基于稀疏表示的人脸识别
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基于深度学习的人脸识别浅析1. 引言1.1 背景介绍人脸识别是一种通过分析和识别人脸图像进行身份验证的技术,随着科技的不断发展和进步,人脸识别技术也得到了长足的发展。
在过去,人脸识别技术主要依靠传统的图像处理和模式识别方法,但是随着深度学习技术的出现和发展,人脸识别技术取得了长足的进步。
深度学习是一种基于人工神经网络的机器学习技术,在图像处理领域有着广泛的应用。
通过深度学习技术可以实现更加精准和准确的人脸识别,能够在复杂的环境下准确地识别人脸信息,大大提高了识别的准确率和效率。
人脸识别技术在安全监控、金融支付、智能门禁等领域有着广泛的应用前景,深度学习在人脸识别领域的发展也将进一步推动这些领域的发展和应用。
深度学习在人脸识别中的应用具有重要的意义和价值,对人脸识别技术的发展和进步具有积极的推动作用。
1.2 研究意义研究人脸识别的意义在于提高人脸识别技术的准确性和稳定性,从而实现更安全、更便捷的身份验证方式。
在当今社会,人脸识别技术已经被广泛应用于安防监控、金融支付、智能家居等领域,对个人的隐私和信息安全具有重要意义。
通过深入研究人脸识别技术,可以不断改进算法和系统,提高其在实际应用中的性能表现,为社会发展和人们生活带来更多便利。
研究深度学习在人脸识别中的应用具有重要的现实意义和科学价值。
通过深入挖掘深度学习技术在人脸识别领域的潜力,可以不断推动人脸识别技术的发展,为社会各行业提供更好的服务和保障。
深度学习技术的不断进步将进一步推动人脸识别领域的发展,为人们的生活带来更多便利和安全。
2. 正文2.1 深度学习在人脸识别中的应用深度学习在人脸识别中的应用已经取得了巨大的进展,成为当前人工智能领域的研究热点之一。
深度学习模型通过学习海量的人脸数据,可以自动地提取并学习到人脸的特征,从而实现高效准确的人脸识别。
深度学习技术在人脸识别中的应用主要包括以下几个方面:1. 人脸检测:深度学习模型可以通过卷积神经网络等技术实现人脸的准确检测,将人脸从图像中准确地定位和提取出来。
基于低秩矩阵恢复的群稀疏表示人脸识别方法胡静; 陶洋; 郭坦; 孙雨浩; 胡昊; 王进【期刊名称】《《计算机工程与设计》》【年(卷),期】2019(040)012【总页数】6页(P3588-3593)【关键词】人脸识别; 群稀疏; 低秩恢复; 低秩映射矩阵; 重构残差【作者】胡静; 陶洋; 郭坦; 孙雨浩; 胡昊; 王进【作者单位】重庆邮电大学通信与信息工程学院重庆400065【正文语种】中文【中图分类】TP391.40 引言人脸识别有着广泛的应用前景。
但人脸数据类别多,每类数据少,不同人脸结构相似,是众多从事人脸识别研究的学者所面临的挑战。
稀疏表示(sparse representation based classification,SRC)[1]是目前人脸识别领域的热门研究方向,该方法实质上是最近邻(nearest neighbor,NN)[2]类内表示策略分类器的扩展。
SRC激发了一系列算法的提出,如模糊稀疏表示方法[3]、自适应加权空间稀疏表示方法[4]以及基于稀疏稠密混合表示的方法[5]等。
SRC方法要求训练样本是在较为理想的情况下采集的,而当训练图像中存在由遮挡、表情等引起的变化时,会破坏人脸图像样本。
另外,由于不同人脸间的相似性,SRC所得的表示系数虽然是稀疏的,但往往分布在多个类别,易导致误分类。
针对SRC方法的第一个问题,可以从训练集中分离出鉴别性的信息,如文献[6]中的鲁棒主成分分析算法(robust principal component analysis,RPCA),可将受污染的样本矩阵分解为低秩逼近矩阵和稀疏误差矩阵。
Chen等将低秩表示与低秩矩阵恢复(low rank matrix recovery,LR)[7]技术结合起来用于恢复数据中潜在的低秩结构,提出一种结构非相关性约束(low-rank matrix recovery with structural incoherence,LRSI)的思想[8]。
在许多现实的人脸识别场景,比如护照验证和登机口身份识别,通常很少甚至只有一个训练图像,而测试样本可能包含各种剧烈的脸部变化如光照、表情和遮挡,这就是所谓的单样本人脸识别问题。
如何在含有剧烈类内变化的人脸识别场景中取得较好的识别效果,成为当前许多人脸识别工作研究的重点问题。
针对这个问题,研究者们提出了许多单样本人脸识别的解决方案。
受到稀疏表示的启发,Wright等[1]首次将基于稀疏表示的分类方法(Sparse Representation Classification,SRC)用于人脸识别中并取得了很好的效果。
基于SRC的人脸识别方法背后的基本假设是待分类的人脸基于自编码器和稀疏表示的单样本人脸识别王钰1,2,刘凡1,2,王菲1,21.河海大学海岸灾害及防护教育部重点实验室,南京2100982.河海大学计算机与信息学院,南京210098摘要:单样本人脸识别因其在现实生活中的广泛应用而成为人脸识别领域的热门话题。
单张训练样本条件下训练样本的缺少和复杂的类内人脸表情、光照、遮挡变化给单样本人脸识别研究带来困难。
传统的基于稀疏表示的人脸识别方法需要大量的训练样本构成过完备的字典,因而在单样本条件下识别效果明显下滑。
针对这一问题,提出一种基于有监督自编码器的带变化人脸样本生成方法,在保留身份信息的同时自动生成带变化的人脸图像用于单样本条件下的字典扩充,一定程度上缓解了单样本条件下的欠采样问题,弥补了训练集和测试集间的人脸变化信息差异,使得传统的稀疏表示方法能够适用于单样本人脸识别问题。
在公共数据库上的实验结果不仅证明了该方法的有效性,而且对测试集中不同的人脸变化也展现出了较强的鲁棒性。
