Estrazione automatica di espressioni emotive da volti umani - Automatic Detection of Emotions from Human Faces

Quando ci riferiamo alla parola Comunicazione, il nostro pensiero va subito alla comunicazione verbale o scritta.
In realtà la maggior parte dei messaggi che le persone si scambiano sono rappresentati dalla cosiddetta “Comunicazione non verbale” (oltre il 70% degli scambi comunicativi totali).
In particolare, si tratta di:
• Espressioni mimico-facciali:
• Variazioni intonazionali-vocali;
• Postura;
• Gesti non intenzionali;
• Prossemica.
Da molti decenni gli etologi studiano quello che è stato definito il linguaggio del corpo, per esempio nei cani è noto che la diversa posizione delle orecchie può segnalare aggressività, oppure sottomissione, come anche la posizione della coda.
Nell’uomo questo linguaggio del corpo è molto più ricco, specialmente nel viso, infatti siamo l’unica specie che ha un’altissima presenza di muscoli nella faccia, capaci di segnalare stati d’animo molto diversi.
“Non è vero che lo specchio delle nostre emozioni sono gli occhi. E’ il nostro viso!”
Per il neurobiologo Damasio le emozioni presentano una serie di reazioni innate volte innanzitutto alla conservazione dell’organismo in vita.
L’emisfero destro ha un ruolo importante nella decodificazione delle emozioni rispetto al sinistro. Si ritiene che nel processo di ascolto di un messaggio, l’emisfero destro valuti l’espressioni facciali, mentre l’emisfero sinistro stabilisca il significato delle parole.
Proprio queste conoscenze mediche, ci hanno portato ad approfondire la correlazione delle emozioni in particolar modo, apatia ed empatia di pazienti affetti da disturbi neurodegenerativi che colpiscono il Sistema Nervoso Centrale, con conseguenti modificazioni cognitive, funzionali e psichiatriche. Queste conoscenze nel periodo di tesi, ci hanno portato a scrivere un articolo, intitolato: “A new tool to support diagnosis of neurological disorders by means of facial expressions”, al MeMeA 2011 (Medical Mesurements and Application).
Questa tesi inizia esaminando le risposte che sono emerse da tre domande di base sulle emozioni:
C'è una qualche relazione fra espressioni facciali ed emozioni?
Le espressioni facciali sono legate culturalmente o sono universali?
Le emozioni sono universalmente riconoscibili in ogni espressione?

In definitiva è evidente che le espressioni facciali sono legate alle emozioni sia biologicamente che culturalmente.
La tesi inizia mettendo delle solide e robuste basi sul riconoscimento delle espressioni facciali e alla loro conseguente decodifica in stati emozionali. In altre parole si prefigge di riconoscere le Action Units (unità d’azione), ovvero, come sarà ampiamente discusso in seguito, le variazioni “atomiche” che un volto umano è in grado di compiere (in virtù di contrazioni muscolari), la cui combinazione si traduce in espressioni.
Successivamente si è descritto uno strumento per misurare le variazioni del viso che ci ha permesso uno studio più preciso del volto, utilizzando come metro di riferimento principale il FACS (3) (Facial Action Coding System) di Paul Ekman. Si proseguirà con una rassegna sul significato delle emozioni, e sull’anatomia dei muscoli facciali.
Tale sistema automatico, quale il prototipo da noi realizzato, in grado di riconoscere le emozioni facciali, può essere utilizzato in diversi scenari con caratteristiche molto diverse:
-In ambito medico, il legame tra le emozioni e le malattie neurodegenerative può essere sfruttato nel tracciare l’andamento emotivo di un paziente durante una visita specialistica, fornendo un supporto al medico per una diagnosi precoce, oltre ad essere usato come uno strumento utile per il paziente incapace di riconoscere ed esprimere le emozioni provate da altre persone;
-In ambito lavorativo, durante una videoconferenza, sarebbe utile tenere traccia dell’andamento emotivo dei vari interlocutori, decifrando i piccoli cambiamenti del volto, che permetteranno di apprendere una serie di informazioni aggiuntive. Strumento molto importante per effettuare ad esempio una scrematura di candidati per un’assunzione;
-In ambito della sicurezza, potrebbe essere usato, per supportare gli interrogatori da parte delle forze dell’ordine, per carpire quando un soggetto cerca di nascondere la verità. Anche quando cerchiamo di controllare i nostri muscoli del viso per non far trapelare nulla, qualcosa delle nostre emozioni sfugge sempre: sono le micro espressioni. Un software di rilevazione delle emozioni provate dalle persone è un potente mezzo di supporto, con punte di affidabilità del 70-75% (ovvero maggiori della “macchina della verità”, tanto cara agli americani).
-Nell’ambito del mondo virtuale, dei social network, il sistema potrebbe interpretare lo stato emotivo del soggetto sulla base della sua immagine profilo scelta.