文档介绍：人脸识别技术大总结:Face Detection & Alignment
2015/04/08 · IT技术 · 2 评论 · 人脸识别, 算法
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原文出处: sciencefans 的博客   欢迎分享原创到伯乐头条
搞了一年人脸识别,寻思着记录点什么,于是想写这么个系列,介绍人脸识别的四大块:Face detection, alignment, verification and identification(recognization),本别代表从一张图中识别出人脸位置,把人脸上的特征点定位,人脸校验和人脸识别。(后两者的区别在于,人脸校验是要给你两张脸问你是不是同一个人,人脸识别是给你一张脸和一个库问你这张脸是库里的谁。
今天先介绍第一部分和第二部分。主要说三篇顶会文章。
人脸检测(detection)在opencv中早就有直接能拿来用的haar分类器,基于Viola-Jones算法。但是毕竟是老掉牙的技术,Precision/Recall曲线渣到不行,在实际工程中根本没法给boss看,作为MSRA脑残粉,这里介绍一种MSRA在14年的最新技术:Joint Cascade Face Detection and Alignment(ECCV14)。这篇文章直接在30ms的时间里把detection和alignment都给做了,PR曲线彪到很高,时效性高,内存占用却非常低,在
一些库上虐了Face++和Google Picasa,正好契合这篇想讲的东西。可以作为本节的主线。
人脸校准(alignment)是给你一张脸,你给我找出我需要的特征点的位置,比如鼻子左侧,鼻孔下侧,瞳孔位置,上嘴唇下侧等等点的位置。如果觉得还是不明白,看下图:
图中红色框框就是在做detection,白色点点就是在做alignment。
如果知道了点的位置做一下位置驱动的变形,脸就成正的了,如何驱动变形不是本节的重点,在此省略。
首先介绍一下下面正文要写的东西,由于干货非常多所以可能会看着看着就乱了,所以给出框架图:
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废话说了这么多,正文开始~
detection
作者建立了一个叫post classifier的分类器,方法如下:
:首先作者调用opencv的Viola-Jones分类器,将recal阀值设到99%,这样能够尽可能地检测出所有的脸,但是同时也会有非常多的不是脸的东东被检测出来。于是,检测出来的框框们被分成了两类:是脸和不是脸。这些图片被resize到96*96。
:接下来是特征提取,怎么提取呢?作者采用了三种方法:
第一种:把window划分成6*6个小windows,分别提取SIFT特征,然后连接着36个sift特征向量成为图像的特征。
第二种:先求出一个固定的脸的平均shape(27个特征点的位置,比如眼睛左边,嘴唇右边等等),然后以这27个特征点为中心提取sift特征,然后连接后作为特征。
第三种:用他们组去年的另一个成果Face Alignment at 3000 FPS via Regressing Local Binary Features (CVPR14) ,也就是图中的3000FPS方法,回归出每张脸的shape,然后再以每张脸自己的27个shape points为中心做sift,然后连接得到特征。
:将上述的三种特征分别扔到线性SVM中做分类,训练出一个能分辨一张图是不是脸的SVM模型。
紧接着作者将以上三种方法做出的分类器和初始分类器进行比对,画了一个样本分布的图:
这个图从左到右依次是原始级联分类器得到的样本分类分布和第一种到第三种方法提取的特征得到的样本分类分布。可见做一下shape alignment可以得到一个更好的分类效果。但是问题来了:如果把所有的windows都做一下alignment,即使是3000 faces per second的速度一张图可能也要处理上1秒,这无法满足一般一秒30帧的实时需求。作者也说,用opencv分类器,参数设成99%的recall率将会带来很严重的效率灾难——一张图能找出来3000个框,处理一张图都要好几秒。
这么渣的效率可咋办呢?以上内容已经证明了alignment确实对detection的preciseness有帮助,这就够啦,对下面的工作也是个启发——能不能在做detection的同时把alignment做了呢?alignment的中间结果是否能给detection带来一些帮助呢?后面慢慢讲