一种基于FKT算法的人脸表情识别方法

人脸表情识别是模式识别和计算机视觉领域的重要课题之一.本文使用C++编程实现基于动态级联算法的人脸检测器,使用人脸检测器提取出表情识别需要的人脸数据集,通过FKT(Fukunaga-Koontz Transform)算法来解决表情识别问题.实验结果表明算法的有效性.     

RGB-D动态序列的人脸自然表情识别

区别于以二维静态图像为对象的传统人脸表情识别,提出一种针对RGB-D动态图像序列分析的人脸自然表情自动识别算法.首先针对预处理后的RGB-D表情图像序列提取四维时空纹理特征作为局部动态特征;再利用慢特征分析自动检测表情序列的峰值图像,并提取脸部三维几何模型为全局静态特征;最后结合动、静态特征,经主成分分析降维后输入条件随机场模型完成特征训练和表情识别.经由BU-4DFE人脸表情库验证表明,该算法不但比传统静态表情识别算法和其他动态算法具有优越性,而且能够针对自然展现的表情实现自动识别,为今后算法的实用化提供了可能.     

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。     

基于层次分析法语义知识的人脸表情识别新方法

在目前的人脸表情识别系统中,人脸表情的机器识别和人类感知之间存在着本质的差异,造成人脸表情识别率不高。为了减小人脸图像底层视觉特征与高层语义之间的语义鸿沟,提出一种基于层次分析法（AHP）语义知识的人脸表情识别新方法。该方法首先采用层次分析法对训练集中人脸图像进行高层语义描述,建立语义特征向量,在底层视觉特征提取阶段,提出一种二阶PCA（principal component analysis）方法来提取人脸图像的纹理特征;在识别阶段,仅利用输入人脸图像的底层视觉特征,采用K-NN（k-nearest neighbor）算法并结合学习阶段建立的语义特征向量,进行人脸表情分类识别。提出的人脸表情识别方法结合底层视觉特征和高层语义知识,减小了人脸图像底层视觉特征与高层语义之间的语义鸿沟。在JAFFE人脸表情数据库中进行实验,获得了93.92%的平均识别率。理论分析和实验结果表明,与其他的人脸表情识别方法相比,该方法具有更好的识别效果。     

基于CBP-TOP特征的人脸表情识别*

针对人脸表情时空域特征信息的有效提取,本文提出了一种CBP-TOP（Centralized Binary Patterns From Three Orthogonal Panels）特征和SVM分类器相结合的人脸表情识别新方法。该方法首先将原始图像序列进行图像预处理,包括人脸检测、图像截取和图像尺度归一化,然后用CBP-TOP算子对图像序列进行分块提取特征,最后采用SVM分类器进行表情识别。实验结果表明,该方法能更有效提取图像序列的运动特征和动态纹理信息,提高了表情识别的准确率。和VLBP特征相比, CBP-TOP特征在表情识别中具有更高的识别率和更快的识别速度。     

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...     

基于卷积神经网络的表情识别

在传统静态表情识别研究基础上,提出一种简单的人脸裁剪方法,再用浅层卷积神经网络进一步提取特征并进行表情识别。以CK+和JAFFE为实验数据集,进行预处理效果对比实验、数据增强实验、单种表情识别实验和跨数据集六分类实验。结果表明,针对数据量较少的情况,提出的表情识别方法效果明显且鲁棒性更优。     

基于生成式对抗网络的鲁棒人脸表情识别

人们在自然情感交流中经常伴随着头部旋转和肢体动作,它们往往导致较大范围的人脸遮挡,使得人脸图像损失部分表情信息.现有的表情识别方法大多基于通用的人脸特征和识别算法,未考虑表情和身份的差异,导致对新用户的识别不够鲁棒.本文提出了一种对人脸局部遮挡图像进行用户无关表情识别的方法.该方法包括一个基于Wasserstein生成式对抗网络（Wasserstein generative adversarial net,WGAN）的人脸图像生成网络,能够为图像中的遮挡区域生成上下文一致的补全图像;以及一个表情识别网络,能够通过在表情识别任务和身份识别任务之间建立对抗关系来提取用户无关的表情特征并推断表情类别.实验结果表明,我们的方法在由CK+,Multi-PIE和JAFFE构成的混合数据集上用户无关的平均识别准确率超过了90%.在CK+上用户无关的识别准确率达到了96%,其中4.5%的性能提升得益于本文提出的对抗式表情特征提取方法.此外,在45°头部旋转范围内,本文方法还能够用于提高非正面表情的识别准确率.     

