一种改进主动形状模型的研究

主动形状模型（Active Shape Model,ASM）是一种较为流行的用于特征定位的统计学形状模型,主要应用于灰度图像中物体的跟踪与定位。在传统主动形状模型基础上,研究了一种构建局部纹理模型的新方法。该模型充分利用特征点之间的联系,构建加权模型。在ORL人脸数据库、JAFFE人脸数据库中进行特征定位实验,并进行了ASM性能分析。结果表明,改进ASM方法提高了搜索速度与特征点定位的精度。     

基于主动形状模型差分纹理和局部方向模式特征融合的人脸表情识别

针对人脸表情识别背景复杂性以及表情识别的鲁棒性问题,基于Dempster-Shafer(DS)证据理论,提出了一种融合主动形状模型(ASM)差分纹理特征和局部方向模式(LDP)特征的人脸表情识别方法。ASM差分纹理既能有效地屏蔽个体人脸之间的差异,又能保留人脸表情信息。LDP特征通过计算8个方向的边缘响应来对图像进行编码,因此具有很强的抗噪能力,能够捕捉人脸因表情而产生的细微变化。在DS证据理论融合时,针对不同的特征对表情的识别率,分别用不同的权重系数来计算概率分配值。通过对JAFFE和Cohn-Kanade混合数据库进行实验,表情识别的平均识别率为97.08%,比单特征LDP高出一个百分点,有效地提高了表情识别率和鲁棒性。     

结合LBP特征和深度学习的人脸表情识别

对于人脸表情识别,传统方法是先提取图像特征,再使用机器学习方法进行识别,这种方法不但特征提取过程复杂且泛化能力也差。为了达到更好的人脸表情识别效果,文中提出一种结合特征提取和卷积神经网络的人脸表情识别方法。首先使用基于Haar-like特征的AdaBoost算法对于数据库原始图片进行人脸区域检测,然后提取人脸区域局部二值模式（Local Binary Patterns,LBP）特征图,将其尺寸归一化后输入到改进的LeNet-5神经网络模型中进行识别。在CK+和JAFFE数据集上采用10折交叉验证方法进行实验,分别为98.19%和96.35%的准确率。实验结果表明该方法与其他主流方法相比在人脸表情识别上有一定的先进性和有效性。     

面向非特定表情的加权和稀疏分类方法

针对在非特定人脸表情识别中,表情纹理特征的利用率不高问题,提出了一种改进的加权局部二值模式（LBP）和稀疏表示相结合的人脸表情识别方法。为了有效利用面部器官的局部纹理信息,采用改进的加权LBP算子提取人脸局部纹理特征,然后用获取的特征值组成训练样本,最后根据稀疏表示理论进行表情分类。在 JAFFE和CK人脸库上的实验结果表明,该方法对非特定人脸表情的识别效果有了明显提高。     

深度学习下融合不同模型的小样本表情识别

为了进一步提高人脸表情识别在小样本中的准确率,提出了一种深度学习下融合不同模型的小样本表情识别方法。该方法首先对单个卷积神经网络(CNN)模型进行比较,通过dropout层不同的节点保留概率p,筛选相对合适的CNN。之后采用尺度不变特征变换(SIFT)算法提取出特征,使用SIFT提取特征的目的是提高小数据的性能。为了减少误差,避免过拟合,将所有模型进行汇总,采用简单平均的模型融合方法得到CNN-SIFT-AVG模型。最后,只采用少量样本数据来训练模型即可。该模型已在FER2013、CK+和JAFFE数据集上进行了验证实验。实验结果表明,该模型可以很大程度上提高小样本表情识别的准确率,并在FER2013、CK+和JAFFE数据集上产生了较优异的结果,与其他表情识别方法相比,准确率最大提升约6%。     

A method of facial expression recognition based on Gabor and NMF

The technology of facial expression recognition is a challenging problem in the field of intelligent human-computer interaction. An algorithm based on the Gabor wavelet transformation and non-negative matrix factorization (G-NMF) is presented. The main process includes image preprocessing, feature extraction and classification. At first, the face region containing emotional information is obtained and normalized. Then, expressional features are extracted by Gabor wavelet transformation and the high-dimensional data are reduced by non-negative matrix factorization (NMF). Finally, two-layer classifier (TLC) is designed for expression recognition. Experiments are done on JAFFE facial expressions database. The results show that the method proposed has a better performance.     

