基于卡尔曼滤波和随机回归森林的实时头部姿态估计EI北大核心CSCD

头部姿态估计在许多高层次的人脸分析任务中起着至关重要的作用,然而准确鲁棒的头部姿态估计仍然是具有挑战性的.针对当前流行的Kinect,提出一种基于卡尔曼滤波和随机回归森林的准确头部姿态估计方法.首先使用卡尔曼滤波在深度图中预测头部的位置,并在预测区域内采样深度块;然后将采样深度块通过已训练的随机回归森林进行头部姿态估计,并将姿态估计值作为卡尔曼滤波的测量值;最后利用卡尔曼滤波结合预测值和测量值得到最终的头部姿态估计参数.实验结果表明,与现有的随机森林算法相比,该方法具有更快的速度、更好的鲁棒性和更高的准确率.     

基于卡尔曼滤波和随机回归森林的实时头部姿态估计

头部姿态估计在许多高层次的人脸分析任务中起着至关重要的作用,然而准确鲁棒的头部姿态估计仍然是具有挑战性的.针对当前流行的Kinect,提出一种基于卡尔曼滤波和随机回归森林的准确头部姿态估计方法.首先使用卡尔曼滤波在深度图中预测头部的位置,并在预测区域内采样深度块;然后将采样深度块通过已训练的随机回归森林进行头部姿态估计,并将姿态估计值作为卡尔曼滤波的测量值;最后利用卡尔曼滤波结合预测值和测量值得到最终的头部姿态估计参数.实验结果表明,与现有的随机森林算法相比,该方法具有更快的速度、更好的鲁棒性和更高的准确率.     

基于深度森林的人机协同工业制品表面缺陷识别

针对工业制品缺陷分类存在的样本图像少、分类准确性不足和模型训练耗时长等问题,提出了一种基于深度森林的人机协同分类模型.该模型首先通过深度森林对样本图像进行初步识别,经多粒度扫描模块和级联森林模块提取特征,得到初始预测结果并分离出识别困难的样本图像;然后采用人机协同的策略,采用人工方式随机标注部分识别困难的样本,再利用K近邻算法对剩余识别困难的样本进行再分类.通过在公开数据集以及生产线实际采集的真实数据上的实验结果表明,改进的分类模型在工业制品表面缺陷数据集上的性能优于基线算法.     

融合约束采样和面部对齐的稀疏表示人脸识别

针对传统的稀疏表示分类算法中面部对齐受限而影响人脸识别率的问题,提出一种基于约束采样和面部对齐的稀疏表示分类算法。首先通过使用约束采样对训练图像进行预先标注得到固定脸特征;然后结合图像的纹理信息和形状特征进行面部对齐及特征提取;最后计算出测试样本与各个训练样本之间的相似度,利用稀疏表示分类器完成人脸的识别。在AR、CAS-PEAL及扩展YaleB人脸数据库上的实验验证了算法的有效性及鲁棒性。实验结果表明,约束采样和面部对齐的组合大大提高了人脸识别率,相比几种较为先进的鲁棒人脸识别算法,该算法取得了更好的识别效果。     

深度人脸识别的光照分析

光照是影响人脸识别效果的重要因素,针对当前人脸数据建库技术构建满足光照分析需求的数据库难度较大的问题,开展基于三维人脸模型的深度人脸识别光照分析研究.首先,借助三维人脸模型,根据人脸基图像表示理论提出一种对应任意光照的人脸图像生成方法,用于构建光照分析所需的人脸图像库;然后,利用构建的多光照人脸图像库分析不同光照采样方案对人脸识别模型性能的影响,探索建库所需的最优光照采样方案;最后,借助虚拟数据具有准确光照标注的优势,基于多任务学习框架测试不同光照标注方法对识别网络训练效果的影响,进一步提高深度人脸识别网络对光照变化的鲁棒性.通过在虚拟数据和真实数据上开展的不同光照采样方案及标注方法对人脸识别模型性能影响的实验得出,使用适量基图像光照构建数据库是一种有效的光照采样方案,而准确的光照标注可进一步提升人脸识别率,对应的识别模型在具备极端光照的测试集上的人脸识别率可达98%以上.该研究提高了深度人脸识别模型的性能,为构建人脸图像库的光照采样策略和光照标注方法提供了依据.     

