基于面部特征检测的人脸表情实时识别

针对传统方法特征提取识别准确率低、提取方法复杂以及深度学习方法模型复杂、实时性较差等缺点,提出了一种基于OpenCV和Dlib模型的人脸表情实时识别方法。首先,使用OpenCV实时采集并预处理图像;然后,使用Dlib预训练模型提取人脸特征点;最后,结合本文提出的5个表情识别指标：眉毛的倾斜程度、眼睛的睁开程度、上嘴唇与鼻尖高度占比、嘴巴宽度占比和嘴巴高度占比,对人脸表情进行实时识别。通过搭建系统界面,简化操作,增强了识别方法的实用性。实验表明,所提出算法表情识别的准确率均到达96%以上,验证了其有效性。     

基于面部表情识别的学习疲劳识别和干预方法

针对网络学习者经常出现的身体或心理上的疲劳或疲惫情绪状态即"学习疲劳"状态,提出了一种基于面部表情识别的学习疲劳识别和干预方法.考虑到网络学习的特点,定义了专注、疲劳和中性3种与学习相关的表情,利用一种基于肤色分割和模版匹配相结合的人脸检测算法检测出网络学习者的人脸区域,然后根据建立的人脸表情面部模型对学习者的面部特征进行提取,主要包括眼睛特征和嘴巴特征,最后采用基于规则的表情分类方法,识别出学习者是否处于学习疲劳状态,并采取相应的情感干预措施.实验结果表明,该方法能够快速识别网络学习者是否处于学习疲劳状态,实现实时学习疲劳干预.     

深度人脸表情识别研究进展

随着人脸表情识别任务逐渐从实验室受控环境转移至具有挑战性的真实世界环境,在深度学习技术的迅猛发展下,深度神经网络能够学习出具有判别能力的特征,逐渐应用于自动人脸表情识别任务。目前的深度人脸表情识别系统致力于解决以下两个问题：1）由于缺乏足量训练数据导致的过拟合问题;2）真实世界环境下其他与表情无关因素变量（例如光照、头部姿态和身份特征）带来的干扰问题。本文首先对近十年深度人脸表情识别方法的研究现状以及相关人脸表情数据库的发展进行概括。然后,将目前基于深度学习的人脸表情识别方法分为两类：静态人脸表情识别和动态人脸表情识别,并对这两类方法分别进行介绍和综述。针对目前领域内先进的深度表情识别算法,对其在常见表情数据库上的性能进行了对比并详细分析了各类算法的优缺点。最后本文对该领域的未来研究方向和机遇挑战进行了总结和展望：考虑到表情本质上是面部肌肉运动的动态活动,基于动态序列的深度表情识别网络往往能够取得比静态表情识别网络更好的识别效果。此外,结合其他表情模型如面部动作单元模型以及其他多媒体模态,如音频模态和人体生理信息能够将表情识别拓展到更具有实际应用价值的场景。     

用于表情识别的半监督学习自适应提升算法

针对半监督人脸表情识别算法在表情来源多样、姿态不一时准确率低的问题,在迁移学习自适应提升算法的基础上,提出一种新的半监督学习自适应提升算法。该算法通过近邻计算由训练集中的已标记样本求出未标记样本的类别,并借助Ada Boost.M1算法分别对多数据源的人脸表情样本和多姿态人脸表情样本展开识别,实现样本的多类识别任务。实验结果表明,与标号传递等半监督学习算法相比,该算法显著提高了表情识别率,且分别在多数据库和多姿态数据库上获得了73.33%和87.71%的最高识别率。     

采用深度学习方法的非正面表情识别综述

2017年人工智能正式升级为中国国家战略,作为人工智能领域中重要的研究方向,人脸表情识别受到了国内外研究者们的广泛关注.然而传统的人脸表情识别技术无法适应自然环境下的表情识别需求.因此非正面人脸表情识别方法成为实现表情识别技术实用化突破的重点.但是现有的非正面表情识别研究面临很多困难:头部偏转不仅造成了识别图像的扭曲,...     

基于生成对抗网络的人脸表情数据增强方法

基于深度学习的方法已经在人脸表情识别中取得了重大进展,然而人脸表情数据库的规模普遍不大。为了解决数据量不足的问题,提出了一种静态图像数据增强方法。在StarGAN的基础上修改重构误差实现多风格人脸表情图像转换,利用生成器由某一表情下的面部图像生成同一人其他表情的面部图像。在CK+表情库上的实验表明,该方法有利于提高人脸表情识别模型的识别率和泛化能力,同时对解决数据量不平衡的问题也有借鉴作用。     

基于图卷积多标签学习的复合人脸表情识别

传统的人脸表情识别方法主要针对六类基本人脸表情,但在现实场景下,存在更加丰富的由基本人脸表情组合而成的复合人脸表情,原先识别基本人脸表情的工作难以去识别复合人脸表情,并且复合人脸表情的数据集缺乏足够的训练数据.针对该问题,提出基于图卷积多标签学习的复合人脸表情识别方法.通过特征提取网络提取到人脸表情的全局特征和感兴趣区...     

