人脸特征点定位方法的研究

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随着计算机视觉和模式识别领域的不断发展,人脸识别研究受到了越来越多的关注。对人脸识别而言,人脸特征点定位至关重要。如何在图像中快速、准确地定位出人脸器官的特征点(如嘴角、鼻尖、眼球、下巴尖等)是人脸特征点定位算法的主要任务。到目前为止人脸特征点定位得到了广泛和深入的研究,取得了许多实用性较强的研究成果。但是由于受姿态、光照、表情以及遮挡等问题的影响,要实现鲁棒和快速的人脸特征点定位仍然存在较大的困难。在上述研究背景下,本文系统、深入地对人脸特征点定位问题进行了探讨,提出了一些有针对性的人脸特征点定位算法,取得了令人满意的研究成果。  本文的主要研究工作及其创新点如下:  1.利用概率随机森林和级联回归相结合的方法,提出了一种基于局部概率特征(Local Probability Features,LPF)的人脸特征点定位算法。随机森林是一种对数据具有强大泛化能力,对样本具有强大分类能力的决策方法,而级联回归则具有可稳步逼近回归目标真实值的功能。首先,利用训练样本的统计特性计算局部概率特征;然后,用局部概率特征来训练回归模型,使得预测结果逼近特征点的真实位置;之后,根据级联回归的思想将上述步骤重复一定的次数,使训练模型的输出结果更加逼近真实值;最后,利用均值融合的方法,给出人脸特征点的最终预测结果。实验结果表明,本文所提的算法较其他经典算法具有一定的优势,可以克服各种姿态、光照以及表情变化的不良影响。  2.利用深度学习的相关研究成果,提出了一种基于分支结构的深度卷积神经网络(Deep Convolution Neural Network based on Branch Structure,DCNNBS),并将其与现有的经典分类网络+回归的方法相结合以实现对人脸特征点的定位。为了获得精准的特征点定位效果,本算法除了对人脸特征点采取整体预测外,还根据人脸器官的分布情况,将人脸区域划分为外围轮廓与内部特征点两个部分分别进行预测。此外,为了避免单一模型的不稳定性,多模型融合策略也被用于最终的决策中。实验结果表明,该算法性能稳定且适应性较强,在不同的人脸数据库上均取得了令人满意的定位效果。
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