實驗五

為了測試本論文所提方法是否適用於辨識其他資料庫的表情，實驗五我們改 採 JAFFE(Japanese Female Facial Expression)表情資料庫進行系統辨識準確率的 測試。JAFFE 資料庫與 Cohn-Kanade 資料庫最大的不同在於表情影像中人物的 性別及人數，如表 4.11 所示。JAFFE 資料庫由 10 位日本女性組成，每位女性皆 作出七種臉部表情，每種表情為 2 至 4 張影像，資料庫中總共有 312 張臉部表情 影像，且資料庫中的影像皆為靜態單張影像。

表 4.11：Cohn-Kanade 與 JAFFE 資料庫比較

資料庫 性別 人數

Cohn-Kanade 男及女 210

JAFFE 女 10

本實驗將 JAFFE 資料庫中的每張影像表情皆進行分類。在組成訓練用的資 料集部分，我們從中選取每類表情影像數張，數量上分別為 30 張無表情、30 張 憤怒、29 張厭惡、32 張恐懼、31 張高興、31 張悲傷與 30 張驚訝。JAFFE 資料 庫中的部分影像如圖 4.5 所示。

圖 4.5：部分 JAFFE 資料庫中的表情影像[7]

從表 4.12 的結果顯示，本論文所提方法用於 Cohn-Kanade 資料庫所得到的 辨識結果較佳；若用於 JAFFE 資料庫，則辨識準確率降低至 81.9%。

表 4.12：本論文所提方法對於不同資料庫的辨識率比較 資料庫 6-class 整體辨識率 7-class 整體辨識率 Cohn-Kanade 98.7±0.4% 97.6±1.4%

JAFFE 85.0±5.0% 81.9±7.3%

在本實驗中，我們得到的結果與文獻[7][11]相似，兩個資料庫所獲得的辨識 準確率有段差距，探討其可能的原因有二：

1. 由於 JAFFE 資料庫僅由 10 為女性組成，其中每類表情樣本約 30 張，

因此，可能造成 SVM 進行訓練時的資訊量太少，進而影響分類效能。

2. JAFFE 資料庫中某些影像的臉部表情變化不明顯或太相近。圖 4.6 的影 像原本在資料庫中分類標記為：(a)厭惡、(b)厭惡、與(c)驚訝，實際測 試分類結果：(a)自然表情、(b)自然表情、與(c)高興，導致許多表情影 像取出的特徵較相近，影響 SVM 訓練產生的模型，使得進行測試的影 像難以被準確的分類至正確的類別。

圖 4.6：部分 JAFFE 資料庫較易混淆之影像

圖 4.7 為 Cohn-Kanade 與 JAFFE 資料庫各類表情辨識率的比較。可以明顯 看出 Cohn-Kanade 資料庫的每類表情辨識率較 JAFFE 資料庫好，表 4.13 為 JAFFE 資料庫七種表情的混淆矩陣，表 4.14 則為 JAFFE 資料庫六種表情的混 淆矩陣，其中 JAFFE 資料庫對於厭惡及悲傷這兩類表情的辨識效能特別差。尤 其是厭惡表情的辨識，相較於 Cohn-Kanade 的高辨識率，有明顯的反差。探究 其原因可能如圖 4.6，由於 JAFFE 部分厭惡表情影像不明顯，造成厭惡表情的辨 識效果較差。

65.00%

70.00%

75.00%

80.00%

85.00%

90.00%

95.00%

100.00%

Neutral Anger Disgust Fear Happy Sadness Surprise 整

體 辨 識 率

％

臉部表情類別

Cohn-Kanade JAFFE

圖 4.7：Cohn-Kanade 與 JAFFE 資料庫每類表情辨識率的比較

(a) (b) (c)

表 4.13：本論文所提方法在 JAFFE 資料庫之七種表情混淆矩陣(%) Output

Input

Neutral Anger Disgust Fear Happy Sadness Surprise

Neutral 83.3 3.3 0 3.3 0 10.0 0 Anger 3.3 80.0 16.7 0 0 0 0 Disgust 6.9 10.3 72.4 6.9 0 3.4 0 Fear 0 3.1 3.1 81.3 0 12.5 0 Happy 3.2 0 0 3.2 87.1 6.5 0 Sadness 6.5 0 3.2 12.9 0 74.2 3.2 Surprise 13.3 0 0 3.3 3.3 0 80.0

表 4.14：本論文所提方法在 JAFFE 資料庫之六種表情混淆矩陣(%) Output

Input

Anger Disgust Fear Happy Sadness Surprise

Anger 80.0 16.7 3.3 0 0 0 Disgust 10.3 79.3 6.9 0 3.4 0 Fear 3.1 3.1 81.3 0 12.5 0 Happy 0 0 3.2 90.3 6.5 0 Sadness 0 3.2 9.7 0 83.9 3.2 Surprise 0 0 3.3 3.3 0 93.3