基于分类稀疏表示的人脸表情识别

为挖掘不同人脸表情图像的统计特性差异,提出一种基于分类稀疏表示的表情识别算法。首先通过对不同类别表情图像的字典学习,构建满足各类表情图像统计特性的基函数子集,进而采用Lasso算法获得表情图像在由基函数集所张成特征子空间中的稀疏表示,最后通过比较表情图像在各基函数子集上的重构误差实现不同表情的分类识别。基于JAFFE人脸表情数据库的实验结果表明,该算法可以有效克服人脸身份对表情识别的影响,具有较高的表情识别率和鲁棒性。     

嵌入注意力机制模型的人脸表情迁移学习方法

人脸表情识别中,利用深度网络进行训练时,往往需要大量的训练数据而且实际应用中常常缺少标签数据,域适应人脸表情迁移学习是一个重要的研究课题。现有基于域适应的人脸表情识别大多采用浅层网络、深度学习网络方法,因此提出了将条件对抗域适应方法应用于人脸表情迁移学习,以及应用熵函数保证分类器预测的不确定人脸表情图像的可迁移性,并通过嵌入注意力机制模型来改进深度学习网络对人脸表情图像的特征提取。实验表明,通过注意力机制模型改进的条件生成对抗网络能有效地提高实验室控制和现实生活中的人脸表情数据识别的准确率。     

基于深度学习的三维实时人脸识别技术研究

目前,虽然深度学习算法通过二维卷积能够获得二维图像,并且形成的二维图像可为人脸识别提供支持,但在实际场景之中,在人脸表情、姿态等方面的识别比较困难,而三维实时人脸识别技术则能够弥补这一缺陷。但由于人脸的姿态和表情随时可能出现变化,会导致三维人脸信息缺乏完整度,同时也会造成人脸区域发生变形等问题,因此,本文基于深度学习,对三维实时人脸识别技术进行研究,以持续解决当前人脸识别方面存在的问题。     

基于Mixer Layer的人脸表情识别

目前人脸表情识别研究多数采用卷积神经网络(CNN)提取人脸特征并分类, CNN的缺点是网络结构复杂, 消耗计算资源. 针对以上缺点, 本文采用基于多层感知机(MLP)的Mixer Layer网络结构用于人脸表情识别. 采用数据增强和迁移学习方法解决数据集样本不足的问题, 搭建了不同层数的Mixer Layer网络. 经过实验比较, 4层Mixer Layer网络在CK+和JAFFE 数据集上的识别准确率分别达到了98.71%和95.93%, 8层Mixer Layer网络在Fer2013数据集上的识别准确率达到了63.06%. 实验结果表明, 无卷积结构的Mixer Layer网络在人脸表情识别任务上表现出良好的学习能力和泛化能力.     

基于深度学习的面部表情识别研究

针对基于深度学习的静态人脸图像表情识别方法进行研究,首先介绍了深度学习的原理,并归纳了目前公开且常用的面部表情数据集;然后介绍了基于深度学习的表情识别的三个步骤,归纳了图像预处理和表情分类的主要方法,重点总结了目前性能较好用来提取特征的深度学习框架以及这些方法的基本原理和优劣势比较;最后指出了目前面部表情识别存在的问题和未来可能的发展趋势。     

遮挡人脸表情识别深度学习方法研究进展

在真实环境下遮挡是准确分析识别人脸表情的主要障碍之一。近年来研究者采用深度学习技术解决遮挡条件下表情误识别率高的问题。针对遮挡表情识别的深度学习算法和遮挡相关的问题进行归纳总结。首先,概括局部遮挡条件下表情识别的发展现状、表情的表示方式以及研究遮挡表情用到的数据集;其次,回顾遮挡表情识别深度学习方法的最新进展和分析遮挡对表情的影响;最后,总结主要技术挑战,研究难点及其可能的应对策略。目的是为将来的遮挡表情识别研究提供更有益的参考依据和基准。     

