改善自閉癥兒童表情識別能力的計算機面部表情識別訓練

申尋兵 何志芳 丁雪萍

(江西中醫(yī)藥大學，江西 南昌 330004)

0 引言

日常生活中，我們與他人的交往中會交換大量的信息，其中包括我們當前的情緒狀態(tài)，情緒最重要的表達途徑是通過面部表情。因此，識別和理解面部表情是對與他人交流和建立人際關系是非常重要的。但自閉癥兒童在和別人進行目光接觸或者社會交流時，其時間過短，缺乏與情境相應的情緒表達；他們既不會自發(fā)和外界交流、和別人建立關系，也不會主動尋找或留意其他人的情感線索，識別環(huán)境和他人的情緒行為（如別人是否高興、傷心、感興趣或者生氣），更無法做出恰當?shù)呐袛嗪头磻?。自閉癥兒童在處理情感信息以及識別他人面部表情方面的障礙直接影響了他們的社會交往，從而惡化病情。因此，對于自閉癥兒童面部表情識別能力的改善研究對其康復十分重要。這些研究為自閉癥兒童的治療干預提供了新的手段。因此，對自閉癥兒童識別他人面部表情的研究重要意義。

1 情緒和面部表情

面部表情是情緒的外在表現(xiàn)。傳遞著豐富的關于人們內(nèi)心狀態(tài)的信息。持基本情緒類別觀點的研究者認為(Ekman和Friesen,1971），人們具有至少六種基本情緒，即喜、怒、哀、懼、悲、驚。這些基本的情緒具有跨文化的一致性，相應的，這些基本情緒有對應的面部表情，即基本表情。

面部表情產(chǎn)生于面部肌肉的收縮，這導致了暫時的面部特征的變形，例如眼瞼、眉毛、鼻子或是嘴唇，通常表現(xiàn)為褶皺或是凸起。這些將個體的情緒狀態(tài)傳達給觀察者的面部運動包括三個主要的內(nèi)容：強度、長度以及效價。

2 自閉癥的背景

自閉癥是一類廣泛性發(fā)育障礙，也稱之為孤獨癥，通常在三歲之前發(fā)病，主要表現(xiàn)之一為社會交往障礙，自閉癥兒童缺乏與他人的交流，缺乏社會交往應有點認知和行為能力。自閉癥是一系列障礙包括阿斯伯格綜合癥和其它的綜合性精神發(fā)育障礙中的一部分。這些綜合癥共同被稱為自閉癥譜系障礙。這些障礙一個最基本的特點是不能在適當?shù)臅r機識別出情緒。自閉癥兒童傾向于避免看人臉，很難理解為什么面部特征是按照它們變化的方式而變動的，并且他們自身的面部表情很單一。對面部表情識別能力的不足損害了他們與他人交流的能力，且自閉癥兒童生活中最大的障礙也就是難與人正常相處。

雖然針對自閉癥很多學者都提出了眾多理論，如行為主義理論、感覺統(tǒng)合理論、教育發(fā)展理論以及心理理論等,并指出了相應的治療方法：行為訓練、感覺統(tǒng)合訓練、結構化教育以及心理理論訓練等。除此之外，研究者開發(fā)了眾多的其他治療方法，如游戲療法、音樂療法和針灸治療等(徐大真、侯佳、孔存慧,2009)。這些方法據(jù)報導均有一定效果，但是對于自閉癥兒童而言，迫切需要解決的是他們?nèi)绾握５嘏c他人（尤其是看護人）交往的問題。因此通過對自閉癥兒童進行面部表情識別能力訓練來提高他們的社會交往能力的研究得到了研究者極大的關注。大多數(shù)的研究都集中在對自閉癥兒童面部表情的識別能力訓練上。

一些研究（嚴淑瓊，2008）發(fā)現(xiàn)自閉癥兒童從面部表情、語音表情及在兩種形式的配對刺激中識別基本情緒存在困難。但同時一些研究者發(fā)現(xiàn)自閉癥兒童識別基本情緒沒有太大的障礙，可是在識別復雜情緒（比如嫉妒、尷尬還有驕傲）時的表現(xiàn)出識別有問題，自閉癥兒童無法從情緒刺激材料如，情緒面孔，聲音等線索中識別復雜情緒（蘭嵐、蘭繼軍、李越，2008）。

與情緒識別困難相比，自閉癥個體表現(xiàn)出很好的“系統(tǒng)化”能力。即可以根據(jù)基本規(guī)則和規(guī)律來了解和預測行為、事件。自閉癥兒童對于細節(jié)有很強的興趣，喜歡具有可預測性的有規(guī)律的環(huán)境和具有內(nèi)在分類的特征事物，擅長對照各種各樣的任務，包括尋找細節(jié)，分析和操縱系統(tǒng)。自閉癥兒童的這一系統(tǒng)化技能可以用能來以補償他們在情緒識別上的一些困難，增進其共情能力，從而改善其社會功能。如分析比較不同情緒的特點（細節(jié)區(qū)分），尋找表情表達的規(guī)律、分類基本情緒等。

3 幾種計算機表情識別訓練簡介

傳統(tǒng)訓練自閉癥兒童進行情緒識別的嘗試，不是專注于基本情緒識別就是變?yōu)榱松鐣寄苡柧氄n程的一部分，或者兼而有之。這些培訓計劃并沒有系統(tǒng)地訓練情緒識別。相反，更多的是關注其他問題，例如口語表達、減少與社會不融洽的行為等。

