基于半监督流形学习的人脸识别方法

如何有效地将流形学习(Manifold learning,ML)和半监督学习(Semi-supervised learning,SSL)方法进行结合是近年来模式识别和机器学习领域研究的热点问题.提出一种基于半监督流形学习(Semi-supervised manifold learning,SSML)的人脸识别方法,它在部分有标签信息的人脸数据的情况下,通过利用人脸数据本身的非线性流形结构信息和部分标签信息来调整点与点之间的距离形成距离矩阵,而后基于被调整的距离矩阵进行线性近邻重建来实现维数约简,提取低维鉴别特征用于人脸识别.基于公开的人脸数据库上的实验结果表明,该方法能有效地提高人脸识别的性能.     

无监督局部特征学习的鲁棒性人脸识别

特征表示是人脸识别的关键问题,由于人脸图像在拍摄过程中受光照、遮挡、姿势等因素的影响,如何提取鲁棒的图像特征成了研究的重点。受卷积网络框架的启发,结合K-means算法在卷积滤波器学习中所具有的效果稳定、收敛速度快等优点,提出了一种简单有效的人脸识别方法,主要包含三个部分：卷积滤波器学习、非线性处理和空间平均值池化。具体而言,首先在训练图像中提取局部图像块,预处理后,使用K-means算法快速学习滤波器,每个滤波器与图像进行卷积运算;然后通过双曲正切函数对卷积图像进行非线性变换;最后利用空间平均值池化对图像特征进行去噪和降维。分类阶段仅采用简单的线性回归分类器。在AR和ExtendedYaleB数据集上的评估实验结果表明所提方法虽然简单却非常有效,而且对光照和遮挡表现出了强鲁棒性。     

基于LLE+LDA的人脸识别方法

LLE是最近几年出现的一种非线性降维方法,它是流形学习算法中的一种局部方法.LDA是一种广泛使用的用于人脸特征提取的方法,受小样本问题困扰,在加入PCA后,性能虽有提高,但由于移去了类内散布矩阵的零空间,使得有利于识别的信息可能丢失.且PCA与LDA均是一种线性方法,不利于人脸这种非线性数据的降维.因此将非线性降维方法LLE与监督学习方法LDA 进行接合,使用LLE方法先将数据降到合适的维度,然后再使用LDA方法进行人脸特征的提取.经实验证明,该方法能显著提高人脸识别系统性能.     

融合LBP和表观流形鉴别分析的人脸识别算法

流形学习方法可以有效地发现存在于高维图像空间的低维子流形,但是流形学习是一种非监督学习方法,其鉴别能力反而不如传统的维数约简方法,且对人脸图像的光照、姿态等局部变化敏感,针对这两个问题,本文提出一种基于人脸表观流形鉴别分析的识别方法,该方法利用局部二元模式(Local binary pattern,LBP)对人脸图像进行局部特征描述,提取对局部变化不敏感的特征,然后使用有监督的核局部线性嵌入算法(Supervised kernell ocal linear embedding,SKLLE)对由局部特征构造的全局特征进行维数约简,提取低维鉴别流形特征进行人脸识别,该方法不仅对局部变化不敏感,而且将人脸表观流形和类别信息进行有效的结合,同时对新样本有较好的泛化性,实验结果表明该算法能有效的提高人脸识别的性能.     

基于Gabor特征量和核函数判决分析方法的人脸识别

研究了基于Gabor特征量和核函数判决方法的人脸识别方法,即首先利用Gabor滤波器组对输入样本进行处理,获得Gabor特征量;然后利用核函数判决方法实现人脸识别。Gabor滤波器组通过提取具有空间频率、空间位置和取向选择性的特征,较好克服了实际中由于表情和光照不同带来的变化;而核函数判决分析方法具有提取输入样本空间的非线性最佳鉴别特征的优点。实验仿真表明了该方法的有效性。     

非线性Radon变换及其在人脸识别中的应用

探讨抛物线、双曲线、椭圆3种非线性Radon变换及其性质,分析它们之间的关系,并将所述3种非线性Radon变换应用于人脸识别．通过对这3种非线性Radon变换及其性质研究得出,当抛物线、双曲线及椭圆的形状参数趋于无穷大时,图像抛物线Radon变换与线性Radon变换相等,双曲线Radon变换与椭圆Radon变换相等;同时,非线性Radon变换具有降噪功能和表达图像纹理特征的特点．文中将受噪声污染的人脸图像分别表示为3种非线性Radon变换下的特征矩阵,并结合PCA算法应用于人脸识别．实验结果表明非线性Radon变换在人脸识别中的有效性．     

基于深度学习与二维离散小波分解特征相融合的adaboost人脸识别模型

为了提高人脸识别的效率,本文提出了一种将小波分析、深度学习和adaboost分类器相结合的人脸识别方法。传统的基于小波变换的人脸识别算法仅仅提取了小波分解的低频分量用于分类图像的特征,为了更有效地提取人脸图像特征,提出了一种将传统特征和深度特征相融合的人脸识别算法。首先,通过二维离散小波变换函数对人脸图像进行二维离散小波变换,提取出人脸图像的低频部分作为特征值,接着通过深度残差网络提取人脸深度特征,最后将融合后的特征应用adaboost分类器进行分类识别。通过在ORL人脸库实验证明,融合后的方法能有效地提高分类识别率。     

