人脸表情自动识别系统的研究与实现
人脸表情识别与情感分析技术研究
人脸表情识别与情感分析技术研究人们在日常生活中会通过面部表情来表达自己的情感状态，这也成为了人与人之间交流的重要方式之一。
而随着科技的发展，人脸表情识别与情感分析技术逐渐崭露头角，具有广泛的应用前景。
本文将就人脸表情识别与情感分析技术的概念、原理、应用和发展前景进行深入研究。
一、人脸表情识别技术人脸表情识别技术是指通过计算机视觉和模式识别技术，对人脸图像或视频中的表情进行自动识别和分类。
其主要包括特征提取和分类器构建两个步骤。
1.1 特征提取人脸表情识别技术的第一步是对人脸图像中的表情进行特征提取。
常用的特征提取方法有几何特征、纹理特征和深度学习等。
几何特征是通过测量人脸的几何变化来提取表情特征，如眼睛的开合程度、嘴角的上扬或下弯等。
纹理特征则是通过分析人脸图像的纹理信息来提取表情特征，如皱纹的出现和消失、皮肤颜色的变化等。
而深度学习则是利用神经网络模型从大量的数据集中学习人脸表情的特征表示，实现更加准确和高效的表情识别。
1.2 分类器构建特征提取之后，人脸表情识别技术的下一步是构建分类器，用于将提取到的特征与预定义的表情类别进行匹配和分类。
常用的分类器包括支持向量机（SVM）、卷积神经网络（CNN）、决策树等。
这些分类器都能够通过训练样本数据来学习表情特征与表情类别之间的映射关系，并在测试阶段对新的人脸图像进行准确的表情分类。
二、情感分析技术情感分析技术又称为情感识别技术，是通过对文本、语音、图像等多种形式的数据进行分析，自动判断其中的情感状态，包括喜、怒、哀、乐等。
在人脸表情识别的基础上，情感分析技术更加注重于对情感状态的理解和分析。
情感分析技术主要包括情感特征提取和情感分类两个步骤。
2.1 情感特征提取情感特征提取是指从输入的数据中提取出能够表征情感状态的特征。
对于人脸图像而言，常用的情感特征有面部表情、眼神、皮肤颜色等。
2.2 情感分类情感分类是指将提取到的情感特征与预定义的情感类别进行匹配和分类。
人脸识别技术的原理与实现方法
人脸识别技术的原理与实现方法人脸识别技术是一种通过计算机对人脸图像进行处理和分析，来实现自动识别和辨认人脸身份的技术。
它广泛应用于安防领域、人脸解锁设备、身份验证、社交媒体过滤和人脸表情分析等方面。
本文将介绍人脸识别技术的原理和实现方法。
一、人脸识别技术的原理1. 人脸采集人脸识别系统首先需要获取人脸图像或视频。
常见的人脸采集方式包括摄像头捕捉、视频录制和图像输入等方式。
采集到的图像经过预处理后，可以用于进一步的特征提取和人脸匹配。
2. 预处理预处理阶段主要包括图像裁剪、图像旋转和图像增强等处理。
图像裁剪是为了将人脸从原始图像中分离出来，消除不必要的背景信息。
图像旋转是为了使人脸图像朝向一致，便于后续处理。
图像增强可以提升图像质量，增强关键信息的可见度。
3. 特征提取特征提取是人脸识别技术的核心环节。
常见的特征提取方法包括局部二值模式（Local Binary Pattern, LBP）、主成分分析（Principal Component Analysis, PCA）和线性判别分析（Linear Discriminant Analysis, LDA）等。
这些方法能够从图像中提取出具有辨别力的特征向量，用于人脸识别的分类和匹配。
4. 人脸匹配人脸匹配是通过计算机算法将输入的人脸特征与数据库中存储的人脸特征进行比对，从而确定人脸的身份。
常用的匹配算法包括欧氏距离、马氏距离和余弦相似度等。
匹配结果可以得出与输入人脸最相似的人脸或身份。
5. 决策阶段决策阶段是根据匹配结果判断人脸识别的最终结果。
当匹配得分超过一定阈值时，判定为认证通过，否则判定为认证失败。
二、人脸识别技术的实现方法1. 基于2D人脸识别方法2D人脸识别方法使用的是人脸图像或视频的信息。
该方法对图像的质量和角度要求较高。
基于2D人脸识别的方法包括基于特征提取的方法和基于神经网络的方法。
其中，基于特征提取的方法一般使用LBP、PCA或LDA等算法提取人脸特征，并进行匹配。
基于深度学习的人脸识别与表情识别技术研究
基于深度学习的人脸识别与表情识别技术研究人脸识别与表情识别技术是目前计算机视觉领域的重要研究内容之一。
随着深度学习技术的发展，基于深度学习的人脸识别与表情识别技术也取得了显著的进展。
本文将重点探讨深度学习在人脸识别和表情识别方面的应用和研究现状。
一、深度学习在人脸识别方面的应用人脸识别是一种通过对人脸图像进行处理和分析，识别出其中的个体身份信息的技术。
深度学习在人脸识别方面的应用主要包括人脸检测、人脸特征提取和人脸识别三个方面。
1. 人脸检测人脸检测是人脸识别的第一步，其主要目标是在图像中准确地找到人脸的位置。
传统的人脸检测方法通常是基于图像特征和机器学习算法，但其准确率和鲁棒性都有一定的局限性。
而基于深度学习的人脸检测技术通过使用卷积神经网络（Convolutional Neural Network, CNN）进行特征学习和分类，能够显著提高人脸检测的准确率和鲁棒性。
2. 人脸特征提取人脸特征提取是指从检测到的人脸图像中提取出能够表征个体身份信息的特征向量。
在过去的几年中，基于深度学习的方法逐渐取代了传统的特征提取算法，如局部二值模式（Local Binary Pattern, LBP）和主成分分析（Principal Component Analysis, PCA）。
深度学习方法如卷积神经网络（CNN）和人脸识别网络（FaceNet）能够提取出更加鲁棒和具有判别性的人脸特征。
3. 人脸识别人脸识别是将得到的人脸特征向量与已知的人脸数据库进行比对，以实现个体身份的识别。
深度学习在人脸识别方面的最大贡献之一就是利用深度神经网络（Deep Neural Network, DNN）进行人脸识别。
