多级特征全局一致性的伪造人脸检测

目的 随着深度伪造技术的快速发展,人脸伪造图像越来越难以鉴别,对人们的日常生活和社会稳定造成了潜在的安全威胁。尽管当前很多方法在域内测试中取得了令人满意的性能表现,但在检测未知伪造类型时效果不佳。鉴于伪造人脸图像的伪造区域和非伪造区域具有不一致的源域特征,提出一种基于多级特征全局一致性的人脸深度伪造检测方法。方法 使用人脸结构破除模块加强模型对局部细节和轻微异常信息的关注。采用多级特征融合模块使主干网络不同层级的特征进行交互学习,充分挖掘每个层级特征蕴含的伪造信息。使用全局一致性模块引导模型更好地提取伪造区域的特征表示,最终实现对人脸图像的精确分类。结果 在两个数据集上进行实验。在域内实验中,本文方法的各项指标均优于目前先进的检测方法,在高质量和低质量FaceForensics++数据集上,AUC(area under the curve)分别达到99.02%和90.06%。在泛化实验中,本文的多项评价指标相比目前主流的伪造检测方法均占优。此外,消融实验进一步验证了模型的每个模块的有效性。结论 本文方法可以较准确地对深度伪造人脸进行检测,具有优越的泛化性能,能够作为应对当前人脸伪造威胁的一种有效检测手段。     

局部相似度异常的强泛化性伪造人脸检测

目的 人脸伪造技术迅猛发展，对社会信息安全构成了严重威胁，亟需强泛化性伪造人脸检测算法抵抗多种多样的伪造模型。目前的研究发现伪造算法普遍包含人脸与背景融合的操作，这意味着任何伪造方式都难以避免在人脸边缘遗留下伪造痕迹。根据这一发现，本文将模型的学习目标从特定的伪造痕迹特征转化为更加普适的人脸图像局部相似度特征，并提出了局部相似度异常的深度伪造人脸检测算法。方法 首先提出了局部相似度预测（local similarity predicator，LSP）模块，通过一组局部相似度预测器分别计算RGB图像中间层特征图的局部异常，同时，为了捕捉频域中的真伪线索，还提出了可学习的空域富模型卷积金字塔（spatial rich model convolutional pyramid，SRMCP）来提取多尺度的高频噪声特征。结果 在多个数据集上进行了大量实验。在泛化性方面，本文以ResNet18为骨干网络的模型在FF++4个子集上的跨库检测精度分别以0.77%、5.59%、6.11%和4.28%的优势超越了对比方法。在图像压缩鲁棒性方面，在3种不同压缩效果下，分别以2.48%、4.83%和10.10%的优势超越了对比方法。结论 本文方法能够大幅度提升轻量型卷积神经网络的检测性能，相比于绝大部分工作都取得了更优异的泛化性和鲁棒性效果。     

面向轻量级深度伪造检测的无数据模型压缩

目的 尽管现有的深度伪造检测方法已在各大公开数据集上展现出了极佳的真伪鉴别性能,但考虑到运行过程中耗费的巨大内存占用和计算成本,如何实现此类模型的在线部署仍是一个具有挑战性的任务。对此,本文尝试利用无数据量化的方法开发轻量级的深度伪造检测器。方法 在保证准确率损失较少的前提下,对提前训练好的高精度深度伪造检测模型进行压缩处理,不再使用32 bit浮点数表示模型的权重参数与激活值,而是将其全部转化为低位宽的整型数值。此外,由于人脸数据涉及隐私保护问题,本文中所有的量化操作都是基于无数据场景完成的,即利用合成数据作为校准集来获取正确的激活值范围。这些数据经过不断优化迭代,完美匹配了存储在预训练模型各批归一化层中的统计信息,与原始训练数据具备非常相似的分布特征。结果 在两个经典的人脸伪造数据集FaceForensics++和Celeb-DF v2上,4种预先训练好的深度伪造检测模型ResNet50、Xception、EfficientNet-b3和MobileNetV2经过所提方法的量化压缩处理后,均能保持甚至超越原有的性能指标。即使当模型的权重和激活值被压缩为6 bit时,所得轻量级模型的最低检测准确率也能达到81%。结论 通过充分利用蕴含在深度伪造检测预训练模型中的有价值信息,本文提出了一种基于无数据模型压缩的轻量级人脸伪造检测器,该检测器能够准确高效地识别出可疑人脸样本的真实性,与此同时,检测所需的资源和时间成本大幅降低。     

