基于特征区域自动分割的人脸表情识别?

针对目前三维人脸表情区域分割方法复杂、费时问题,提出一种人脸表情区域自动分割方法,通过投影、曲率计算的方法检测人脸的部分特征点,以上述特征点为基础进行人脸表情区域的自动分割。为得到更加丰富的表情特征,结合人脸表情识别编码规则对提取到的特征矩阵进行扩充,利用分类器进行人脸表情的识别。通过对三维人脸表情数据库部分样本的识别结果表明,该方法可以取得较高的识别率。     

有限元法在人脸三维建模及表情动画中的应用研究

将机械工程中的有限元方法用于人脸的三维建模,利用人脸上提取的99个特征点和一些辅助点,用光滑的样条曲线模拟人脸表情肌分布位置连结成线,由线生成三角面片和四角面片组合的有限元建立的人脸几何模型.给该模型定义合适的单元类型、实常数等参数,定义能与人脸皮肤等效的材料属性,并在眼睛、嘴等动作敏感位置加一定量载荷求解,模拟人脸表情动作.从求解的应力图中可以看出,该几何模型变形均与人脸表情动作时皮肤弹性变形一致.该方法可以快速、准确的进行三维人脸参数化建模,可方便提取特征点进行人脸识别.这种建模方法为人脸三维建模提供了一种新的思路和可靠的理论依据,同时降低了后期人脸识别的难度.     

真实感人脸的形状与表情空间

提出一种建立三维人脸扫描模型参数空间的算法,其中的模板拟和算法基于能量最小的优化机制,通过非线性优化过程求解模板模型在每个顶点上的位移矢量,使之逼近目标模型.优化目标方程由以下测度组成：距离、平滑度以及人脸特征对应,如特征曲线、边界和特征点对等.使用该算法可用于不同人脸以及不同表情模型之间的对应建立,从而获取一致参数化的人脸形状和表情空间.在文中系统中,三维面部特征曲线通过Canny边检测算法自动获取,这样自动检测获取的特征曲线可用于降低三维形状描述的维数,同时完整的面部几何形状通过径向基函数插值得到.在中性人脸和表情人脸模型上所作的一致参数化为许多应用提供了平台,如形状渐变,纹理迁移和表情迁移.考虑到自动提取的特征曲线和二维线画卡通人脸的相似性,使用迭代优化算法实现二维线画卡通人脸姿态到三维真实人脸模型的迁移.     

一种鲁棒的全自动人脸特征点定位方法

人脸特征点定位的目标是能够对人脸进行全自动精确定位. 主动形状模型(Active shape modal, ASM)和主动表象模型(Active appearance modal, AAM)的发表为全自动人脸特征点定位工作提供了很好的思路和解决框架. 之后很多研究工作也都在ASM和AAM的框架下进行了改进. 但是目前的研究工作尚未很好地解决人脸表情、光照以及姿态变化情况下的人脸特征点定位问题, 本文基于ASM框架提出了全自动人脸特征点定位算法. 和传统ASM方法以及ASM的改进方法的不同在于: 1)引进有效的机器学习方法来建立局部纹理模型. 这部分工作改进了传统ASM方法中用灰度图像的梯度分布进行局部纹理建模的方法, 引入了基于随机森林分类器和点对比较特征的局部纹理建模方法. 这种方法基于大量样本的统计学习, 能够有效解决人脸特征点定位中光照和表情变化这些难点; 2)在人脸模型参数优化部分, 本文成功地将分类器输出的结果结合到人脸模型参数优化的目标函数当中, 并且加入形状限制项使得优化的目标函数更为合理. 本文在包含表情、光照以及姿态变化的人脸数据上进行实验, 实验结果证明本文提出的全自动人脸特征点定位方法能够有效地适应人脸的光照和表情变化. 在姿态数据库上的测试结果说明了本算法的有效性.     

