疲劳表情识别的研究与仿真

研究疲劳状态的表情识别问题.针对当人体处在疲惫状态与常规表情中的人脸面部特征变化不是很明显,在普通状态下的面部表情差别不大.传统的表情识别算法很难准确高效的识别.为提高识别率,提出了关联面部特征的表情识别方法.首先对人脸主要图像进行特征检测,然后建立特征集,根据特征向量之间的变化将细节特征向量进行有效联系,克服传统方法的弊端,根据微小的关联变化完成表情识别.实验结果表明,方法的能够对面部特征细微变化下的人脸图像进行有效的疲惫表情识别,提高了识别的准确度.     

基于改进的非负矩阵分解的人脸表情识别

针对存在部分遮挡的人脸,提出了一种基于改进的非负矩阵分解的人脸表情识别方法,首先,用改进的非负矩阵分解算法对人脸图像进行表情特征提取,然后用最大相关分类器对面部表情进行分类。在Cohn-Kanade人脸表情数据库上的实验,结果表明,该方法提高了无遮挡的人脸表情识别,对有遮挡的人脸表情识别也有改善。     

一种处理部分遮挡表情图像的方法

针对目前表情识别中眼部因头发、帽子等物体而存在部分遮挡的问题,提出了一种基于对称变换的眼部遮挡处理方法。方法针对二值化的人脸表情图像,参照人脸几何特征对眼部区域进行垂直积分投影;通过中心线检测算法,确定人脸的中心线并判断是否存在遮挡。对于不可容忍的遮挡,进行对称变换处理以修复表情图像。实验表明,在相同的特征提取方法和分类器选择情况下,该方法可有效提高部分遮挡人脸表情的识别效果,并可容忍头部一定范围内的偏转。     

基于循环生成对抗网络的含遮挡人脸识别

人脸图像的遮挡会严重影响人脸识别准确率,当前处理带遮挡人脸识别的方法主要有丢弃法和修复法两种。丢弃法因忽略或丢弃大量遮挡区域的有效特征易造成识别准确率不高,而当前大多数修复法需要原图的相关信息,限制了其应用。针对现有含遮挡人脸识别方法存在的问题,提出一种基于循环生成对抗网络的人脸识别算法,通过利用2对生成器和判别器进行循环训练,实现遮挡人脸图像的盲修复,此过程不需要除遮挡区域外的原图信息。在此基础上,采用ResNet-50网络对修复后人脸进行识别,该网络通过跳跃连接消除深层卷积神经网络中的网络退化问题,能够降低网络训练的难度,且不会增加额外的参数和计算量。针对盲修复后人脸特征存在类内差异大和类间差异小的特性,引入一种能够量化类间距离的分类损失函数RegularFace作为识别网络损失函数。实验结果表明,与DCGAN+CNN算法相比,所提算法对不同遮挡类型和遮挡区域的人脸图像识别准确率均有所提高,当线性遮挡面积为40%时,所提算法的识别准确率提高了14.4个百分点。     

基于Candide-3算法的图像中面部替换技术

提出了一种基于CANDIDE-3算法的人脸替换算法,该算法使用CLM作为面部特征点定位算法,将2维的面部特征点和CANDIDE中3维的顶点相对应,建立相应的源人脸算法。根据面部特征点估计出头部姿态和表情相关参数,对源人脸进行方向和角度调整,通过颜色转移算法,将源人脸的色彩转换为目标人脸的色彩,然后利用图像融合算法进行融合。实验结果表明,本文的方法能够在图像和视频中进行有效的进行人脸替换。     

基于肤色与人脸运动相结合的自动表情识别算法研究

基于肤色与人脸运动相结合的自动表情,对其识别算法进行研究。通过RGB将图像转为YIQ颜色空间,在YIQ中第I维中进行图像数据的提取,在二值图像中将背景和肤色分割出来。采用Pareto优化算法进行人脸表情特征的选取,算法计算量少,构结简单,运行速度快,能对小角度人脸肤色、人脸面部表情变化、人脸旋转、人脸面部存在遮挡物等情况准确检测和跟踪。实验表明,对于人脸小角度转动,该算法能较好适应;对于人眼的状态,该算法不受影响;对于丰富的面部表情变化和不同的肤色均能更好地适应,具有一定的稳定性。     

一种DCT和ELBP融合的人脸特征提取方法

仅使用单一算法提取人脸图像的特征不足以捕捉人脸多方面的信息,为了更好地获取人脸面部特征,针对离散余弦变换（Discrete Cosine Transform,DCT）只能提取人脸面部图像的频域特征,而未考虑近邻像素之间的关系、不能提取纹理特质信息等问题进行了研究,提出一种融合DCT特征和伸长的局部二值模式（Elongated Local Binary Pattern,ELBP）的特征提取方法。该方法首先考虑将人脸图像经DCT变换后的少量低频系数作为人脸的频域特征,然后对人脸图像中贡献相对较大的眼部和嘴部区域进行ELBP特征提取,将该ELBP特征作为人脸的空域特征,并采用PCA方法对所提取的空频域特征进行有效融合,得到更有效的人脸特征,最后用最近邻分类器进行识别。在ORL人脸库和Yale人脸库上的实验结果表明：所提方法比单独采用DCT、ELBP方法或采用DCT和LBP相结合的方法提取的特征更有利于识别,提高了识别的准确性。     

