面向情绪理解与调节的智能交互研究

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突发奇想，从零开始

校门口值周时的一次突发奇想，开启了自己这段“小小”的科研旅程。

项目初衷源于我对学校生活的思考。2016年底，在组织学校值周时，我发现同学们进入校门大多低着头，行色匆匆。紧张的学习让同学们难以放松，忘记微笑。是否可以有效地引导情绪，让同学们绽放笑容呢？

通过查阅心理学和人工智能文献，我逐渐萌发了智能化识别、引导情绪的构想。

前排：左一 北师大附属实验中学校长蔡晓东 左二 本文作者李镇尧 左三 北京市委常委、副市长阴和俊

成果初成，却折戟创新大赛

我在学校门口树立了一块能识别表情的智能板，并对所识别到的人进行针对性反馈。但经过数日的数据采集和实验，发现了自己的不足：首先，交互装置放在校门口是无法证明引导效果的，因为人流量太大，无法确定识别人群。另外，算法漏洞很多，鲁棒性和准确性都很低。仔细思考，我用了整整一年时间去尝试改变：大幅改进算法，同时，在老师的引导下，我将目标聚集到服务窗口的工作人员，可以近距离、相对固定地获取表情，便于研究。

第17届“明天小小科学家”公开展现场

据统计，到2020年我国服务业将占国民生产总值的55%。服务水平和客户体验满意度已成为服务业发展的重中之重。“微笑服务”因需而生，也是当前服务业亟待解决的问题。

鉴于此，我选取了和百姓关系最密切的服务人员作为切入点，研究通过正确、主动、智能、有效地识别情绪和引导情绪，把真诚的笑脸和服务传递给大众。

项目研究设计了一个用于识别服务人员情绪并进行情绪引导的智能交互装置。该装置通过摄像头实时采集服务人员脸部视频，使用内嵌三维基表情模型对LBP-SVM表情识别算法进行改进，建立人机交互系统，识别视频中的人脸表情，判断视频中人脸表情所处的情绪状态，根据情绪状态给予不同强度的听觉激励，引导服务人员的情绪朝积极方向发展，最终达到快乐传导，提升服务质量的效果。 在老师的指导下，我终于完成表情识别程序的开发，能够实现图像预处理、面部特征提取、表情特征识别、通过图像主动干预情绪的完整功能。自己的想法已经成为现实，我非常高兴，以此参加“青少年科技创新大赛”，没曾想，折戟沉沙。

砥砺前行，斩获明小二等奖

自己没有气馁，失利让我认识到自己的研究还远未达到成熟，在准确性和实用性方面有待提升。通过优化表情识别算法，提高实际应用场景下的鲁棒性和准确性。动手制作独立的硬件装置，形成软硬件结合的智能交互系统，提高在实际场景下部署的可用性。

在真实场景进行实验，验证实际效果，并根据实验结果对系统进行调优，真正实现自己当初的想法。干事就要有始有终。带着自己的研究成果，自信站上“明天小小科学家”的舞台，获得第十七届“明天小小科学家”全国二等奖。提取和表情识别框架。丰富情绪引导方式，如引入视觉闪光信号等强引导措施，提高情绪引导的效果。 同时，根据展示时观众的反馈，提高交互界面友好性。

北京市委常委、副市长阴和俊为第38届北京青少年创新大赛获得市长奖的选手颁奖（左七 李镇尧）

再接再厉，获得“北京市青少年科技创新市长奖” （“计算机科学与技术”类别唯一获奖者），这不仅让我收获了北京市青少年学生科技创新的最高荣誉，更是传递了一份 “创新变革、服务社会”的责任。

一路有您，常怀感恩

感谢专家评委的辅导。感谢您们以科学、严谨的态度，从专业的角度，给我们提出中肯的意见与指导，启发我们在今后的学习和研究中开拓性思维，更加求实、求是、求精，实现新的飞跃！ 感谢我的母校。我国“航天之父”，“导弹之父”钱学森在回忆他一生影响深刻的17个人中7位来自他的中学。那是一所临考也不开夜车，不死读书，真正掌握和理解所学知识的学校。那是一所教会我们会做人，会求知，会办事，会生活的学校。

感谢默默辛苦付出的组织者。因为您们无微不至的照顾，我们才有机会站在绚烂夺目的舞台上，才有机会接受专家学者的点评和指导，才有机和五湖四海的英才接触五彩斑斓的未知世界。 因为您们，我懂得思考自己对他人的意义，对社会的意义。

知道科学的广阔

在过去的一年甚至更长的时间里，为了项目的完成，废寝忘食、殚精竭虑，取得了一点小小的成绩，并为此激动和高兴。然而走到明小和市长奖的舞台，听到专家指出的不足，看到其他选手的成果，我才深深地感受到科学世界的浩瀚无边和作为个体的沧海一粟。

明白科学的意义

科学，引领我们以热情、严谨、执着、专注的精神，去感悟、研究、探索宇宙、万物的变化规律。路漫漫其修远兮，成功只有一次，失败却可能有很多回，我们所能做的只有“上下而求索”，迈向更远、更难、更值得探索的科学之路！

认识到科学的重要性

今天，科学技术已成为企业未来生存乃至国家发展的必要条件，“中国制造”正在向“中国创新”转变。时不我待，我们需要学习，需要磨练，需要具备创新意识和敏锐的判断力，逻辑推理能力和较强的综合素质；注重实际应用，通过自己的技术巧思，敢于开创性地尝试、实践和突破，和有识之士一起共同创造、拥有一个美好的明天！

不忘初心，本立道生

古人云：“大德不官，大道不器，大信不约，大时不齐。察于此四者，可以有志于本矣。”在探索科学的路上，思考自己对他人的意义，对社会的意义，我更收获对自己成长的认识，以及今后自己的成长目标。

◆人，坚守本心。做一个品德高尚，对社会有用的人。

◆心，宏观愿景。“为天地立心，为生民立命，为往圣继绝学，为万世开太平。”任重道远，坚韧不拔。

◆技，立业之本。通过学习，磨练，有自己的研究方向，利用好自己的平台。

◆智，智慧巧思。在自己的平台有技术巧思，触类旁通，敢于开创性地思考，尝试和突破。

◆得，憬然有悟。通过实践，巧思，真正拥有属于自己绝技，真正为社会为人类服务。

◆道，化境理念。将自己的绝技授业传道，像市长奖各位专家那样桃李无言下自成蹊。然后博学而笃志，切问而近思。

未来的社会，是一个国际化的社会。我希望多学习几门外语，走出去看更广阔的世界，更瑰丽的宇宙。

未来的社会，是一个服务化的社会。我希望发挥自己的优势，去做更多有意义的事，让自己的生命如水滴一般汇入大海，获得恒久的生命力。

未来的社会，是一个管理化的社会。我希望学习更先进的管理知识和技术，让我们的民族、我们的国家引领世界创新之路！

我希望做一个优秀的中国人，让北京因我而自豪！

祝贺李镇尧同学获得荣获第十六届“北京青少年科技创新市长奖”，这也是我校获得的第11个科技创新市长奖。感谢高三学部主任金光泽老师、班主任田密老师和任课老师们对李镇尧同学的培养。

摄影、后期编辑/丁立

北京师范大学实验中学科技体育艺术中心