例如，著名的深度学习模型Siamese网络通过将两张人脸图像通过卷积神经网络进行编码，然后通过判断两个编码向量之间的距离来判断是否为同一个人。
二、深度学习在表情识别方面的应用表情识别是一种通过对人脸图像中的表情信息进行分析和识别，推测出人物的情感状态的技术。
人脸表情识别技术的情感分析应用研究
人脸表情识别技术的情感分析应用研究引言：随着科技的迅速发展，人脸表情识别技术成为了一个非常火热的研究领域。
这一技术在情感分析领域具有广泛的应用前景。
情感分析旨在通过分析人的表情来推断他们的情感状态。
本文将探讨人脸表情识别技术的应用和相关研究的进展。
1.人脸表情的情感分析意义人的表情是情感的重要表达方式，通过分析人脸表情，可以获取和推断个体的情感状态。
情感分析可以应用于情绪检测、情感状态监测、情感识别等领域。
2.人脸表情识别技术的方法2.1 特征提取特征提取是人脸表情识别的核心环节。
常用的方法包括图像处理、特征选择和特征提取。
图像处理技术可以去除背景杂乱干扰、调整图像大小和对比度，使图像更适合表情识别。
特征选择和特征提取方法可以帮助提取图像中最有代表性的特征。
2.2 模型构建与训练借助机器学习和深度学习等算法，人脸表情识别模型被构建和训练。
常用的算法包括支持向量机、随机森林和深度神经网络。
模型的训练需要大量的数据集和标记。
研究者通常采用公开的人脸表情数据库来训练和测试模型。
3.应用领域和案例分析3.1 情绪检测通过人脸表情识别技术，可以实现情绪的检测、分类和分析。
情绪检测可以用于心理疾病的诊断和治疗、情感调节、用户体验等方面。
例如，一个人在做某项任务时，表情总是愤怒或焦虑，那么可以推断他对这项任务感到压力或紧张。
3.2 情感状态监测人脸表情识别技术还可以用于监测人们的情感状态变化。
例如，在面临某些压力或困境时，人们的表情可能会变得紧张或担忧。
通过监测这些情感状态的变化，我们可以更好地理解人们对不同环境的反应和适应程度。
情感状态监测可以在教育、医疗、安全监控等领域得到广泛应用。
3.3 情感识别人脸表情识别技术的另一个重要应用领域是情感识别。
通过分析人的表情，可以准确推断他们的情感状态，例如高兴、悲伤、惊喜等。
情感识别可以应用于广告评估、市场调研、用户反馈等方面。
例如，通过分析消费者购物时的表情，可以了解他们对商品的兴趣度和满意度，从而改进产品的设计和销售策略。
人脸表情识别系统设计与实现
人脸表情识别系统设计与实现摘要：人脸表情识别系统是一种基于计算机视觉和模式识别技术的应用程序，能够识别人脸照片或实时视频中的表情，并根据表情分类结果进行情感分析。
本文将详细介绍人脸表情识别系统的设计与实现，并探讨了系统中所使用的关键技术，包括人脸检测、特征提取、分类器训练等。
1. 引言随着人工智能技术的发展，人脸表情识别系统在各个领域得到了广泛应用。
它可以用于心理研究、智能娱乐、面部特征分析等方面。
人脸表情识别系统可以通过识别人脸图像或视频中的表情，从而理解表情背后的情感状态。
这对于提升人机交互、社交智能等方面具有重要意义。
2. 系统设计2.1 数据采集与预处理为了构建有效的人脸表情识别系统，首先需要收集足够数量的表情样本作为训练数据。
可以通过拍摄人脸照片或视频，或使用公开可用的数据集进行数据收集。
然后需要对数据进行预处理，包括人脸检测、对齐和图像增强等操作，以提高后续的表情识别效果。
2.2 人脸检测与关键点定位人脸检测是人脸表情识别系统中的关键步骤，其目的是在输入的图像或视频中准确地定位人脸区域。
常用的人脸检测方法包括Haar特征、HOG特征以及深度学习方法等。
检测到人脸区域后需要进一步进行关键点定位，即定位人脸的眼睛、嘴巴等特征点，以便后续的表情特征提取。
2.3 特征提取与选择针对人脸表情识别任务，可以使用多种特征描述子。
常用的特征包括LBP特征、HOG特征、SIFT特征等。
这些特征可以捕捉到人脸图像中的纹理、形状等信息。
在特征选择过程中，可以使用主成分分析（PCA）或线性判别分析（LDA）等方法对特征进行降维，以减少计算复杂度和提高分类准确度。
2.4 分类器训练与验证在人脸表情识别系统中，分类器的选择和训练对于系统的性能至关重要。
常用的分类器包括支持向量机（SVM）、人工神经网络（ANN）等。
通过使用带标签的训练数据集，可以训练分类器并对其性能进行验证。
采用交叉验证和混淆矩阵等评价指标来评估分类器的准确度和鲁棒性。
智能化表情识别系统的研究与应用
智能化表情识别系统的研究与应用表情是人类表达情感的重要方式之一，可以传递非常丰富的信息。
如今，随着科技的发展，智能化表情识别系统也应运而生。
智能化表情识别系统是指通过人工智能技术实现对人脸表情的自动识别和分析，从而推测出面部表情隐含的情感信息。
本文将探讨智能化表情识别系统的研究与应用，旨在阐述它对于人类社会的重要意义、现有技术的特点、应用场景以及未来的发展趋势。
一、智能化表情识别系统的重要意义智能化表情识别系统的研究与应用具有非常重要的意义。
首先，它可以提高人们的沟通效率。
人们在进行交流时，常常需要根据对方的表情推测出其情感状态。
而这一过程需要较高的心理认知能力，容易受到环境干扰和自身状况的影响。
而智能化表情识别系统则可以自动完成这一过程，从而减少交流双方之间的误差和不适应感，提高沟通效率。
其次，智能化表情识别系统还可以为人类自身行为的研究提供重要的数据支撑。
人类的情感体验和表情反应都受到脑神经的调节和控制，因此只能通过观察和分析行为特征来推测其内在的心理机制。
而智能化表情识别系统可以对大量不同人群的表情数据进行收集和分析，从而揭示人类情感行为的内在规律。
最后，智能化表情识别系统还有着广泛的应用前景。
目前已经有不少企业将智能化表情识别系统应用到情感营销、人脸识别等领域中，实现了巨大的商业价值。
而随着技术的不断进步和应用场景的不断拓展，智能化表情识别系统的应用前景将会越来越广阔。
二、现有技术的特点目前，智能化表情识别系统的技术主要包括图像处理、数据挖掘、模式识别、机器学习等方面。
