基于双LSTM融合的类人机器人实时表情再现方法

来源：机器人杂志2019年第2期北京时间：

作者：黄忠, 任福继, 胡敏, 刘娟

摘要：为提高机器人表情再现的时空相似度和运动平滑度，结合序列到序列的深度学习模型，提出一种基于双LSTM（长短期记忆）融合的类人机器人实时表情再现方法.在离线机械建模阶段，首先构建逆向机械模型以实现面部特征序列到电机控制序列的逆向映射，并进一步提出运动趋势模型以规整电机连续运动的平滑度；然后，引入加权目标函数以实现两模型的融合和参数优化.在在线表情迁移阶段，以表演者面部特征序列作为融合模型的输入，并在最优参数下完成表演者面部特征序列到机器人控制序列的端-端翻译，从而达到机器人表情的帧-帧再现.实验结果表明：融合模型的电机控制偏差不超过8%，且表情再现的时空相似度和运动平滑度大于85%.与相关方法相比，提出的方法在控制偏差、时空相似度和运动平滑度方面均有较大提升.

关键词：类人机器人, 逆向机械模型, 运动趋势模型, 双LSTM融合, 实时表情再现, 时空相似度, 运动平滑度