圖像視覺感知與情感建模

　　隨著社交網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展和廣泛使用，越來越多的圖像和視頻涌現(xiàn)到網(wǎng)絡(luò)上，與文本信息一起構(gòu)成社交媒體內(nèi)容的主要組成部分。相對于較短的文本信息而言，圖像在視覺感知上具有更強(qiáng)的沖擊力，能提供更為生動的描述。圖像不僅在情感層面上影響人，也能夠展現(xiàn)隱藏在背后的用戶情感，因而圖像情感分析成為新的研究熱點。 人們通過視覺系統(tǒng)獲取圖像并做出感知回應(yīng)。眼睛有著接收及分析視像的不同能力，從而組成知覺，以辨認(rèn)物象的外貌和所處的空間（距離），以及該物在外形和空間上的改變。腦部將眼睛接收到的物象信息，分析出4類主要資料，就是有關(guān)物象的空間、色彩、形狀及動態(tài)。有了這些數(shù)據(jù)，人們可辨認(rèn)外物和對外物做出及時和適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)。圖像信息經(jīng)過視覺感知系統(tǒng)傳遞到大腦，大腦通過圖像的分析和理解獲得對周圍世界感知的信息和知識，整個過程是非常復(fù)雜的。一圖勝千言，通過視覺感知系統(tǒng)，人可以輕易地感知圖像并對感覺進(jìn)行評價，但換做計算機(jī)，是否可以輕易地做出與人相似的感知結(jié)果呢？這一研究一直是一個挑戰(zhàn)。 興起于日本的“感性工學(xué)”，是一種將人的感知和計算機(jī)應(yīng)用結(jié)合起來的方法，在歐美國家也將其稱為情感計算方法。感性工學(xué)以消費者的情感反應(yīng)與認(rèn)知作為研究基礎(chǔ)，通過統(tǒng)計分析及計算機(jī)技術(shù)的運(yùn)作，構(gòu)建出符合消費者感覺意象的產(chǎn)品。在過去的30年里，感性工學(xué)已經(jīng)從最初的汽車設(shè)計拓展到各種產(chǎn)品設(shè)計領(lǐng)域并設(shè)計出一大批非常成功的產(chǎn)品，如電子產(chǎn)品、機(jī)械設(shè)備、日常用品和服裝等。近年來，其研究內(nèi)容又在不斷擴(kuò)大，不僅從有形產(chǎn)品的研究領(lǐng)域擴(kuò)展到人機(jī)交互界面、網(wǎng)站界面設(shè)計、軟件設(shè)計及機(jī)器人工學(xué)的研究，也從工學(xué)應(yīng)用層面擴(kuò)展到人的腦機(jī)能、知覺認(rèn)知等方面，進(jìn)而研究使人產(chǎn)生直覺感受（包括快感、感情等）的生理機(jī)能。 情感計算是關(guān)于情感、情感產(chǎn)生及影響情感方面的計算，其目的是賦予計算機(jī)識別、理解、表達(dá)和生成各種情感特征的能力，最終使計算機(jī)像人一樣能進(jìn)行自然、親切和生動的交互。情感計算研究的重點就是通過各種傳感器獲取由人的情感所引起的生理及行為特征信號，建立情感模型，從而創(chuàng)建具有感知、識別和理解人類情感的能力，并針對用戶的情感做出智能、靈敏和友好反應(yīng)的個人計算機(jī)系統(tǒng)，從而縮短人機(jī)之間的距離，營造真正和諧的人機(jī) 環(huán)境。 圖像情感，指的是圖像本身所蘊(yùn)含的、所能引發(fā)的人的情感狀態(tài)。圖像是客觀和主觀的結(jié)合體，圖像不僅是客觀事物的生動描述，也能激發(fā)人們看到圖像時所產(chǎn)生的情感。作為人類表達(dá)情感與想法的主要途徑之一，圖像情感在實際生活中有著很多重要的應(yīng)用。例如，人們在欣賞美景、美圖時，希望能配上一段合適的音樂；或者用戶在選擇家里繪畫裝飾時，可以基于用戶情感的個性化推薦合適的畫作。 那么如何讓計算機(jī)更好地理解圖片中的情感呢，視覺情感又是一個什么問題呢？人類的情感變化又受什么視覺因素影響呢？帶著上述問題，本書圍繞圖像的視覺感知和情感建模進(jìn)行撰寫，從圖像與視覺感知、圖像與情感、圖像情感建模方法和圖像情感應(yīng)用幾個方面展開。 本書著重反映了圖像視覺感知情感分析中的兩個熱點研究問題：圖像的美學(xué)情感建模和圖像的視覺復(fù)雜度感知建模，書中的許多內(nèi)容是作者的新研究成果，部分研究成果尚未正式發(fā)表。借本書出版之際，我要特別感謝我的博士生導(dǎo)師淺野晃教授（日本關(guān)西大學(xué)）、栗田多喜夫教授（日本廣島大學(xué)）和淺野村木千惠教授（日本北海道教育大學(xué)），以及我的師兄李亮副教授（日本立命館大學(xué)），他們不僅在學(xué)術(shù)上給予了我嚴(yán)謹(jǐn)和悉心的指導(dǎo)，也在我的工作及生活上給了很大的幫助，在這里謹(jǐn)向他們表示誠摯的謝意。同時，我也特別感謝山西大學(xué)大數(shù)據(jù)科學(xué)與產(chǎn)業(yè)研究院院長錢宇華教授、我的團(tuán)隊成員白茹意老師和賈春花老師、我的碩士生及其他同事們，在他們的鼓勵和幫助下，我順利地完成了本書的撰寫工作。 本書的出版得到了國家自然科學(xué)基金項目（No.61603228）、山西省回國留學(xué)人員科研教研資助項目（No.HGKY2019001）、山西省面上青年基金項目（No.201901D211171）、山西省高等學(xué)?？萍紕?chuàng)新項目（No. 2020L0036）及山西省研究生教育創(chuàng)新計劃項目（No.2021YJJG006）的資助，在此一并表示感謝。 由于筆者時間有限，書中錯誤和不妥在所難免，懇請同行和廣大讀者批評指正。

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