基于眼部自商图—梯度图共生矩阵的疲劳驾驶检测

目的 疲劳驾驶是引发车辆交通事故的主要原因之一,针对现有方法在驾驶员面部遮挡情况下对眼睛状态识别效果不佳的问题,提出了一种基于自商图—梯度图共生矩阵的驾驶员眼部疲劳检测方法。方法 利用以残差网络（residual network,ResNet）为前置网络的SSD（single shot multibox detector）人脸检测器来获取视频中的有效人脸区域,并通过人脸关键点检测算法分割出眼睛局部区域图像;建立驾驶员眼部的自商图与梯度图共生矩阵模型,分析共生矩阵的数字统计特征,选取效果较好的特征用以判定人眼的开闭状态;结合眼睛闭合时间百分比（percentage of eyelid closure,PERCLOS）与最长闭眼持续时间（maximum closing duration,MCD）两个疲劳指标来判别驾驶员的疲劳状态。结果 在六自由度汽车性能虚拟仿真实验平台上模拟汽车驾驶,采集并分析驾驶员面部视频,本文方法能够有效识别驾驶员面部遮挡时眼睛的开闭状态,准确率高达99.12%,面部未遮挡时的识别精度为98.73%,算法处理视频的速度约为32帧/s。对比方法1采用方向梯度直方图特征与支持向量机分类器相结合的人脸检测算法,并以眼睛纵横比判定开闭眼状态,在面部遮挡时识别较弱;以卷积神经网络（convolutional neural network,CNN）判别眼睛状态的对比方法2虽然在面部遮挡情况下的准确率高达98.02%,但眨眼检测准确率效果不佳。结论 基于自商图—梯度图共生矩阵的疲劳检测方法能够有效识别面部遮挡时眼睛的开闭情况和驾驶员的疲劳状态,具有较快的检测速度与较高的准确率。     

远程人脸识别方法的研究与仿真

研究远程准确人脸识别优化问题.在远程人脸图像采集过程中存在随机性,采集的人脸图像容易发生饰物遮挡,脸部侧偏等情况,造成采集图像可识别特征残缺,针对传统的方法过于依赖局部细节特征,无法准确的识别人脸.提出一种基于特征转化的人脸识别方法,根据采集到的人脸二维特征矩阵构造奇异值矩阵,运用迭代分解方法,把不能识别的缺陷特征转化成可识别的三维人脸特征,运用三维特征配合二维特征进行识别.经实验结果表明,改进方法能够准确识别远程采集的部分、遮挡的人脸图像,取得令人满意的效果.     

基于关键区域遮挡与重建的人脸表情识别

为了解决自然场景下人脸表情识别任务中的无用信息干扰和遮挡对识别性能的影响问题,提出一种基于关键区域遮挡与重建的人脸表情识别模型。利用多尺度特征提取网络,提取人脸图像的全局特征。根据68个人脸关键点划分出68个关键区域,并通过插值法提取68个关键区域的特征,同时采用注意力机制学习关键区域特征之间的先验关系。设计自监督的遮挡与重建模块,对关键区域特征进行随机遮挡,并利用已知区域信息来预测和重建被遮挡区域的特征,从而提高模型在自然场景下的表情识别性能。设计多个实验验证了该模型的泛化能力,并通过消融实验验证了模型中每个模块的有效性。实验结果表明,该模型在真实世界的情感面孔数据集(RAF-DB)和Occlusion-RAF-DB数据集上分别达到了88.44%和86.09%的识别准确率,相比于视觉Transformer(Vi T)等模型有效地提升了自然场景下人脸表情识别的性能。     

隐马尔可夫模型下基于SIFT特征的局部遮挡目标识别

提出一种利用隐马尔可夫模型建立目标特征匹配库来识别图像中局部遮挡目标的新方法。该方法首先通过SIFT算法提取目标SIFT特征,然后采用隐马尔可夫模型对目标所有的SIFT特征进行训练,得到目标SIFT特征对应的模型输出概率范围,将该概率范围作为目标特征匹配库。在对图像中的目标进行识别时,利用目标特征匹配库可以把目标特征从图像所有特征中识别出来,即使目标遮挡比例为60%时,该方法仍能识别出目标。实验结果表明,新方法可以精准地识别出图像中被遮挡目标,能够很好地解决遮挡情况下的目标识别问题。与现有局部遮挡目标识别算法相比,新方法所取得的目标识别率均有所提高。     

