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基于LBP特征和稀疏表示的新生儿疼痛表情识别

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南京邮电大学学报（自然科学版） 2015年第1期35卷 19-25页

作者：卢官明石婉婉李旭李晓南陈梦莹刘莉南京邮电大学通信与信息工程学院江苏南京210003 南京医科大学附属南京儿童医院江苏南京210008 瑞典于默奥大学应用物理与电子系 swedenumes90187

面部表情被认为是新生儿疼痛评估的可靠指标。文中提出一种基于加权局部二元模式(LBP)特征描述符和稀疏表示分类器的新生儿疼痛表情识别方法。首先,经归一化后的面部图像采用一个特征向量来描述,这个特征向量是通过串接组合所有局部图... 详细信息

面部表情被认为是新生儿疼痛评估的可靠指标。文中提出一种基于加权局部二元模式(LBP)特征描述符和稀疏表示分类器的新生儿疼痛表情识别方法。首先,经归一化后的面部图像采用一个特征向量来描述,这个特征向量是通过串接组合所有局部图像块的LBP特征图的加权直方图所得到的直方图序列。然后,采用主成分分析(PCA)方法对训练样本及测试样本图像的特征向量进行降维。最后,采用基于稀疏表示的分类器将测试样本图像的表情分为4类:平静、哭、轻度疼痛、剧烈疼痛。文中研究目的是通过利用基于计算机的图像分析技术来辅助临床医生评估新生儿疼痛。在新生儿面部图像数据库上进行的实验结果表明了该算法的有效性,表情分类的平均识别率高达84.50%。

关键词：表情识别新生儿疼痛表情局部二元模式稀疏表示

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疼痛表情对时距知觉的影响及种族的调节效应

疼痛表情对时距知觉的影响及种族的调节效应

作者：黄顺航西南大学

学位级别：硕士

时距知觉指个体对某个单独事件的持续时间或两个极短事件之间的间隔时间的知觉,是我们进行决策和行为的重要成分。准确地知觉时间相当重要,但我们的主观时间会受到多与时间无关的因素的影响而偏离客观时间。在时距知觉的研究中,较为一... 详细信息

