一种人类面部微表情采集装置的制作方法

本实用新型涉及微表情识别技术领域，特别是指一种人类面部微表情采集装置。

背景技术：

微表情出现的频率和幅度都很低,普通人仅通过肉眼观察,对它的识别能力并不高。如何提高微表情的捕捉效率,增强微表情的识别能力，是一个需要解决的难题。伴随着当今社会人工智能、模式识别领域的崛起，如何将采集到的表情与人工智能、大数据等结合起来，高效率捕捉识别人类微表情成为一个难题。

现有技术中，人类面部表情采集装置也有相关报道：

专利CN106326879A提供一种异常微表情识别装置（见图1），该装置由摄像头、显示屏、底座、前支架、后支架、转动装置，图像处理单元、Android设备、Wi-fi模块，电源模块、路由器、USB线、图像处理单元供电导线、转动装置供电导线、感光传感器、微控制器、舵机组成，所述装置可以根据微表情分析被测试人员的心里活动，该方法建立在已经发生微表情的基础上，使用计算机来判断微表情的类别，具有快速，易操作的优点。

光源是机器视觉系统中最为关键的部分之一，机器视觉光源直接影响到图像的质量，甚至可能降低表情分类的准确率。如何降低和改善光照对于图片的不利影响，是一个急需解决的问题。但是，上述发明中图像采集装置中的转动模块，没有明确说明转动的方向和角度。据判断，无论怎样都很难做出较大的转动，即缓解光照影响的效果微乎其微。同时，各模块之间的电源线或者供电线裸露在底座之上，一方面不美观，可能影响图像采集效果；另一方面线路易老化，影响装置的使用寿命。现有的摄像头采用普通摄像头，在采集图像时，易受侧向光照的干扰。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是提供一种人类面部微表情采集装置，通过计算机连接互联网，利用大数据等资源，快速、高效判断表情图片，改善以前表情识别时间长、效率低等缺点。

为解决上述技术问题，本实用新型提供技术方案如下：

本实用新型提供一种人类面部微表情采集装置，包括底盘、感光驱动装置、安装在所述底盘上的支架及设置在所述支架上的显示屏，所述显示屏顶部设置有摄像头，所述底盘上还设置有图像预处理模块，所述摄像头采集数据发送至所述图像预处理模块进行预处理；

所述感光驱动装置包括安装在所述显示屏顶部的感光传感器、设置在所述底盘上的控制模块，及安装在所述底盘底部的万向轮和用于驱动万向轮转动的舵机；

所述摄像头包括壳体和设置在所述壳体内部的镜头；所述壳体上设置有镜头孔，所述镜头孔用于暴露所述镜头；所述镜头孔周围的壳体凸出于所述镜头。

进一步的，上述人类面部微表情采集装置还包括Wifi模块、路由器和计算机，所述Wifi模块设置在所述底盘上，所述Wifi模块接受所述图像预处理模块的图像，将其转化成无线信号发射出去；所述路由器接受所述Wifi模块的无线信号并将其传输至所述计算机。

进一步的，上述人类面部微表情采集装置还包括电源模块，所述电源模块为所述显示屏、感光传感器、控制模块、舵机、摄像头、图像预处理模块和Wifi模块提供电能。

优选的，所述支架为可伸缩性支架。

优选的，所述感光传感器为2个，分别设置在所述摄像头两侧。

优选的，所述底盘为圆盘状。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型中，被测试者头带耳机（排出外界干扰），观察显示屏中出现的视频；摄像头采集被测者面部表情，将其发送至图像预处理模块，对视频截图进行预处理；预处理后的图像经无线传输最终发送至计算机，计算机判断图像的分类，并最终给出被测者心情状态（人类七大表情：轻蔑、悲伤、恐惧、高兴、愤怒、厌恶、惊讶）；由此判断被测者当时的心理活动；若在图像采集过程中，周围环境如光照等发生变化，控制模块接收显示屏上方两个感光传感器的信号，根据两个感光传感器传输的光线信号，确定采集装置的移动方向，然后控制舵机驱动万向轮移动，将采集装置移动到光照适宜的位置，继续进行图像采集。感光驱动装置能够准确判断光线问题，且可以自由移动，能够改善光源效果；而镜头孔周围的壳体凸出于镜头，保证在采集过程中没有测光干扰，提高采集图像的质量。该装置利用大数据、网络等优势资源，实现人类面部微表情的快速高效的识别。

附图说明

图1为现有技术中微表情识别装置结构示意图；

图2为本实用新型的人类面部微表情采集装置的的结构示意图；

图3为本实用新型的人类面部微表情采集装置的摄像头的结构示意图；

图4为本实用新型的人类面部微表情采集装置的各部分连接关系示意图；其中，箭头表示电线连接，实线表示通过信号线连接；虚线代表通过无线信号连接；

图5为本实用新型的人类面部微表情采集装置的图像处理流程图；

图6为本实用新型的人类面部微表情采集装置的感光驱动装置的工作流程图。

具体实施方式

为使本实用新型要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

一方面，本实用新型提供一种人类面部微表情采集装置，如图2-4所示，包括底盘4、感光驱动装置、安装在底盘4上的支架6及设置在支架6上的显示屏7，显示屏7顶部设置有摄像头9，底盘4上还设置有图像预处理模块5，摄像头9采集数据发送至图像预处理模块5进行预处理；