基于能量的自适应局部Gabor特征提取的人脸识别

为了解决传统Gabor滤波器组在人脸识别过程中特征提取时间长、计算量大的问题,从不同方向、不同尺度以及全局角度按照能量大小构建了3种不同的局部Gabor滤波器组用来提取人脸特征。首先,分析数据库中部分图像Gabor变换后的图像能量,从不同角度选出能量较大的图像构建对应的局部Gabor滤波器组; 其次,根据所选滤波器组提取局部Gabor特征; 然后,采用线性判别分析(LDA)法进一步提取Fisher特征; 最后,利用最近邻法识别人脸图像。基于ORL人脸库和YALE人脸库的实验结果表明提出的人脸识别方法降低了人脸图像的特征维数,缩短了特征提取的时间,有效地提高了人脸识别率。     

典型相关分析融合全局和局部特征的人脸识别

为了提高人脸的识别率,提出一种典型相关分析融合全局和局部特征的人脸识别算法（SUB-CCA）。通过划分子模式方式避免人脸识别存在小样本、非线性问题,并提取局部特征,采用主成分分析提取人脸图像的全局特征,并采用相关分析算法对全局、局总特征进行融合,消除特征间冗余信息,降低特征维数,采用投票法得到人脸识别结果,并采用3个人脸数据集对算法性能进行测试。仿真结果表明,相对于参比算法,SUB-CCA提高了人脸识别的识别精度。     

基于局部中频Gabor滤波器组的人脸识别

针对传统Gabor滤波器组在人脸识别过程中特征提取时间长、计算量大的问题,提出一种利用局部Gabor滤波器组进行人脸图像中频特征提取的方法.选择中频带的Gabor滤波器构造局部中频Gabor滤波器组;提取局部Gabor中频特征;采用线性判别分析法(linear discriminate analysis,LDA)进一步提取Fisher特征,得到图像的Gabor+ Fisher特征,利用最近邻法进行人脸图像识别.基于ORL和AR人脸库的实验结果表明,基于此局部Gabor滤波器组的人脸识别方法较传统的Gabor特征提取方法降低了40％的特征维数,加快了特征提取速度,提高了人脸识别率.     

基于混合特征和分类树的细微表情识别方法

目前多数人脸表情识别的研究仅限于6种基本表情,未考虑到人脸表情变化是细微的.因此提出了基于混合特征和分类树的细微表情识别方法.对眼睛区域采用Gabor小波变换提取纹理变化特征,对鼻子区域采用2D-DCT提取纹理变化特征,而对嘴巴区域采用改进的AAM提取形状变化特征.分类识别时,将易混淆表情先归为一类进行表情的粗分类,然后对类内的表情选择相应表情贡献较大的特征子区域中的特征,进行表情细分类.在每级分类识别过程中,对每个区域采用离散HMM得出表情概率,最后采用在训练阶段得到的贡献权值进行加权融合得到分类结果.实验结果表明,该方法能够得到较好的识别效果,且处理速度快,适合于实时图像序列的细微表情识别.     

Feature representation for facial expression recognition based on FACS and LBP

In expression recognition, feature representation is critical for successful recognition since it contains distinctive information of expressions. In this paper, a new approach for representing facial expression features is proposed with its objective to describe features in an effective and efficient way in order to improve the recognition performance. The method combines the facial action coding system(FACS) and "uniform" local binary patterns(LBP) to represent facial expression features from coarse to fine. The facial feature regions are extracted by active shape models(ASM) based on FACS to obtain the gray-level texture. Then, LBP is used to represent expression features for enhancing the discriminant. A facial expression recognition system is developed based on this feature extraction method by using K nearest neighborhood(K-NN) classifier to recognize facial expressions. Finally, experiments are carried out to evaluate this feature extraction method. The significance of removing the unrelated facial regions and enhancing the discrimination ability of expression features in the recognition process is indicated by the results, in addition to its convenience.     

基于跨连接LeNet-5网络的面部表情识别

为避免人为因素对表情特征提取产生的影响,本文选择卷积神经网络进行人脸表情识别的研究.相较于传统的表情识别方法需要进行复杂的人工特征提取,卷积神经网络可以省略人为提取特征的过程.经典的LeNet-5卷积神经网络在手写数字库上取得了很好的识别效果,但在表情识别中识别率不高.本文提出了一种改进的LeNet-5卷积神经网络来进行面部表情识别,将网络结构中提取的低层次特征与高层次特征相结合构造分类器,该方法在JAFFE表情公开库和CK+数据库上取得了较好的结果.     