基于小邻域系和特征基团的人脸皮沟老化检测

人脸老化过程极为复杂,皮沟特征极其细微,并且伴随大量噪声。传统的皮沟匹配方法不能很好地刻画出细微老化的特征变化,人脸老化的检测准确度不强。提出一种基于小邻域系和特征基团的人脸老化检测算法,建立了人脸图像小邻域系和特征基团的对应关系,构造了运动参数联合概率分布的能量函数来反映人脸皮沟参数之间的约束关系。最后采用模拟退火算法对老化特征在约束关系下的相关关联求出最优解,得到不同老化程度下各皮沟特征点的关联性。实验表明:该方法能很好地对人脸不同状态下的皮沟老化特征进行识别,检测结果更加准确,且准确度更高。     

人脸特征约束点的三维表情合成*

针对目前很多三维表情合成算法计算量大、方法比较复杂、真实感不强的特点,结合人脸分布特征,提出了一种基于Delaunay三角剖分的三维表情合成新算法。该方法通过对人脸特征点集的快速三角剖分避免了病态三角网格,有效提高了合成后人脸表情的真实度,降低了算法复杂度。大量实际人脸表情合成的实验结果表明,该算法通过少量的特征点生成的三维人脸表情更加真实,可有效快捷地合成各种真实的人脸表情。     

基于Gabor小波变换的人脸表情识别

对基于Gabor小波变换的人脸表情识别方法进行了研究.对图像进行预处理以提高后续处理的准确度,通过分析二维Gabor小波变换的优点和人脸表情特征的变化情况,利用二维Gabor小波变换提取脸部表情特征,使用弹性模板匹配算法来识别图像中的人脸表情.实验结果表明,这种方法与传统的识别方法相比,系统具有很好的鲁棒性,达到较高的识别率.     

改进的统计模型三维人脸特征点标定算法框架

自动三维人脸特征点标定是计算机视觉领域的研究热点,其广泛应用于人脸识别,人脸模型配准,表情识别,脸部动画等领域。通过对三维人脸样本统计建模,采用遗传算法对待匹配模型的生成数目进行参数优化,利用模型相似性匹配方法及其映射关系对三维人脸特征点进行自动标定。首先,对三维人脸数据预处理,然后对其统计建模并通过模型形变得到有映射关系的基准模型和待匹配模型。利用遗传算法对待匹配模型中的待匹配模型生成数目参数进行优化,生成与之对应的待匹配模型数;接着计算待测模型与待匹配模型的相似度。最后,利用模型相似度和模型映射关系,间接得到待测模型的特征点。实验结果表明,提出的算法是可行的,能够在一定程度上提高原有算法的效率。该算法可以自动标定三维人脸模型的特征点,当距离阈值为10像素时,39个三维人脸特征点定位的准确率都可以达到100%,并有效解决了传统方法中三维人脸模型平滑区域特征点精度不高的问题。     

基于径向基函数与B样条曲线的三维人脸重建方法

用二维人脸照片构造三维特定人脸模型是三维人脸建模研究的热点问题.采用立体视觉重建三维特征点,通过人脸正侧面照片特征点的分层、分部位的径向基函数重构一般人脸模型,得到部位轮廓特征明显的三维特定人脸模型,利用B样条曲线进行三维人脸曲面重构;然后运用拉普拉斯金字塔法得到近似的人脸全视角纹理图;再将近似人脸全视角纹理图映射到三维特定人脸模型,从而得到三维特定真实感的人脸模型.实验结果表明,该方法计算简单,生成特定人脸模型效果逼真,可用于特定人脸动画制作的逼真人脸建模.     

基于单张照片的三维人脸重建优化算法

传统人脸三维重建算法难以确定人脸形状,并且计算复杂。针对此问题,提出一种以水平集方法获取人脸轮廓并结合明暗恢复形状(SFS)算法重建三维模型的方法,该方法仅需单张正面人脸照片。首先采用主动形状模型确定人脸轮廓,将其作为水平集的初始演化曲线,分割出完整的人脸形状;然后对人脸区域进行灰度变换,求出灰度图像;最后通过SFS算法重建已知光照条件的人脸图像的三维模型,将该模型作为参考与灰度图像匹配,进而确定其光照条件和三维模型。实验结果表明,与基于网格模型的算法相比,该方法可快速地重建具有完整形状的人脸模型。     

多级LBP直方图序列特征的人脸识别

人脸识别是当前人工智能和模式识别的研究热点。基于对小波分解和局部二进制模式(LBP)分析,提出了一种多级LBP直方图的序列特征 (M-HSLBP) 的提取方法。2维的小波分解具有对表情变化不敏感的特点,可以很好地压缩和表征人脸图像的特征;LBP是一种有效的纹理描述算子,使用多级可变大小的子窗口对小波变换后的图像进行扫描,对各级子图像进行改进LBP变换并形成多级LBP直方图序列特征,这种特征既能反映人脸局部特征又能反映其整体特征。径向基网络作为分类器具有很高的推广性能,有利于大容量样本的分类。在对人脸库ORL和YEL的识别实验中,该算法识别率达到98%以上,与传统算法相比,取得了更好的识别结果。     