技术实现的主要难点在于如何提取有效的特征向量，并建立有效的分类器，从而实现对表情的准确识别和分类。
在特征提取方面，目前主要采用的方法是基于几何形状信息的LBP（Local Binary Pattern）算子，和基于颜色直方图的HSV（Hue、Saturation和Value）算法。
这两种方法都可以对人脸图像进行较好的特征提取，但是LBP算子适用范围较广，可实现对各种面部表情的识别，因此在智能化表情识别系统中被广泛采用。
基于深度学习的人脸表情识别技术研究与实现
基于深度学习的人脸表情识别技术研究与实现人脸表情是人类交流的一种重要方式，能够传达丰富的信息和情感。
随着计算机智能化的发展，研究人员开始着手开发人脸表情识别技术，以便使计算机能够像人类一样理解和识别人脸表情。
近年来，基于深度学习的人脸表情识别技术在该领域取得了重大突破，为我们提供了一种快速、准确且可靠的解决方案。
深度学习是一种模仿人脑神经网络的计算模型，其以多层次的权重和偏置连接构成。
在人脸表情识别中，深度学习模型被广泛应用于特征提取和分类任务，如卷积神经网络（CNN）和循环神经网络（RNN）等。
首先，深度学习模型通过卷积神经网络从人脸图像中学习表情特征。
卷积神经网络是一种专门用于处理具有网格结构数据的人工神经网络，它利用卷积层、池化层和全连接层来实现图像特征的高效提取。
在人脸表情识别中，卷积神经网络通过多个卷积层和池化层进行逐层特征提取，从而将低级特征转换为高级特征。
此外，激活函数也被引入，以增加网络的非线性能力并提高分类性能。
其次，深度学习模型将从图像中提取的高级特征传递给循环神经网络，以实现时序建模与情感分类。
循环神经网络是一种适用于处理序列数据的人工神经网络，能够捕捉时间维度上的依赖关系。
在人脸表情识别中，将表情特征视为时间序列数据，循环神经网络通过不断迭代调整权重和偏置的学习过程，从而使模型具备了理解和预测表情变化的能力。
最后，深度学习模型通过训练大规模数据集来优化模型参数，以提高人脸表情识别的准确性和泛化能力。
基于深度学习的人脸表情识别技术通常需要大量的标记样本，以便模型能够从中学习到表情的特征。
然而，由于数据收集和标注的复杂性，研究人员常常采用迁移学习和数据增强等技术手段，以最大限度地利用有限的标记数据集。
在实际应用中，基于深度学习的人脸表情识别技术已经取得了广泛的应用。
例如，在人机交互、电影特效、心理研究等领域，深度学习模型能够准确地识别和分析人脸表情，并提供相关的反馈和建议。
此外，基于深度学习的人脸表情识别技术还被应用于人脸识别、情绪检测、心理疾病诊断等方向，为相关领域带来了重要的进展和创新。
基于机器视觉的人脸识别系统设计与实现研究
基于机器视觉的人脸识别系统设计与实现研究近年来，随着科技的不断迭代和升级，一种基于机器视觉的人脸识别技术迅速兴起，被广泛应用于社会生产生活的各个方面。
本文将从人脸识别系统的概念、技术原理、算法流程以及应用等多个维度进行深度探讨。
一、概念人脸识别系统，简称FRS，是一种通过摄像头或静态的图片采集，利用计算机视觉技术进行人脸特征提取和匹配，从而完成对目标人物身份的自动判别和识别。
FRS系统可以对已知人物进行认证，也可以对陌生人进行鉴定，从而实现不同场景下的安全监控和管理。
二、技术原理FRS系统的核心技术有两个方面: 人脸检测和人脸识别。
1. 人脸检测人脸检测是FRS系统的基础，也是最关键的任务之一。
其主要目的是通过图像处理方法，从摄像头或静态图片中找到所有可能存在的人脸，并且将其定位出来。
传统的人脸检测算法主要包括Haar特征和HOG特征等。
其中，Haar特征主要通过扫描窗口的方式进行计算，然后根据特征分类器进行分类来判定是否存在人脸。
而HOG特征则是通过统计检测窗口内的梯度方向来获取特征向量，然后通过SVM分类器进行分类来区分是否存在人脸。
2. 人脸识别人脸识别是FRS系统的核心任务之一，其主要目的是将检测到的人脸与系统中已知的人脸进行比对，从而确定目标人物的身份。
目前，主要的人脸识别算法包括传统算法和深度学习算法。
传统算法主要包括PCA，LDA和Eigenspace等，而深度学习算法主要包括CNN，RNN和LSTM等。
其中，CNN算法通过构建多层卷积神经网络，从大量的训练数据中学习抽取人脸的特征，从而实现高效的人脸识别。
三、算法流程1. 数据采集FRS系统的数据采集主要分为两种方式: 一种是在线采集，也就是实时摄像头捕捉，另一种是离线采集，也就是通过图片或者视频进行人脸数据的录入和导入。
2. 图像预处理FRS系统中的图像预处理主要包括人脸检测和人脸对齐两个步骤。
人脸检测是通过某种算法或者技术，对待识别的图像中的人脸进行检测；人脸对齐是为了保证识别系统在比对不同人脸时具有相同的人脸角度，从而达到更好的识别效果。
智能监控系统中的面部表情识别技术研究
智能监控系统中的面部表情识别技术研究随着智能监控系统的发展，面部表情识别技术也逐渐受到了人们的重视。
这种技术可以通过摄像头捕捉被监控对象的面部表情，从而判断其情感状态。
它被广泛应用于公共安全领域、企业员工管理等场合。
本文将对智能监控系统中的面部表情识别技术进行研究和探讨。
一、面部表情识别技术的原理面部表情识别技术是基于人脸识别技术和图像处理技术的。
它通过识别人脸图像中的面部特征，如眼睛、嘴唇、鼻子等，来分析被监控对象的情感状态。
常见的面部表情包括愤怒、厌恶、惊喜、喜悦、悲伤、害羞等。
这些表情可以通过特定的面部肌肉运动和表情变化来表现出来。
面部表情识别技术通常包括以下几个步骤：1.采集人脸图像。
系统通过摄像头采集被监控对象的脸部图像。
2.处理人脸图像。
系统将采集到的图像进行预处理，包括去除噪声、调整亮度、对焦等。
3.人脸检测。
系统通过人脸检测算法，寻找到图像中的人脸区域。
4.特征提取。
系统通过特定的算法，提取人脸图像中的面部特征，如眼睛、鼻子、嘴唇等，同时分析这些特征的位置、大小、角度等。