关键词:单样本人脸识别;有监督自编码器;稀疏表示;字典学习文献标志码:A中图分类号:TP399doi:10.3778/j.issn.1002-8331.2007-0312Autoencoder Based Sparse Representation for Single Sample Face RecognitionWANG Yu1,2,LIU Fan1,2,WANG Fei1,21.Key Laboratory of Ministry of Education for Coastal Disaster and Protection,College of Computer Information,HohaiUniversity,Nianjing210098,China2.College of Computer and Information,Hohai University,Nanjing210098,ChinaAbstract:Single sample face recognition has become a hot topic in the field of face recognition since its wide application in real life.The lack of training samples and the dramatic inter-class variations of facial expression,illumination,and occlusion make it difficult to study.The traditional face recognition method based on sparse representation needs a large number of training samples to construct an over-complete dictionary,so the recognition accuracy is significantly dropped under the single sample condition.To solve this problem,a supervised autoencoder based method is proposed to generate faces with variations,which can automatically generate face images with variations while preserving identity information for dictionary expansion under the condition of a single sample.To a certain extent,this method can alleviate the problem of under sampling under the condition of a single sample,and make up for the difference of face variance information between the training set and test set,making the traditional sparse representation method suitable for single sample face recognition.Experimental results on public databases not only prove the effectiveness of the method but also show strong robustness to different face variations in the test set.Key words:single sample face recognition;supervised auto-encoder;sparse representation;dictionary learning基金项目:江苏省自然科学基金(BK20191298);河海大学海岸灾害及防护教育部重点实验室开放基金(201905)。
机器学习中的稀疏表示及其应用研究近年来,随着机器学习技术的发展,越来越多的注意力被集中在了稀疏表示技术上。
稀疏表示是一种在高维数据上进行特征提取的方法,它可以将原始数据压缩到一个更小的子空间中,从而提高了机器学习的效率和准确度。
在本文中,我们将主要介绍机器学习中的稀疏表示技术及其应用研究。
一、稀疏表示的基本原理在机器学习中,稀疏表示通常是指使用少量基函数来表示原始数据。
这些基函数通常由奇异值分解(SVD)或主成分分析(PCA)等方法提取得到。
假设我们有一个数据向量x,其稀疏表示y可以通过以下公式计算得到:y=argmin||x-Dy||2+λ||y||1其中,D是一个基函数矩阵,y是一个系数向量,λ是正则化系数。
最终得到的稀疏系数y可以用来表示原始数据向量x,因为大部分系数都为0,只有很少的非零系数才有实际意义。
二、稀疏表示的优点及应用领域与传统的特征提取方法相比,稀疏表示有以下优点:1. 高效性:稀疏表示可以将高维数据压缩到一个更小的子空间中,从而提高了机器学习的效率和准确度。
2. 鲁棒性:稀疏表示具有良好的鲁棒性,即使在存在较大的噪声或缺失数据的情况下,也能提取出有效的特征,从而提高机器学习的准确度。
3. 可解释性:稀疏表示可以提取出少量有实际意义的特征,使其更易于解释和理解。
稀疏表示在很多领域都有应用,例如:1. 图像处理:稀疏表示可以用来减少图像的噪声,同时提取出重要的特征,例如图像的边缘和纹理。
2. 语音识别:稀疏表示可以用来识别语音中的重要特征,例如音量和音调,并且可以减少语音中的噪声。
3. 数据挖掘:稀疏表示可以用来提取数据中的重要特征,从而帮助数据挖掘和统计分析。
三、稀疏表示的应用案例在机器学习中,稀疏表示已经成功应用于很多实际问题中。
以下是几个例子:1. 图像去噪稀疏表示可以用来去除图像中的噪声。
一般情况下,利用稀疏表示,可以将原始图像表示为一些基函数的线性组合,其中大部分系数都为0。