基于集成分类算法的自动图像标注

基于语义的图像检索技术中,按照图像的语义进行自动标注是一个具有挑战性的工作. 本文把图像的自动标注过程转化为图像分类的过程,通过有监督学习对每个图像区域分类并得到相应关键字,实现标注. 采用一种快速随机森林(Fast random forest, FRF)集成分类算法,它可以对大量的训练数据进行有效的分类和标注. 在基于Corel数据集的实验中,相比经典算法, FRF改善了运算速度,并且分类精度保持稳定. 在图像标注方面有很好的应用.     

基于双相机捕获面部表情及人体姿态生成三维虚拟人动画

为了生成表情丰富、动作流畅的三维虚拟人动画,提出了一种基于双相机同步捕获面部表情及人体姿态生成三维虚拟人动画的方法。首先,采用传输控制协议（TCP）网络时间戳方法实现双相机时间同步,采用张正友标定法实现双相机空间同步。然后,利用双相机分别采集面部表情和人体姿态。采集面部表情时,提取图像的2D特征点,利用这些2D特征点回归计算得到面部行为编码系统（FACS）面部行为单元,为实现表情动画做准备;以标准头部3D坐标值为基准,根据相机内参,采用高效n点投影（EPnP）算法实现头部姿态估计;之后将面部表情信息和头部姿态估计信息进行匹配。采集人体姿态时,利用遮挡鲁棒姿势图（ORPM）方法计算人体姿态,输出每个骨骼点位置、旋转角度等数据。最后,在虚幻引擎4（UE4）中使用建立的虚拟人体三维模型来展示数据驱动动画的效果。实验结果表明,该方法能够同步捕获面部表情及人体姿态,而且在实验测试中的帧率达到20 fps,能实时生成自然真实的三维动画。     

基于RGBD的实时头部姿态估计

摘 要：实时的头部姿态估计在人机交互和人脸分析应用中起着至关重要的作用,但准确 的头部姿态估计方法依然具有一定的挑战性。为了提高头部姿态估计的准确性和鲁棒性,将基 于几何的方法与基于学习的方法相结合进行头部姿态估计。在人脸检测和人脸对齐的基础上, 提取彩色图像几何特征和深度图像的局部区域深度特征,再结合深度块的法线和曲率特征,构 成特征向量组;然后使用随机森林的方法进行训练;最后,所有决策树进行投票,对得到的头 部姿态高斯分布估计进行阈值过滤,进一步提高模型预测的准确度。实验结果表明,该方法与 现有的头部姿态估计方法相比,具有更高的准确度及鲁棒性。     

融合深度特征和语义邻域的自动图像标注*

传统图像标注方法中人工选取特征费时费力,传统标签传播算法忽视语义近邻,导致视觉相似而语义不相似,影响标注效果.针对上述问题,文中提出融合深度特征和语义邻域的自动图像标注方法.首先构建基于深度卷积神经网络的统一、自适应深度特征提取框架,然后对训练集划分语义组并建立待标注图像的邻域图像集,最后根据视觉距离计算邻域图像各标签的贡献值并排序得到标注关键词.在基准数据集上实验表明,相比传统人工综合特征,文中提出的深度特征维数更低,效果更好.文中方法改善传统视觉近邻标注方法中的视觉相似而语义不相似的问题,有效提升准确率和准确预测的标签总数.     

