基于深度学习的多姿态人脸识别的研究

来源 :东华大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:niujicun
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
伴随互联网技术的更新换代、不断发展,人脸识别技术被应用于生活的各个角落,依托于人脸识别技术的产生带来了诸多的便利,相应的推动了研究学者对于依托新兴产业的识别技术的深入研究。如今,人脸识别技术已经由传统的模板匹配、几何特征等识别方法过渡为基于神经网络的人脸识别方法,在基于实验环境下的识别效果甚至已经达到精准识别的水平。但是,在基于非理想状况的现实生活中,人脸识别的效果受到很多因素的影响,包括光照、遮挡以及多姿态等。在这些干扰因素中,多姿态问题仍然是研究的难点和重点,现实场景下由于人脸角度的偏转会导致人脸特征信息的缺失,造成识别效果低下。因此如何在多姿态角度偏转的情况下提高识别率是研究的重点。本文针对非配合条件下的干扰人脸识别最重要的因素进行研究,主要研究基于深度学习下的多姿态人脸识别。首先介绍了人脸识别的主要流程、多姿态识别的主要方法以及常用的多姿态人脸数据集。由于特征等变换能够将非正面特征映射到正面特征,而基于深度学习的人脸识别能够用神经网络来提取丰富的人脸特征信息,本文基于这两个方面的优点,将特征等变换在深度空间进行非正面特征的矫正,在深层次的空间下引入对于识别非正面特征所带来的误差。本文基于深度学习利用开源框架pytorch、tensorflow等对识别模型进行构建,利用公开数据集VGGFace2进行训练网络,最后利用CFP、IJB-A、LFW公开数据集进行测试。通过测试数据集最终的识别结果证明本文的多姿态识别模型对于具有挑战性的数据集识别效果较好,在人脸识别上能够达到96.83%的准确率,较一般的多姿态识别模型效果好。考虑到如今神经网络的层数不断加深,越来越多的神经网络被提出用于训练更新参数,本文基于三个神经网络进行比对,采用了两个经典的残差神经网络Res Net18和Res Net50以及2019年Google提出的轻量级神经网络模型Mobile Net V3对人脸数据集进行训练,从训练结果上来看Res Net50和Mobile Net V3效果较好,但是由于Mobile Net V3采用的深层可分离卷积的思想,网络的计算参数相比Res Net18少,训练和参数的迭代更新也会较快。对于最后的识别结果测试,Mobil Net V3效果准确度92.9%较Res Net50的92.5%好并且网络中的参数减少了3倍多。对于多姿态中的姿态角估计,本文在采用了基于dlib模型的68个关键点检测得到人脸特征后,利用非线性最小二乘法的思想采用Open CV的solve Pn P函数得到对应的旋转向量,从而得到人脸数据集在三维空间中的偏转角度。由于多姿态的人脸主要受到偏航角的影响,本文使用EPn P算法来拟合姿态估计模型,最终实现通过非线性优化来得到偏航系数的方程表达式。实验结果表明,对于该模型方法的设计,极端姿态下的识别效果也有较为优秀的表现,在LFW数据集上的平均识别结果可以达到97%,在更为复杂的数据集IJB-A上甚至达到95%左右的效果。说明本文采用的在深度空间进行姿态角度的偏转从而实现提高识别效果具有一定的意义。
其他文献
传感器是获取信息的一种重要工具,处于工业自动化生产的最前端,应用十分广泛。本文研究的反射式光纤位移传感器作为一种测量位移的传感器,具有诸多优点,比如探头小、结构简单、使用简便、寿命长、功耗小、抗电磁干扰能力强,等等。但是该传感器的测量精度容易受一些干扰因素的影响,其中非线性误差、环境温度是两个干扰因素的影响尤为突出。针对这些问题,本文深入研究了解决方案,在此基础上研制出了一套测量系统,核心目标是提
