مجموعة بيانات ثلاثية الأبعاد للوجوه موحدة الطوبولوجيا مع تنوع بالعواطف ووحدات الحركة للآسيويين الشرقيين

لماذا تهم الوجوه الرقمية

من مكالمات الفيديو إلى الواقع الافتراضي، تمتلئ حياتنا بالوجوه الرقمية. ومع ذلك، تُدرَّب العديد من الأنظمة الحاسوبية المسؤولة عن هذه الوجوه على بيانات محدودة، غالباً ما تركز على سكانٍ غربيين ونطاق ضيق من التعابير. يقدم هذا البحث AST-Face، مجموعة بيانات ثلاثية الأبعاد جديدة مركزة على البالغين الشباب من السكان الآسيويين الشرقيين، تهدف إلى تزويد الباحثين ببِنى أكثر موثوقية للرسوم المتحركة، وأبحاث العاطفة، والتفاعل بين الإنسان والحاسوب.

ماذا تحتوي مجموعة الوجوه الجديدة

تتضمن مجموعة بيانات AST-Face ماسحات ثلاثية الأبعاد مفصلة من 98 مشاركاً آسيوياً شرقياً تتراوح أعمارهم بين 18 و30 عاماً. لكل شخص، سجَّل الفريق وجهًا محايدًا، وستة عواطف شائعة (الفرح، الغضب، الحزن، الدهشة، الخوف، والغثيان)، وتسعة حركات وجهية محددة تعتمد على العضلات. تتبع هذه الحركات نظاماً معروفاً يقسِّم التعابير إلى وحدات حركة صغيرة، مثل رفع الحواجب الداخلية أو سحب زوايا الفم. سمح جزء من المتطوعين أيضاً بالتقاط صور ملونة متزامنة من ثلاث زوايا كاميرا، مما يُنشئ مورداً أغنى للدراسات التي تجمع بين الشكل ثلاثي الأبعاد والصور العادية.

كيف التقطت الوجوه ونُقِّحت

لجعل البيانات موثوقة وقابلة للمقارنة، بنى الباحثون إعداد تسجيل مضبوط بعناية. سجَّل ماسح ثلاثي الأبعاد عالي الدقة تفاصيل دقيقة لكل وجه بينما صورت ثلاث كاميرات ملونة من اليسار والوسط واليمين. خفَّف الإضاءة القابلة للتعديل من الظلال واللمعان، وساعد جهاز تحديد الوضع المشاركين على الحفاظ على وضعية ثابتة. اتبع الجميع سيناريو تسجيل موحَّد: أولاً وجه محايد مسترخٍ، ثم العواطف الستة، وأخيراً وحدات الحركة التسع، وكل منها بتوجيه من موظفين مدرَّبين. بعد ذلك، نُقِّحت المسوحات الأولية بقص الخلفية ومناطق الرقبة، ومحاذاة وضعية الرأس، وتصحيح خواص السطح، واستخراج 84 نقطة تعريف معيارية على كل وجه.

جعل كل وجه قابلاً للمقارنة

تتمثل إحدى التحديات المركزية في أبحاث الوجوه ثلاثية الأبعاد في أن المسوحات الأولية لا تشترك في نفس البنية الرقمية. فقد تختلف في عدد النقاط التي تحتويها وكيفية ربط هذه النقاط ببعضها، مما يصعِّب مقارنة ابتسامة شخص بآخر. تتعامل AST-Face مع هذا عبر تمرير كل مسح بعملية محاذاة من خطوتين. أولاً، يتم تركيب نموذج وجه مرن لالتقاط الحركات الكبيرة مثل فتح الفم ورفع الحواجب. ثم يقوم خوارزم مطابقة متقدم بتحوير لطيف لقالب شبكة مشترك بحيث تحتوي كل الوجوه النهائية على نفس عدد النقاط والاتصالات. تتيح هذه البنية الموحدة للباحثين مقارنة الوجوه نقطة بنقطة عبر الأشخاص والتعابير دون الحاجة إلى تصميم خط تجهيز مسبق معقَّد خاص بهم.

ما الذي يمكن استخدام البيانات من أجله

تقدِّم مجموعة البيانات النهائية عدة طبقات من المعلومات: شبكات ثلاثية الأبعاد موحدة، نقاط تعريف، خرائط مفصلة لكيفية اختلاف كل تعبير عن الوجه المحايد، وتسميات موثقة لكل عاطفة ووحدة حركة. تستثني الملفات المتاحة للعامة أي خامات قابلة للتعرف على الهوية، بينما تظل المسوحات الخام والصور الملونة محمية باتفاق استخدام بيانات لحماية خصوصية المشاركين. بهذه البنية، يمكن لـ AST-Face أن تدعم مجموعة واسعة من الأعمال، من رسوم متحركة وجهية أكثر طبيعية مدفوعة بتحكمات شبيهة بالعضلات، إلى نماذج تعلم آلي تدرس كيف تختلف التعابير بين الأفراد، وصولاً إلى أنظمة عابرة الوسائط تربط الشكل ثلاثي الأبعاد بالصور ثنائية الأبعاد.

ماذا يعني هذا للوجوه الرقمية المستقبلية

بعبارة بسيطة، تمنح AST-Face الباحثين مجموعة عالية الجودة ومنظمة جيداً من الوجوه ثلاثية الأبعاد لآسيويين شرقيين تتحدث جميعها نفس اللغة الرقمية. من خلال الجمع بين تعابير متنوعة، وتسميات عضلية مُتحقَّق منها بعناية، وبنية شبكة مشتركة، تجعل مجموعة البيانات من الأسهل بناء واختبار الخوارزميات التي تحتاج إلى حركات وجهية متسقة وواقعية. وبينما تركز على فئة عمرية محددة وتعابير موضوعة تحت إضاءة مضبوطة، فإنها تساهم في سد الفجوات الديمغرافية في الموارد الحالية وتضع أساساً أوضح لوجوه رقمية أكثر شمولاً ودقة في المستقبل.

الاستشهاد: Zhao, Y., Gong, G., Li, Y. et al. A Topology Standardized 3D Facial Dataset with Emotion and Action Unit Diversity for East Asians. Sci Data 13, 735 (2026). https://doi.org/10.1038/s41597-026-07098-2

الكلمات المفتاحية: مجموعة بيانات وجوه ثلاثية الأبعاد, تعبير وجهي, وجوه آسيوية شرقية, وحدات الحركة, توحيد الطوبولوجيا