基于虹膜识别技术的应用研究

近几年来,可靠的身份识别已成为现代社会中一项具有挑战的课题。生物特征识别系统以人体唯一的、可靠的、稳定的生物特征(如指纹、虹膜、脸部、掌纹等)为依据,采用计算机的强大功能和网络技术进行图像处理和模式识别用以鉴别人的身份。虹膜,作为重要的身份鉴别特征,具有唯一性、稳定性、可采集性、非侵犯性等优点,与脸相、声音等的身份鉴别方法相比,虹膜具有更高的准确性。基于虹膜的识别系统有以下几个部分构成:虹膜获取、虹膜图像预处理、虹膜图像特征提取、匹配与识别。     

Downsampling sparse representation and discriminant information aided occluded face recognition

In this paper, a strategy is proposed to deal with a challenging research topic, occluded face recog- nition. Our approach relies on sparse representation on downsampled input image to first locate unoccluded face parts, and then exploits the linear discriminant ability of those pixels to identify the input subject. The advantages and novelties of our method include, 1） since the sparse representation based occlusion detection is conducted on dowsampled image, our algorithm is much faster than classic SRC; 2） the discriminant informa- tion learned from training samples is combined with sparse representation to recognize occluded face for the first time. The verification experiments are conducted on both sinmlated block occlusion images and genuine occluded images.     

基于双属性图表示的通用人脸图像识别系统

该文提出一个通用的人脸图像识别系统GFRS,对于人脸库中每个待识目标只存储一幅图像的情况下,可以实现各种干扰条件下人脸图像的识别,该系统提出使用双属性图来表示人脸图像,首先利用逐步求精定位法得到人脸图像各局部特征点的位置,图中每个特征点由两上特征属性来描述,即局部主成分特征系数和Gabor变换特征参数,从而构造了双属性图,然后给出双属性图匹配函数、匹配算法以及相应的识别方法。     

Color face recognition based on quaternion matrix representation

There are several methods to recognize and reconstruct a human face image. The principal component analysis (PCA) is a successful approach because of its effective extraction of the global feature and excellent reconstruction of face image. However, the crucial shortcomings of PCA are its low recognition rate and overfitting of feature extraction which leads to the dependence of training data on training samples. In this paper, a modified two-dimension principal component analysis (2DPCA) and bidirectional principal component analysis (BDPCA) methods based on quaternion matrix are proposed to recognize and reconstruct a color face image. In these methods, the spatial distribution information of color images is used to represent a color face, and the 2DPCA or BDPCA feature of color face image is extracted by reducing the dimensionality in both column and row directions. A method obtaining orthogonal eigenvector set of quaternion matrix is proposed. Numerous experiments show that the present approach based on quaternion matrix can effectively smooth the overfitting issue and substantially enhance the recognition rate.     

基于局部二值模式和深度学习的人脸识别

针对人脸识别中深度学习直接提取人脸特征时忽略了其局部结构特征的问题,提出一种将分块局部二值模式(LBP)与深度学习相结合的人脸识别方法.首先,将人脸图像分块,利用均匀LBP算子分别提取图像各局部的LBP直方图特征,再按照顺序连接在一起形成整个人脸的LBP纹理特征; 其次,将得到的LBP特征作为深度信念网络(DBN)的输入,逐层训练网络,并在顶层形成分类面; 最后,用训练好的深度信念网络对人脸样本进行识别.在ORL、YALE和FERET人脸库上的实验结果表明,所提算法与采用支持向量机(SVM)的方法相比,在小样本的人脸识别中有很好的识别效果.     

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。     

基于掩膜生成网络的遮挡人脸检测方法

针对复杂遮挡条件下人脸检测精度低的问题,提出一种基于掩膜生成网络（MGN）的遮挡人脸检测方法。对人脸训练集进行预处理,将训练人脸划分为25个子区域,并为每个子区域分别添加遮挡。将一系列添加遮挡的人脸图像和原始人脸图像作为图像对依次输入MGN进行训练,以生成对应各个遮挡子区域的遮挡掩膜字典。通过组合相关字典项生成与检测人脸遮挡区域相对应的组合特征掩膜,并将该组合特征掩膜与检测人脸深层特征图相点乘,以屏蔽由局部遮挡引起的人脸特征元素损坏。在AR和MAFA数据集上进行实验,结果表明,该方法的检测精度高于MaskNet、RPSM等方法,且检测速度较快。     

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。     

有遮挡人脸识别方法综述

现实人脸识别系统的图像采集过程中往往存在光照、姿态、遮挡等不确定性因素,传统的人脸识别方法识别效果不佳,有效地处理这些问题提高识别效率仍是人脸识别系统中的难点。回顾了传统的人脸识别的相关方法,重点针对人脸遮挡的处理方法,从遮挡区域如何重构地生成模型,如何检测遮挡位置的判别模型及鲁棒特征提取三个方面进行了详细的综述,比较了各自的优缺点及应用场合,总结分析了目前有遮挡人脸识别存在的问题和未来研究方向。