基于VR的自闭症儿童面部表情识别辅助训练系统的设计开发文献综述

 2023-03-19 11:46:12

一、文献综述

(一)国内外研究现状

面部表情识别能力对于人们的日常生活至关重要,是人类进行有效互动和交往的基础。研究表明自闭症儿童面部表情识别能力存在严重缺陷。与普通儿童相比,自闭症儿童的面部表情识别能力发展较为迟缓,无法识别多种面部表情,因此无法准确洞悉他人心理状态,对其社会交往活动造成极大的障碍。自1978 年 Langdell 对自闭症儿童和普通儿童面部表情识别能力进行的对比研究开始,越来越多的西方学者把研究目光投向自闭症儿童面部表情识别这一领域。美国研究者多以 Ekman 和 Friesen 的面部情感图片作为教学材料。近年来各种计算机辅助软件如法兰克福测验和面部情感识别训练(Frankfurt Test and Training of Facial Affect Recognition,FEFA)、心理认知系统(Mind Reading,MR)、情绪认知 DVD—运输者(The Transporter)等都被广泛应用,且取得了良好的效果。

国内从上世纪 80 年代开始陆续开展了有关面部表情识别的研究,但大部分研究内容局限于比较普通儿童和自闭症儿童面部表情识别能力有无差异,对自闭症儿童面部表情识别能力的干预研究甚微。

目前针对自闭症儿童面部表情识别缺陷的干预方法众多,大致可分为基于面部表情图片的干预和基于计算机辅助技术的干预两种,其中面部表情图片的运用最为广泛。在利用图片的传统情绪识别研究中,实验刺激通常以照片或静态图像的形式呈现给受试者,但这种刺激并不能反映人体面部表情的活泼和真实形式,且大多显示在白色或中性的背景上,并仅有孤立的面孔或上半身,这与现实情绪识别情况存在较大偏差,故在捕捉现实生活中情感识别的复杂性、真实性、交互性等方面存在一定的局限性。另外,传统的干预方式内容较为枯燥,难以激发自闭症儿童的参与兴趣,对治疗师、指导老师的依赖严重, 缺乏行之有效的评价标准。

而随着计算机技术的快速发展,将认知科学与虚拟现实技术的结合,成为了当下国内外学者研究的重点。虚拟现实技术作为一种综合性计算机领域新技术,集计算机硬件技术、物联网传感器技术、软件开发技术、AI及行为心理学等科学领域于一体,近年来得到愈加广泛的运用,是 21世纪重要的发展学科和影响人们生活的重要技术之一。自1996年Strickland 首次提出虚拟现实技术可为自闭症患儿的干预与治疗提供新的途径后,虚拟现实技术对自闭症患者干预的研究其潜在效用正逐渐得到认识。目前虚拟现实针对自闭症儿童面部表情识别的主要方式是使用动态虚拟人物,具体实现方式为:计算机生成的真实且动态的人物形象,并随机出现在虚拟环境中生成高现实性的情绪刺激。虚拟现实技术在自闭症儿童面部表情识别的研究与干预成为了近年颇具研究意义领域。

(二)研究主要成果

虚拟现实技术于 1996 年首次用于自闭症儿童的康复训练领域,它作为治疗自闭症儿童的疗法和工具的应用研究,已经有十几年的历史。目前,对于面部表情识别训练中的虚拟现实技术研究成果大体可分为虚拟面部情绪编码设计、虚拟社交环境设计以及VR训练应用设计三个方向。下文将从这三个方向列举主要的研究成果:

1. 虚拟面部情绪编码设计

(1)面部动作编码系统(FACS)(Ekman 和 Friesen,1978年)

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