Automated Detection of Engagement Using Video-Based Estimation of Facial Expressions and Heart Rate

计算机科学 局部二进制模式 人工智能 分类器(UML) 动画 模式识别(心理学) 面部表情 计算机视觉 直方图 图像(数学) 计算机图形学(图像)
作者
Hamed Monkaresi,Nigel Bosch,Rafael A. Calvo,Sidney D’Mello
出处
期刊:IEEE Transactions on Affective Computing [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:8 (1): 15-28 被引量:290
标识
DOI:10.1109/taffc.2016.2515084
摘要

We explored how computer vision techniques can be used to detect engagement while students (N = 22) completed a structured writing activity (draft-feedback-review) similar to activities encountered in educational settings. Students provided engagement annotations both concurrently during the writing activity and retrospectively from videos of their faces after the activity. We used computer vision techniques to extract three sets of features from videos, heart rate, Animation Units (from Microsoft Kinect Face Tracker), and local binary patterns in three orthogonal planes (LBP-TOP). These features were used in supervised learning for detection of concurrent and retrospective self-reported engagement. Area under the ROC Curve (AUC) was used to evaluate classifier accuracy using leave-several-students-out cross validation. We achieved an AUC = .758 for concurrent annotations and AUC = .733 for retrospective annotations. The Kinect Face Tracker features produced the best results among the individual channels, but the overall best results were found using a fusion of channels.

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