5.情感分析。
系统通过学习和训练，将提取到的面部特征与已有的情感模型进行匹配，从而判断被监控对象的情感状态。
二、面部表情识别技术的应用1.公共安全领域。
面部表情识别技术被广泛应用于公共场所的安全管理。
例如，在机场、车站等人流量大的场所，系统可以通过识别乘客的面部表情，迅速判断是否存在异常情况，从而及时采取措施保障公共安全。
2.医疗领域。
面部表情识别技术可以用于判断病人的疼痛程度，帮助医生更准确地制定治疗方案。
此外，它还可以用于帮助自闭症、抑郁症等患者进行情感管理。
3.企业员工管理。
一些企业采用面部表情识别技术来管理员工的出勤、迟到、早退等情况。
通过识别员工的面部表情，系统可以快速统计员工的工作时间，从而提高工作效率。
三、面部表情识别技术的局限性和挑战面部表情识别技术虽然有着广泛的应用前景，但是其局限性和挑战也是不可忽视的。
基于人脸表情识别的情感分析系统研究与开发
基于人脸表情识别的情感分析系统研究与开发人脸表情是人类交流中重要的非语言信息之一。
情感分析系统的研究和开发，基于人脸表情识别技术，可以有效地应用于各种领域，如智能客服、情感疾病诊断、市场调研等。
本文将探讨基于人脸表情识别的情感分析系统的研究与开发。
一、引言人脸表情识别是计算机视觉和模式识别领域的重要研究方向之一。
通过分析人脸表情，可以准确地推测出人的情感状态，包括喜、怒、哀、乐等。
情感分析系统基于人脸表情识别技术，可以对人的情感状态进行自动化分析和判断。
二、基于人脸表情识别的情感分析系统的原理基于人脸表情识别的情感分析系统主要包括人脸检测、表情识别和情感分析三个主要模块。
1. 人脸检测人脸检测是情感分析系统的第一步，通过使用人脸检测算法，如Viola-Jones算法或深度学习算法，可以在图像或视频中准确地识别人脸区域。
2. 表情识别表情识别是情感分析系统的核心模块，它基于人脸图像中的特征提取和分类方法，通过使用特征提取算法，如局部二进制模式（LBP）或深度卷积神经网络（CNN），可以将人脸图像中的表情分类为不同情感状态。
3. 情感分析情感分析是情感分析系统的最终目标，通过对人脸表情进行识别和分类，可以推测出人的情感状态。
情感分析算法可以基于机器学习和深度学习算法，如支持向量机（SVM）、随机森林（RF）或循环神经网络（RNN）等。
三、基于人脸表情识别的情感分析系统的应用基于人脸表情识别的情感分析系统可以应用于多个领域，以下列举其中几个重要的应用场景。
1. 智能客服基于人脸表情识别的情感分析系统可以应用于智能客服业务中，通过分析用户的表情，可以判断用户的情感状态，提供针对性的服务和建议，提升用户满意度。
2. 情感疾病诊断情感分析系统可以应用于情感疾病的早期诊断和干预。
通过对患者的面部表情进行分析，可以对患者的情感状态进行评估，及早发现潜在的情感健康问题。
3. 市场调研基于人脸表情识别的情感分析系统可以应用于市场调研中，通过对受访者的表情进行分析，可以评估受访者对特定产品或服务的态度和情感反馈，为企业提供关键的市场研究数据。
基于深度学习的人脸表情识别研究
基于深度学习的人脸表情识别研究人类表情是人际交流中重要的非语言信号之一，能够传递丰富的情感和意义。
因此，人脸表情识别一直是计算机视觉领域的研究热点之一。
深度学习技术的出现为人脸表情识别带来了革命性的进展，使得该领域取得了巨大的突破。
深度学习是一种通过模拟人脑神经网络结构和工作原理来实现机器学习的方法。
它的优势在于对复杂的模式和高维数据具有很强的建模能力。
对于人脸表情识别问题，深度学习模型可以自动从大量数据中学习到表达情感的特征，从而实现高准确率的识别。
在深度学习领域，卷积神经网络（Convolutional Neural Network, CNN）是最常用的模型之一。
它具有层级结构和局部感知性，能够有效地提取图像中的空间特征。
在人脸表情识别任务中，研究者们通常会设计一种CNN架构，用于提取表情特征，并利用这些特征进行分类。
一个典型的人脸表情识别系统首先需要进行人脸检测和对齐的预处理步骤。
之后，通过CNN模型从对齐后的人脸图像中提取表情特征。
传统的方法通常会手工设计特征提取器，而深度学习模型可以自动学习到最佳的特征表达，从而避免了繁琐的特征工程。
在搭建CNN模型时，常用的网络架构包括LeNet、AlexNet、VGGNet、GoogLeNet、ResNet等。
这些模型具有不同的深度和复杂性，可以根据任务的需求进行选择。
另外，为了提高模型的泛化能力，研究者们还经常使用数据增强、Dropout、Batch Normalization等技术。
除了CNN模型，长短期记忆网络（Long Short-Term Memory, LSTM）也被广泛应用于人脸表情识别任务。
LSTM是一种递归神经网络，特别适用于处理序列数据。
在人脸表情识别中，可以将每一帧的人脸图像视为一个时间序列，并使用LSTM模型来捕捉时间序列中的上下文信息。
此外，为了进一步提升人脸表情识别的准确率，一些研究者将多模态输入引入到模型中。
例如，除了人脸图像，还可以利用声音、语言等信息进行融合，从而提供更全面和准确的表情识别结果。
基于OpenCV的人脸表情识别系统的设计与实现的开题报告
基于OpenCV的人脸表情识别系统的设计与实现的开题报告一、选题背景随着计算机视觉技术的不断发展，人脸表情识别在自然语言处理、智能交互和人机交互等方面的应用越来越广泛。
由于表情识别可以为人机交互提供更为自然和有效的交互方式，因此在人机交互领域得到了广泛的研究和应用。
基于OpenCV的人脸表情识别系统可以对人脸影像进行识别和分析，实时获取人脸表情信息，并通过算法将表情信息进行分类和识别。
该项目的开发将可以为本领域的发展提供一定的参考和实践意义。
二、研究内容本项目研究的内容主要涉及以下几个方面：1. 人脸检测和跟踪技术的研究。