自由曲面在工业领域中应用广泛,打磨技术能够极大地影响自由曲面工件最终表面质量。目前自由曲面打磨还是以人工为主,加工效率低,为保证打磨质量并提高打磨效率,机器人离线打磨取代人工作业已逐渐成为主流加工方法。在打磨过程中,机器人的路径规划是离线打磨的关键技术之一。本文基于ROS开源操作平台,融合路径规划方法,形成了具有打磨仿真环境的机器人离线编程软件系统,并进行了实验验证,本文研究内容如下:首先,本文对
人体运动信息采集和模式识别是人体意图判断、医疗健康、VR虚拟人机交互、可穿戴外骨骼机器人控制等多个领域的研究基础。在可穿戴式外骨骼机器人中,监视和识别人体运动模式尤为重要。可穿戴外骨骼运动控制的前提是能够在进行下一步控制之前判断当前运动情况。可穿戴设备也被频繁设计并广泛应用于医疗保健应用。帕金森氏病的特征可以通过分析步态的变化来评估,步态监测系统可帮助提供患者的实时状态,这有助于医生制定准确的康复
工业的发展离不开钢铁材料的支撑,现代工业的发展对钢板质量的要求越来越高。在钢板生产过程中会产生多种类型的缺陷,如辊印、刮痕和结疤等,这些缺陷会直接影响到钢板的质量、性能,因此需要对钢板缺陷进行有效的检测。本文针对目前传统的钢板表面缺陷检测方法自动化程度低、检测速度慢以及准确率低等问题,研究了一种基于深度学习的钢板表面缺陷检测方法,实现钢板缺陷的智能化检测。钢板表面缺陷具有多类别、多尺度和小目标等特
阿尔兹海默症对中老年人和社会的危害较大,但是目前并没有针对该疾病的特效治疗药物。如果能够尽可能早地检测出阿尔兹海默症的病情发展趋势,就能够及早地对患者采取合适的医疗措施,延缓疾病的恶化进程。根据受试者在恶化为AD前病情的发展趋势将受试者分为平稳型与进展型,平稳型受试者虽然处于轻度认知障碍(MCI)阶段,但却能保持较长时间不继续恶化,而进展型受试者则会迅速转化为AD。因此本文的研究重点在于区分这两种
随着互联网、移动互联网、物联网等相关技术的发展,各个行业的数据量飞速增长,人们急需一种有效的手段充分挖掘海量数据背后所蕴含的价值。群智和众包的出现为解决这个问题提供了更多的可能。为了更有效地管理任务,国内外纷纷涌现不少众包平台,如Amazon的Mechanical Turk、网易的有道众包等。用户可以方便地发布及接受各种各样的任务。然而由于工人的行为具有不确定性,平台方无法直接将任务随机地交付给工
随着信息技术的不断发展,数据处理量不断增大,如何在海量、高维度的数据集中进行快速搜索显得越来越重要。数十年来,近似最近邻搜索(Approximate Nearest Neighbor,简称ANNS)一直是一个热门话题,它在数据挖掘,机器学习和人工智能的许多应用中发挥着重要作用。对于稀疏的离散数据(比如文档),用户可以构建高级索引结构(比如倒排索引)来进行有效地最近邻搜索。但是对于密集的连续向量,目
中国是鞋品制造大国,每年制鞋业为我国创造巨大经济利润。然而制鞋业主要集中于东南沿海,近年来劳动力成本不断上升,同时我国鞋品生产设备落后,自动化程度不高造成了鞋品一致性差、生产效率低、一线工人工作强度大等问题,上述问题对我国制鞋业的发展产生很大限制。本课题来源于国家重点研发计划“面向运动鞋服行业的机器人自动化生产线”,根据冷粘制鞋行业的实际情况,对工业机器人鞋帮打粗作业进行相应研究,提高了冷粘线鞋帮
纺织布匹瑕疵检测是纺织品生产环节中至关重要的一步,如何更进一步的提高纺织布匹瑕疵检测的精度和速度将对这一重要的生产步骤产生十分积极的影响,这能够有效的促进纺织品行业持续健康的发展。因此,本文特别针对纺织布匹瑕疵检测环节中的检测精度和速度这两个方面展开了细致的研究,本文完成的主要创新工作如下:针对目前业界前沿的目标检测算法在织物布匹瑕疵的检测精度方面仍然存在有待提升空间的问题,本文提出了三种不同的技
目前在纺织领域,工厂主流的布匹质检方式为人工检测。随着工业智能化的发展,机器视觉技术凭借其检测速度快和精度高的优势,得到了纺织领域的更多关注。部分纺织企业开始使用基于机器视觉的布匹瑕疵检测系统,目前的瑕疵检测系统主要用于素色布的瑕疵检测。根据工厂实际生产的布匹情况,结合消费者对服装布匹的需求,发现以复杂背景图案的花色布为主。由于花色布的瑕疵特征提取受到复杂背景图案的干扰较大,而传统机器视觉的算法依