基于深度残差网络的人脸表情识别

针对深度卷积神经网络随着卷积层数增加而导致网络模型难以训练和性能退化等问题,提出了一种基于深度残差网络的人脸表情识别方法。该方法利用残差学习单元来改善深度卷积神经网络模型训练寻优的过程,减少模型收敛的时间开销。此外,为了提高网络模型的泛化能力,从KDEF和CK+两种表情数据集上选取表情图像样本组成混合数据集用以训练网络。在混合数据集上采用十折（10-fold）交叉验证方法进行了实验,比较了不同深度的带有残差学习单元的残差网络与不带残差学习单元的常规卷积神经网络的表情识别准确率。当采用74层的深度残差网络时,可以获得90.79%的平均识别准确率。实验结果表明采用残差学习单元构建的深度残差网络可以解决网络深度和模型收敛性之间的矛盾,并能提升表情识别的准确率。     

增强可分离卷积通道特征的表情识别研究

针对目前人脸表情识别准确率不高、网络模型参数复杂等问题,提出一种增强可分离卷积通道特征的人脸表情识别研究方法。设计了一种轻量型卷积神经网络结构提取表情特征,在卷积层中采用深度可分离卷积减少网络参数;引入了压缩激发模块,对不同通道的特征进行权重分配,在不同的卷积层采用不同的压缩率来增强网络对人脸表情的特征提取能力;将提取到的特征送入分类器实现人脸表情分类,在CK+和FER2013数据集上进行实验并分析。实验结果表明：与现有方法相比,提出的网络结构在CK+和FER2013数据集上,识别率分别提高了0.15个百分点和3.29个百分点,且网络模型参数量降低了75%。所提方法在降低网络参数的同时,提高了表情识别准确率。     

基于VGGNet的人脸表情识别研究

针对传统卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)在人脸表情识别中有效特征提取不够、泛化能力不强及识别准确性不高等缺点,研究选用具有更小卷积核和更深池化层的视觉几何组网络(Visual Geometry Group Network,VGGNet)进行人脸表情识别系统的设计。为了验证识别效果,在传统CNN和VGGNet框架下进行人脸表情识别系统的搭建,使用FER2013公开数据集进行训练和测试,并对测试结果进行对比分析。实验表明,传统CNN模型在人脸表情识别任务中的识别率仅为88%,而VGGNet则能够取得高达98%的识别率。此外,利用真人实际测试验证了研究搭建的VGGNet模型具有很好的表情识别效果。     

基于多尺度核特征卷积神经网络的实时人脸表情识别

针对人脸表情识别的泛化能力不足、稳定性差以及速度慢难以满足实时性要求的问题,提出了一种基于多尺度核特征卷积神经网络的实时人脸表情识别方法。首先,提出改进的MobileNet结合单发多盒检测器（MSSD）轻量化人脸检测网络,并利用核相关滤波（KCF）模型对检测到的人脸坐标信息进行跟踪来提高检测速度和稳定性;然后,使用三种不同尺度卷积核的线性瓶颈层构成三条支路,用通道合并的特征融合方式形成多尺度核卷积单元,利用其多样性特征来提高表情识别的精度;最后,为了提升模型泛化能力和防止过拟合,采用不同的线性变换方式进行数据增强来扩充数据集,并将FER-2013人脸表情数据集上训练得到的模型迁移到小样本CK+数据集上进行再训练。实验结果表明,所提方法在FER-2013数据集上的识别率达到73.0%,较Kaggle表情识别挑战赛冠军提高了1.8%,在CK+数据集上的识别率高达99.5%。对于640×480的视频,人脸检测速度达到每秒158帧,是主流人脸检测网络多任务级联卷积神经网络（MTCNN）的6.3倍,同时人脸检测和表情识别整体速度达到每秒78帧。因此所提方法能够实现快速精确的人脸表情识别。     

