【摘要】：人工智能是社会技术演进的重要里程碑情感机器人,机器人,特别是仿人情感机器人,像一颗耀眼的明珠,寄托着人类无限的憧憬。为了更好服务人类,仿人情感机器人不但必须类人化的脸部表情特征,还要逼真拟人化情感,才能与人类进行有效的情感交互。人机交互涉及多路径、多通道的信息输入或者输出,基于实验室技术条件,本文提出了一种基本情感跟“情感势”的复合情感提取方式,提高了人类面部情感的识别率；基于齐普夫定律并参考PageRank算法,提出了一种用于手动情感匹配问答模型的访谈排序(DialRank算法,有效提升了人机对话的人类情感拟合度；基于恐怖谷约束和FACS编码,提出了一种机器人面部情感表达控制方式,构建了一种人机情感交互行为一致性协同控制模型,实验结果验证了其有效性和可信度。从整体概括分析,人机情感交互过程可以分为人类情感信息输入、人机情感转化演变、机器人情感表现输出等三大部分,这只是本文拟解决的三个环节。本文主要工作跟创新点详细如下：(1)人类情感信息输入个别：提出了一种的基本情感跟“情感势”的复合情感提取方式。从人类头部的年龄特点着手,选择时间跨度达76年,分为“少、青、中、老”四个年龄段的生命全周期人脸表情数据库,在传统SVM算法跨年龄段表情识别率不足的基础上,使用领域适应的图像特征改进算法,明显提高整体人脸数据的表情识别率,引入“情感势”的观念,建立表情空间,进一步的将人脸表情细化为复合表情,并借助实验验证,有效缓解人类面部情感信息提取问题。

(2)人机情感转化演化部分：提出了一种用于手动情感匹配问答模型的访谈排序(DialRank)算法。人机交互中,对话通常限定在预置问答数据库,而变得麻木迟钝,进而丧失用户交流的兴趣。基于齐普夫定律和PageRank算法思想,进一步根据访谈库中“提问—回答”的上下语句指向,在对话段落之间构建关联链接,根据人类回答时的表情信息或者短语,机器人使用已有的“他人”合理问答作为自身的提问,以此来增进入机情感智能交互的满意度和舒适度,并借助测试者实验验证,解决人机交互中的情感转化演变。(3)机器人情感表现部分：提出了一种机器人头部情感控制表现方式。基于恐怖谷和FACS编码,研究表情机器人外貌体型相关的恐怖谷,设计跟制作出远离人类恐惧区域,将人脸表情与机器人头部设计结合上去,保证与人类头部相同的前提下,最大化表情细腻,进一步完善机器人头部动作实现控制模型,分为输入层、响应层、运动单元层跟输出层,通过合理优化表情控制区域跟控制点,既可实现6种基本表情,也可在基本表情基础上体现复合情感,从而人性化的模拟实现人类情感,取得人类最大化的认同感和满意度,从而解决仿人表情机器人情感输出问题情感机器人,并为将来探索规模化生产及个性化定制情感机器人奠定基础。

(4)人机情感交互实验部分：构建了一种人机情感交互行为一致性协同控制模型,进一步验证本文人机情感交互的有效性和可信度。在数字家庭情景中,针对如何协调机器人的语音、动作控制跟表情实现问题,本文使用获得的基本情感或者复合情感成为感情信息输入函数,在人机智能交互问答平台中,自动生成输出不同的音调、语调、音色跟噪音的情感语音,匹配动作实现控制系统；根据个性化性格跟情感衰减度,将其明确分为通用模型和个性化模型,实现了表情机器人仿人情感交互的语音、动作跟表情三位一体协同控制表现,并借助对应实验加以验证。