时距知觉指个体对某个单独事件的持续时间或两个极短事件之间的间隔时间的知觉,是我们进行决策和行为的重要成分。准确地知觉时间相当重要,但我们的主观时间会受到多与时间无关的因素的影响而偏离客观时间。在时距知觉的研究中,较为一致的发现是当个体面对具有威胁性的刺激(例如疼痛刺激、愤怒和恐惧表情等)时会显著高估它的呈现时间。这可能是因为此时在将时间的流动速度知觉为较慢能够给予个体更充分的时间应对威胁性刺激以产生相应的适应行为,例如逃跑或者攻击。起搏器—累加器模型从认知的角度解释个体如何处理时间信息。该理论认为大脑存在一个类似于计时器的装置。个体通过这样的计时器经由三个主要阶段处理时距信息并得到一个主观的时距表征。这三个主要阶段分别是时钟、记忆和决策阶段。而且,该模型认为情绪对时距知觉的影响是通过唤醒和注意分别影响起搏器和开关产生的。疼痛表情能够作为威胁性刺激,能够传递警告信号并影响旁观者的唤醒水平和注意状态,因此,疼痛表情可能会延长旁观者的主观时距。而且,人们对同种族和不同种族他人的疼痛面孔的知觉不一样,因而它们对个体时距知觉的影响也可能存在差异。时间分段综合模型提出人类对不同时间段的表征处理具有分段性,因而不同时间段的影响因素也会存在差异。有研究发现个体对秒以上和秒以下时距范围的时距知觉存在差异。因此,疼痛表情对不同时距范围的时距知觉的影响可能存在差异,有必要进行分别的探索,这有助于探究时距知觉适应客观环境的特点。因此,本研究首先探究疼痛表情对秒上和秒下的时距知觉是否能够产生影响,然后再探究疼痛表情对时距知觉的影响是否受观察者与被观察者的种族关系的调节。研究1a和1b分别采用二分法和泛化法范式,以东亚人的疼痛和中性表情作为刺激材料,选择200 ms、300 ms、400 ms、500 ms、600 ms、700 ms和800 ms作为秒下条件使用的刺激呈现时距,而秒上条件则使用1400 ms、1600 ms、1800ms、2000 ms、2200 ms、2400 ms、2600 ms作为刺激的呈现时距,以此探究疼痛表情对秒下和秒上的时距知觉的影响。结果发现,在二分法任务中,疼痛表情不管是在秒上条件,还是在秒下条件都显著延长了个体的主观时距,而且疼痛表情在秒上条件引起的时距高估程度大于秒下条件;然而,在泛化法任务中,疼痛表情仅在秒上条件延长了主观时距。根据前人发现泛化法会降低唤醒对时距知觉的影响的研究以及时间分段综合模型的观点,该实验结果揭示疼痛表情影响不同时距范围的时距知觉的方式存在差异:在秒以下时距范围,疼痛表情主要通过唤醒影响时距知觉,而在秒上时距范围,则是由唤醒和注意两者的共同作用影响。研究2进一步研究疼痛面孔对时距知觉的影响是否会受到疼痛个体与观察者的种族关系的调节。实验2a和2b皆采用二分法范式,以东亚人和白种人的疼痛和中性面孔作为实验刺激,以20000 ms作为较短时距范围,以400600 ms作为较长的时距范围。结果发现,同种族个体的疼痛面孔在秒上秒下都显著延长了个体的主观时距,然而不同种族他人(白种人)的疼痛面孔仅在较长时距范围影响了个体时距知觉,而在较短时距范围没有显著影响。该实验结果表明,同种族他人的疼痛面孔能更早地影响个体的时距知觉,揭示个体能自动地知觉到同种族他人的疼痛,而对不同种族他人的疼痛的知觉则需要一定的时间。基于上述结果,本研究的结论为:(1)疼痛表情作为威胁性刺激,能够影响个体的时距知觉,表现为延长了个体的主观视距。(2)疼痛表情主要通过唤醒来影响秒下时距范围的时距知觉,通过唤醒和注意的共同作用来影响秒上时距范围的时距知觉。(3)同种族和不同种族他人的疼痛表情都能影响被试的时距知觉,但是它们的影响存在差异:相比不同种族他人的疼痛表情,同种族他人的疼痛表情能够在更早的时间阶段地影响个体的时距知觉。

关键词：时距知觉疼痛表情种族唤醒注意

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人类疼痛表情研究进展

心理与行为研究 2016年第4期14卷 551-557页

作者：杨悦颖杨海波王晓琳舒婧王志强谢敬聃于生元解放军总医院神经内科北京100853 南开大学医学院天津300071 天津师范大学心理与行为研究院天津300074 第四军医大学航空航天医学系西安710032

疼痛表情是人类疼痛表达的行为方式之一,具有重要的生存适应和社会交流价值。疼痛表情研究应当遵循行为观察方法,基于面部运动编码系统(Facial Action Coding System,FACS)的表情编码有助于疼痛表情的量化分析。年龄、性别、社会因素、... 详细信息

疼痛表情是人类疼痛表达的行为方式之一,具有重要的生存适应和社会交流价值。疼痛表情研究应当遵循行为观察方法,基于面部运动编码系统(Facial Action Coding System,FACS)的表情编码有助于疼痛表情的量化分析。年龄、性别、社会因素、文化背景等多种因素会影响疼痛表情表达,使疼痛表情在不同个体之间表现出共性和个性并存的特性。在不断改进研究方法的基础上,未来可对疼痛表情的生理心理机制作出更多阐述,并有望建立完备的人类疼痛表情信息库。

关键词：疼痛表情 FACS 社会交流生理心理机制疼痛表情信息库

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阈下启动表情图片对评定他人疼痛表情的影响

阈下启动表情图片对评定他人疼痛表情的影响

作者：陈世玉西南大学

学位级别：硕士

情绪和疼痛的神经网络有着部分的重叠,两者均属于一个更大的激励系统(Rhudy and Meagher,2001);改变情绪体验可以改变疼痛知觉。以往关于情绪表情调节疼痛知觉的研究表明,消极的情绪刺激能增强疼痛知觉,而积极的情绪刺激能降低疼痛知觉... 详细信息