智能配镜三维特征参数提取方法研究

摘 要：针对智能配镜中三维面部特征点提取算法复杂度较高的问题,提出一种将三维点 云转换为映射图像定位特征点的方法。采用 Voronoi 方法计算面部三角网格各顶点处的高斯曲 率、平均曲率。选取鼻尖、眼角等曲率特征明显的区域估计面部点云姿态。根据曲率旋转不变 性,使用初选的点云方向向量简化旋转矩阵的计算,使面部点云正面朝向视点。将点云映射转 换为图像,三维网格模型中三角面片一对一映射到图像中的三角形。搭建卷积神经网络,使用 Texas 3DFRD 数据集进行模型训练。进行人脸对齐,预测所得各面部特征点分别限制在图像某 三角形中。根据图像中三角形映射查找三维网格模型中对应三角面片,通过三角面片顶点坐标 计算配镜所需的面部特征点位置坐标,实现配镜特征参数的提取。     

基于Cascade R-CNN的输电线路关键部件识别

针对无人机在输电线路关键部件巡检图像中目标多，且尺度相差较大，导致识别率低的问题，提出使用深度学习目标检测算法Cascade R-CNN进行识别。由于输电线路关键部件无公开数据集，采集输电线路关键部件图片，并将图片数据的分辨率进行统一，使用LabelImg软件进行标注，制作一个符合训练要求的数据集。基于Paddle框架进行模型搭建，使用PaddleDetection训练工具进行全流程训练调优，进行测试。实验结果表明，基于Cascade R-CNN算法的模型在进行目标尺寸相差较大的多目标检测时，在测试集上的精度(mAP)可以达到91.39%,检测效果较好。     

基于加权观测的隐马尔可夫模型

针对隐马尔可夫模型无法融合分类结果权值的问题,文中提出加权观测隐马尔可夫模型(WOHMM),并给出模型中概率计算、参数学习、序列标注三个基本问题的解决算法.使用公开数据集对参数学习和序列标注问题进行仿真实验,结果表明,WOHMM的参数学习算法能得到更接近真实值的模型参数,序列标注算法的效果较优.     

基于AlphaPose优化模型的老人跌倒行为检测算法

针对在低功耗、低成本硬件平台快速准确检测老人跌倒高危行为的问题,提出了一种基于AlphaPose优化模型的老人异常行为检测算法.首先,对行人目标检测模型和姿态估计模型进行优化,以加快人体目标检测和姿态关节点推理;然后,通过优化的AlphaPose模型快速计算得到人体姿态关节点图像坐标数据;最后,计算人体跌倒瞬间头部关节...     

光学头部姿态跟踪的多传感器数据融合研究

精确的头部姿态跟踪是室内增强现实系统实现高精度注册的关键技术之一. 本文介绍了使用传感器数据融合原理实现高精度的光学头部姿态跟踪的新方法. 该方法使用多传感器数据融合中的扩展卡尔曼滤波器和融合滤波器, 将两个互补的单摄像机Inside-out跟踪和双摄像机Outside-in跟踪的头部姿态进行数据融合, 以减小光学跟踪传感器的姿态误差. 设计了一个典型实验装置验证所提出的算法, 实验结果显示, 在静态测试下的姿态输出误差与使用误差协方差传播法则计算得到的结果是一致的; 在动态跟踪条件下, 与单个Inside-out或Outside-in跟踪相比, 所提出的光学头部姿态数据融合算法能够使跟踪器获得精度更高、更稳定的位置和方向信息.     

基于卷积神经网络的多标签图像自动标注

如今生活中,图像资源无处不在,海量的图像让人应接不暇。如何快速有效地对这些图像信息进行查询、检索和组织,成为了当前亟需解决的热门问题。而图像自动标注是解决基于文本的图像检索的关键。文中提出的这套基于深度学习模型中的卷积神经网络模型的多标签图像自动标注系统,实现了多标签损失排名函数,完成了多标签数据的训练与测试。在实验验证上,先选取CIFAR-10数据集进行算法的有效性测试,然后选取多标签图像数据集Corel 5k进行定量测试比较,结果表明,该算法的综合性能指标与现有算法相比有较大的提升。     

基于ROI-KNN卷积神经网络的面部表情识别

深度神经网络已经被证明在图像、语音、文本领域具有挖掘数据深层潜在的分布式表达特征的能力. 通过在多个面部情感数据集上训练深度卷积神经网络和深度稀疏校正神经网络两种深度学习模型, 对深度神经网络在面部情感分类领域的应用作了对比评估. 进而, 引入了面部结构先验知识, 结合感兴趣区域(Region of interest, ROI)和K最近邻算法(K-nearest neighbors, KNN), 提出一种快速、简易的针对面部表情分类的深度学习训练改进方案——ROI-KNN, 该训练方案降低了由于面部表情训练数据过少而导致深度神经网络模型泛化能力不佳的问题, 提高了深度学习在面部表情分类中的鲁棒性, 同时, 显著地降低了测试错误率.     