感光驱动装置包括安装在显示屏7顶部的感光传感器8、设置在底盘4上的控制模块2，及安装在底盘4底部的万向轮10和用于驱动万向轮10转动的舵机11；

摄像头9包括壳体9-1和设置在壳体9-1内部的镜头（未示出）；壳体上设置有镜头孔9-2，镜头孔用于暴露镜头；镜头孔9-2周围的壳体凸出于镜头，壳体凸出于镜头15-30mm。

本实用新型中，被测试者头带耳机（排出外界干扰），观察显示屏中出现的视频；摄像头采集被测者面部表情，将其发送至图像预处理模块，对视频截图进行预处理；预处理后的图像经无线传输最终发送至计算机，计算机判断图像的分类，并最终给出被测者心情状态（人类七大表情：轻蔑、悲伤、恐惧、高兴、愤怒、厌恶、惊讶）；由此判断被测者当时的心理活动；若在图像采集过程中，周围环境如光照等发生变化，控制模块接收显示屏上方两个感光传感器的信号，根据两个感光传感器传输的光线信号，确定采集装置的移动方向，然后控制舵机驱动万向轮移动，将采集装置移动到光照适宜的位置，继续进行图像采集。感光驱动装置能够准确判断光线问题，且可以自由移动，能够改善光源效果；而镜头孔周围的壳体凸出于镜头，保证在采集过程中没有测光干扰，提高采集图像的质量。该装置利用大数据、网络等优势资源，实现人类面部微表情的快速高效的识别。

进一步的，上述人类面部微表情采集装置还包括Wifi模块1、路由器12和计算机13，Wifi模块1设置在底盘4上，图像预处理模块5接收摄像头9传输的图像，然后Wifi模块1接收图像预处理模块5的图像，将其转化成无线信号发射出去；路由器12接收Wifi模块1的无线信号并将其传输至计算机13。图像预处理模块5与摄像头9、Wifi模块1与图像预处理模块5都是通过信号线相连接，Wifi模块1与路由器12、路由器12与计算机13都是通过无线信号连接，便于图像的快速传输。

进一步的，上述人类面部微表情采集装置还包括电源模块3，电源模块3为显示屏7、感光传感器8、控制模块2、舵机11、摄像头9、图像预处理模块5和Wifi模块1提供电能。电源模块3与上述各部分之间均是通过电线连接，控制模块2与感光传感器8和舵机11之间是信号线连接，所有线均设置在底座内部，或者是支架内部，避免线裸露影响美观，同时防止线路老化，延长装置的使用寿命。

优选的，感光传感器8为2个，分别设置在摄像头9两侧，控制模块可根据两个感光传感器传输的光线信号差异，确定采集装置的移动方向，然后控制舵机驱动万向轮移动，将采集装置移动到光照适宜的位置，继续进行图像采集。

作为本实用新型的另一个优选实施方式，支架1为可伸缩性支架，现有技术中的可伸缩性支架均可，再次不再赘述。支架的可伸缩性，可以根据测试人员的身高的情况调整显示屏和摄像头的高度。

作为本实用新型的再一个优选实施方式，底盘4为圆盘状，相较于方形底盘更容易避障。

本实用新型的人类面部微表情采集装置的图像处理流程如图5所示，具体包括如下几个过程：

表情图像采集（S1）：通过摄像头采集被测者的面部表情图像序列，摄像头四周含有壳体，一方面可以保护摄像头不受损坏；另一方面可以遮挡侧向进入镜头的光线，有效解决周围光干扰问题，得到更优质的表情图像序列。

表情图像预处理（S2 ）：对S1采集到的图像进行相应的归一化处理，包括几何归一化和灰度归一化。几何归一化也称位置校准，是利用图像的不变矩寻找一组不变量参数使其能够避免其他的变换函数对图像变换的影响，它将有助于矫正由于成像距离或人脸姿势变化所造成的尺寸差异和角度倾斜，并以此解决人脸尺度变化和人脸旋转问题；然后灰度归一解决光照不均造成的灰度差异大的问题。

特征提取（S3 ）：利用改进的局部二值模式（DLBP）对图像进行提取，获取有效的特征点。

特征分类（S4 ）：利用ELM算法对特征点进行运算，实现对图像的分类。

表情判断（S5 ）：通过对大量图像的表情分类，最后判断出被测者的表情变化，推断出被测者的心理状态。

在表情图像采集过程中，周围光照强度发生变化，底座上的控制模块接收感光传感器的信号，控制舵机驱动万向轮移动，将采集装置移动到光照适宜的位置，进行图像采集，具体见图6。

本实用新型中使用的控制模块是型号：IAP15F2K61S2 单片机；感光传感器为型号：TELESKY光敏电阻传感器；摄像头是型号：TELESKY ov7670 摄像头模组。上述各部分在市场上具有销售，在此不再一一说明。

综上，本实用新型的人类面部微表情采集装置，将图像处理模块处理后的图片发送给计算机，利用大数据、网络等优势资源，提高表情图片识别的能力，效率高、速度快。装置因可以自由移动，故改善光照效果更好。该装置摄像头采取周围壳体凸出于摄像镜头，遮挡侧向光线，解决侧向光干扰问题，提高采集图像的质量。将模块之间的数据线、电源线全部内置与底盘内部，在美观整洁的同时，更可以保护线路，减缓线路老化，增强装置使用寿命。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。