3/2014

Tietokone tottelee hymyä

Ville Rantanen

 

Ville Rantasen väitöskirja kapasitiivisesta kasvojen toiminnan mittaamisesta tarkastettiin TTY:llä 26. syyskuuta 2014. Rantanen työskentelee TTY:n systeemitekniikan laitoksella toimivassa anturitekniikan ja biomittausten tutkimusryhmässä.

 

Ihmiskasvojen toiminta on osin tietoisesti tuotettua, osin tiedostamatonta. Mittaamalla sitä saadaan hyödyllistä tietoa, jota voi soveltaa monella alalla. Kasvolihasten toimintaa tarkkailemalla voidaan jopa diagnosoida sairauksia.

Päähän puettava kasvonliikkeiden mittauslaite

  • Kuulosuojaimia muistuttava laite havainnoi kulmakarvojen ja suupielien tahdonalaisia ja tahattomia liikkeitä.
  • Laitteen 22 elektrodia tunnistaa 22 eri signaalia, jotka mittaavat kasvojen ja elektrodien välistä etäisyyttä.
  • Elektrodien ja kasvojen välinen etäisyys vaihtelee käyttäjän ilmehtiessä.
  • Mittauselektroniikka on integroitu kuulokkeisiin ja ilmeitä rekisteröivät elektrodit on sijoitettu kasvojen eteen tuleviin ulokkeisiin.
  • Elektrodien välissä on pallonivelet, joten mittausulokkeiden asentoa voidaan säätää käyttäjän kasvoihin sopivaksi.
  • Mittaustulokset siirretään tietokoneeseen langattoman Bluetooth-yhteyden kautta.
  • Tekniikan kehitys alkoi vuonna 2007 Suomen akatemian rahoittamassa nelivuotisessa Face Interface -hankkeessa ja jatkui Tekesin ja Nokian tutkimuskeskuksen tuella.
  • Laitetta testasi tunteiden, sosiaalisuuden ja tietojenkäsittelyn (Research Group for Emotions, Sociality and Computing) tutkimusryhmä Tampereen yliopiston informaatiotieteiden yksiköstä.
  • Ville Rantanen on saanut henkilökohtaista apurahaa jatkokehitykseen muun muassa Suomen kulttuurirahastosta.
  • Laite päätyi alallaan arvostetun IEEE Sensors Journal -lehden kanteen marraskuussa 2013, kun lehdessä julkaistiin Ville Rantasen tutkimusartikkeli.
 

– Tahdonalaisten liikkeiden mittaaminen tuottaa tietoa, jonka avulla tietokonetta voidaan ohjata ilman käsiä. Halvaantuneet potilaat voivat ohjata tietokonetta hymyilemällä ja kurtistamalla tai kohottamalla kulmakarvojaan, kertoo tutkija Ville Rantanen.

Syyskuun lopulla tohtoriksi väitellyt Rantanen kehitti väitöstyössään uuden mittausmenetelmän kasvojen toiminnan mittaamiseksi. Mittauslaite hyödyttää muitakin kuin vaikeasti halvaantuneita potilaita, psykologeja ja terveydenhuollon ammattilaisia. Uudenlainen mittaustapa saattaa poikia tuoreita ideoita siitä, missä kasvoilta saatavaa informaatiota voisikaan hyödyntää. Rantanen arvelee peliteollisuuden omaksuvan uuden tekniikan ensimmäisten joukossa.

– Viihdealan toimijat ja pelaajat ovat tunnetusti vastaanottavaisia uusille ideoille. Pelien kehittäjät voisivat olla kiinnostuneita työkalusta, joka mahdollistaa pelaajan kasvolihasten pienimpienkin nykäysten havainnoimisen ja tiedon siirtämisen toiselle pelaajalle.

Käyttäjäystävällistä tekniikkaa

Yleisimmin kasvojen toimintaa on mitattu rekisteröimällä lihasten sähköistä toimintaa kasvoihin kiinnitettyjen elektrodien avulla tai kuvaamalla videota kasvoista. Rantasen kehittämä mittausmenetelmä on monessa suhteessa vanhoja helppo- ja yleiskäyttöisempi sekä käyttäjälle miellyttävämpi. Siinä mittaukset tehdään päähän puettavilla laitteilla, mutta kasvoihin koskematta.