深度残差学习下的光源颜色估计

目的 颜色恒常性通常指人类在任意光源条件下正确感知物体颜色的自适应能力,是实现识别、分割、3维视觉等高层任务的重要前提。对图像进行光源颜色估计是实现颜色恒常性计算的主要途径之一,现有光源颜色估计方法往往因局部场景的歧义颜色导致估计误差较大。为此,提出一种基于深度残差学习的光源颜色估计方法。方法 将输入图像均匀分块,根据局部图像块的光源颜色估计整幅图像的全局光源颜色。算法包括光源颜色估计和图像块选择两个残差网络：光源颜色估计网络通过较深的网络层次和残差结构提高光源颜色估计的准确性;图像块选择网络按照光源颜色估计误差对图像块进行分类,根据分类结果去除图像中误差较大的图像块,进一步提高全局光源颜色估计精度。此外,对输入图像进行对数色度预处理,可以降低图像亮度对光源颜色估计的影响,提高计算效率。结果 在NUS-8和重处理的ColorChecker数据集上的实验结果表明,本文方法的估计精度和稳健性较好;此外,在相同条件下,对数色度图像比原始图像的估计误差低10% 15%,图像块选择网络能够进一步使光源颜色估计网络的误差降低约5%。结论 在两组单光源数据集上的实验表明,本文方法的总体设计合理有效,算法精度和稳健性好,可应用于需要进行色彩校正的图像处理和计算机视觉等领域。     

基于人脸认知模式的相似脸搜索

目的 人类对人脸认知模式的探索由来已久,并且已经成功应用于美容整形等研究领域。然而,目前在计算机视觉和模式识别领域,计算人脸相似度的方法没有考虑人对人脸的认知模式,使得现有方法的计算结果从人的认知习惯角度来讲并非最佳。为克服以上缺陷,提出一种基于人脸认知模式的相似脸搜索算法。方法 依据人脸认知模式,选取特征点,并计算特征量,构造各面部器官（眼睛、鼻子、嘴巴、脸型）分类模型,即面部器官形状相似性度量模型,并采用圆形LBP算子,计算两幅人脸对应器官的纹理相似度,二者综合作为相似脸搜索的依据。结果 分别用本文方法和代表相似脸搜索最高水平的Face++的方法对80幅正面、中性表情、平视角度拍摄的人脸图像进行测试。本文方法的整体准确率高于Face++方法,其中,TOP1、TOP2最相似搜索结果准确率优势明显,均高出Face++方法12%以上。结论 实验结果表明,本文方法的搜索结果更加符合人脸认知模式,可应用于正面、中性表情、平视角度拍摄的人脸图像的相似脸搜索。此外,还可以将此类基于认知模式的图像搜索思路推广应用于商业领域,如基于图像的相似网购商品搜索等。     

结合区域协方差分析的图像显著性检测

目的 图像显著性检测的目的是为了获得高质量的能够反映图像不同区域显著性程度的显著图,利用图像显著图可以快速有效地处理图像中的视觉显著区域。图像的区域协方差分析将图像块的多维特征信息表述为一个协方差矩阵,并用协方差距离来度量两个图像块特征信息的差异大小。结合区域协方差分析,提出一种新的图像显著性检测方法。方法 该方法首先将输入的图像进行超像素分割预处理;然后基于像素块的区域协方差距离计算像素块的显著度;最后对像素块进行上采样用以计算图像像素点的显著度。结果 利用本文显著性检测方法对THUS10000数据集上随机选取的200幅图像进行了显著性检测并与4种不同方法进行了对比,本文方法估计得到的显著性检测结果更接近人工标定效果,尤其是对具有复杂背景的图像以及前背景颜色接近的图像均能达到较好的检测效果。结论 本文方法将图像像素点信息和像素块信息相结合,避免了单个噪声像素点引起图像显著性检测的不准确性,提高了检测精确度;同时,利用协方差矩阵来表示图像特征信息,避免了特征点的数量、顺序、光照等对显著性检测的影响。该方法可以很好地应用到显著目标提取和图像分割应用中。     

