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。     

基于混合方法的人脸表情识别研究

针对人脸表情图像识别进行了研究,为了提高表情图像的识别率,提出了一种综合Gabor小波、离散余弦变换、支持向量机的人脸面部表情识别方法。采用ISOMAP算法对人脸面部表情的分类以及强度鉴别。利用Gabor小波变换的局部化特点滤掉人脸表情图像中的高频信息,提出结合离散余弦变换提取系数作为识别特征,并用支持向量机的训练样本构造表情强度模型,进行仿真实验。实验结果表明方法与传统的识别方法相比,系统具有良好的鲁棒性,达到较高的识别率,并能实现了人脸面部表情的分类和强度鉴别。因此充分证明了方法的有效性。     

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Gabor小波和稀疏表示的人脸表情识别

通过分析Gabor小波和稀疏表示的生物学背景和数学特性,提出一种基于Gabor小波和稀疏表示的人脸表情识别方法。采用Gabor小波变换对表情图像进行特征提取,建立训练样本Gabor特征的超完备字典,通过稀疏表示模型优化人脸表情图像的特征向量,利用融合识别方法进行多分类器融合识别分类。实验结果表明,该方法能够有效提取表情图像的特征信息,提高表情识别率。     

基于Contourlet变换与LPP的表情识别

提出一种基于Contourlet变换与局部保持投影(LPP)的人脸表情识别方法。将人脸表情图像分割为左眼(包括眉毛)、右眼(包括眉毛)和嘴三部分,利用Contourlet变换对局部表情图像和原始图像进行处理,得到图像的低频分量和高频分量。结合局部表情图像的低频分量与原始图像的高频分量,采用LPP算法提取表情特征,并利用支持向量机进行分类。实验结果表明,该方法的识别率较高。     

基于改进的非负矩阵分解的人脸表情识别

针对存在部分遮挡的人脸,提出了一种基于改进的非负矩阵分解的人脸表情识别方法,首先,用改进的非负矩阵分解算法对人脸图像进行表情特征提取,然后用最大相关分类器对面部表情进行分类。在Cohn-Kanade人脸表情数据库上的实验,结果表明,该方法提高了无遮挡的人脸表情识别,对有遮挡的人脸表情识别也有改善。     

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.     

基于稀疏表示的遮挡人脸表情识别方法

用基于稀疏表示的分类方法识别遮挡人脸表情时,遮挡字典不具有冗余度且身份特征易干扰表情分类.针对此问题,文中提出一种基于稀疏表示的遮挡人脸表情识别方法.该方法首先通过对图像多级分块得到具有冗余度的遮挡字典,然后通过稀疏分解求出待测图像的稀疏表示系数,最后在待测图像所在的子空间内实现表情类别判断.该方法使待测图像的分解系数变得更稀疏,同时避免身份特征对表情分类的干扰.在Cohn-Kanade和JAFFE人脸库上的遮挡表情识别实验表明,该方法对遮挡人脸的表情识别具有较强的鲁棒性.     

基于小尺度核卷积的人脸表情识别

针对现有表情识别方法中网络泛化能力差以及网络参数多导致计算量大的问题,提出一种利用小尺度核卷积的人脸表情识别方法。采用多层小尺度核卷积块代替大卷积核减少参数量,结合最大池化层提取面部表情图像特征,利用Softmax分类器对不同表情进行分类,并在相同感受野下增加网络深度避免特征丢失。实验结果表明,与FER2013 record、DNNRL等方法相比,该方法的人脸表情识别率更高,能有效实现人脸表情的准确分类。     

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。     

融合全局和局部特征并基于神经网络的表情识别

在表情中含有最多特征信息的是面部眉毛、眼睛和嘴巴这三个区域,为充分利用这些特征,减少图像中无用信息在识别过程中对计算机内存的占用,提高人脸表情识别系统的准确率和速度,首先采用haar 和 adaboost人脸检测算法,对图像中的人脸进行识别,获得人脸图像并提取眉毛、眼睛和嘴巴,生成局部(眉毛、眼睛、嘴巴)二值化图,利用PCA方法对人脸图像降维,降维后的全局和局部灰度特征值组成一个列向量。样本由表情数据库产生,经过神经网络样本训练后,进行表情识别。结果表明,该系统对人脸表情识别速度明显快于Gabor 小波算法;识别的准确率高于单独使用PCA算法和神经网络算法;消耗内存比用Gabor 小波算法少,运行较流畅。得出结论：因为提取出包含表情特征信息集中区的眉毛、眼睛和嘴巴,尽可能地多保留了这些局部特征信息,因而提高了表情识别准确率,同时,采用PCA方法对原始图像进行降维处理,有效的减少了信息冗余。     

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.     

基于全局注意力及金字塔卷积网络的表情识别

近年来基于深度学习的人脸表情识别技术已取得很大进展,但对于表情特征的多尺度提取,以及在不受约束的现实场景中进行面部表情识别仍然是具有挑战性的工作。为解决此问题,提出一种金字塔卷积神经网络与注意力机制结合的表情识别方法。对于初始的一张人脸表情图像,将其按照区域采样裁剪成多张子图像,将原图像和子图像输入到金字塔卷积神经网络进行多尺度特征提取,将提取到的特征图输入到全局注意力模块,给每一张图像分配一个权重,从而得到有重要特征信息的图像,将子图像和原始图像的特征进行加权求和,得到新的含有注意力信息的全局特征,最终进行表情识别分类。在CK+、RAF-DB、AffectNet三个公开表情数据集上分别取得了98.46%、87.34%、60.45%的准确率,提高了表情的识别精度。     

