲密，感情上融洽，思想上没有压力的非常适当的心理环境中，这说明良好的情绪是人们得以长寿的重要原因。一个人的情绪如果长期处于苦恼、烦闷、忧愁、痛苦的状态时，又会产生什么影响呢？以消化系统为例，根据科学家研究情绪对胃机能的作用表明，当人生气、焦虑时，整个大脑皮层对皮层下的调节、控制减弱了，由于植物性神经功能处于不正常状态，从而使胃液的分泌发生变化。而抑郁、悲伤、失望则使胃的运动功能下降。长期的情绪激动，如焦虑、生气会使胃酸分泌持续升高，使充血的胃粘膜发生糜烂，而由此发展成溃疡病。人们常说“气得吃不下饭”，说的就是情绪对胃的影响。

以癌症为例，虽然目前离彻底揭开致癌的秘密还很远，但根据大量研究表明，人的个性特征和情绪体验与癌症有关。一些充满着心理矛盾、压抑、不安全感和不愉快情绪体验的人容易患癌症。这样的人由于大脑处于紧张状态，使激素的分泌发生了变化，减弱了人的免疫能力，因而容易致癌。现代医学表明，有些疾病的发生，并不是器质性的病变，而是由于精神状态不佳，情绪异常而引起的，神经衰弱症的产生就是如此。过去有人认为这种病是由于过分劳累所致，其实不然，心理因素是神经衰弱发病的决定性因素。工作学习中不适当的紧张，人与人之间关系不协调和生活中的不偷快事件是发病的主要原因。一旦病人的心理因素解除了，病情就大大好转。高血压、心率不齐、内分泌、支气管哮喘等，都与情绪有关。近年来，心身医学登上了历史舞台，它所研究的就是这方面的问题。情绪状态是客观物质存在的反映，那么我们能不能控制自己的情绪呢？这是完全可能的。因为情绪带有主观性质，每个人都能对自己施加影响，学会控制自己的情绪。人们都知道情绪与大脑的皮下组织有联系，情绪的兴奋产生于大脑的深部后，扩散于整个有机体，在心脏、血管及其它重要器官的工作中留下痕迹。借助适当的教育和训练，有助于学会克制自己情绪的本领。不少人有时是本能地觉察到需要心理上的缓和，自觉地去保持心理上的平衡。一般还可以用自我暗示的形式进行自我心理调整。什么叫自我暗示呢？简单地说，广义的自我暗示是以思想、语词对自己施加心理卫生、心理预防及心理治疗的方法，目的是调整自己的心境、情绪、情感、爱好、意志过程及控制情绪的能力。通俗地说，是进行自我教育，自我说服。

四、结语

21世纪以来，随着科学技术的突飞猛进，计算机和网络的应用越来越广泛，与人类感知密切相关的图像视频信息在社会、经济和国家安全等领域中扮演着越来越重要的角色。可视人机交互方式已经成为人类认知和处理信息的重要手段，已日益成为社会各界关注的热点，并急切需要新型人机交互技术的支持。人脸是人类最普遍的展示情感的器官群，同时也是人类最复杂的器官之一，它拥有最复杂的肌肉群，它所提供的包含丰富的个人信息，包括性别、种族、表情、年龄等，是人类日常交流中获取信息的主要途径。

责任编辑：潘一大