– Elektrodien kiinnitys kasvoille ei ole tarpeen, sillä mittaus kytkeytyy kasvojen edessä olevien elektrodien ja kasvojen välillä kapasitiivisesti eli sähkökentän välityksellä. Mitattujen signaalien käsittely on myös tässä menetelmässä helpompaa kuin videokuvaan perustuvan mittauksen raskas kuvankäsittely. Tiedot siirtyvät langattomasti tietokoneeseen jatkokäsittelyä varten. Tekniikkaa voidaan käyttää myös mobiilisti, Rantanen kertoo.

Mittausmenetelmässä on vielä kehitettävää, vaikka Rantasen väitöskirja luokin vahvan pohjan sen käytölle. Rantasen aikomuksena on suunnata kohti uusia tutkimushaasteita, joissa tämä mittausmenetelmä voi hyvinkin olla osallisena.

Väitöstiedote

Väitöskirja verkossa

Teksti: Leena Koskenlaakso
Kuva: Mika Kanerva

 
Kerro kaverille
Keinoluumateriaalia suoraan leikkaussalin hyllyltä
Keinoluumateriaalia suoraan leikkaussalin hyllyltä
3/2014
Keinoluumateriaalia suoraan leikkaussalin hyllyltä
Biohajoava nivelimplantti kasvattaa suosiotaan maailmalla
Biohajoava nivelimplantti kasvattaa suosiotaan maailmalla
3/2014
Biohajoava nivelimplantti kasvattaa suosiotaan maailmalla
Pinta pelottaa bakteeria
Pinta pelottaa bakteeria
3/2014
Pinta pelottaa bakteeria
Aivotutkimus harppaa eteenpäin EU:n jättihankkeessa
Aivotutkimus harppaa eteenpäin EU:n jättihankkeessa
3/2014
Aivotutkimus harppaa eteenpäin EU:n jättihankkeessa
Biotekniikka tehostaa uusien lääkkeiden valmistusta
Biotekniikka tehostaa uusien lääkkeiden valmistusta
3/2014
Biotekniikka tehostaa uusien lääkkeiden valmistusta
Uusi tieto motivoi akatemiatutkijaa
Uusi tieto motivoi akatemiatutkijaa
3/2014
Uusi tieto motivoi akatemiatutkijaa
15 000 litran cocktail suoraan keuhkoihin
15 000 litran cocktail suoraan keuhkoihin
3/2014
15 000 litran cocktail suoraan keuhkoihin
Alumnien potentiaali hyötykäyttöön
Alumnien potentiaali hyötykäyttöön
3/2014
Alumnien potentiaali hyötykäyttöön
Miksi uusi vaate haisee?
Miksi uusi vaate haisee?
3/2014
Miksi uusi vaate haisee?
Yrityksen turvallisuustyö ulottuu myös vapaa-aikaan
Yrityksen turvallisuustyö ulottuu myös vapaa-aikaan
3/2014
Yrityksen turvallisuustyö ulottuu myös vapaa-aikaan
Pysäköinti muuttui maksulliseksi
Pysäköinti muuttui maksulliseksi
3/2014
Pysäköinti muuttui maksulliseksi
Tenure track -tehtävät ovat nyt avoinna
Tenure track -tehtävät ovat nyt avoinna
3/2014
Tenure track -tehtävät ovat nyt avoinna
Koska koodaaminen on joka tytön oikeus!
Koska koodaaminen on joka tytön oikeus!
3/2014
Koska koodaaminen on joka tytön oikeus!

Tampereen teknillinen yliopisto on teknologisen kehityksen tiennäyttäjä sekä tutkimusmaailman ja elinkeinoelämän yhteistyökumppani. Yliopistosta valmistuu haluttuja osaajia yhteiskunnan eri aloille.

Käyntiosoite:
Korkeakoulunkatu 10,
33720 Tampere

Postiosoite:
PL 527, 33101 Tampere

Puhelinvaihde:
03 311 511
ma–pe kello 8–16.15
kesällä ma–pe 8–15.45

Virallinen sähköpostiosoite:
tty.asiointi@tut.fi