构建并行卷积神经网络的表情识别算法

目的 表情识别在商业、安全、医学等领域有着广泛的应用前景,能够快速准确地识别出面部表情对其研究与应用具有重要意义。传统的机器学习方法需要手工提取特征且准确率难以保证。近年来,卷积神经网络因其良好的自学习和泛化能力得到广泛应用,但还存在表情特征提取困难、网络训练时间过长等问题,针对以上问题,提出一种基于并行卷积神经网络的表情识别方法。方法 首先对面部表情图像进行人脸定位、灰度统一以及角度调整等预处理,去除了复杂的背景、光照、角度等影响,得到了精确的人脸部分。然后针对表情图像设计一个具有两个并行卷积池化单元的卷积神经网络,可以提取细微的表情部分。该并行结构具有3个不同的通道,分别提取不同的图像特征并进行融合,最后送入SoftMax层进行分类。结果 实验使用提出的并行卷积神经网络在CK+、FER2013两个表情数据集上进行了10倍交叉验证,最终的结果取10次验证的平均值,在CK+及FER2013上取得了94.03%与65.6%的准确率。迭代一次的时间分别为0.185 s和0.101 s。结论 为卷积神经网络的设计提供了一种新思路,可以在控制深度的同时扩展广度,提取更多的表情特征。实验结果表明,针对数量、分辨率、大小等差异较大的表情数据集,该网络模型均能够获得较高的识别率并缩短训练时间。     

基于偏最小二乘回归的人脸身份和表情同步识别方法

将偏最小二乘回归方法用于人脸身份和表情的同步识别。首先,对每幅人脸图像进行脸部特征提取以及相应的语义特征定义。在脸部特征提取方面,从每幅图像中标定出若干脸部关键点位置,并提取图像在该关键点处的Gabor小波系数（Gabor特征）以及关键点的坐标值（几何特征）,作为该图像的输入特征。语义特征则定义为该人脸图像所属的表情类别信息以及所对应的人脸身份信息。其次,利用核主成分分析(KPCA)方法对脸部Gabor特征和几何特征进行融合,使得输入特征具有更好的识别特性;最后,运用偏最小二乘回归(PLSR)方法建立脸部特征和语义特征之间的关系模型,并运用此模型对某一测试人脸图像进行表情和身份的同步识别。通过在JAFFE国际表情数据库和AR人脸数据库上的对比实验,证实了所提方法的有效性。     

Statistical learning based facial animation

To synthesize real-time and realistic facial animation, we present an effective algorithm which combines image- and geometry-based methods for facial animation simulation. Considering the numerous motion units in the expression coding system, we present a novel simplified motion unit based on the basic facial expression, and construct the corresponding basic action for a head model. As image features are difficult to obtain using the performance driven method, we develop an automatic image feature recognition method based on statistical learning, and an expression image semi-automatic labeling method with rotation invariant face detection, which can improve the accuracy and efficiency of expression feature identification and training. After facial animation redirection, each basic action weight needs to be computed and mapped automatically. We apply the blend shape method to construct and train the corresponding expression database according to each basic action, and adopt the least squares method to compute the corresponding control parameters for facial animation. Moreover, there is a pre-integration of diffuse light distribution and specular light distribution based on the physical method, to improve the plausibility and efficiency of facial rendering. Our work provides a simplification of the facial motion unit, an optimization of the statistical training process and recognition process for facial animation, solves the expression parameters, and simulates the subsurface scattering effect in real time. Experimental results indicate that our method is effective and efficient, and suitable for computer animation and interactive applications.     

基于人脸关键特征提取的表情识别

自然场景下人脸表情由于受遮挡、光照等因素影响,以及表情局部变化细微,导致现有人脸表情识别方法准确率较低。提出一种人脸表情识别的新方法,以ResNet18为主干网络,利用残差连接模块加深网络结构,以提取更多深层次的表情特征。通过引入裁剪掩码模块,在训练集图像上的某个区域进行掩码,向训练模型中增加遮挡等非线性因素,提升模型在遮挡情形下的鲁棒性。分别从特征图的通道和空间两个维度提取表情的关键特征,并分配更多的权重给表情变化明显的特征图,同时抑制非表情特征。在特征图输出前加入Dropout正则化策略,通过在训练中随机失活部分神经元,达到集成多个网络模型的训练效果,提升模型泛化能力。实验结果表明,与L2-SVMs、IcRL、DLP-CNN等方法相比,该方法有效提高了表情识别准确率,在2个公开表情数据集Fer2013和RAF-DB上的识别准确率分别为74.366%和86.115%。     

基于光流特征与高斯LDA的面部表情识别算法

文中提出了一种人脸表情识别的新方法,该方法采用动态的光流特征来描述人脸表情的变化差异,提高人脸表情的识别率。首先,计算人脸表情图像与中性表情图像之间的光流特征;然后,对传统的线性判断分析方法(Linear Discriminant Analysis,LDA)进行扩展,采用高斯LDA方法对光流特征进行映射,从而得到人脸表情图像的特征向量;最后,设计多类支持向量机分类器,实现人脸表情的分类与识别。在JAFFE和CK人脸表情数据库上的表情识别实验结果表明,该方法的平均识别率比3种对比方法的高出2%以上。     

基于流形学习2D-LDLPA的东亚人脸表情识别算法

如何准确提取出人脸的表情特征并设计出性能优越的分类器是表情识别研究中最关键的两个问题,尤其对于以含蓄著称的东亚人表情,识别起来更加困难。针对这一难点,首先基于图像投影的方式,提出二维线性判别保局分析（2D-LDLPA）,直接在表情图像的二维矩阵中提取特征,然后,以提高东亚人脸表情识别率为目标,通过构造决策树来学习提取出的表情特征,进而使用随机森林算法实现分类,最后,在两个东亚人脸表情库上测试,验证所提算法识别的准确性和计算效率。