残差网络和损失函数集成的人脸表情识别

目前基于卷积神经网络的表情识别方法提取的人脸表情特征存在类内差异大、类间差异小的特点,常用的损失函数在上述特点中难以有效分类。针对该问题,提出采用ResNet-18网络的人脸表情识别方法,研究基于CenterLoss、SphereFace、CosFace和ArcFace等不同损失函数在人脸表情识别中的性能。在此基础上,基于集成学习原理构建基于多个损失函数集成的ResNet-EnLoss网络,以减小人脸表情特征的类内差异、增大类间差异,提高表情识别准确率。实验结果表明,ResNet-EnLoss网络在FER2013数据集上取得了74.03%的识别准确率,网络泛化能力强、稳定性好,且识别准确率显著高于文献已有结果。     

基于自发表情数据集预训练的多任务深度网络表情识别方法

为了更好地将现有深度卷积神经网络应用于表情识别,提出将构建自然表情图像集预训练和多任务深度学习相结合的方法。首先,利用社交网络图像构建一个自发面部表情数据集,对现有深度卷积神经网络进行预训练;然后,以双层树分类器替换输出层的平面softmax分类器,构建深度多任务人脸表情识别模型。实验结果表明,本文提出的方法有效提高了人脸表情识别准确率。     

基于CNN集成学习的人脸表情识别系统的设计

随着计算机计算资源的提升以及深度学习理论的不断丰富,自动的人脸表情识别技术已经得到了进一步的发展。但由于表情存在复杂性以及微妙性,实现实时的人脸表情识别仍是一大难题。文章设计了一种基于CNN集成学习的人脸表情识别系统,该系统在FER2013数据集上表情的识别准确率达到70.84%,能够实现实时的、高精度的表情识别。     

基于PCA与深度学习的表情识别算法

针对传统特征提取主观性强、识别率不高，而现有卷积神经网络层数较多、规模过大、结构不够轻量化等问题，提出一种结合主成分分析(PCA)和卷积神经网络的人脸表情识别方法。使用主成分分析对数据集原始图片进行降维重构，去除与面部表情无关的冗余信息，将图像进行数据增强之后作为输入图像输入到改进神经网络模型进行识别。该网络在输入层加入一层非线性表示层，并在全连接层前采用全局平均池化保留局部信息，结构较为轻量，参数量少。在公开的数据集FER2013、JAFFE中进行实验，并且对实验结果进行分析。实验结果表明，该方法在FER2013和JAFFE数据集的准确率达到了69.07%和98.23%。所提方法有效地提高人脸识别的性能，为人脸表情识别领域改进识别率方向提供了一个思路。     

基于改进卷积神经网络与支持向量机结合的面部表情识别算法

针对当前卷积神经网络（CNN）利用端层特征进行面部表情识别存在模型结构繁琐、训练参数过多、识别不够理想的问题,提出一种基于改进CNN与支持向量机（SVM）相结合的优化算法。首先,利用连续卷积的思想设计网络模型,以获取更多非线性激活;然后,采用自适应全局平均池化（GAP）层取代传统CNN中的全连接层,以减少网络参数量;最后,用SVM分类器代替传统Softmax函数实现表情识别,以提高模型泛化能力。实验结果表明,所提算法在Fer2013和CK+数据集上分别取得了73.4%和98.06%的识别准确率,与传统LeNet-5算法相比,在Fer2013数据集上提升了2.2个百分点,且该网络模型结构简单、参数量较少,具有良好的鲁棒性。     

结合卷积神经网络与OpenCV的人脸表情识别

针对实时人脸表情识别模型训练慢、识别速度慢的问题,提出一种OpenCV和卷积神经网络结合进行实时表情识别的方法。人脸表情是多个局部区域特征的集合,而卷积神经网络提取出的特征能更多地关注局部,因此采取卷积神经网络的方式进行模型的训练。所提网络在全连接层中加入了Dropout,能有效预防过拟合现象的发生,并且提升模型泛化能力。实验结果表明此模型的可行性,在fer2013数据集上的准确率达到71.6%。基于以上方法再结合OpenCV构建一个实时表情识别系统,系统实时识别表情的速度为0.4s。所构建的系统相比于现有的其他系统,具有训练速度较快、准确率较高、识别速度较快等优点。     

