近日， IEEE/CVF計(jì)算機(jī)視覺(jué)國(guó)際頂級(jí)會(huì)議——CVPR 2024公布第六屆開(kāi)放環(huán)境下情感行為分析國(guó)際挑戰(zhàn)賽(The 6th Workshop and Competition on Affective Behavior Analysis in-the-wild，簡(jiǎn)稱ABAW6)成績(jī)。由中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)信息學(xué)院自動(dòng)化系於俊老師帶隊(duì)的中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)與云知聲共同組隊(duì)，一舉奪得人臉情緒識(shí)別(Expression Recognition, EXPR)、復(fù)合情緒識(shí)別(Compound Expression Recognition, CE)、情緒模仿強(qiáng)度估計(jì)(Emotional Mimicry Intensity Estimation, EMI)三個(gè)賽道季軍。以此競(jìng)賽為基礎(chǔ)，聯(lián)合團(tuán)隊(duì)將最新的研究成果整理成多篇學(xué)術(shù)論文，并在 CVPR workshop 上發(fā)表和分享。

CVPR會(huì)議是由IEEE主辦的計(jì)算機(jī)視覺(jué)和模式識(shí)別領(lǐng)域的國(guó)際學(xué)術(shù)盛會(huì)，其匯集了全球該領(lǐng)域內(nèi)最前沿的研究成果和技術(shù)進(jìn)展，是全球計(jì)算機(jī)視覺(jué)領(lǐng)域的三大頂級(jí)會(huì)議之一。

ABAW賽事是專注于開(kāi)放環(huán)境下(in-the-wild)的情感行為分析的國(guó)際賽事，其致力于推動(dòng)計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)在開(kāi)放環(huán)境下對(duì)人類情感行為的分析能力，進(jìn)而增強(qiáng)人機(jī)交互系統(tǒng)在多樣化場(chǎng)景中的應(yīng)用性和適應(yīng)性，至今已成功舉辦六屆,成為全球范圍內(nèi)學(xué)術(shù)翹楚與業(yè)界巨頭的匯聚之地，吸引了包括南加州大學(xué)、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)、南洋理工大學(xué)、萊斯特大學(xué)、清華大學(xué)、天翼云、俄羅斯科學(xué)院、加拿大蒙特利爾計(jì)算機(jī)研究所、美國(guó)普渡大學(xué)等在內(nèi)的諸多研究團(tuán)隊(duì)和行業(yè)專家參與其中。在最新一屆的賽事中，中國(guó)科大-云知聲聯(lián)合團(tuán)隊(duì)從眾多實(shí)力強(qiáng)勁的參賽隊(duì)伍中脫穎而出，充分展現(xiàn)其在情感行為分析賽道的領(lǐng)先實(shí)力。

人類情感行為分析旨在通過(guò)多種模態(tài)信息(視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、文本等模態(tài))來(lái)捕獲人類有關(guān)表情和情緒的狀態(tài)，從而分析人類內(nèi)心的潛在目的或心理狀況。該領(lǐng)域致力于自動(dòng)識(shí)別、理解和解釋人類情感表達(dá)和行為，以及將其應(yīng)用于情感識(shí)別、人機(jī)交互、心理健康等領(lǐng)域。

人類情感行為分析是一門跨學(xué)科領(lǐng)域，它綜合運(yùn)用視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、文本等多種模態(tài)信息來(lái)捕捉和解析人類表情和情緒狀態(tài)，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)人類情感表達(dá)和行為的自動(dòng)檢測(cè)、深入理解與精確解釋，進(jìn)而推動(dòng)情感識(shí)別、人機(jī)交互、心理健康監(jiān)測(cè)等一系列應(yīng)用的發(fā)展。

ABAW6涵蓋了面部表情分析相關(guān)的多個(gè)挑戰(zhàn)項(xiàng)目，包括AU、EXPR和VA三個(gè)傳統(tǒng)挑戰(zhàn)賽道，此外，今年ABAW6還新增了混合情緒識(shí)別(CE)和情緒模仿強(qiáng)度估計(jì)(EMI)兩個(gè)全新賽道——CE賽道提供56個(gè)無(wú)任何標(biāo)注的視頻，要求參賽者利用已有的數(shù)據(jù)資源和預(yù)訓(xùn)練模型預(yù)測(cè)其中的7種混合情緒;而EMI賽道則要求參賽者分析模仿者的視頻，以推斷原始“源”視頻中所表達(dá)的情感強(qiáng)度。五個(gè)賽道各有千秋，擁有各自獨(dú)特應(yīng)用價(jià)值的同時(shí)，也帶來(lái)不同的挑戰(zhàn)。