基于非对称局部梯度编码的人脸表情识别

目的 针对局部梯度编码算子(LGC)只能在固定大小邻域内提取图像纹理特征的不足,提出了一种非对称邻域LGC算子(AR-LGC)多尺度融合的表情特征提取方法。方法 首先,对归一化的表情图像进行Gauss滤波处理;然后,对图像进行分块,对每个子块图像中每一像素点,采用不同邻域大小的AR-LGC算子得到两个二进制序列,将两个序列作按位逻辑异或得到一个新的序列,对此序列进行编码,计算每个子块的直方图分布,级联各子块直方图构成人脸表情的特征;最后用SVM分类器进行表情分类识别。结果 该算法在JAFFE库和CK库上进行实验,分别取得了95.24%和96.83%的平均识别率,并与CBP(中心化二值模式)、LBP(局部二值模式)、LGC和AR-LBP(非对称局部二值模式)算法进行了比较,在JAFFE库的平均识别率分别比CBP、LBP、LGC、AR-LBP高5.6%、4.85%、3.71%、2.40%,在CK库的平均识别率分别比CBP、LBP、LGC、AR-LBP高3.66%、2.50%、2.17%、1.66%,实验结果表明,该算法可以较准确地进行人脸表情识别。结论 本文所提的表情特征提取方法通过融合不同梯度不同尺度子邻域间的强度关系,可以很好地表达图像的局部特征和全局特征,与典型的特征提取算法的对比实验也表明了本文算法的有效性,表明本文算法适用于静态人脸表情图像的识别。     

利用优化剪枝GoogLeNet的人脸表情识别方法

为了提高人脸表情识别的准确率和加快处理速度,提出了一种基于优化剪枝GoogLeNet的人脸表情识别方法。利用GoogLeNet网络提取面部特征,其中Inception模块加深学习深度,并利用典型的分类器实现人脸表情分类。改进GoogLeNet网络,添加全局最大池化层并保留检测目标的位置信息,以Sigmoid交叉熵作为训练目标,获得全面的人脸表情特征信息。通过剪枝算法对GoogLeNet网络进行训练、修剪低权重连接和再训练网络等操作,以简化网络结构和参数量,提高运行效率。在JAFFE、CK+和Cohn-Kanade数据集上对所提方法进行验证,实验结果表明,所提方法的识别准确率分别为83.84%、85.09%和84.87%,运行时间低于200?ms,优于对比方法,具有较好的适用性。     

基于生物启发特征和SVM的人脸表情识别

将C1特征应用于静态图像人脸表情识别,提出了一种新的基于生物启发特征和SVM的表情识别算法。提取人脸图像的C1特征,利用PCA+LDA方法对特征进行降维,用SVM进行分类。在JAFFE和Extended Cohn-Kanade（CK+）人脸表情数据库上的实验结果表明,该算法具有较高的识别率,是一种有效的人脸表情识别方法。     

基于特征优选和字典优化的组稀疏表示表情识别

针对在小样本人脸表情数据库上识别模型过拟合问题,文中提出基于特征优选和字典优化的组稀疏表示分类方法.首先提出特征优选准则,选择相同类级稀疏模式、不同类内稀疏模式的互补特征构建字典.然后对字典进行最大散度差优化学习,使字典在不失真重构特征的同时具有较高鉴别能力.最后联合优化后的字典进行组稀疏表示分类.在JAFFE、CK+...     