基于特征选择和改进K-均值聚类的异常用电行为检测算法

窃电等异常用电行为严重影响着电网系统的安全、可靠和稳定运行,传统异常用电检测方法存在模型复杂、准确率低等问题。提出了一种基于特征选择和改进K-均值聚类的异常用电检测算法,首先从用电量变化、线路损耗和电力参数三个维度提取15维特征构成特征向量,然后利用相关向量机(Relevance Vector Machine, RVM)进行特征选择,自动确定最优特征集合,最后提出一种基于信息增益的改进K-均值聚类算法对最优特征集合进行聚类分析,从而实现异常用电检测。基于爱尔兰智能电表公开数据集开展实验,结果表明,所提方法在精准率、召回率和ROC曲线AUC值三项指标方面均能获得良好的表现性能,明显优于传统方法。     

基于单张图像的三维人脸建模与表情动画

在人机交互、数字娱乐等领域,传统的表情合成技术难以稳定地生成具有真实感的个性化人脸表情动画.为此,提出一种基于单张图像的三维人脸建模和表情动画系统.自动检测人脸在图像中的位置,自动定位人脸上的关键点,基于这些关键点和形变模型重建个性化三维人脸模型,对重建的人脸模型进行扩展得到完整的人脸网格,采用稀疏关键点控制的动画数据映射方法来驱动重建的人脸模型生成动态表情动画.实验结果表明,该方法稳定性强、自动化程度高,人脸模型与表情动画比较逼真.     

结合像素模式和特征点模式的实时表情识别

目的 目前2D表情识别方法对于一些混淆性较高的表情识别率不高并且容易受到人脸姿态、光照变化的影响,利用RGBD摄像头Kinect获取人脸3D特征点数据,提出了一种结合像素2D特征和特征点3D特征的实时表情识别方法。方法 首先,利用3种经典的LBP（局部二值模式）、Gabor滤波器、HOG（方向梯度直方图）提取了人脸表情2D像素特征,由于2D像素特征对于人脸表情描述能力的局限性,进一步提取了人脸特征点之间的角度、距离、法向量3种3D表情特征,以对不同表情的变化情况进行更加细致地描述。为了提高算法对混淆性高的表情识别能力并增加鲁棒性,将2D像素特征和3D特征点特征分别训练了3组随机森林模型,通过对6组随机森林分类器的分类结果加权组合,得到最终的表情类别。结果 在3D表情数据集Face3D上验证算法对9种不同表情的识别效果,结果表明结合2D像素特征和3D特征点特征的方法有利于表情的识别,平均识别率达到了84.7%,高出近几年提出的最优方法4.5%,而且相比单独地2D、3D融合特征,平均识别率分别提高了3.0%和5.8%,同时对于混淆性较强的愤怒、悲伤、害怕等表情识别率均高于80%,实时性也达到了10~15帧/s。结论 该方法结合表情图像的2D像素特征和3D特征点特征,提高了算法对于人脸表情变化的描述能力,而且针对混淆性较强的表情分类,对多组随机森林分类器的分类结果加权平均,有效地降低了混淆性表情之间的干扰,提高了算法的鲁棒性。实验结果表明了该方法相比普通的2D特征、3D特征等对于表情的识别不仅具有一定的优越性,同时还能保证算法的实时性。     