掩膜融合下的人脸图像质量评价方法

目的 人脸识别技术已经在众多领域中得到广泛应用,然而现有识别方法对于人脸图像的质量要求普遍较高,低质量图像会严重影响系统的识别性能,产生误判。人脸图像质量评价方法可用于高质量图像的筛选,对改善人脸识别系统的性能有重要作用。不同于传统的图像质量评价,人脸图像质量评价是一种可用性评价,目前对其研究较少。人们在进行人脸识别时往往主要通过眼睛、鼻子、嘴等关键区域;基于此,本文提出了一种基于掩膜的人脸图像质量无参考评价方法,通过挖掘脸部关键区域对人脸识别算法的影响计算人脸图像质量。方法 人脸识别方法通常需要比较输入人脸图像和高质量基准图像之间的特征相似度;本文从另一个角度出发,在输入人脸图像的基础上构造低可用性图像作为伪参考,并通过计算输入人脸图像和伪参考图像间的相似性获得输入人脸图像的质量评价分数。具体地,对一幅输入的人脸图像,首先对其关键区域添加掩膜获得低可用性质量的掩膜人脸图像,然后将输入图像和掩膜图像输入特征提取网络以获得人脸特征,最后计算特征间的距离获得输入人脸图像的质量分数。结果 用AOC(错误拒绝曲线围成的区域面积)作为评估指标,在5个数据集上将本文方法与其他主流的人脸质量评价方法进行了充分比较,在LFW(labeled faces in the wild)数据集中比性能第2的模型提升了14.8%,在CelebA(celebFaces attribute)数据集中提升了0.1%,在DDFace(diversified distortion face)数据集中提升了2.9%,在VGGFace2(Visual Geometry Group Face2)数据集中提升了3.7%,在CASIA-WebFace(Institute of Automation, Chinese Academy of Science-Website Face)数据集中提升了4.9%。结论 本文提出的基于掩膜的人脸图像质量评价方法,充分利用了人脸识别的关键性区域,将人脸识别的特点融入到人脸图像质量评价算法的设计中,能够在不需要参考图像的条件下准确预测出不同失真程度下的人脸图像质量分数,并且性能优于目前的主流方法。     

融合通道位置注意力机制和并行空洞卷积的人脸年龄合成

目的 人脸年龄合成旨在合成指定年龄人脸图像的同时保持高可信度的人脸,是计算机视觉领域的热门研究方向之一。然而目前主流人脸年龄合成模型过于关注纹理信息,忽视了与人脸相关的多尺度特征,此外网络存在对身份信息筛选不佳的问题。针对以上问题,提出一种融合通道位置注意力机制和并行空洞卷积的人脸年龄合成网络（generative adversarial network（GAN）composed of the parallel dilated convolution and channel-coordinate attention mechanism,PDA-GAN）。方法 PDA-GAN基于生成对抗网络提出了并行三通道空洞卷积残差块和通道—位置注意力机制。并行三通道空洞卷积残差块将3种膨胀系数空洞卷积提取的不同尺度人脸特征融合,提升了特征尺度上的多样性和总量上的丰富度;通道—位置注意力机制通过对人脸特征的长度、宽度和深度显著性计算,定位图像中与年龄高度相关的通道和空间位置区域,增强了网络对通道和空间位置上敏感特征的表达能力,解决了特征冗余问题。结果 实验在Flickr高清人脸数据集（Flickr-faces-high-quality,FFHQ）上训练,在名人人脸属性高清数据集（large-scale celebfaces attributes dataset-high quality,Celeba-HQ）上测试,将本文提出的PDA-GAN与最新的3种人脸年龄图像合成网络进行定性和定量比较,以验证本文方法的有效性。实验结果表明,PDA-GAN显著提升了人脸年龄合成的身份置信度和年龄估计准确度,具有良好的身份信息保留和年龄操控能力。结论 本文方法能够合成具有较高真实度和准确性的目标年龄人脸图像。     