融合时空域特征的人脸表情识别

目的 人脸表情识别是计算机视觉的核心问题之一。一方面,表情的产生对应着面部肌肉的一个连续动态变化过程,另一方面,该运动过程中的表情峰值帧通常包含了能够识别该表情的完整信息。大部分已有的人脸表情识别算法要么基于表情视频序列,要么基于单幅表情峰值图像。为此,提出了一种融合时域和空域特征的深度神经网络来分析和理解视频序列中的表情信息,以提升表情识别的性能。方法 该网络包含两个特征提取模块,分别用于学习单幅表情峰值图像中的表情静态“空域特征”和视频序列中的表情动态“时域特征”。首先,提出了一种基于三元组的深度度量融合技术,通过在三元组损失函数中采用不同的阈值,从单幅表情峰值图像中学习得到多个不同的表情特征表示,并将它们组合在一起形成一个鲁棒的且更具辩识能力的表情“空域特征”;其次,为了有效利用人脸关键组件的先验知识,准确提取人脸表情在时域上的运动特征,提出了基于人脸关键点轨迹的卷积神经网络,通过分析视频序列中的面部关键点轨迹,学习得到表情的动态“时域特征”;最后,提出了一种微调融合策略,取得了最优的时域特征和空域特征融合效果。结果 该方法在3个基于视频序列的常用人脸表情数据集CK+(the e...     

利用卷积神经网络改进迭代深度学习算法的图像识别方法研究

针对图像识别算法中图像集上几何曲面的特定分类会导致判别信息丢失的问题,提出一种融合卷积神经网络的改进型迭代深度学习算法(IIDLA)。该算法采用混合卷积网(PCL)进行底层的平移不变特征学习,以层次化的方式迭代应用卷积神经网络(CNN)对输入图像集的不同非线性特征进行学习。算法的图库和查询实例中包括了不同视角、背景、面部表情、解析度和照明度的人脸或物体图像集。采用数据集将提出的算法与其他算法进行评估对比,实验结果表明,提出的算法在被测数据集上的性能最优。     

基于改进卷积神经网络与集成学习的人脸识别算法

针对复杂卷积神经网络(CNN)在中小型人脸数据库中的识别结果容易出现过拟合现象,提出一种基于改进CNN网络与集成学习的人脸识别算法。改进CNN网络结合平面网络和残差网络的特点,采用平均池化层代替全连接层,使得网络结构简单且可移植性强。在改进CNN网络的基础上,利用基于投票法的集成学习策略将所有个体学习器结果凸组合为最终结果,实现更准确的人脸识别。实验结果表明,该算法在Color FERET、AR和ORL人脸数据库上的识别准确率分别达到98.89%、99.67%和100%,并且具有较快的收敛速度。     

构建并行卷积神经网络的表情识别算法

目的 表情识别在商业、安全、医学等领域有着广泛的应用前景,能够快速准确地识别出面部表情对其研究与应用具有重要意义。传统的机器学习方法需要手工提取特征且准确率难以保证。近年来,卷积神经网络因其良好的自学习和泛化能力得到广泛应用,但还存在表情特征提取困难、网络训练时间过长等问题,针对以上问题,提出一种基于并行卷积神经网络的表情识别方法。方法 首先对面部表情图像进行人脸定位、灰度统一以及角度调整等预处理,去除了复杂的背景、光照、角度等影响,得到了精确的人脸部分。然后针对表情图像设计一个具有两个并行卷积池化单元的卷积神经网络,可以提取细微的表情部分。该并行结构具有3个不同的通道,分别提取不同的图像特征并进行融合,最后送入SoftMax层进行分类。结果 实验使用提出的并行卷积神经网络在CK+、FER2013两个表情数据集上进行了10倍交叉验证,最终的结果取10次验证的平均值,在CK+及FER2013上取得了94.03%与65.6%的准确率。迭代一次的时间分别为0.185 s和0.101 s。结论 为卷积神经网络的设计提供了一种新思路,可以在控制深度的同时扩展广度,提取更多的表情特征。实验结果表明,针对数量、分辨率、大小等差异较大的表情数据集,该网络模型均能够获得较高的识别率并缩短训练时间。     