情绪和疼痛的神经网络有着部分的重叠,两者均属于一个更大的激励系统(Rhudy and Meagher,2001);改变情绪体验可以改变疼痛知觉。以往关于情绪表情调节疼痛知觉的研究表明,消极的情绪刺激能增强疼痛知觉,而积极的情绪刺激能降低疼痛知觉。然而,这些研究都把注意力放在对自身体验的疼痛感受上,而不是研究所观察到的他人疼痛。疼痛面部表情具有较高独特性(Craig,1992)并且需要被环境中其他人所察觉;疼痛表情能促使观察者对疼痛患者提供帮助和社会支持,或者使观察者躲避危险刺激以免受到伤害(Williams,2002;Yamada and Decety,2009)。实验证明,疼痛面部表情能激活与加工实际疼痛刺激相关的脑区。行为学和脑成像研究发现,被试对自身疼痛强度的评分会受到消极情绪的影响;当被试观察到他人愤怒或恐惧的表情时,对自身疼痛强度的评分会比观察到他人中性面部表情时显著增高。反之,情绪刺激如何影响观察者对他人疼痛表情的评分,目前尚不清楚。本研究试图通过情绪启动范式研究情绪表情图片对知觉他人疼痛表情的调节作用,尤其是疼痛表情启动对知觉他人疼痛表情的调节作用。情绪启动范式被广泛应用于字词、图片等情绪刺激如何影响后续词汇相关任务的研究中。同时,情绪启动范式也被用来研究情绪刺激对后续面部表情判断的影响;例如,用愉悦表情作为积极情绪刺激,用愤怒或恐惧表情作为消极情绪刺激。以往实验一致表明,情绪启动刺激促进了对后续情绪效价相一致的目标的反应时,而抑制了对后续情绪效价不一致的目标的反应时。疼痛表情具有语义和情感两种特性,疼痛表情不仅是一种表情,同时也是进行情感交流的重要线索。在此,本研究想要探讨情绪表情启动对评定他人疼痛表情的影响。根据情绪启动理论(the affective primacy hypothesis) (Zajonc,1980),情感反应很可能发生在认知反应之前,它独立于认知反应,并可能由较小的刺激输入而引发。因此,本研究用阈下呈现的方式来研究情绪表情启动对评定他人疼痛表情的影响。同时,将被试自己和不认识他人的面部表情分别用作自我面孔和他人面孔启动图片,以研究自我、他人面孔启动效应的差异。本研究共包括三个实验：实验一用他人愉悦、中性、疼痛表情图片作为启动刺激,用他人中性、疼痛表情作为目标刺激,探究他人情绪启动效应对评定他人疼表情强度的影响;实验二用自我愉悦、中性、恐惧、疼痛表情图片作为启动刺激,验证自我表情图片的启动效应;实验三用自我中性、疼痛表情图片作为启动刺激,并进行阈上和阈下呈现,以探讨两类启动效应的差异。实验一使用他人表情图片作为启动刺激和目标刺激,他人表情图片来自Simon等人(Simon et al.,2008)制作并标准化的面部表情视频集。该视频集包括愉悦、中性、疼痛等面部表情,时长为1秒：实验一所使用静止表情图片剪辑自视频的第20%、40%、60%、80%和100%帧,并重新进行表情类别判断和效价、唤醒度的评定。正式实验过程中,启动图片呈现时间为10ms,随后被呈现时间为50ms的掩蔽刺激覆盖;此后呈现目标刺激并要求被试对所呈现表情图片的疼痛强度进行0到9分的评分,记录其反应时和评定分数。实验结果显示,中性表情启动条件下,被试对他人疼痛表情的强度评分高于愉悦、疼痛表情启动条件下对他人疼痛表情的强度评分;疼痛表情启动条件下被试对他人疼痛表情的强度评分高于愉悦表情启动下的强度评分。然而,不同表情启动条件下被试评定他人疼痛表情强度的反应时没有显著差异。实验二使用统一拍摄并标准化的表情图片作为实验材料,实验呈现和实验一一致。结果显示,相比于中性表情启动,愉悦、恐惧、疼痛表情启动均促进了被试评定他人疼痛表情强度的反应时;但不同表情图片启动条件下被试对疼痛表情图片的强度评分没有显著差异。实验三结果显示,无论是阈下启动或是阈上启动,疼痛表情启动刺激导致了被试对他人疼痛表情更低的疼痛强度评分和更快的反应时。总体而言,实验一未能证明疼痛表情图片对评定他人疼痛表情的促进效应,这一结果可能由于实验材料选用加拿大人面孔图片而非中国人面孔图片导致。为了消除这种跨种族差异的影响,实验二首先建立了一套中国人面部表情图片库。当使用中国人面部表情图片作为启动刺激时,实验二和实验三均显示,疼痛表情启动促进了被试评定他人疼痛强度的反应时：这一结果与情绪启动效应(Lang,1995;Fazio et al.,1986)以及本研究假设相一致。然而,有关疼痛表情启动对评定他人疼痛表情强度的影响,实验结果并不一致。尽管实验一和实验三表明,疼痛表情启动会导致被试对他人疼痛表情更低的强度评分,实验二却未能证实情绪表情启动对评定他人疼痛表情强度的影响。