在人脸表情识别系统中，人脸检测和跟踪是实现表情识别的基础，因此需要研究相关的算法和技术，实现对人脸的准确检测和跟踪。
2. 表情特征提取和分类算法的研究。
在获取到人脸影像后，需要对其中的表情信息进行分析和分类，在此过程中需要研究相关的算法和技术，提取影像中的表情特征，并将其进行分类和识别。
3. 系统设计和实现。
在研究了人脸检测、跟踪和分类算法之后，需要进行系统的设计和实现，将上述算法和技术整合在一起，实现一个完整的基于OpenCV的人脸表情识别系统。
三、研究方法和技术路线研究方法：本项目采用实验研究法，通过设计和实现一个基于OpenCV的人脸表情识别系统，验证研究中所用算法和技术的有效性和准确性。
技术路线：1. 采集和预处理人脸影像数据。
通过摄像头或者视频文件，采集人脸影像数据，并进行预处理，如图像增强、大小标准化等。
2. 人脸检测和跟踪。
研究和实现人脸检测和跟踪技术，通过跟踪算法实现对人脸的追踪和定位。
3. 表情特征提取和分类算法。
研究和实现表情特征提取和分类算法，通过分析和分类人脸影像中的表情信息。
4. 系统设计和实现。
将上述算法和技术整合在一起，实现一个基于OpenCV的人脸表情识别系统。
四、预期成果和意义1. 实现一个基于OpenCV的人脸表情识别系统，可以对人脸影像进行识别和分析，并实现表情信息的分类和识别。
人脸表情识别算法与系统设计与实现
人脸表情识别算法与系统设计与实现第一章引言人脸表情识别是计算机视觉领域的一个重要研究方向，它主要利用计算机算法和技术对人脸图像中的表情进行识别和分类。
人类的情绪表达主要通过面部表情来传递，因此人脸表情识别技术在情感计算、人机交互以及心理学等领域有着广泛的应用前景。
本文将对人脸表情识别算法与系统设计与实现进行探讨。
第二章人脸表情识别算法2.1 人脸检测与关键点定位人脸表情识别的第一步是对人脸进行检测和关键点定位。
目前常用的方法包括基于Haar特征的级联分类器、基于深度学习的卷积神经网络（CNN）等。
这些方法能够有效地对输入图像进行人脸检测，并且定位出人脸关键点的位置，为后续的表情分析提供基础。
2.2 表情特征提取在人脸表情识别中，表示表情的特征是非常关键的。
常用的表情特征提取方法包括传统的基于几何变换、颜色特征以及纹理特征的方法，以及最近兴起的基于深度学习的方法。
传统方法多依赖于特征工程，需要手动选择和提取特征，而基于深度学习的方法则能够自动学习特征表示，提高了表情识别的准确性和鲁棒性。
2.3 表情分类与识别表情分类与识别是人脸表情识别的核心任务。
传统的方法主要依赖于机器学习算法，如支持向量机（SVM）、随机森林等。
而基于深度学习的方法则使用卷积神经网络（CNN）来实现表情的分类与识别。
这些方法能够有效地提取图像中的表情特征，并通过训练模型对表情进行分类，取得了较好的识别效果。
第三章人脸表情识别系统设计3.1 数据采集与预处理构建一个人脸表情识别系统需要大量的表情样本数据进行训练和测试。
数据采集过程中，需要考虑光照条件、姿态变化以及人脸表情的多样性。
同时，还需要对数据进行预处理，包括人脸对齐、归一化等步骤，以减小人脸姿态和尺度变化对表情识别的影响。
3.2 特征提取与选择在系统设计中，需要选择适合的特征提取方法。
常用的特征包括几何特征、颜色特征和纹理特征等。
同时，为了减小特征的维度和冗余性，还需要进行特征选择。
基于深度学习的人脸表情识别算法研究与优化
基于深度学习的人脸表情识别算法研究与优化人脸表情识别作为人机交互的重要组成部分，在计算机视觉领域具有广泛的应用前景。
随着深度学习技术的发展，基于深度学习的人脸表情识别算法成为当前研究的热点之一。
本文将探讨基于深度学习的人脸表情识别算法的研究与优化。
首先，我们需要了解人脸表情识别算法的基本原理。
基于深度学习的人脸表情识别算法通常分为两个主要步骤：特征提取和表情分类。
特征提取是指从输入的人脸图像中提取有用的特征信息，用于后续的表情分类任务。
表情分类是指根据提取到的特征判断人脸的表情类别。
在特征提取方面，卷积神经网络（Convolutional Neural Networks，CNN）被广泛应用于人脸表情识别算法中。
CNN通过多层卷积、池化和全连接层等操作，能够自动学习到图像中的高级特征。
常用的CNN模型包括LeNet、AlexNet、VGGNet和ResNet等。
这些模型通过在大规模数据集上进行训练，可以有效地提取到人脸图像中的表情相关特征。
在表情分类方面，常用的方法是使用全连接层和softmax激活函数对提取到的特征进行分类。
全连接层将特征映射到表情类别的向量空间，并通过softmax激活函数计算出各个类别的概率得分。
根据得分最高的类别，即可判断人脸的表情。
另外，支持向量机（Support Vector Machine，SVM）和决策树等传统机器学习方法也可以用于表情分类任务。
然而，基于深度学习的人脸表情识别算法也存在一些问题和挑战，需要进行优化。
首先，由于深度神经网络的模型复杂度很高，需要大量的训练数据和计算资源。
因此，如何有效地收集和标注大规模的人脸表情数据集是一个亟待解决的问题。
其次，在训练过程中，网络模型很容易出现过拟合的情况，即网络在训练集上表现良好，但在测试集上的泛化能力较差。
为避免过拟合，可以采用数据增强（data augmentation）技术，包括旋转、缩放、平移和翻转等操作，增加训练样本的多样性。
基于深度学习的表情识别技术研究与实现
基于深度学习的表情识别技术研究与实现一、引言随着智能化时代的到来，人工智能技术越来越受到关注。
人工智能技术中的深度学习技术是其中最为火热的领域之一。
一项研究表明，基于深度学习的表情识别技术已经成为人工智能领域中研究最为深入的技术之一。
本文旨在介绍基于深度学习的表情识别技术，包括技术原理、研究方法和应用前景。
二、背景和意义表情识别技术旨在通过让计算机理解人类的面部表情，实现计算机与人之间更为自然的交互。
