一种基于面孔线索的生命度知觉测量方法及其系统

1.本发明属于人对生命知觉能力的测试技术领域，具体涉及一种基于面孔线索的生命度知觉测量方法及其系统。


背景技术：

2.生命度知觉是指可以恰当的感知到主体是有生命的并且具有心理状态的能力。刚出生的婴儿就对人体生物运动、面孔等生命线索具有高度敏感性。并且这种对生命线索的敏感性能够有效预测社会功能的发展，比如心理理论。而一些神经发育类疾病比如自闭症、唐氏综合征常伴随着生命度知觉的异常。因此对生命度知觉的测量不仅有助于探究社会认知的机制，也对理解自闭症等神经发育疾病有着重要的意义。
3.以heider在1944年开发的几何图形动画为代表的一类测量方式，又可以称为生命运动动画。该方法是通过给被试呈现三种不同的动画，比如随机互动，目标导向运动以及包含心理理论的运动。要求被试对此进行语言描述，以此来测量个体的生命知觉能力。目前，此测量方式主要应用于自闭症儿童或者成人，对一般人群来说较为简单，区分度不高。生命运动范式和生物运动范式使用范围较多应用于异常人群，比如自闭症群体，对正常人群适用性不高，任务难度较低，敏感性较低，无法区分正常人群中的不同水平。
4.以johansson等人在1973年开发的生物运动范式为基础的一种测量方式，通过给被试呈现随机的光点运动和光点小人运动，测量婴幼儿及儿童的注视偏好来判断其生命度知觉能力。生物运动范式较多应用于婴幼儿群体，通过测量他们的注视偏好来确定其生命度知觉是否正常，同样对于成年人来说，较为简单，区分度不高。


技术实现要素：

5.本发明为了解决现有生命度知觉测量中存在的适用范围狭窄，材料的非标准化导致的结果准确性降低等问题，本发明提供了一种基于面孔线索的生命度知觉测量方法及其系统。
6.所述具体方案如下：
7.一方面，本发明提供了一种基于面孔线索的生命度知觉测量方法，所述方法包括如下步骤：
8.步骤1，拍摄同一真人面孔的漫画人脸和真实人脸的面孔图片，并制作由漫画人脸逐渐过渡至真实人脸的多张连续变形体的面孔图片；
9.步骤2，运行电脑程序并随机逐张呈现面孔图片，受试者对所呈现的面孔图片逐张识别后分别做出是否为生命面孔图片的判断；
10.步骤3，统计受试者识别所有面孔图片的得分，计算出个体主观相等点；
11.步骤4，结合个体主观相等点及所设定的个体生命度知觉阈值，对受试者进行面孔生命度知觉评价。
12.优选地，所述步骤1中，制作多张连续变形体的面孔图片时，使多张连续变形体的
物理变化增量保持一致。
13.所述步骤1中的面孔图片为以影片或动画方式逐渐变化的人脸图片。
14.优选地，所述步骤2中，受试者通过不同按键对所呈现的面孔图片做出为生命面孔图片或无生命面孔图片的判断。
15.进一步地，所述步骤3中计算出个体主观相等点的具体方法是：
16.受试者逐一判断呈现的每个面孔图片是否有生命，判断有生命记为1分，判断无生命记为0分；统计受试者识别同一张人脸下所有面孔图片的得分，根据受试者得分确定有生命面孔图片和无生命面孔图片间的分界点，根据确定的分界点位置得到个体主观相等点。
17.所述计算出个体主观相等点具体为：
18.对于单个受试者：受试者需要判断每个面孔是否有生命，有生命记为1分，无生命记为0分；
19.(1)增量为10％的图像集，每个模特有11张连续变化的图片，20个模特一共是220张图片；
20.(2)从第一张无生命的面孔(可视为生命度0)到第11张真人面孔(生命度为100％)，一共是11个层级，每个层级下有20张图片，需要计算出每个层级的平均得分，并将其转化成百分比分数；
21.(3)主观相等点(pse)表示在这一点上，一张面孔被认为是有生命的和没有生命的可能性相等，pse与阈值参数密切相关；采用r语言计算pse，所采用的代码文件如下：
22.download readxl#下载读取excel的插件readxl
23.install.packages("readxl")#安装readxl插件