針對(duì)EXPR賽道數(shù)據(jù)集規(guī)模有限的挑戰(zhàn)，研究團(tuán)隊(duì)采用了半監(jiān)督學(xué)習(xí)技術(shù)。該技術(shù)通過(guò)為未標(biāo)記的面部數(shù)據(jù)生成表情類別偽標(biāo)簽，擴(kuò)充了訓(xùn)練數(shù)據(jù)集，從而提升了模型的泛化能力和識(shí)別精度。同時(shí)，研究團(tuán)隊(duì)針對(duì)數(shù)據(jù)集中的類別不平衡問(wèn)題和半監(jiān)督學(xué)習(xí)中可能存在的數(shù)據(jù)偏差，引入了去偏反饋學(xué)習(xí)策略，有效提升了模型的穩(wěn)健性和準(zhǔn)確性。為了進(jìn)一步彌補(bǔ)僅從靜態(tài)圖像獲取特征的局限性，研究團(tuán)隊(duì)還引入了時(shí)間編碼器(Temporal Encoder)。該組件能夠?qū)W習(xí)和捕捉相鄰表情圖像特征之間的時(shí)間關(guān)系，從而增強(qiáng)了模型對(duì)面部表情隨時(shí)間變化的動(dòng)態(tài)理解能力。

針對(duì)CE賽道人類情緒表達(dá)變得復(fù)雜的挑戰(zhàn)，需要同時(shí)考慮局部和全局的面部表情來(lái)做出判斷，研究團(tuán)隊(duì)提出了一種基于集成學(xué)習(xí)的解決方案，采用卷積網(wǎng)絡(luò)、視覺(jué)Transformer和多尺度局部注意網(wǎng)絡(luò)分別訓(xùn)練三個(gè)表情分類模型，并通過(guò)后期融合技術(shù)將它們的輸出合并，以綜合考量局部和全局表情特征，從而顯著提升了在RAF-DB數(shù)據(jù)集上的識(shí)別準(zhǔn)確度。此外，方法還展示了在C-EXPR-DB數(shù)據(jù)集上部分區(qū)域?qū)崿F(xiàn)零樣本學(xué)習(xí)的能力，為復(fù)合表情識(shí)別的進(jìn)一步研究和應(yīng)用提供了新的方法和視角。

針對(duì)EMI賽道數(shù)據(jù)集中情感表達(dá)的復(fù)雜性和多樣性的挑戰(zhàn)，研究團(tuán)隊(duì)基于ResNet18和面部動(dòng)作單元(AUs)提取了豐富的雙通道視覺(jué)特征用于視頻模態(tài)，以及基于Wav2Vec2.0提取了有效的單通道音頻特征用于音頻模態(tài)。這使我們能夠獲得視聽(tīng)模態(tài)下綜合的情感特征。此外，通過(guò)后期融合策略，我們對(duì)視覺(jué)和聲學(xué)模型的預(yù)測(cè)進(jìn)行了平均，從而更準(zhǔn)確地估計(jì)了視聽(tīng)情感模仿強(qiáng)度。

作為這些成果的延續(xù)與總結(jié)，研究團(tuán)隊(duì)將這些研究成果整理成四篇學(xué)術(shù)論文，并于國(guó)際頂級(jí)(CVPR)會(huì)議上發(fā)表。

繼2023年發(fā)布山海大模型以來(lái)，云知聲持續(xù)推動(dòng)AGI技術(shù)在智慧物聯(lián)、智慧醫(yī)療等領(lǐng)域全面應(yīng)用。基于山海大模型，云知聲持續(xù)拓展智能體(Agent)、檢索增強(qiáng)生成(RAG)及多模態(tài)融合能力，積極探索更廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景，并先后入選北京市通用人工智能十大模型伙伴及大模型十大應(yīng)用案例，成為大模型領(lǐng)域的佼佼者。這次技術(shù)評(píng)測(cè)，是云知聲多模態(tài)能力拓展的重要階段性成果。

展望未來(lái)，中國(guó)科大-云知聲聯(lián)合團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)秉持技術(shù)創(chuàng)新的精神，積極推動(dòng)情感行為分析技術(shù)的研發(fā)與升級(jí)，打造更加真實(shí)、生動(dòng)且富有情感溫度的人機(jī)智能對(duì)話世界。

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