基于局部二元模式的面部表情识别研究

提出了一种基于局部二元模式（Local Binary Pattern,LBP）与支持向量机（SVM）相结合的面部表情识别方法。使用LBP算子对图像进行处理,对图像的模式进行统计形成面部表情特征;使用线性判别分析对表情特征进行降维处理;采用支持向量机对面部表情进行分类。用Matlab实现了上述方法,并在日本女性人脸表情（JAFFE）数据库上测试,取得了70.95%的识别率。     

基于局部二元模式的人脸表情识别

提出了一种基于局部二元模式（LBP）和局部保全投影（LPP）相结合的面部表情识别方法。使用LBP算子对图像分块处理,综合人脸局部和整体的特征;再使用LPP对表情特征降维,最后采用支持向量机对面部表情分类。在日本女性人脸表情库上实验表明,本文提出的方法有更好的识别率和更快的识别速度。     

基于稀疏表示的KCCA方法及在表情识别中的应用

在面部表情识别中,由于图像特征中存在与情感语义无关的信息及噪声干扰等因素,在一定程度上影响表情识别的准确性。传统的基于核典型相关分析的识别方法难以有效克服这些因素的影响。为尽可能排除这些影响表情识别的因素,提出一种基于稀疏表示的核典型相关分析方法,并将其应用于表情识别中。该方法的基本思想是应用稀疏学习方法来自动选择表情特征矩阵中的关键特征谱成分进行表情特征与情感语义特征之间的相关性建模,然后通过建立的模型完成对待测表情图像的语义特征估计,并用于表情的分类识别。为验证所提方法较传统的基于核典型相关分析方法的优越性,选取国际标准表情数据库JAFFE进行实验,实验结果证实了所提方法的有效性。     

融合DCT和LBP特征的表情识别

为了获得更好的面部表情特征,提出了一种融合离散余弦变换（Discrete Cosine Transform,DCT）特征和局部二值模式（Local Binary Pattern,LBP）特征的表情特征提取方法。该方法将人脸图像经过DCT后所获得的低频系数作为表情的整体特征;通过对人脸图像进行分块,计算每个子块的LBP直方图,将这些LBP直方图连接起来形成LBP特征,对该LBP特征使用拉普拉斯特征映射（Laplacian Eigenmaps,LE）降维后得到表情的局部特征。将得到的整体特征和局部特征进行加权融合,使用最近邻分类器进行分类。在JAFFE和Cohn-Kanade表情库上的实验结果表明,该方法比单独使用LBP或者DCT特征,具有更好的效果。     

一种基于降噪自编码器的人脸表情识别方法

针对传统人脸表情识别算法鲁棒性差,易受到人脸身份信息干扰的问题,本文在基于降噪自编码器的基础上,提出一种人脸表情识别算法。首先,从图片中检测出人脸部分,并进行尺度归一化处理;再构造堆栈式降噪自编码神经网络模型进行预训练;最后为了避免由训练样本不足容易造成的过拟合问题,在深度网络模型的全连接层采用了Dropout技术。实验结果在数据集CK 、JAFFE和Yale上均取得了较高的准确率,说明了该方法具有较强的鲁棒性和抗身份信息干扰的能力。     

基于ENM-Gabor差分权重的人脸表情特征提取方法

针对人脸子区域对表情识别分类的重要程度不同,提出一种基于Gabor小波特征和ENM(Eye,Nose,Mouth)差分权重的表情特征提取方法。通过对人脸眼睛、鼻子、嘴巴三个区域进行特征提取并自适应加以权重,有效地区分了不同区域对识别表情的重要程度。对预处理后的表情图像提取ENM区域Gabor特征;将表情图像与中性图像作差值计算得到ENM差分权重;将ENM-Gabor特征结合差分权重得到最终的表情特征并用BP神经网络进行分类。与其他方法在JAFFE表情库上进行对比实验,实验结果表明,该方法相比于传统Gabor特征提取有了明显的提高,且平均识别率达到99.3%。     