24.library(readxl)#加载readxl
25.anipse_xlsx《-read_excel("d:/rproject/文件名")#读取excel中的数据，(文件路径)。
26.view(anipse_xlsx)
27.install.packages('quickpsy')#安装计算pse的插件quickpsy
28.library(quickpsy)#加载
29.pse《-quickpsy(文件名,ani,k,n,grouping＝.(id),bootstrap＝'none')#计算
30.write.csv(pse$thresholds,"d:/rproject/文件名.csv")#写出结果(文件路径)注意是csv格式
31.当对一般人群按照上述方法进行进行测试，即可得出个体生命度知觉的阈值作为常模。
32.另一方面，本发明还提供了一种基于面孔线索的生命度知觉测量系统，包括相机和计算机，所述计算机中运行有面孔图片集制作模块、图片呈现模块、统计与计算模块以及评价模块，所述相机用于拍摄真实人脸图片，并制作漫画人脸图片；所述面孔图片集制作模块用于制作由漫画人脸逐渐过渡至真实人脸的多张连续变形体的面孔图片；所述图片呈现模块用于将所制作的面孔图片逐一呈现给受试者，以供受试者做出所呈现的面孔图片是否为生命面孔的判断；所述统计与计算模块用于统计受试者识别所有面孔图片的得分，并计算出个体主观相等点；所述评价模块中设有个体生命度知觉阈值，结合个体主观相等点和个体生命度知觉阈值对受试者的面孔生命度知觉做出评价。
33.进一步地，所述系统还包括眼动追踪装置和眼动分析模块，所述眼动追踪装置用于实时追踪受试者在所呈现的面孔图片上的注视位置及注视时间，并通过所述眼动分析模块对所呈现的面孔图片做出为生命面孔图片或无生命面孔图片的判断。
34.本发明技术方案具有如下优点：
35.a.本发明通过制作同一人脸面孔从漫画人脸逐渐过渡至真实人脸的多张面孔图片，供受试者逐一识别后做出是否为具有生命特征的面孔图片，结合评分可以得出有生命面孔图片和无生命面孔图片的分界点，从而记录的结果参数可以比较精确地测量各个年龄段的受试者，能够精细划分一般人群的生命度知觉敏感性水平，适用人群广泛，从年龄范围可涵盖儿童至成年人，从能力水平可跨越异常和正常人群。
36.b.本发明可以给出精确的个体生命度知觉阈值，来评估某个个体或者某个群体的面孔生命度知觉水平，精确性高，能及时的得出直观且量化的生命度知觉敏感性，结果可视化程度高。
37.c.本发明通过观察面孔图片执行任务，任务操作难度低，可结合多种反应方式，包括眼动追踪(注视位置，注视时间)、皮电及心电等生理指标，无需口头报告和清晰的语言表述能力也可施测，从而更有效地检测不同年龄和特殊群体的生命度知觉能力，比如具有高自闭特质的成年人、精神分裂症患者等，因此不仅有助于推进一般人群社会认知机制的研究，也可助力于诊断和评估精神疾病相关的社会功能损伤。
38.d.本发明信度和效度较好，前后测试结果高度相关，并且结果与looser等人的范式测量结果相近，说明该范式较为稳定可靠。
附图说明
39.为了更清楚地说明本发明具体实施方式，下面将对具体实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
40.图1是本发明所提供的测量方法流程图；
41.图2是本发明所提供的漫画人脸与真实人脸图片；
42.图3是本发明所提供的漫画人脸与真实人脸融合后的面孔图片集；
43.图4是本发明所提供的信度分析结果；
44.图5是本发明所提供的面孔生命度知觉阈值图示；
45.图6是本发明实施例所提供的信度分析结果图示；
46.图7是本发明所提供的适用于正常人群的生命度知觉测量系统图；
47.图8是本发明所提供的用于佩戴眼动追踪装置的结构流程图。
具体实施方式
48.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