基于散斑的三维体感交互系统

为了提高基于投影散斑的体感交互算法的精度和效率,提出采用零均值归一化互相关算子(ZNCC)恢复深度信息的快速计算方法,并通过引入特征筛选的分级决策树构建了姿态分类器.首先采用ZNCC在三维场景重建中求取散斑图像的视差,由三角化测量根据视差值反算目标场景的深度图像,基于GPU并行架构和改进的计算公式,解决ZNCC的冗余计算问题;然后采用改进的随机森林算法在姿态估计中完成人体部件分类,由mean shift算法实现关节点和骨骼提取,通过特征筛选机制去除无效特征降低训练数据的特征空间维度,并根据人体姿态动作的特点在决策树的组合中用分级决策思想提高预测精度.最终实现了系统的整体集成,通过实验验证了该方法的有效性.     

基于广义霍夫变换的室外场景行人检测研究

提出一种基于广义霍夫变换的室外场景行人检测方法.首先从少量标注图片中随机地提取行人图像碎片构造碎片字典,然后使用图像碎片对每一幅训练图片计算特征向量.为了能够在静态图片中快速地检测行人,使用Gentleboost算法训练检测器,在每一次迭代时学习一个决策树桩弱分类器,该弱分类器可以从高维特征向量中选择一个当前区分度最好的碎片特征.在运行检测器时,所有的弱分类器在测试图片中对于行人的可能出现位置进行投票.最后,将各个弱分类器的投票结果进行叠加,并用设定的检测阈值剔除得分较低的检测结果后得到检测输出.在LabelMe数据集上的实验表明,该方法可以快速地在静态图片中检测出行人,需要较少的训练数据且有效地解决了部分遮挡问题.     

基于深度自编码器的单样本人脸识别*

由于每个目标仅有一幅已知样本,无法描述目标的类内变化,诸多人脸识别算法在解决单样本人脸识别问题时识别性能较低.因此文中提出基于深度自编码器的单样本人脸识别算法.算法首先采用所有已知样本训练深度自编码器,得到广义深度自编码器,然后使用每个单样本目标的单个样本微调广义深度自编码器,得到特定类别的深度自编码器.识别时,将识别图像输入每个特定类别的深度自编码器,得到包含与测试图像相同类内变化的该类别的重构图像,使用重构图像训练Softmax回归模型,分类测试图像.在公共测试库上进行测试,并与其它算法在相同环境下进行对比,结果表明文中算法在获得更优识别率的同时,识别一幅图像所需平均时间更少.     

人脸识别背后的数据清理问题研究

人脸识别技术在深度卷积神经网络（deep convolution neural networks,DCNN）的快速发展下取得了显著的成就。这些成果主要体现在更深层次的DCNN架构和更大的训练数据库。然而,由大多数私人公司持有的大型数据库（百万级）并不对外公开,即使当前部分开放的大型数据库,因为标注信息过少,无法保证精度,会影响DCNN的训练。本文提出了一种易于使用的多角度清理图像方法来提高数据的准确性:通过人脸检测算法清除掉无法检测到人脸的图像;在清理后的数据集上利用已有模型提取图像特征,并计算相似度,进而统计出一类人脸图像中每一张图像与其他图像不相似的数目,根据改进参数清理数据。实验表明,清理后的数据库训练模型在LFW和Youtube Face数据集上测试的精度得到了提升,使用较小规模数据集情况下,在LFW数据集上取得了99.17%的准确率,在Youtube Face数据集也达到了93.53%的准确率。