这一技术涉及到计算机视觉、人工智能、显式表达、情感计算、心理学、社会认知和神经科学等多个领域。
深度学习技术促进了传统表情识别技术向更复杂、更具普适性的方向发展，尤其是在面对具有多种表情的人的时候。
通过将深度学习技术与表情识别技术相结合，可以自动地解决人脸识别中的复杂问题，并为面部表情比较、解释和应用提供一种有力的新工具。
本文旨在通过探究深度学习在表情识别方面的应用，以及该技术在实际生产中的应用，进一步加深我们对深度学习技术在该领域中的理解。
三、技术原理深度学习技术是人工智能领域中最热门和最前沿的技术之一。
这种技术通过神经网络的多层学习来自动提取和学习分类的特征。
深度学习的核心是有多个隐藏层的深度神经网络。
隐藏层的数量越多，模型训练的自适应性和自我学习的能力就越强。
深度学习技术适用于需要大量数据进行训练和特征提取的任务，比如图像和语音识别等。
基于深度学习的表情识别技术最先使用了卷积神经网络 (CNN)。
因为CNN模型可以自动提取图像中的空间结构特征，加快了学习模型的速度，提高了识别率。
近年来，还出现了一些适用于表情识别任务的深度神经网络，包括深度递归网络(RNN) 和深度卷积神经网络 (DCNN) 等。
四、研究方法深度学习技术在表情识别技术中的应用需要大量标注的表情数据集。
这些数据集来自电影、动画、网络视频、游戏和实验室等。
传统的表情识别研究往往使用的是离线采集的标准化表情数据集，但这种数据集不够完整、不够真实。
基于OpenCV的人脸识别技术研究与实现
基于OpenCV的人脸识别技术研究与实现人脸识别技术是近年来备受关注的热门领域之一，随着人工智能和计算机视觉技术的不断发展，人脸识别技术在各个领域都有着广泛的应用。
OpenCV作为一个开源的计算机视觉库，提供了丰富的图像处理和分析工具，被广泛应用于人脸识别技术的研究与实现中。
本文将深入探讨基于OpenCV的人脸识别技术，包括其原理、算法、应用场景以及实现步骤等内容。
一、人脸识别技术概述人脸识别技术是一种通过对图像或视频中的人脸进行检测、识别和验证的技术。
它主要包括人脸检测、人脸特征提取、人脸匹配等步骤。
在计算机视觉领域，人脸识别技术是一项具有挑战性的任务，需要克服光照变化、姿态变化、表情变化等因素对识别准确性的影响。
二、OpenCV简介OpenCV是一个开源的计算机视觉库，提供了丰富的图像处理和分析工具，支持多种编程语言如C++、Python等。
OpenCV包含了大量用于图像处理和计算机视觉任务的函数和类，可以帮助开发者快速实现各种视觉应用。
三、基于OpenCV的人脸检测在OpenCV中，人脸检测是人脸识别技术中的重要一环。
OpenCV 提供了基于Haar级联分类器的人脸检测方法，通过训练好的分类器可以实现对图像中人脸位置的检测。
在进行人脸检测时，可以通过调整参数和优化算法来提高检测准确率和速度。
四、基于OpenCV的人脸特征提取在进行人脸识别时，通常需要提取人脸的特征信息。
OpenCV提供了多种特征提取方法，如LBP（Local Binary Patterns）、HOG （Histogram of Oriented Gradients）等。
这些方法可以帮助我们从图像中提取出具有区分性的特征信息，用于后续的人脸匹配和识别。
五、基于OpenCV的人脸匹配与识别在得到了人脸的特征信息后，接下来就是进行人脸匹配与识别。
OpenCV提供了多种匹配算法，如KNN（K-Nearest Neighbors）、SVM （Support Vector Machine）等。
3D人脸表情识别与模拟技术研究
3D人脸表情识别与模拟技术研究摘要：近年来，随着计算机视觉和机器学习的快速发展，3D人脸表情识别与模拟技术逐渐成为研究的热点。
本文将探讨该技术的发展趋势、应用领域，以及相关的研究方法和挑战。
引言：人类表情是面部肌肉动作和神经系统的复杂交互的结果。
通过识别和模拟人脸表情，计算机可以更好地理解和与人类进行交流。
因此，3D人脸表情识别与模拟技术在虚拟现实、人机交互、游戏开发等领域具有广泛的应用前景。
一、3D人脸表情识别技术1. 静态表情识别静态表情识别涉及从给定的面部图像中识别出人脸表情。
该技术通常使用人工设计的特征提取算法或深度学习方法，如卷积神经网络（CNN）等。
除了识别基本表情（如愤怒、高兴、悲伤等），还可以检测微表情以及非正常表情（如假笑）。
2. 动态表情识别动态表情识别旨在对面部视频序列中的时序动态信息进行分析。
一种常用的方法是通过面部特征点跟踪和形状变化来捕捉面部表情的演变。
此外，还有利用卷积神经网络（CNN）和循环神经网络（RNN）等深度学习技术进行动态表情识别的研究。
二、3D人脸表情模拟技术3D人脸表情模拟技术通过模拟面部肌肉的运动来实现对人脸表情的模拟。
传统的人脸模型通常包括脸部皮肤和结构，但缺乏对面部肌肉动作的建模。
近年来，随着深度学习技术的发展，使用数据驱动的方法来生成逼真的3D人脸表情成为可能。
1. 基于人工设计的方法基于人工设计的方法通过控制面部网格点的变形来模拟面部肌肉的运动。
其中常用的方法有表情权重法和权重映射法。
这些方法需要人工标记数据和手动选择权重。
2. 基于数据驱动的方法基于数据驱动的方法使用大量的数据集来训练模型，从而自动生成面部表情。
通过学习不同表情之间的转换关系，可以生成高度逼真的人脸表情模拟。
这种方法可以减少人工标记的工作量，但需要大量的训练数据和计算资源。
三、应用领域1. 虚拟现实3D人脸表情识别与模拟技术在虚拟现实中具有巨大的应用潜力。
它可以增强虚拟角色的表情交互，使用户更加身临其境。
人脸表情识别研究
人脸表情识别研究一、人脸表情识别技术的背景人脸表情识别技术是一项基于人工智能技术的重要研究领域。
随着现代社会中越来越多的图像和视频数据被数字化存储和处理，如何迅速、准确地分析这些数据成为许多应用领域的重要问题。
