基于胶囊网络的人脸表情特征提取与识别算法研究

来源 :北京交通大学 | 被引量 : 16次 | 上传用户:yygyogfny
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
面部表情识别是指对人脸表情进行特征提取和分析,通过表情信息来理解人类情绪。面部表情识别已成为计算机视觉领域的研究热点之一,相关研究具有广泛的应用价值和前景。本文以深度学习为基础,研究面部表情识别算法,充分利用输入图像的空间特征信息,提出了两种面部表情识别算法。本文的主要研究成果如下:(1)研究分析了胶囊网络(Capsules Network,CapsNet)的原理、网络架构及优化算法。胶囊网络针对类似人脸的结构化目标的图像所提特征具有良好的方向性,能更好地捕捉面部运动单元(Action Unit,AU)间的细节和关系。RAF-DB和FER2013表情数据集上的表情识别效果验证了胶囊网络的特征表达和分类能力,即CapsNet算法在RAF-DB表情数据集上的识别准确率为76.12%;与CNN模型相比,CapsNet算法在FER2013表情数据集上识别准确率提高了 1.87%。(2)提出了 一种基于增强胶囊网络(Enhanced Capsules Network,E-CapsNet)的表情识别算法。VGG网络作为深度卷积神经网络,其在表情识别领域的成功应用表明,深层抽象特征有利于表情分类,而传统胶囊网络仅采用一层卷积进行空间特征提取,这限制了其性能的提升。本文所提E-CapsNet模型,在特征提取阶段采用了13层卷积结构,以便提取深层抽象特征,然后采用动态路由机制对其进一步编码。深层卷积可有效地提取面部表情的关键信息,而动态路由的编码和解码能力可使获得的特征更具方向性。RAF-DB表情数据集上的表情识别效果验证了所提E-CapsNet模型的有效性,与CapsNet和VGGNet算法相比,E-CapsNet模型的表情识别准确率分别提高了 8.66%和6.64%。(3)提出了 一种基于双重增强胶囊网络(Double Enhanced Capsules Network,E2-CapsNet)的表情识别算法。所提算法在E-CapsNet的基础上,进一步引入AU注意力约束,构成双重增强效应,从而使模型能感知与表情相关的AU细节变化。在RAF-DB和EmotioNet表情数据集上的实验结果表明,与VGG算法相比,本文所提的E2-CapsNet算法的识别准确率分别提高了 7.10%和32.79%,达到了目前的主流识别水平。另外,注意力映射图的可视化展示也表明,所提特征可突出面部表情的重要区域,进一步验证了引入AU注意力约束可有效辅助表情识别。
其他文献
本文主要是对美术教育中与学生行为相关的情商因素及它对学生成长的影响作出初浅的论述,希望起到抛砖引玉的作用,使更多的教育工作者都来关注学生的情商培养。 This essay i
The single phase grounding fault location is the focus which researchers pay attention to and study in power system. The accurate fault location can lighten the
<正>Nine strains resistant to five fluoroquinolones (Ciprofloxacin, Ofloxacin, Enrofloxacin, Danofloxacin, Sarafloxacin) were isolated from clinical samples and
以草酸为活化剂,进行了Fenton反应催化氧化有机染料罗丹明B的研究。通过测定罗丹明B溶液吸光度的变化来测定其脱色率。考察了pH值、H 2O2浓度、Fe2+浓度、草酸浓度等因素对罗
语文知识属于集体智慧的结晶,缺少了一定的合作,便不是有效的语文学习,其中,在小学语文学习中,小组合作探究是非常重要的一种组织手段。为了提高小组合作学习的有效性,教师在
深化人民政协社情民意信息工作,是坚持人民主体原则和贯彻群众路线的根本要求,是党实现科学执政、民主执政和依法执政的重要基础,是全面从严治党和加强作风建设的重要路径。
注册制是我国新股发行机制改革的方向。文章在比较分析注册制和我国现行的保荐制特征后,详细阐述了注册制改革的必要性,并对我国由保荐制过渡到注册制提出了建议。
该文通过对中国地质大学(武汉)逸夫博物馆设计的介绍,探讨了在特定的城市人文环境和承载主题下的博物馆建筑的设计思路。
卫慧的小说展现了消费社会中一幅幅后现代狂欢的图景。她以欲望狂欢替代理性思考,以另类的当下体验颠覆历史传统,以颓废的时尚写作来消解审美情趣,可最终却迷失了自己,荒芜了
胶粉改性沥青(CRMA)作为新兴环保型材料,与普通沥青相比具有更好的路面性能,特别是耐老化性能。然而,目前对胶粉改性沥青的老化主要集中在宏观性能方面的研究,老化机理不明晰