49.本发明提供了一种基于面孔线索的生命度知觉测量方法，如图1所示，包括如下步骤：
50.【s001】拍摄同一真人面孔的漫画人脸和真实人脸的面孔图片，并制作由漫画人脸逐渐过渡至真实人脸的多张连续变形体的面孔图片。
51.(1)所需软件：b612相机软件(其他可以拍摄出动漫或者玩偶等假人脸效果的拍摄软件均可)；adobe photoshop cc软件；abrosoftfantamorph 5软件。
52.具体流程：
53.(1)招募模特20名，10男10女，年龄在25周岁左右，均为在校学生，无妆容。
54.(2)使用b612相机拍摄两张免冠图片，模特正面朝向，蓝色背景，拍摄距离50cm，拍摄模特的上半身。使用相机中无生命面孔模式拍摄动漫面孔图片，以及一张真实照片。
55.(3)使用adobe photoshop cc软件修图，首先调整面孔相对于整个图片的位置和边距，然后将半身照片裁剪成大头照，只包含脖子以上部位；所有图片色调尽量调整一致；最后将图片储存为png格式，大小为490x490像素。
56.(4)使用奇幻变脸秀fantamorph(version 5；abrosoft co.,beijing,china)，将无生命面孔和真实面孔添加到程序中，作为图片处理的两端，随后进行面孔的匹配，具体处理方式是通过点击面孔某一位置将两张图片尽可能地重合在一起，最后选择变形的增量，可以得到既定数量的图像集或者视频。该图像集或者视频是两幅原始图像之间的线性插值的乘积，其物理变化的增量在整个变形连续体中保持一致。
57.【s002】运行电脑程序并随机逐张呈现面孔图片，受试者对所呈现的面孔图片逐张识别后分别做出是否为生命面孔图片的判断。
58.(1)受测者准备：受试者情绪状态平和，双眼视力或者矫正视力正常，无色盲或者色弱。近视者需佩戴眼镜参加测试，实验前保证充足休息，无感冒头疼等身体不适。
59.受试者安静的坐于屏幕前，若结合生理指标测量则佩戴相应设备，给被试讲解指导语后开始在电脑上运行程序。屏幕上呈现一张面孔图片，被试按相应的按键做出反应；无需做出反应的测试流程是被试佩戴好相应设备之后，只需自由观看呈现的图片。
60.(2)刺激呈现：将所有面孔图片添加进psychopy3软件，然后设置界面，要求被试判断面孔图片是否是有生命的。测试结束时，笔记本电脑程序立即生成一个数据文档，其中包括被试的反应选择、反应时。值得注意的是，除了使用图片方式，本发明也可以使用影片、动图等逐渐变化的人脸方式，在此种方式下，受试者可以2％的增量自由滚动每个变形连续体(每张面孔有50张变换的图片)，以此来确定具有生命的分界点。
61.(3)测试程序：以需要按键反应的测量方法为示例：本发明包括练习阶段和正式测量阶段，练习阶段包括10个试次，正确率在80％以上方可进入正式测量阶段，以确保受试者已经熟悉并理解操作说明和测量软件。正式测量阶段包括200个试次，每个试次只呈现一张面孔。首先呈现指导语，“欢迎参加本实验，接下来屏幕上将会呈现一张面孔，需要您对其进行判断，并进行按键反应。如果判断为无生命面孔，请按f键，如果判断为有生命面孔，请按j键。”200张面孔随机呈现，每张面孔呈现时间为500毫秒，然后出现提醒按键界面，受试者做出反应后界面消失，整个测量过程总时长为10-15分钟。测量结束后，每个受试者会生成一个包含反应时、反应结果等数据的excel表格。
62.【s003】统计受试者识别所有面孔图片的得分，计算出个体主观相等点。
63.以单个受试者为例：受试者需要判断每个面孔是否有生命，有生命记为1分，无生命记为0分。
64.(1)增量为10％的图像集，每个模特有11张连续变化的图片，20个模特一共是220张图片。
65.(2)从第一张无生命的面孔(可视为生命度0)到第11张真人面孔(生命度为100％)，一共是11个层级，每个层级下有20张图片，需要计算出每个层级的平均得分，并将其转化成百分比分数。
