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關於人臉識別的兩大模型的比較

摘要:在面孔識別的理論模型中,Bruce-Young模型和互動啟用競爭模型是最重要、影響最深遠的兩個模型。從面孔識別的過程對兩個模型進行了闡述,並對相異之處進行了比較。 

關鍵詞:面孔識別 理論模型 比較 
  

面孔是一種比較特殊的刺激,能為人們提供性別、年齡、情緒狀態等豐富的資訊。在人際交往中,對交往物件的識別,很大程度上依靠面孔提供的各種資訊。 
  對面孔識別的各種研究,從達爾文的時代就已經開始,到20世紀70年代,Ekman和Frisen系統的研究了人臉基本表情的跨文化一致性,並提出面部表情編碼系統(FACS),到了20世紀80年代,Bruce和Young基於大量的行為實驗、日常觀察和臨床結果提出了非常經典的面孔識別加工模型。一直到現在,很多關於面孔加工的研究都是基於Bruce―Young的面孔加工模型。 
  一、Bruce-Young“多階段”面孔加工模型 
  根據Bruce和Young的描述,面孔識別是從一個面孔的資訊中確認個體身份的認知過程,這個認知過程涉及關於該面孔的多種信心的提取以及加工,如面孔的影象資訊、結構資訊以及個人身份資訊等。更加廣義的面孔識別還包括與識別個體身份資訊無關的其他資訊的加工,如面部孔情的識別等。 
  Bruce-Young面孔加工模型是其在綜合了之前20多年的多個領域的研究包括理論的和實證的,提出的一個至今仍具廣泛而深刻影響的面孔識別理論模型。該模型描述了面孔識別所必須的各種資訊的以及各種資訊的加工過程,並提出了面孔加工的不同階段。 
  在Bruce和Young的面孔加工模型中,面孔的加工分兩個階段:第一階段,是面孔的結構編碼階段,在此階段主要對面孔結構特徵進行編碼;第二階段,為面孔特徵的識別階段,主要是對面孔的非結構特徵(如面孔的表情等)以及面孔所蘊含的身份資訊(如年齡、社會地位等)等進行處理和編碼。 
  第一個階段即結構編碼階段,對面孔的知覺結構進行編碼,分析面孔的結構特徵與及空間結構,從而對面孔進行初步的鑑別與視覺處理。第二階段即特徵編碼階段,這一階段由兩條平行的通路組成。一條是視覺處理通道,由表情分析、面孔語言分析、直接的視覺處理三個平行的處理單元組成,主要依據面孔的特徵進行加工;另一條是熟悉面孔的識別通道,有面孔識別單元、個體特徵單元和名字產生單元三個序列的處理過程,主要負責對結構編碼後的面孔與儲存在面孔識別單元裡的面孔的表徵進行比較,當特徵相匹配時就會啟用相應的個體特徵單元並且獲得相關的面孔語義記憶,從而最終完成對面孔的識別。 
  二、互動啟用競爭模型 
  Burton等人(1990)首次提出,面孔識別的互動啟用競爭(IAC)模型。盡IAC模型在後來又出現了很多版本,但是它們的基本框架都是一致的。這類模型的一個特點,就是可以同通過計算機進行動態模擬與測試。 
  這類模型由一些集合組成,這些集合又包括很多單元,如面孔識別單元、個體特徵單元等。每個集合中的單元被抑制性的聯結兩兩相連。各個集合間的相關聯的單元又被興奮性的聯結相連。可以看出,所有集合間的連線是雙向的,但這兩個方向的強度卻不一定相等。當有刺激輸入是,模型中的單元就會被啟用,這些啟用會沿著集合間的興奮性連線傳導下去,經過一定週期的衰減,各個單元的啟用水平會傾向於穩定。 
  以對面孔熟悉度的判定為例,這類模型的解釋是對面孔熟悉度的判定是通過面孔識別單元傳遞到特徵單元並引起啟用,從而實現對面孔熟悉度的判定。IAC模型這樣解釋說明面孔的感覺通道與其他聽到是相互相聯絡從而共同來完成對面孔的識別。在IAC模型只能怪,個體特徵單元是多種通道的中心,是進入語義系統的切入點,而面孔識別單元是一個單通道的節點,是對面孔的特徵資訊進行初級加工的地方。 
  三、兩種模型的比較 
  Burton等的IAC模型是對Bruce-Young模型的微觀結構的進一步探討,並對其巨集觀結構進行了一定的調整。雖然後來出現了多個版本,但其基本規則和微觀結構保持一致。 
  Burton和Bruce(1992)認為,從結構上看,兩類模型的最主要的不同之處是,名字的提取是否在一個獨立的元件或集合中進行。 
  在Bruce-Young的模型中,確定了一些用來識別熟悉面孔的元件,包括結構行編碼、面孔識別單元、個體特徵單元、名字的產生,各元件之間序列加工。面孔識別從結構性編碼開始,在該階段,面孔的結構性資訊被提取出來,它的結構資訊時唯一的。然後信心被送入面孔識別單元,這個單元裡儲存了一個人所有的熟悉面孔的結構資訊。如果資訊相匹配,個體會產生熟悉感,然後進入個體特徵單元。這個單元是記憶系統的一部分,儲存著與個人身份相關的語義資訊。對這些語義信心的回憶,是人們成功地識別出熟悉的面孔。最後進入名字的產生階段,也就是一個輸出階段,使人們提取出一個熟悉面孔的名字。 
  IAC模型中,個體特徵和語義資訊單元被假定為兩個集合。名字和其他資訊一樣,都出儲存在語義資訊單元裡,也就是說名字並不是一個獨立的元件。 
  兩個面孔識別模型的另一不同之處,是關於面孔熟悉性的產生。簡單來說,Bruce-Young模型認為是在面孔識別單元,而IAC模型認為是在個體特徵集合裡。 
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