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【课程·研】专业英语 | 课堂汇报:The Research on Facial Expression Recognition



本文主要内容:


  • ​​1. 讲稿全文​​
  • ​​2. PPT演示​​
  • ​​3. 文档下载​​


1. 讲稿全文


全文字数:1670字

汇报时间:8分钟


老师,各位同学,大家晚上好,我的主题是面部表情识别的研究。

我将从面部表情识别的介绍、识别方法、应用、挑战和未来发展趋势四个方面展开论述。

首先是第一部分,面部表情识别的介绍。

什么是面部表情呢?维基百科是这样定义的:面部表情是面部肌肉的一个或多个动作或状态的结果。

所以,面部表情,是非语言交际的一种形式,它是表达人类之间的社会信息的主要手段。

通常情况下,我们将人的情绪分为6种基本情绪:惊讶、恐惧、厌恶、高兴、悲伤、愤怒,以及多种复合情绪。当然也有研究者把中性情绪归为基本情绪。通过面部表情的识别,我们可以获取被观察者的当前情绪。

宏观来看,我们把面部表情识别的过程,可以简单理解为输入图像或视频、识别,然后输出识别结果。

那识别过程是怎样的呢?接下来是面部表情识别的方法论。

具体来说,当前研究者通用的人脸识别流程是这样的:输入图像或视频序列、对输入内容进行预处理,然后经过深度神经网络的特征提取与表情分类,最后输出识别结果。

首先是预处理阶段,即在计算面部特征之前,排除掉跟脸无关的一切干扰。

这个阶段主要完成四项任务:人脸检测、人脸对齐、数据增强、人脸归一化。


  • 人脸检测,是指对输入的图像,判断其是否包含人脸信息。如果不包含人脸信息,则接下来的操作也没有进行的必要。
  • 人脸对齐,是指根据人脸图像,检测出面部关键特征点,如眼睛、鼻子等。
  • 数据增强,是指通过变换(如旋转,平移,翻转,缩放,对齐)、噪声添加(如椒盐噪声,斑点噪声),以及亮度、饱和度的调整,增强图像的特征数据。
  • 人脸归一化,主要是指亮度归一化和姿态归一化。亮度归一化,不仅包含亮度调整,也包含了对比度调整。常见的调整方式有全局对比度归一化,局部归一化,直方图归一化。姿态归一化就是人脸对齐拉正。

然后是面部特征提取。即采用基于CNN(卷积神经网络)的网络模型,如AlexNet模型、GoogleNet模型、ResNet模型、SENet模型等,进行改进与特征提取。因为这些模型有非常高性能的特征表达能力,适合后期做图像分类问题。当然,还有研究者采用DBN(深度置信网络,deep belief networks)、RNN(循环神经网络,recurrent neural networks)、DAE(深度自动编码器,deep autoencoders)等模型进行特征提取。

最后是面部表情分类。在传统的面部表情识别方法中,特征提取步骤和特征分类步骤是独立的。而深度网络可以做到端到端的方式执行面部表情识别。此外,通常在网络的末端增加一个损耗层来调整反向传播误差,这样网络就可以直接输出每个样本的预测概率。

这就是当前面部表情识别的常用流程。

关于面部表情识别的具体应用领域,主要有以下几个方面:


  • 安全辅助驾驶:通过驾驶员的实时表情分析其疲倦程度;
  • 智能相册分类:自动识别照片库人物情绪,进行个性化分类管理;
  • 医疗呼叫系统:病人病情的实时监控;
  • 课堂教育:自动识别课堂上学生表情神态,注意力情况等;
  • 心理评估:自动识别测试人不同问题及场景下的表情神态
  • 互动营销:如情绪探测器,感知力测试
  • 线下广告和活动:自动识别线下广告投放点行人表情神态,评估不同广告内容、广告位效果;
  • 表情动画:生成各种搞笑表情动画、模拟人的各种表情;
  • 等等。

不过,当前的面部表情识别,虽然应用前景广阔,但仍有不小的挑战和发展趋势。

首先是面部表情数据集。其实任何深度学习任务,都离不开大量的数据进行训练。而在面部表情识别领域,虽然当前已经有大量的优秀数据集,但是他们都是在实验室条件下产生的,自然环境下的数据集严重匮乏。同时,许多研究人员致力于利用深度学习技术来处理困难,如光照变化、遮挡、非额头姿势、身份偏见和低强度表情的识别,这方面的数据集的质量和数量,同样匮乏。

然后是真实场景下的遮挡、光照和非正面头部姿势等情形下的面部表情识别问题。,是不小的挑战。

此外,还有


  • 三维的静态和动态数据的面部表情识别:三维状态下的光照变化和姿势变化,是面部表情识别的一个挑战;
  • 面部表情合成: 真实感人脸表情合成是当前的研究热点,它可以为交互界面生成各种表情。
  • 融入其他情感模式:当前面部表情识别不能涵盖现实互动的全部表达行为。如3D场景下的面部肌肉的变化、情绪强度的微小变化等,都会影响表情识别的准确度。

【课程·研】专业英语 | 课堂汇报:The Research on Facial Expression Recognition_人脸表情识别

2. PPT演示

【课程·研】专业英语 | 课堂汇报:The Research on Facial Expression Recognition_特征提取_02

【课程·研】专业英语 | 课堂汇报:The Research on Facial Expression Recognition_归一化_03

3. 文档下载

以上。



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