图像视觉感知与情感建模

　　随着社交网络的快速发展和广泛使用，越来越多的图像和视频涌现到网络上，与文本信息一起构成社交媒体内容的主要组成部分。相对于较短的文本信息而言，图像在视觉感知上具有更强的冲击力，能提供更为生动的描述。图像不仅在情感层面上影响人，也能够展现隐藏在背后的用户情感，因而图像情感分析成为新的研究热点。 人们通过视觉系统获取图像并做出感知回应。眼睛有着接收及分析视像的不同能力，从而组成知觉，以辨认物象的外貌和所处的空间（距离），以及该物在外形和空间上的改变。脑部将眼睛接收到的物象信息，分析出4类主要资料，就是有关物象的空间、色彩、形状及动态。有了这些数据，人们可辨认外物和对外物做出及时和适当的反应。图像信息经过视觉感知系统传递到大脑，大脑通过图像的分析和理解获得对周围世界感知的信息和知识，整个过程是非常复杂的。一图胜千言，通过视觉感知系统，人可以轻易地感知图像并对感觉进行评价，但换做计算机，是否可以轻易地做出与人相似的感知结果呢？这一研究一直是一个挑战。 兴起于日本的“感性工学”，是一种将人的感知和计算机应用结合起来的方法，在欧美国家也将其称为情感计算方法。感性工学以消费者的情感反应与认知作为研究基础，通过统计分析及计算机技术的运作，构建出符合消费者感觉意象的产品。在过去的30年里，感性工学已经从最初的汽车设计拓展到各种产品设计领域并设计出一大批非常成功的产品，如电子产品、机械设备、日常用品和服装等。近年来，其研究内容又在不断扩大，不仅从有形产品的研究领域扩展到人机交互界面、网站界面设计、软件设计及机器人工学的研究，也从工学应用层面扩展到人的脑机能、知觉认知等方面，进而研究使人产生直觉感受（包括快感、感情等）的生理机能。 情感计算是关于情感、情感产生及影响情感方面的计算，其目的是赋予计算机识别、理解、表达和生成各种情感特征的能力，最终使计算机像人一样能进行自然、亲切和生动的交互。情感计算研究的重点就是通过各种传感器获取由人的情感所引起的生理及行为特征信号，建立情感模型，从而创建具有感知、识别和理解人类情感的能力，并针对用户的情感做出智能、灵敏和友好反应的个人计算机系统，从而缩短人机之间的距离，营造真正和谐的人机 环境。 图像情感，指的是图像本身所蕴含的、所能引发的人的情感状态。图像是客观和主观的结合体，图像不仅是客观事物的生动描述，也能激发人们看到图像时所产生的情感。作为人类表达情感与想法的主要途径之一，图像情感在实际生活中有着很多重要的应用。例如，人们在欣赏美景、美图时，希望能配上一段合适的音乐；或者用户在选择家里绘画装饰时，可以基于用户情感的个性化推荐合适的画作。 那么如何让计算机更好地理解图片中的情感呢，视觉情感又是一个什么问题呢？人类的情感变化又受什么视觉因素影响呢？带着上述问题，本书围绕图像的视觉感知和情感建模进行撰写，从图像与视觉感知、图像与情感、图像情感建模方法和图像情感应用几个方面展开。 本书着重反映了图像视觉感知情感分析中的两个热点研究问题：图像的美学情感建模和图像的视觉复杂度感知建模，书中的许多内容是作者的新研究成果，部分研究成果尚未正式发表。借本书出版之际，我要特别感谢我的博士生导师浅野晃教授（日本关西大学）、栗田多喜夫教授（日本广岛大学）和浅野村木千惠教授（日本北海道教育大学），以及我的师兄李亮副教授（日本立命馆大学），他们不仅在学术上给予了我严谨和悉心的指导，也在我的工作及生活上给了很大的帮助，在这里谨向他们表示诚挚的谢意。同时，我也特别感谢山西大学大数据科学与产业研究院院长钱宇华教授、我的团队成员白茹意老师和贾春花老师、我的硕士生及其他同事们，在他们的鼓励和帮助下，我顺利地完成了本书的撰写工作。 本书的出版得到了国家自然科学基金项目（No.61603228）、山西省回国留学人员科研教研资助项目（No.HGKY2019001）、山西省面上青年基金项目（No.201901D211171）、山西省高等学校科技创新项目（No. 2020L0036）及山西省研究生教育创新计划项目（No.2021YJJG006）的资助，在此一并表示感谢。 由于笔者时间有限，书中错误和不妥在所难免，恳请同行和广大读者批评指正。

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