单幅人脸图像的全景纹理图生成方法

目的 针对从单幅人脸图像中恢复面部纹理图时获得的信息不完整、纹理细节不够真实等问题,提出一种基于生成对抗网络的人脸全景纹理图生成方法。方法 将2维人脸图像与3维人脸模型之间的特征关系转换为编码器中的条件参数,从图像数据与人脸条件参数的多元高斯分布中得到隐层数据的概率分布,用于在生成器中学习人物的头面部纹理特征。在新创建的人脸纹理图数据集上训练一个全景纹理图生成模型,利用不同属性的鉴别器对输出结果进行评估反馈,提升生成纹理图的完整性和真实性。结果 实验与当前最新方法进行了比较,在CelebA-HQ和LFW （labled faces in the wild）数据集中随机选取单幅正面人脸测试图像,经生成结果的可视化对比及3维映射显示效果对比,纹理图的完整度和显示效果均优于其他方法。通过全局和面部区域的像素量化指标进行数据比较,相比于UVGAN,全局峰值信噪比（peak signal to noise ratio,PSNR）和全局结构相似性（structural similarity index,SSIM）分别提高了7.9 dB和0.088,局部PSNR和局部SSIM分别提高了2.8 dB和0.053;相比于OSTeC,全局PSNR和全局SSIM分别提高了5.45 dB和0.043,局部PSNR和局部SSIM分别提高了0.4 dB和0.044;相比于MVF-Net （multi-view 3D face network）,局部PSNR和局部SSIM分别提高了0.6和0.119。实验结果证明,提出的人脸全景纹理图生成方法解决了从单幅人脸图像中重建面部纹理不完整的问题,改善了生成纹理图的显示细节。结论 本文提出的人脸全景纹理图生成方法,利用人脸参数和网络模型的特性,使生成的人脸纹理图更完整,尤其是对原图不可见区域,像素恢复自然连贯,纹理细节更真实。     

两层级联卷积神经网络的人脸检测

目的 传统人脸检测方法因人脸多姿态变化和人脸面部特征不完整等问题,导致检测效果不佳。为解决上述问题,提出一种两层级联卷积神经网络（TC_CNN）人脸检测方法。方法 首先,构建两层卷积神经网络模型,利用前端卷积神经网络模型对人脸图像进行特征粗略提取,再利用最大值池化方法对粗提取得到的人脸特征进行降维操作,输出多个疑似人脸窗口;其次,将前端粗提取得到的人脸窗口作为后端卷积神经网络模型的输入进行特征精细提取,并通过池化操作得到新的特征图;最后,通过全连接层判别输出最佳检测窗口,完成人脸检测全过程。结果 实验选取FDDB人脸检测数据集中包含人脸多姿态变化以及人脸面部特征信息不完整等情况的图像进行测试,TC_CNN方法人脸检测率达到96.39%,误检率低至3.78%,相比当前流行方法在保证算法效率的同时检测率均有提高。结论 两层级联卷积神经网络人脸检测方法能够在人脸多姿态变化和面部特征信息不完整等情况下实现精准检测,保证较高的检测率,有效降低误检率,方法具有较好的鲁棒性和泛化能力。     

Only connect: teaching, technology and telesis

Abstract This paper describes an approach to the design of interactive multimedia materials being developed in a European Community project. The developmental process is seen as a dialogue between technologists and teachers. This dialogue is often problematic because of the differences in training, experience and culture between them. Conditions needed for fruitful dialogue are described and the generic model for learning design used in the project is explained.     

European Community policy and the market

Abstract This paper starts with some reflections on the policy considerations and priorities which are shaping European Commission (EC) research programmes. Then it attempts to position the current projects which seek to capitalise on information and communications technologies for learning in relation to these priorities and the apparent realities of the marketplace. It concludes that while there are grounds to be optimistic about the contribution EC programmes can make to the efficiency and standard of education and training, they are still too technology driven.     