人脸表情作为人类社交交流的重要组成部分，具有广泛的应用前景，例如个性化推荐、智能客服、人机交互等。
因此，研究人脸表情识别技术对于提升智能化应用的质量和效率具有重要意义。
二、人脸表情识别技术的概述人脸表情识别技术是指通过计算机算法从人脸图像或视频中自动识别出人脸表情并进行情感分类。
其技术流程一般包括人脸检测、面部特征提取、特征选择和表情分类等步骤。
目前，人脸表情识别技术主要有基于特征提取和基于深度学习两种方法。
1、基于特征提取的方法基于特征提取的人脸表情识别方法是将面部特征向量提取出来，并利用分类器进行分类预测。
特征提取的方法包括主成分分析、独立分量分析等方法。
它的优点是计算速度快，但缺点是分类器性能受到特征提取质量和特征选择的影响。
2、基于深度学习的方法基于深度学习的人脸表情识别方法是利用卷积神经网络（CNN）等深度神经网络进行人脸属性及情感特征的学习和提取。
其优点是端到端学习，对特征的自动学习和分类器训练效果更好，但缺点是需要大量的标记样本和计算资源。
三、人脸表情识别技术的应用领域人脸表情识别技术具有广泛的应用领域，下面主要介绍以下几个方面：1、智能客服基于人脸表情识别技术的智能客服系统能够智能地识别用户情绪，更好地与用户交互、解决用户问题，提升用户体验。
2、个性化推荐利用人脸表情识别技术可以识别用户的情感状态，了解用户的偏好和需求，为用户提供个性化推荐服务。
3、人机交互通过人脸表情识别技术能够实现人机自然的交互体验，例如自适应控制、游戏、娱乐等领域。
4、医疗保健人脸表情识别技术可以用于疾病诊断、治疗、心理咨询等场景中，帮助医生更好地诊断病情、指导治疗、提高治疗效果。
四、人脸表情识别技术的面临的挑战和应对策略目前，人脸表情识别技术仍面临许多挑战。
人脸识别技术的原理与实现
人脸识别技术的原理与实现随着科技的不断发展，人脸识别技术已成为了当今社会一个非常热门的话题，这项技术在安防、支付、门禁等领域已得到广泛应用，极大地方便了人们的生活，提高了安全性，但是，对于这项技术的具体实现和原理，却并不是人们都能够清晰地了解。
因此，在本文中，我们将探讨人脸识别技术的具体实现和原理。
一、人脸识别技术的实现人脸识别技术在实现上，主要分为四个步骤：采集、预处理、特征提取与匹配。
1.采集采集就是获取人脸图像的过程，这个过程有很多种方式，如使用摄像头或手机等设备拍摄，或通过人脸识别门禁系统进行采集。
这些设备可以自动捕获人脸图像，也可以由专门的运营人员进行采集。
2.预处理在采集了人脸图像后，需要进行预处理，以提升识别的准确率，主要有以下几个方面：(1)人脸检测：传统的检测方法主要基于Haar特征，一般采用基于AdaBoost的级联检测模型实现。
(2)去除噪声：可以采用高斯滤波器或中值滤波器去除图像中的噪声。
(3)人脸归一化：由于不同人的头部大小、位置、角度等不同，需要将图像调整为同一尺寸和方向，这个过程又叫做人脸对齐。
3.特征提取在经过预处理后，需要对人脸图像进行特征提取，提取出特定数目的特征值，以方便后续处理和匹配。
目前较为常用的人脸识别算法包括：LBP(Local Binary Pattern)、SIFT(Scale-Invariant Feature Transform)、HOG(Histogram of Oriented Gradients)、Deep Learning等。
4.匹配在获取了特征向量后，需要对其进行匹配，在人脸识别中，主要采用以下两种方式：基于特征向量的匹配和基于分类模型的匹配。
基于特征向量的匹配方式比较常用的算法是欧几里得距离和余弦相似度。
而基于分类模型的匹配方式脍炙人口的算法是SVM （支持向量机）和KNN（K最邻近）。
以上就是人脸识别技术实现的主要步骤，下面我们进一步了解一下人脸识别技术的原理。
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整体法与局部法
• 整体识别法中，无论是从脸部的变形出发还是从脸部的运动出发， 都是将表情人脸作为一个整体来分析，找出各种表情下的图像差 别。其中典型的方法有：基于特征脸的主分量分析（Principal Component Analysis，PCA）法、独立分量分析法 （Independent Component Analysis，ICA）、Fisher线性判 别法（Fisher’s Linear Discriminants，FLD）、Fisher运动法 （Fisher Actions）、隐马尔科夫模型法（Hide Markov Model， HMM）和聚类分析法。 • 局部识别法就是将人脸的各个部位在识别时分开，也就是说各个 部位的重要性是不一样。比如说在表情识别时，最典型的部位就 是眼睛、嘴、眉毛等，这些地方的不同运动表示了丰富的面部表 情。相比较而言，鼻子的运动就较少，这样在识别时就可以尽量 少的对鼻子进行分析，能加快速度和提高准确性。
与小波变换相结合
• 对定位后的眼睛和嘴区域先进行小波变 化，然后对不同频带图像分别做PCA， 根据实验结果选取识别率好的频带图像， 作为分类依据，并给不同频带图像以不 同的权重，初步观察，近似图像和水平 高频将对识别有较好效果。
人脸表情识别系统流程图
二值图片 小波变换 眼睛区域 原始图片 高频图像 PCA 小波变换 低频图像 PCA 投影坐标 投影坐标 低频图像 PCA 投影坐标 分配权重 分类 进行分类 结果 高频图像 PCA 投影坐标
人脸表情识别流程图
表情特征提取的主要技术
• 表情识别的关键在于表情特征提取的准确性和有效性上。 • 目前所用到的识别特征主要有：灰度特征、运动特征和频率特征 三种。 • 灰度特征是从表情图像的灰度值上来处理，利用不同表情有不同 灰度值来得到识别的依据。这种情况下要求图像对光照、角度等 因素要进行充分的预处理，使获得的灰度值具有归一性。 • 运动特征利用了不同表情情况下人脸的主要表情点的运动信息来 进行识别。 • 频域特征主要是利用了表情图像在不同的频率分解下的差别，速 度快是其显著特点。 • 在具体的表情识别方法上，方向主要有三个：整体识别法和局部 识别法、形变提取法和运动提取法、几何特征法和容貌特征法。