基于CMAC神经网络的人脸表情识别

针对BP等全局性神经网络收敛速度慢和局部极小的存在,用于人脸表情分类时,不仅实时性难以达到要求,而且识别精度也存在不确定性。为提高速度,加快收敛,提出一种基于局部性CMAC（Cerebellar Model Articulation Controller）神经网络的人脸表情识别方法。先对样本图像进行预处理,提取感兴趣的脸部区域,通过K-L（Karhunen-Loeve）变换对处理后的图像提取眼、嘴和鼻等重要特征点的位置和局部几何形状作为识别特征得到感兴趣的表情区域。最后将待测表情与标准表情的欧氏距离作为CMAC神经网络的输入,表情类型作为网络输出,对人脸7种典型表情进行识别。实验结果表明,基于CMAC的方法能有效地识别人脸表情,而且算法简单,学习速度快,可用于需要实时分析人脸表情的场合。     

表情识别的图像预处理和特征提取方法研究

表情识别是基于视觉信息将脸部的运动或脸部特征的形变进行分类,包括三部分:脸部定位、脸部特征抽取和表情分类.本文首先使用肤色模型进行脸部定位;对提取出来的人脸进行预处理,然后通过Canny鼻子和人脸形状模型相结合的Canny-AAM方法进行特征点定位;最后利用曲线拟合的方法进行特征提取.基于上述算法建立表情识别平台,经过大样本对实时表情识别验证,结果表明对于不同光照下的实时表情识别具有鲁棒性.     

A Video-Based Facial Motion Tracking and Expression Recognition System

We proposed a facial motion tracking and expression recognition system based on video data. By a 3D deformable facial model, the online statistical model (OSM) and cylinder head model (CHM) were combined to track 3D facial motion in the framework of particle filtering. For facial expression recognition, a fast and efficient algorithm and a robust and precise algorithm were developed. With the first, facial animation and facial expression were retrieved sequentially. After that facial animation was obtained, facial expression was recognized by static facial expression knowledge learned from anatomical analysis. With the second, facial animation and facial expression were simultaneously retrieved to increase the reliability and robustness with noisy input data. Facial expression was recognized by fusing static and dynamic facial expression knowledge, the latter of which was learned by training a multi-class expressional Markov process using a video database. The experiments showed that facial motion tracking by OSM+CHM is more pose robust than that by OSM, and the facial expression score of the robust and precise algorithm is higher than those of other state-of-the-art facial expression recognition methods.     

Simultaneous Facial Action Tracking and Expression Recognition in the Presence of Head Motion

The recognition of facial gestures and expressions in image sequences is an important and challenging problem. Most of the existing methods adopt the following paradigm. First, facial actions/features are retrieved from the images, then the facial expression is recognized based on the retrieved temporal parameters. In contrast to this mainstream approach, this paper introduces a new approach allowing the simultaneous retrieval of facial actions and expression using a particle filter adopting multi-class dynamics that are conditioned on the expression. For each frame in the video sequence, our approach is split into two consecutive stages. In the first stage, the 3D head pose is retrieved using a deterministic registration technique based on Online Appearance Models. In the second stage, the facial actions as well as the facial expression are simultaneously retrieved using a stochastic framework based on second-order Markov chains. The proposed fast scheme is either as robust as, or more robust than existing ones in a number of respects. We describe extensive experiments and provide evaluations of performance to show the feasibility and robustness of the proposed approach.     

