人脸如何教机器人微笑

能够表现人类情感的机器人长期以来一直是科幻故事的支柱。现在，日本研究人员一直在研究真实人类面部表情的机械细节，以使这些故事更接近现实。

在《机械工程杂志》最近发表的一项研究中，由大阪大学领导的一个多机构研究小组已经开始绘制人类面部运动的复杂性。研究人员使用贴在人脸上的 125 个跟踪标记来仔细检查 44 种不同的、单一的面部动作，例如眨眼或抬起嘴角。

当肌肉拉伸和压缩皮肤时，每种面部表情都会出现各种局部变形。即使是最简单的动作也可能极其复杂。我们的脸部皮肤下含有一系列不同的组织，从肌肉纤维到脂肪脂肪，所有这些组织协同工作来传达我们的感受。这包括从灿烂的笑容到嘴角轻微上扬的一切。这种细节水平使得面部表情如此微妙和细致，反过来又使它们难以人工复制。到目前为止，这依赖于更简单的测量，即整体面部形状以及运动前后在皮肤上选择的点的运动。

“我们的面孔对我们来说是如此熟悉，以至于我们没有注意到细节，”该研究的主要作者石原恒 (Hisashi Ishihara) 解释道。“但从工程角度来看，它们是令人惊叹的信息显示设备。通过观察人们的面部表情，我们可以判断微笑何时隐藏着悲伤，或者某人是否感到疲倦或紧张。”

这项研究收集的信息可以帮助研究人员研究人造面孔，这些人造面孔都是在屏幕上数字化创建的，最终是机器人机器人的物理面孔。精确测量人脸，了解面部结构的所有张力和压力，将使这些人工表情显得更加准确和自然。

“我们皮肤下的面部结构很复杂，”资深作者 Akihiro Nakatani 说。“这项研究中的变形分析可以解释复杂的表情，包括拉伸和压缩的皮肤，是如何通过看似简单的面部动作产生的。”

这项工作还具有机器人技术之外的应用，例如，改进的面部识别或医疗诊断，后者目前依赖于医生的直觉来发现面部运动的异常。

到目前为止，这项研究只检查了一个人的面部，但研究人员希望以他们的工作为起点，以更全面地了解人类面部运动。除了帮助机器人识别和传达情感之外，这项研究还可以帮助改善计算机图形学中的面部动作，就像电影和视频游戏中使用的那样，有助于避免可怕的“恐怖谷”效应。

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