當前，計算機普及率十分高，以計算機為基礎訓練自閉癥兒童的情緒識別能力具有簡單、易操作，便于家庭護理等優(yōu)點。首先，自閉癥兒童通常喜歡計算機化的環(huán)境，因為在這種環(huán)境下是可預測的，可以讓他們從本身就令他們緊張的社會交往中暫時脫離出來，符合其需要。其次，自閉癥兒童可以根據(jù)他們自己的進度和理解水平來進行訓練。再次，課程可以一遍又一遍地重復，直到其達到掌握程度為止。最后，通過卡通化的獎勵能夠維持自閉癥兒童的興趣和積極性。有些研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了使用計算機能夠幫助自閉癥患者從卡通和靜止的圖片當中識別基本情緒，也能夠解決有插圖的社會情境當中的問題（Cockburn 等，2008；Tanaka 等，2010）。

前述的基于計算機的表情識別訓練方法的共同特征是它們在訓練時用的刺激材料是靜態(tài)的圖片或是照片。近年來，一些研究者開始采用更生動的交互式游戲來訓練自閉癥兒童的表情識別能力（Golan等，2007；José等，2011）。

Mind Reading（Baron-Cohen等，2004）幫助大人和小孩學習情緒以及它們的表情，特別是在人們面部的。它提供了一個交互式的引導和一個真人表達情緒的視屏庫，也有小測驗和游戲來檢測個體的進步。

Transporters（Baron-Cohen等，2007）是一個為了幫助自閉癥兒童發(fā)現(xiàn)情緒世界而設計的動畫系列。這一系列包括了一個有著人臉的機器人，能夠展示在社會環(huán)境中的情緒表情，用機械運動吸引自閉癥兒童的注意力，鼓勵社會學習和增強對面部表情的注意力。這一設計可以極大的增進自閉癥兒童的情緒識別技能。

FaceSay（Hopkins等，2011）是一個交互式計算機軟件程序，它的主要特征是具有讓自閉癥兒童患者識別頭像或是軟件“人”的面部表情的交互式的游戲，特別是這一電腦游戲還向自閉癥兒童展示了確定面部表情的線索，比如眼睛的注視或者嘴部動作。這一計算機軟件的表情識別訓練對自閉癥兒童閱讀面部表情和識別情緒的能力有顯著的改善。

Let’s Face It（Wolf等，2008）是一系列交互式計算機游戲，為了提高對面部的識別能力而設計。這組游戲旨在增強自閉癥兒童對面部表情的注意力、識別面部情緒的能力和社交技能。這一計算機程序可以很好的增強自閉癥兒童的面部識別技巧。

SmileMaze（Cockburn，2008）是一個專門的面部訓練模式，它整合了一個網(wǎng)絡攝像機來訓練自閉癥兒童如何識別和表達面部表情。這一計算機表情識別訓練采用了十分先進的計算機技術，并將成為Let’s Face It當中的一部分。SmileMaze可以幫助自閉癥兒童從自己的面部表情中學習識別情緒表情。通過采用更加生動、立體的刺激材料，自閉癥兒童對情緒表情的識別能力在短期的訓練后就可以取得到很好的成績。

LIFE is GAME（Fernandes 等，2011；Queirós等，2012）是一個面部情緒識別學習系統(tǒng)。該系統(tǒng)的游戲場景就像一個建筑物，有一系列活動內(nèi)容旨在加強對情緒表情的理解，比如情緒表情產(chǎn)生的原因及表情在面部表現(xiàn)的結果，即對應的面部表情。

本面部情緒識別學習系統(tǒng)整合了動作捕捉，虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實等技術，可在移動終端，電腦重點使用。另一方面是有完整的游戲訓練表情識別能力的理念、思路和相應的任務。游戲訓練可以很好地適應治療師，家長和自閉癥兒童的需求。

4 討論

本文對情緒表情已經(jīng)自閉癥的情緒表情識別障礙進行了簡單回顧，綜合比較了幾個以計算機為基礎并已被用于訓練自閉癥兒童識別面部表情的程序與方案。計算機表情識別訓練的發(fā)展趨勢是用新穎刺激材料，交互的訓練方式來替換以前使用靜止圖片材料和知識傳授的訓練模式。

采用互動式的訓練，新穎的刺激材料在自閉癥兒童情緒識別訓練效果上更好，可以在短期的訓練后，極大的促進自閉癥兒童的情緒識別能力，增強其移情能力，改善其社會功能。然而，計算機產(chǎn)生的再逼真的面部運動也帶有人為性，和真實的面部表情尚有較大的差距。因此，未來，一方面需要對表情表達的內(nèi)在機制以及表情表達的外部表現(xiàn)即肌肉運動要深入研究；另一方面需要改善計算機程序?qū)Ρ砬榈哪M。未來，讓計算機識別自閉癥兒童的面部表情將具有更重要的意義，這可以及時的反饋訓練效果。通過計算機面部表情識別訓練來改善自閉癥兒童表情識別能力的理論基礎與程序?qū)崿F(xiàn)在未來還需要做更多探索。

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