关键词：情绪启动效应阈下启动疼痛表情

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基于LBP和SVM的疼痛表情识别

计算机系统应用 2021年第4期30卷 111-117页

作者：郑建伟刘新妹殷俊龄中北大学电子测试技术国家重点实验室太原030051

对面部疼痛表情估计是疼痛评估中一条有效的途径,文中融合局部二元模式(LBP)分块加权和多尺度分区的特征提取方法用于面部疼痛表情识别.首先对预处理的图像在分块提取直方图后进行加权,然后采用多尺度分区直方图统计特征提取方法,串接... 详细信息

对面部疼痛表情估计是疼痛评估中一条有效的途径,文中融合局部二元模式(LBP)分块加权和多尺度分区的特征提取方法用于面部疼痛表情识别.首先对预处理的图像在分块提取直方图后进行加权,然后采用多尺度分区直方图统计特征提取方法,串接不同尺寸分区块的直方图并级联分块加权的直方图为整个图像的特征向量,最后用主成分分析(PCA)的方法对特征向量进行降维后,输入支持向量机(SVM)进行分类识别,通过在自建的疼痛表情图像数据库进行实验,表明与传统的特征提取和融合前的特征提取方法相比,该方法能大大提高对疼痛表情的识别率,为目前对疼痛表情的识别与研究提供了一条有效的途径.

关键词：疼痛表情多尺度分区分块加权局部二元模式支持向量机

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基于改进3D卷积神经网络的疼痛检测

计算机系统应用 2024年第2期33卷 291-298页

作者：黄伟聪周卓沂李雄彬梁艳华南师范大学软件学院佛山528225

在临床实践中,精确评估疼痛对于疼痛管理和诊断至关重要.但传统的评估方法主观性高且依赖医生经验,迫切需要更可靠客观的替代方法.利用深度学习的方法实现基于面部表情的疼痛检测研究近年已取得显著进展,但复杂的结构和高计算成本制约... 详细信息

在临床实践中,精确评估疼痛对于疼痛管理和诊断至关重要.但传统的评估方法主观性高且依赖医生经验,迫切需要更可靠客观的替代方法.利用深度学习的方法实现基于面部表情的疼痛检测研究近年已取得显著进展,但复杂的结构和高计算成本制约了其实际应用.因此,本文提出了一个改进的3D卷积神经网络,采用轻量级的3D卷积神经网络L3D作为骨干网络,并结合改进的SE注意力机制,把多个不同尺度的特征进行融合,捕捉疼痛序列中具有较强辨别能力的时空特征.在UNBC-McMaster和BioVid数据集上进行评估,与最新方法相比,该方法在疼痛检测性能以及计算复杂度上取得了优势.

关键词：疼痛检测疼痛表情 3D卷积神经网络轻量级注意力机制特征融合

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