基于信息融合的面部表情识别

文章提出用支持向量机融合四种基于不同特征表示的面部表情识别方法进行面部表情识别,即几何表示、PCA人脸表示、ICA人脸表示和FLD人脸表示。在用FLD和ICA提取表情特征前先进行PCA,把训练样本的人脸图像向量投影到一个较低维的空间,以达到降维和去除相关性的目的。然后对每一种表情特征表示都用最小距离分类器进行初步分类,最后用支持向量机融合这些分类结果来进行面部表情的最终识别,实验证明本文提出的方案是有效的。     

基于表情相似性的人脸表情流形

在图嵌入(graph embedding)的框架下提出一种根据表情相似度构建邻接权重图的方法来学习人脸表情子空间.数据集中人脸图像的表情以半监督-学习的方式来估计,人脸图像之间的表情相似性由表情模糊隶属度矢量之间的内积来度量,与个体、光照、姿态等人脸差异无关.在得到的子空间内,相似表情的人脸图像位于流形上的邻近位置,表情数据在子空间内按语义的分布很好地揭示了表情模糊、演变的特性.在Cohn-Kanade人脸表情数据库和实验室自行采集的人脸表情数据集上的实验结果说明了该方法的有效性.因此,该方法可以很好地应用于各种基于人脸表情识别的人机交互中.     

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%.     

人机交互中的人脸表情识别研究进展

随着人机交互与情感计算技术的快速发展,人脸表情识别已成为人们研究的热点。为了阐明人机交互中人脸表情识别的研究方向及进展,该文从人脸表情数据库、表情特征提取、表情分类方法、鲁棒的表情识别、精细的表情识别、混合表情识别、非基本表情识别等方面对人脸表情识别的研究现状进行了分析。最后总结了人脸表情识别研究的热点及趋势,同时指出了人脸表情识别研究存在的局限性,并对人脸表情识别的发展进行了展望。     

融合关键点属性与注意力表征的人脸表情识别

人脸的表情变化非常细微,通常表现在图像中某些局部点区域的改变,现有的人脸表情识别方法难以捕捉到表情的细微变化,对非表情区域干扰不具有鲁棒性。为了获得描述人脸表情变化的高效特征表示,提出了一种融合关键点属性与注意力表征的人脸表情识别方法。通过添加通道注意力和空间注意力的神经网络提取人脸图像中的关键点信息,实现不同维度和位置的权重分配,有效避免非表情区域的干扰,捕获图像中局部关键点的特征表征。引入Transformer模块学习不同关键点之间的相关联系,引导网络构建对表情类型更具分辨力的特征表示,从而实现精准识别。通过在CK+、JAFFE、FER2013三种公开数据集上进行实验的结果表明：提出算法的识别准确率分别达到了99.22%、96.57%、73.37%。     

基于Gabor变换与改进SLLE的人脸表情识别

本文通过Gabor变换进行人脸表情图像的特征提取,并利用局部线性嵌入（LLE）系列算法进行数据降维操作.LLE算法是一种非线性降维算法,它可以使得降维后的数据保持原有的拓扑结构,在人脸表情识别中有广泛的应用.因为LLE算法没有考虑样本的类别信息,因此有了监督的局部线性嵌入（SLLE）算法.但是SLLE算法仅仅考虑了样本的类别信息却没有考虑到各种表情之间的关系,因此本文提出一种改进的SLLE算法,该算法认为中性表情是其他各种表情的中心.在JAFFE库上进行人脸表情识别实验结果表明,相比LLE算法和SLLE算法,该算法获得了更好的人脸表情识别率,是一种有效算法.     

多信息融合的深度学习人脸表情识别算法研究

人脸表情识别作为人机交互系统的重要组成部分,在安防监控、人机交互等领域有广泛的应用,是计算机视觉的研究热点。传统的卷积神经网络方法一般提取单张人脸图像或者人脸标记点作为特征提取的输入数据,未能考虑到人脸全域的表情信息。提出了一种基于三通道多信息融合的深度学习人脸表情识别模型,以人脸图像表情平静到高峰时期标记点坐标的相对位移为输入,提取整个人脸表情图像特征信息,模型融合了稀疏自编码器以提高对边缘特征提取效率。该模型在CK+数据集上进行了训练和测试,实验结果表明,与该领域中的同类算法相比,该算法模型提高了表情识别的准确率。