面部表情分析进展和挑战

面部表情分析是计算机通过分析人脸信息尝试理解人类情感的一种技术,目前已成为计算机视觉领域的热点话题。其挑战在于数据标注困难、多人标签一致性差、自然环境下人脸姿态大以及遮挡等。为了推动面部表情分析发展,本文概述了面部表情分析的相关任务、进展、挑战和未来趋势。首先,简述了面部表情分析的几个常见任务、基本算法框架和数据库;其次,对人脸表情识别方法进行了综述,包括传统的特征设计方法以及深度学习方法;接着,对人脸表情识别存在的问题与挑战进行总结思考;最后,讨论了未来发展趋势。通过全面综述和讨论,总结以下观点：1）针对可靠人脸表情数据库规模小的问题,从人脸识别模型进行迁移学习以及利用无标签数据进行半监督学习是两个重要策略;2）受模糊表情、低质量图像以及标注者的主观性影响,非受控自然场景的人脸表情数据的标签库存在一定的不确定性,抑制这些因素可以使得深度网络学习真正的表情特征;3）针对人脸遮挡和大姿态问题,利用局部块进行融合的策略是一个有效的策略,另一个值得考虑的策略是先在大规模人脸识别数据库中学习一个对遮挡和姿态鲁棒的模型,再进行人脸表情识别迁移学习;4）由于基于深度学习的表情识别方法受很多超参数影响,导致当前人脸表情识别方法的可比性不强,不同的表情识别方法有必要在不同的简单基线方法上进行评测。目前,虽然非受控自然环境下的表情分析得到较快发展,但是上述问题和挑战仍然有待解决。人脸表情分析是一个比较实用的任务,未来发展除了要讨论方法的精度也要关注方法的耗时以及存储消耗,也可以考虑用非受控环境下高精度的人脸运动单元检测结果进行表情类别推断。     

轻量级网络在人脸表情识别上的新进展

作为人工智能领域的热门研究方向,人脸表情识别（facial expression recognition,FER）是让计算机获取人类感情最直接最有效的方式,在人机交互、智慧医疗、疲劳驾驶等研发课题中占据关键的技术地位。为了满足高识别率的应用需求,FER深度学习网络结构愈发复杂,占用了大量的计算资源和存储空间,严重影响了算法实时性的要求。围绕如何在有效提升模型运算速度的同时,保障模型的精度这一问题展开综述。首先,介绍了利用轻量级网络实现表情识别的重要数据集;其次,对用于人脸表情识别的经典轻量级网络模型进行了分析;再次,阐述了主要的网络轻量化方法的原理、特点及适用场景;最后,总结了轻量级网络在人脸表情识别研究中存在的问题和挑战,对未来的研究方向进行展望。     

融合深度学习与最大间距准则的人脸识别方法

当前,人脸识别技术遇到的突出问题是光照、姿态、遮挡和表情等因素所引起的识别精度的下降,这些问题是人脸识别系统不完美的主要原因,深度学习是一种新的方法,可有效解决这些问题。首先通过引入深度学习算法进行多层次的学习,然后提取高层特征进行人脸描述,最后应用最大间距准则减小最小二乘估计产生的重建误差,实现有效的面部识别分类。该算法在ORL、CAS-PEAL和扩展Yale-B人脸数据库中进行了不同光照、姿态、遮挡、表情和容貌特征变化条件下的仿真实验。结果表明,所提出的算法比传统线性分类算法具有更高的效率和准确度。     

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...     

基于性别和年龄因子分析的鲁棒性人脸表情识别

针对非可控环境下人脸表情识别面临的诸如种族、性别和年龄等因子变化问题, 提出一种基于深度条件随机森林的鲁棒性人脸表情识别方法.与传统的单任务人脸表情识别方法不同, 设计了一种以人脸表情识别为主, 人脸性别和年龄属性识别为辅的多任务识别模型.在研究中发现, 人脸性别和年龄等属性对人脸表情识别有一定的影响, 为了捕获它们之间的关系, 提出一种基于人脸性别和年龄双属性的深度条件随机森林人脸表情识别方法.在特征提取阶段, 采用多示例注意力机制进行人脸特征提取以便去除诸如光照、遮挡和低分辨率等变化问题; 在人脸表情识别阶段, 根据人脸性别和年龄双属性因子, 采用多条件随机森林方法进行人脸表情识别.在公开的CK+, ExpW, RAF-DB, AffectNet人脸表情数据库上进行了大量实验：在经典的CK+人脸库上达到99%识别率, 在具有挑战性的自然场景库(ExpW, RAF-DB, AffectNet组合库)上达到70.52%的识别率.实验结果表明：与其他方法相比具有先进性, 对自然场景中的遮挡、噪声和分辨率变化具有一定的鲁棒性.