基于偏最小二乘回归的人脸身份和表情同步识别方法

将偏最小二乘回归方法用于人脸身份和表情的同步识别。首先,对每幅人脸图像进行脸部特征提取以及相应的语义特征定义。在脸部特征提取方面,从每幅图像中标定出若干脸部关键点位置,并提取图像在该关键点处的Gabor小波系数（Gabor特征）以及关键点的坐标值（几何特征）,作为该图像的输入特征。语义特征则定义为该人脸图像所属的表情类别信息以及所对应的人脸身份信息。其次,利用核主成分分析(KPCA)方法对脸部Gabor特征和几何特征进行融合,使得输入特征具有更好的识别特性;最后,运用偏最小二乘回归(PLSR)方法建立脸部特征和语义特征之间的关系模型,并运用此模型对某一测试人脸图像进行表情和身份的同步识别。通过在JAFFE国际表情数据库和AR人脸数据库上的对比实验,证实了所提方法的有效性。     

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特征,并采用基于随机森林的级联结构森林逐层学习识别出不同的面部表情特征,提高了人脸表情的识别准确率.DCCF在JAFFE、CK+和Fer2013 3个公开面部表情数据集进行了实验,并对面部表情提取的5种特征和7种分类方法进行了比较分析,结果显示DCCF在对比的算法中人脸表情识别性能最好,3个数据集的准确率分别达到91.4%,98.7%,71.6%.     

非对称方向性局部二值模式人脸表情识别

针对方向性局部二值模式（DLBP）在单尺度下获取图像纹理特征的不足,提出一种非对称方向性局部二值模式（AR-DLBP）多尺度多方向融合的表情识别算法。首先对人脸表情图像进行光照补偿预处理,消除光照、噪声的影响,分割出人脸及眉、眼、嘴局部表情关键区域,并计算出关键区域的贡献度（CM）;然后提取人脸及关键区域的异或-非对称方向性局部二值模式（XOR-AR-DLBP）直方图特征信息,并根据CM对关键区域直方图信息进行加权级联再与整幅人脸图像的特征信息进行融合;最后用SVM分类器进行表情分类识别。该算法在JAFFE库、CK库上仿真实验,分别取得95.71%、97.99%的平均识别率及112?ms、135?ms的平均识别时间,实验结果表明,该算法可以有效精确地完成人脸表情的分类识别。通过对表情图像光照补偿预处理及分割出表情的关键区域,并加权融合局部与整体特征,大大提高了特征的鉴别能力,与传统算法的对比实验,也表明该算法无论是在识别率还是在识别时间上,所得效果都是最好的。     

关键点深度特征驱动人脸表情识别

目的 人脸关键点检测和人脸表情识别两个任务紧密相关。已有对两者结合的工作均是两个任务的直接耦合,忽略了其内在联系。针对这一问题,提出了一个多任务的深度框架,借助关键点特征识别人脸表情。方法 参考inception结构设计了一个深度网络,同时检测关键点并且识别人脸表情,网络在两个任务的监督下,更加关注关键点附近的信息,使得五官周围的特征获得较大响应值。为进一步减小人脸其他区域的噪声对表情识别的影响,利用检测到的关键点生成一张位置注意图,进一步增加五官周围特征的权重,减小人脸边缘区域的特征响应值。复杂表情引起人脸部分区域的形变,增加了关键点检测的难度,为缓解这一问题,引入了中间监督层,在第1级检测关键点的网络中增加较小权重的表情识别任务,一方面,提高复杂表情样本的关键点检测结果,另一方面,使得网络提取更多表情相关的特征。结果 在3个公开数据集：CK+（Cohn-Kanade dataset）,Oulu（Oulu-CASIA NIR&VIS facial expression database）和MMI（MMI facial expression database）上与经典方法进行比较,本文方法在CK+数据集上的识别准确率取得了最高值,在Oulu和MMI数据集上的识别准确率比目前识别率最高的方法分别提升了0.14%和0.54%。结论 实验结果表明了引入关键点信息的有效性：多任务的卷积神经网络表情识别准确率高于单任务的传统卷积神经网络。同时,引入注意力模型也提升了多任务网络中表情的识别率。