采用Transformer网络的视频序列表情识别

目的 相比于静态人脸表情图像识别,视频序列中的各帧人脸表情强度差异较大,并且含有中性表情的帧数较多,然而现有模型无法为视频序列中每帧图像分配合适的权重。为了充分利用视频序列中的时空维度信息和不同帧图像对视频表情识别的作用力差异特点,本文提出一种基于Transformer的视频序列表情识别方法。方法首先,将一个视频序列分成含有固定帧数的短视频片段,并采用深度残差网络对视频片段中的每帧图像学习出高层次的人脸表情特征,从而生成一个固定维度的视频片段空间特征。然后,通过设计合适的长短时记忆网络(long short-term memory network,LSTM)和Transformer模型分别从该视频片段空间特征序列中进一步学习出高层次的时间维度特征和注意力特征,并进行级联输入到全连接层,从而输出该视频片段的表情分类分数值。最后,将一个视频所有片段的表情分类分数值进行最大池化,实现该视频的最终表情分类任务。结果 在公开的BAUM-1s(Bahcesehir University multimodal)和RML(Ryerson Multimedia Lab)视频情感数据集上的试验结果表明,该...     

基于迁移学习的并行卷积神经网络牦牛脸识别算法

为了在牦牛养殖过程中对牦牛实现精确管理,需要对牦牛的身份进行识别,而牦牛脸识别是一种可行的牦牛身份识别方式。然而已有的基于神经网络的牦牛脸识别算法中存在牦牛脸数据集特征多、神经网络训练时间长的问题,因此,借鉴迁移学习的方法并结合视觉几何组网络（VGG）和卷积神经网络（CNN）,提出了一种并行CNN（Parallel-CNN）算法用来识别牦牛的面部信息。首先,利用已有的VGG16网络对牦牛脸图像数据进行迁移学习以及初次提取牦牛的面部信息特征;然后,将提取到的不同层次的特征进行维度变换并输入到Parallel-CNN中进行二次特征提取;最后,利用两个分离的全连接层对牦牛脸图像进行分类。实验结果表明：Parallel-CNN能够对不同角度、光照和姿态的牦牛脸进行识别,在含有300头牦牛的90 000张牦牛脸图像的测试数据集上,所提算法的识别准确率达到91.2%。所提算法可以对牦牛身份进行精确识别,从而帮助牦牛养殖场实现对牦牛的智能化管理。     

基于改进的Faster RCNN面部表情检测算法

针对真实环境下多目标表情分类识别算法准确率低的问题,提出一种基于改进的快速区域卷积神经网络(Faster RCNN)面部表情检测算法.该算法利用二阶检测网络实现表情识别中的多目标识别与定位,使用密集连接模块替代原始的特征提取模块,该模块能够融合多层次特征信息,增加网络深度并避免网络梯度消失.采用柔性非极大抑制(soft...     

面部表情的深度卷积级联森林识别

面部表情识别广泛应用于各种研究领域,针对面部表情识别使用深度神经网络方法结构复杂、可解释性差和传统机器学习方法特征提取缺乏多样性、识别率低的问题.提出了一种新的深度卷积级联森林(Deep Convolution Cascade Forest,DCCF)方法用于人脸面部表情识别,该方法通过卷积神经网络深度学习人脸面部显著...