66.(3)主观相等点(pse)表示在这一点上，一张面孔被认为是有生命的和没有生命的可能性相等，pse与阈值参数密切相关。采用r语言计算pse，所采用的代码文件如下：
67.download readxl#下载读取excel的插件readxl
68.install.packages("readxl")#安装readxl插件
69.library(readxl)#加载readxl
70.anipse_xlsx《-read_excel("d:/rproject/文件名")#读取excel中的数据，(文件路径)。
71.view(anipse_xlsx)
72.install.packages('quickpsy')#安装计算pse的插件quickpsy
73.library(quickpsy)#加载
74.pse《-quickpsy(文件名,ani,k,n,grouping＝.(id),bootstrap＝'none')#计算
75.write.csv(pse$thresholds,"d:/rproject/文件名.csv")#写出结果(文件路径)注意是csv格式
76.也可以通过对一般人群进行测试，即可得出个体生命度知觉的阈值作为常模。
77.本发明中记录的结果参数可以比较精确地测量各个年龄段的受试者，能够精细划分一般人群的生命度知觉敏感性水平，也可用于测试生命度知觉异常的特殊群体(如具有高自闭特质的成年人、精神分裂症患者等)，因此不仅有助于推进一般人群社会认知机制的研究，也可助力于诊断和评估精神疾病相关的社会功能损伤。
78.【s004】结合个体主观相等点及所设定的个体生命度知觉阈值，对受试者进行面孔生命度知觉评价。
79.本发明使用拍照软件(不限具体软件)拍出动漫人脸或者其他类型的无生命人脸，并将其与真人面孔进行融合，得到一系列不同生命度的面孔图片，以此为材料进行测试受试者的面孔生命度知觉。
80.测试结果如图4所示，237人经历了前后测试，年龄在18周岁-30周岁，前后测试主观相等点的相关性为0.683，信度非常好。
81.如图5结果示意图所示，此图中的面孔生命度知觉阈值为67.88，说明具有良好的效度。
82.此外，为了排除结果的偶然性和确立该方法的可推广性，同样地，在施测71人之后，信度结果同样非常可观，前后测试主观相等点的相关性为0.737，如图6所示
83.另外，如图7所示，本发明还提供了一种基于面孔线索的生命度知觉测量系统，包括相机和计算机，计算机中运行有面孔图片集制作模块、图片呈现模块、统计与计算模块以及评价模块，相机用于拍摄真实人脸图片，并制作漫画人脸图片；面孔图片集制作模块用于制作由漫画人脸逐渐过渡至真实人脸的多张连续变形体的面孔图片；图片呈现模块用于将所制作的面孔图片逐一呈现给受试者，以供受试者做出所呈现的面孔图片是否为生命面孔
的判断；统计与计算模块用于统计受试者识别所有面孔图片的得分，并计算出个体主观相等点；评价模块中设有个体生命度知觉阈值，结合个体主观相等点和个体生命度知觉阈值对受试者的面孔生命度知觉做出评价。
84.如图8所示，本发明为了对一些特殊人群进行生命度知觉测量，还在系统中设置了眼动追踪装置和眼动分析模块，眼动追踪装置用于实时追踪受试者在所呈现的面孔图片上的注视位置及注视时间，并通过眼动分析模块对所呈现的面孔图片做出为生命面孔图片或无生命面孔图片的判断。
85.眼动分析模块测量指标：erpd是指在刺激呈现过程中记录的瞳孔大小与基础瞳孔大小的差值。相关研究发现，一般人群和自闭症群体的erpd存在显著差异(aguillon-hernandezet al,.2020)。当然，还可以设置用于检测受试者在执行任务时的皮电、脑电等生理数据，并进行相应分析，得到生命度知觉水平，这里不再赘述。
86.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。