基于VGG-NET的特征融合面部表情识别

为了解决在面部表情特征提取过程中卷积神经网络CNN和局部二值模式LBP只能提取面部表情图像的单一特征,难以提取与面部变化高度相关的精确特征的问题,提出了一种基于深度学习的特征融合的表情识别方法。该方法将LBP特征和CNN卷积层提取的特征通过加权的方式结合在改进的VGG-16网络连接层中,最后将融合特征送入Softmax分类器获取各类特征的概率,完成基本的6种表情分类。实验结果表明,所提方法在CK+和JAFFE数据集上的平均识别准确率分别达到了97.5%和97.62%,利用融合特征得到的识别结果明显优于利用单一特征识别的效果。与其他方法相比较,该方法能有效提高表情识别准确率,对光照变化更加鲁棒。     

基于张量分析的表情特征提取

表情识别的性能依赖于所提取表情特征的有效性,现有方法提取的表情基本上是人脸与表情的融合体,然而不同个体的人脸差异是表情识别的主要干扰因素。在表情识别时,理想情况是将个体相关的人脸特征和与个体无关的表情特征相分离。针对此问题,在三维空间建立人脸张量;然后用张量分析的方法将人脸特征与表情特征进行分离,使获取的表情参数与人脸无关。从而排除不同个体的人脸差异对表情识别的干扰。最后,在JAFFE表情数据库上验证了该方法的有效性。     

Facial expression recognition – A real time approach

Face localization, feature extraction, and modeling are the major issues in automatic facial expression recognition. In this paper, a method for facial expression recognition is proposed. A face is located by extracting the head contour points using the motion information. A rectangular bounding box is fitted for the face region using those extracted contour points. Among the facial features, eyes are the most prominent features used for determining the size of a face. Hence eyes are located and the visual features of a face are extracted based on the locations of eyes. The visual features are modeled using support vector machine (SVM) for facial expression recognition. The SVM finds an optimal hyperplane to distinguish different facial expressions with an accuracy of 98.5%.     

基于小波分解和优选的VLBP特征的表情识别方法*

提出一种基于小波分解和优选的VLBP特征的表情识别方法。该方法首先通过小波分解将原始图像分为几个不同频率的子图像来增强图像信息,然后用VLBP算子对不同频率的子图像运用不同的分块大小提取特征,采用神经网络贡献分析对特征进行选择,最后用SVM分类器进行识别。实验表明,该方法比单纯从原图像中提取VLBP特征更加有效,识别率更高,并且VLBP特征的提取速度快,可用于实时的人脸表情识别。     

精确局部特征描述的表情识别

目的 针对传统局部特征提取方法在表情识别上的局限性,提出一种精确局部特征描述的表情识别方法。方法 首先将人的眉毛、眼睛和嘴巴3个对表情识别起关键作用的器官分割出来,使得特征描述更具有针对性。然后,构造充分矢量三角形以统计图像的轮廓特征与细节特征。最后,对于不同的表情器官采用不同尺度的充分矢量三角形描述,对于同种表情器官采用多种尺度的充分矢量三角形联合描述,从而充分描述关键器官的图像信息。结果 该算法在日本女性表情人脸库(JAFFE)、cohn-kanade库(CK)以及Pain expressions库上进行实验,分别取得了95.67%、97.83%、84.0%的平均识别率以及11.70 ms、30.23 ms、11.73 ms的平均特征提取时间,实验结果表明,精确局部特征描述的表情识别方法可以较快、较准确的进行人脸表情识别。结论 精确局部特征描述的表情识别方法通过器官的分割以及充分矢量三角形模式的构造与灵活运用,良好地表达了图像的局部特征且具有较低的时间复杂度,本文算法与目前典型的表情识别算法的实验对比结果也表明了本文算法的有效性。     

Facial expression recognition based on local region specific features and support vector machines

Facial expressions are one of the most powerful, natural and immediate means for human being to communicate their emotions and intensions. Recognition of facial expression has many applications including human-computer interaction, cognitive science, human emotion analysis, personality development etc. In this paper, we propose a new method for the recognition of facial expressions from single image frame that uses combination of appearance and geometric features with support vector machines classification. In general, appearance features for the recognition of facial expressions are computed by dividing face region into regular grid (holistic representation). But, in this paper we extracted region specific appearance features by dividing the whole face region into domain specific local regions. Geometric features are also extracted from corresponding domain specific regions. In addition, important local regions are determined by using incremental search approach which results in the reduction of feature dimension and improvement in recognition accuracy. The results of facial expressions recognition using features from domain specific regions are also compared with the results obtained using holistic representation. The performance of the proposed facial expression recognition system has been validated on publicly available extended Cohn-Kanade (CK+) facial expression data sets.     

基于地理区域分布的人脸几何特征研究

文中提出了利用人脸面部几何特征地理区域分布的差异性进行人脸识别的新方法。首先针对比较典型的中国华北和西南两大区域采集100幅人脸面部图像，然后采用一种自动提取算法抽取面部几何特征，再利用感知器算法对这两大区域进行面部特征分类。实验结果表明该方法是可行而有效的。