双空间局部方向模式的人脸识别

目的 针对传统局部方向模式（LDP）在特征提取的充分性、对光照和噪声等的鲁棒性以及识别时间长短这3方面不能同时取得一个很好的平衡效果,提出了一种双空间局部方向模式（DSLDP）的人脸识别方法。方法 首先,将图像3×3邻域像素灰度值与8个Kirsch模板算子卷积,得到8个方向的边缘响应值,然后,将近邻边缘响应值之间相应作差,对应8个方向的边缘响应差值,将两组值取绝对值,取各自最大值的方向编码成一个二位八进制数,产生DSLDP码。最后,在人脸描述阶段将人脸图像进行分块并把每块转换成DSLDP图,再对DSLDP图进行直方图统计,并利用信息熵对每块进行加权,将所有子块的直方图连接生成人脸特征,再通过PCA进行降维,用最近邻分类器分类识别。结果 在剑桥大学Olivetti实验室（ORL）、Aleix Martinez and Robert Benavente （AR）和中国科学院（CAS-PEAL）的人脸图像数据库进行实验,相比局部方向模式（LDP）、显著型局部方向模式（SLDP）、增强型局部方向模式（ELDP）、局部方向数字模式（LDN）、差值型局部方向模式（DLDP）、中心对称局部方向模式（CSLDP）和梯度中心对称局部方向模式（GCSLDP）,DSLDP具有更好的识别性能。5幅测试样本时,在ORL库上取得了97.82%的平均识别率,在AR光照、表情、遮挡A和遮挡B库分别取得了98.00%、98.33%、99.33%、87.67%的平均识别率,在CAS-PEAL光照、表情和饰物库分别取得了99.33%、95.33%、90.00%的平均识别率。结论 1）该方法既考虑了近邻边缘响应值的外在变化,也考虑了近邻边缘响应值之间的内在变化,通过将强度空间和梯度空间人脸特征信息结合使人脸特征得到更加充分的提取。2） DSLDP只考虑邻边缘响应值和边缘响应差值的最大值情况,突出了主要边缘梯度信息,同时又避免了不重要信息的干扰,相比同类基于局部方向模式的单一人脸识别算法,对光照、表情、噪声、遮挡等情况表现出更强的鲁棒性。3） DSLDP码是由二位八进制数构成,特征模式数降低到64,识别时间明显降低。因此,DSLDP算法能同时在识别效果,稳定性和识别时间上取得一个较好的平衡效果。     

基于对比学习的多特征融合戴口罩人脸识别

随着计算机视觉技术应用的发展和智能终端的普及,口罩遮挡人脸识别已成为人物身份信息识别的重要部分。口罩的大面积遮挡对人脸特征的学习带来极大挑战。针对戴口罩人脸特征学习困难这一问题,提出了一种基于对比学习的多特征融合口罩遮挡人脸识别算法,该算法改进了传统的基于三元组关系的人脸特征向量学习损失函数,提出了基于多实例关系的损失函数,充分挖掘戴口罩人脸和完整人脸多个正负样本之间的同模态内和跨模态间的关联关系,学习人脸中具有高区分度的能力的特征,同时结合人脸的眉眼等局部特征和轮廓等全局特征,学习口罩遮挡人脸的有效特征向量表示。在真实的戴口罩人脸数据集和生成的戴口罩人脸数据上与基准算法进行了比较,实验结果表明所提算法相比传统的基于三元组损失函数和特征融合算法具有更高的识别准确率。     

一种自适应加权HOG特征的人脸识别算法

为了提高人脸识别在复杂条件下的识别率,提出一种基于自适应加权梯度方向直方图特征（AW-HOG）的人脸识别方法。该方法首先将人脸图像分成均匀子块,并利用HOG描述算子提取分块人脸特征,根据各分块对识别的贡献率自适应地计算各分块的权重,然后融合权重系数以及各分块的HOG特征,形成AW-HOG特征并采用主成分分析（PCA）算法进行降维,最后利用支持向量机（SVM）进行分类识别。在Yale B 以及AR标准人脸库上的实验结果表明,提出的人脸识别方法在识别率上优于传统算法且对光照具有较强的鲁棒性。     

基于Gabor滤波器的快速人脸识别算法

针对传统人脸识别方法中所提取特征维数高、计算量大等缺点,提出一种新的正面人脸识别算法。新算法融合了半边人脸识别方法、Gabor滤波器、基于互信息判据的Gabor特征筛选来进行人脸识别。新算法将人脸图像分为左右两个部分,计算并比较人脸图像左右半边脸的熵,选取熵值较大的半边人脸图像进行Gabor特征提取。利用二值分类器判别单个Gabor特征的分类能力,选取分类能力较强的特征（最具判决力的特征）。再利用互信息判据对Gabor特征进行第二次筛选,以减小特征之间的冗余度。最后利用最近邻判别器来进行人脸识别。实验结果表明,新算法的识别率优于传统半边脸识别方法,识别速度也优于传统的利用Gabor滤波器进行特征提取的方法。