FER-2013-mimic-analyser

Real-Time Body Language Reader [WIP]

Ein Computer-Vision-Projekt zur echtzeitfähigen Auslesung und Prognose von Mimik und Gestik. Entwickelt im Rahmen einer Projektarbeit an der Technischen Hochschule Deggendorf (THD).

Projektbeschreibung

Dieses Projekt zielt darauf ab, menschliche Körpersprache nicht nur starr in Basisemotionen zu klassifizieren, sondern durch eine tiefere Analyse von Mimik und Gestik komplexe psychologische Zustände und fließende Emotionen abzubilden.

Das System nutzt einen Late-Fusion-Ansatz:

1. Mimik-Analyse (CNN): Ein Convolutional Neural Network analysiert Gesichtsmerkmale und zielt auf die Vorhersage von Soft-Labels ab (Compound Expressions), um Nuancen in der Mimik besser darzustellen.
2. Gestik- & Haltungsanalyse (YOLO): Ein YOLO-basiertes Modell erfasst parallel die Körperhaltung und Handgesten.
3. Late-Fusion Classification: Die Outputs beider Netzwerke werden in den späten Schichten zusammengeführt, um eine ganzheitliche Prognose des emotionalen und gestischen Zustands zu treffen.

Mehr infos zur projektumsetzung gibts in der Roadmap nachzulesen.

Tech Stack

• Framework: PyTorch
• Computer Vision: OpenCV
• Architektur: CNN (Custom / Pre-trained), YOLO (Ultralytics)
• Datenverarbeitung: Pandas, NumPy
• Environment: Python 3.x, lokal lauffähig auf Ubuntu/Linux

Datensätze

Das Training und die Validierung des Modells sind modular aufgebaut, um verschiedene Datensätze verarbeiten zu können:

• FER-2013: Initialer Proof of Concept (PoC) zum Aufbau der PyTorch-Pipeline und für schnelle lokale Tests.
• AffectNet+ / Aff-Wild2: Ziel-Datensätze für das finale Training, um Valence/Arousal, Action Units und Soft-Labels für komplexe Emotionen in-the-wild auswerten zu können (Zugang via Deep Learning Lab).

Projektstruktur

body-language-reader/
│
├── data/                  # Trainings- und Testdaten (FER-2013, etc.)
│   ├── raw/               # Unveränderte Originaldaten
│   └── processed/         # Bereinigte und transformierte Tensoren
│
├── models/                # Gespeicherte PyTorch-Weights (.pth)
│
├── src/                   # Source Code
│   ├── dataset.py         # PyTorch Dataset und DataLoader Logik
│   ├── model_cnn.py       # CNN Architektur für die Mimik
│   ├── model_yolo.py      # YOLO-Integration für die Gestik
│   ├── fusion.py          # Late-Fusion Logik
│   ├── train.py           # Manueller PyTorch Training-Loop
│   └── evaluate.py        # Metriken und Validierung
│
├── notebooks/             # Jupyter/NotebookLM Skizzen und Analysen
├── requirements.txt       # Python Dependencies
└── README.md

Autoren

• Mohammad Samali
• Emmanuel Da'si Franck
• Lorenz Burgard