Inter-individual Variability of the Facial Morphology During Conscious Smiling

Abstract

Introduction:

Since many simulation and animation procedures for mimicry are based on averaged values and do not take into account an individual’s situation, the goal of this study was to investigate the intra- and inter-individual variability of conscious smiling.

Materials and Methods:

Twenty-three surface points were marked on the faces of 31 adult test individuals. Six photographs of each subject’s face were then taken under standardized conditions, one with a neutral facial expression and five while the individual was asked to smile (conscious smile “on command“). After digital superposition of the individual images (neutral and smiling) the displacements were measured for every measurement point on each individual. All data underwent statistical evaluation after normalization in the vertical and horizontal directions. Evaluation of intra- and inter-individual variability was carried out by analyzing the corresponding coefficients of variation and the formation of confidence intervals (confidence level 95%).

Results:

The repeated measurements upon conscious smiling showed a moderate intra-individual variability with coefficients of variation under 10%. In contrast, the inter-individual variability of the measured values was relatively high. Here variation coefficients were measured of between 28% and 60% depending on the localization of the measuring point. The displacements’ absolute magnitude was greatest in the lower facial third. The two corners of the mouth, the upper lip in the philtrum area, the cheeks and the side wings of the nose revealed the highest displacements.

Conclusion:

Due to the high inter-individual variability, an analysis based on averaged values or a simulation of the conscious smile must be viewed with a certain amount of criticism.

Zusammenfassung

Einleitung:

Da viele Simulations- und Animationsverfahren zur Mimik auf Durchschnittswerten beruhen und die individuelle Situation unberücksichtigt lassen, war es Ziel dieser Studie, die intra- und interindividuelle Variabilität des bewussten Lächelns zu untersuchen.

Material und Methodik:

Bei 31 erwachsenen Probanden wurden 23 Oberflächenpunkte im Gesicht markiert. Anschließend wurden bei jedem Probanden sechs Fotografien (en face) unter standardisierten Bedingungen angefertigt, eine mit neutralem Gesichtsausdruck und fünf lächelnd (bewusstes Lächeln “on command“). Nach digitaler Überlagerung der einzelnen Aufnahmen (neutral und lächelnd) konnte für jeden Messpunkt die probandenindividuelle Verschiebung gemessen werden. Nach Normalisierung in vertikaler und horizontaler Richtung wurden alle Daten statistisch ausgewertet. Die Beurteilung der intra- und interindividuellen Variabilität erfolgte über die Analyse der entsprechenden Variationskoeffizienten und die Bildung von Konfidenzintervallen (95%-Konfidenzniveau).

Ergebnisse:

Die Wiederholungsmessungen beim bewussten Lächeln ergaben eine moderate intraindividuelle Variabilität mit Variationskoeffizienten kleiner als 10%. Im Gegensatz dazu war die interindividuelle Variabilität der Messwerte relativ hoch. Hier wurden Variationskoeffizienten je nach Lokalisation des Messorts zwischen 28% und 60% gemessen. Der absolute Betrag der Verschiebungen war im unteren Gesichtsdrittel am größten. Die beiden Mundwinkel, die Oberlippe im Philtrumbereich, die Wangen und die Nasenflügelansätze zeigten dabei die höchsten Verschiebungswerte.

Schlussfolgerung:

Aufgrund der hohen interindividuellen Variabilität ist eine auf Durchschnittswerten basierende Analyse oder Simulation des bewussten Lächelns als sehr kritisch zu sehen.