一种自适应子融合集成多分类器方法

融合集成方法已经广泛应用在模式识别领域,然而一些基分类器实时性能稳定性较差,导致多分类器融合性能差,针对上述问题本文提出了一种新的基于多分类器的子融合集成分类器系统。该方法考虑在度量层融合层次之上通过对各类基多分类器进行动态选择,票数最多的类别作为融合系统中对特征向量识别的类别,构成一种新的自适应子融合集成分类器方法。实验表明,该方法比传统的分类器以及分类融合方法识别准确率明显更高,具有更好的鲁棒性。     

煤矿井下安全监控分站的设计及其仿真实现

为了设计一种具有低成本、低功耗、易操作、功能强且可靠性高的煤矿井下安全分站,针对煤矿安全生产实际,文章提出了采用MCS-51系列单片机为核心、具有CAN总线通信接口的煤矿井下安全监控分站的设计方案;首先给出煤矿井下安全监控分站的整体构架设计,然后着重阐述模拟量输入信号处理系统的设计过程,最后说明单片机最小系统及其键盘、显示、报警、通信等各个组成部分的设计;为验证设计方案的可行性与有效性,使用Proteus软件对设计内容进行仿真验证,设计的煤矿井下安全监控分站具有瓦斯、温度等模拟量参数超标报警功能和电机开停、风门开闭等开关量指示功能;仿真结果表明:设计的煤矿井下安全监控分站具有一定的实际应用价值.     

Avoiding semantic and temporal gaps in developing software intensive systems

Development of software intensive systems (systems) in practice involves a series of self-contained phases for the lifecycle of a system. Semantic and temporal gaps, which occur among phases and among developer disciplines within and across phases, hinder the ongoing development of a system because of the interdependencies among phases and among disciplines. Such gaps are magnified among systems that are developed at different times by different development teams, which may limit reuse of artifacts of systems development and interoperability among the systems. This article discusses such gaps and a systems development process for avoiding them.     

基于QTE的蒙古文显示机制研究与实现

蒙古语言是中国蒙古族使用的通用语言,由于蒙古文区别于其他文字的书写方式和其自身变形机制等特点,在很多通用的文字处理引擎中都不被支持。在嵌入式产品开发与应用领域中Linux加QTE已经成为流行方式。该文给出了一种在QTE环境上实现基于标准Unicode的蒙古文点阵显示和变形算法, 并自定义了支持蒙古文的QTE组件,扩展了QTE功能,为在Linux加QTE方式的嵌入式体系结构中处理蒙古文提供了一种解决方法。     

Designing economic np control charts: A programmed simulation approach

This paper presents control charts models and the necessary simulation software for the location of economic values of the control parameters. The simulation program is written in FORTRAN, requires only 10K of main storage, and can run on most mini and micro computers. Two models are presented - one describes the process when it is operating at full capacity and the other when the process is operating under capacity. The models allow the product quality to deteriorate to a further level before an existing out-of-control state is detected, and they can also be used in situations where no prior knowledge exists of the out-of-control causes and the resulting proportion defectives.     

基于AD9626的模拟信号采集存储卡设计

自然界的绝大部分信号都是以模拟的形式存在,因此模拟信号的采集转换存储在数字时代十分关键。文章讨论了在雷达信号处理领域基于AD9626的AD采集存储卡的设计原理、硬件结构和程序设计与芯片配置等问题,为今后相关领域的研究提供了可参考的方案。     

The development of robot art

Going through a few examples of robot artists who are recognized worldwide, we try to analyze the deepest meaning of what is called “robot art” and the related art field definition. We also try to highlight its well-marked borders, such as kinetic sculptures, kinetic art, cyber art, and cyberpunk. A brief excursion into the importance of the context, the message, and its semiotics is also provided, case by case, together with a few hints on the history of this discipline in the light of an artistic perspective. Therefore, the aim of this article is to try to summarize the main characteristics that might classify robot art as a unique and innovative discipline, and to track down some of the principles by which a robotic artifact can or cannot be considered an art piece in terms of social, cultural, and strictly artistic interest. This work was presented in part at the 13th International Symposium on Artificial Life and Robotics, Oita, Japan, January 31–February 2, 2008     

A human-computer interface for non-computer specialists

The COM teleconferencing system was designed to be easy to use for both beginners and people with much computer experience. A number of design choices in organizing the human-computer interface were considered very carefully. These design problems are not unique for teleconferencing applications, but will appear in many other developments of human-computer interfaces for non-computer specialists. This report discusses naming conventions, menu format, user commands, help facility and the treatment of ‘type ahead’ from the users.