PCA算法介绍
对特征值按从大到小进行排序，并按下式定义排序后的方差贡献 率
由此可求出前M个主成份分量，使其方差贡献率大于某个阈值ζ， ζ可认为是进行K-L变换后选取的子空间占原空间的比率，即保留 原图像空间的信息量， 一般取0.8。前M 个特征值对应的特征向 量组成M 维子空间，其维数远小于原图像空间的维数，且保留了 原图像的大部分信息。然后便可将待测图片向量投影到M维子空 间中，投影坐标即作为用于分类输入数据。 经PCA处理后的表情图像称为特征表情脸（eigen expression face）。
眼睛和嘴的定位方法
• 对人脸图像进行二值话和滤波去噪处理。然后进行水平灰度投影 通过对投影曲线的分析可知，人脸的主要器官眼睛和嘴巴的位置 分别对应曲线的两个谷值区域，由此可以粗略的检测出眼睛(和 嘴巴)的位置。并结合人脸五官位置的先验知识即可选取眼睛和 嘴的区域
与小波变换相结合
• 小波变换的实质是对原始信号的滤波过程，各尺度时 间内的低频信号和高频信号能够提供原始信号的时频 局部信息。在图像识别领域，应用比较多的是对数字 图像的二维离散小波变换。经过小波分解处理的图像 数据可以得到一系列不同分辨率的子图像，分别刻画 出不同频率的图像信息。一副图像经过一层二维小波 变换后，被分成4个子图：LL，LH，HL，HH。LL频 带保持原图像的内容信息，HL频带保持了原图像的水 平方向上的高频边缘信息;LH频带保持了原图像的垂 直方向上的高频边缘信息;HH频带保持了原图像在对 角线方向上的高频信息
几何法和容貌特征法
• 几何特征法是根据人的面部的各个部分的形状和位置 （包括嘴、眼睛、眉毛、鼻子）来提取特征矢量，这 个特征矢量来代表人脸的几何特征。根据这个特征矢 量的不同就可以识别不同的表情。重要的方法是：基 于运动单元（AU）的主分量分析法。 • 在容貌特征法中，主要是将整体人脸或者是局部人脸 通过图像的滤波，以得到特征矢量。常用的滤波器是 Gabor 小波。 • 当然，这三个发展方向不是严格独立，它们只是从不 同角度来进行特征提取，都只是提供了一种分析表情 的思路，相互联系，相互影响。有很多种方法是介于 两者甚至是三者之间。
表情识别的3个关键环节
• 自动人脸表情识别系统包括人脸检测，特征提 取和表情分类3个关键环节.
• 在分析人脸表情和抽取特征数据之前，首先要 进行人脸检测。检测到人脸之后将人脸从背景 中分割出来，并进行尺寸，灰度等的归一化。 之后的特征提取可以分为静态和动态图像2种 情况。最后，要定义一些人脸情感类别并且设 计分类的算法来进行人脸的表情分类.
人脸表情自动识别系统的 研究与实现
导师：赵政 学生：孙涵
提纲
• • • • • 研究背景及意义 国内外研究水平及存在问题 本文采用的技术及方法 工作进度安排 参考文献
研究背景及意义
• 人类的语言分为自然语言和形体语言两类，面部表情 是形体语言的一部分。在人类交往过程中，言语与表 情经常是相互配合的。一些心理学家研究发现在人类 进行会话交流传递信息时：话语内容占7%；说话时的 语调占38%；而说话人的表情占55%，所以说表情在 人类交往活动中起到了重要的作用。 • 因此对人类面部表情的识别与分析有重要的意义，它 不仅将有利于我们开发更高效的人机交互界面，也是 研究情感机器人，使之能表现、识别和理解人类的情 感的工作起点。
PCA算法介绍
设训练集中Байду номын сангаас一幅表情图像对应一个高维向量， 则训练集可表示为S={X1，X2，...，XN}，Xk 表示第k(1<=k<=N)幅表情图像向量。N为训练 图像的总数。则训练集的总体协方差矩阵为:
对该协方差矩阵对角化以获得特征值λ，和对 应的特征向量μ，则所有的特征向量组成一个 标准正交系。
嘴区域
进度安排
• 9月－11月完成算法的理解与研究和程序 的初步编写与调试。 • 12月－2月完成基于JAFFE人脸数据库 的实验，根据实验结果调整算法，完善 识别系统。 • 3月－5月编写论文。
主要参考文献
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国内外研究水平
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人脸表情识别是人机智能交互的重要基础，该课题涉及图像处理、运动跟踪、模 式识别、生理学、心理学等研究领域，是当前国内外模式识别和人工智能领域的 一个研究热点。 关于表情分类与识别的研究工作可以分为基于心理学的和基于计算机识别的两类， 在心理学方面，1971年，Ekman和Friesen对人类情绪进行了分类，提出6种基本 情绪:高兴(happiness)、悲伤(sadness)、惊奇(surprise)、恐惧(fear)、厌恶 (disgust),、愤怒(anger)，每种基本情绪都对应着一个独特的较为典型的脸部表 情。在此基础上他们又提出了脸部运动编码系统(Facial Action Coding System， FACS)，将脸部肌肉运动划分为不同的运动单元(Action Units, AUs)，每种运动 单元对应了不同的表情状态。;在计算机识别方面，最早是1978年，Suwa曾对选 定的连续录像画面中脸部固定的20个点进行跟踪识别，并与典型模式进行比较以 实现脸部表情识别。 目前在国际上对人脸面部表情的识别及其相关方向的研究主要有美国的麻省理工 大学（MIT）、卡耐基梅隆大学（CMU）、马里兰大学（Maryland）、日本东 京大学（Tokyo）等。在国内，也有很多大学和科研机构从事表情识别研究，主 要有清华大学、哈工大、北京交通大学、中科院自动化所和计算所等。