基于卷积-反卷积网络的正交人脸特征学习算法

摘要

身份特征与表情特征是人脸图像分析中的两组重要特征,传统的有监督正交人脸特征学习(supervised orthogonal facial feature learning,SOFFL)算法虽然能够在给定表情和身份标签时学习这一对特征,但因数据要求较高令其应用受限.提出一种低数据要求的无监督正交人脸特征学习(unsupervised orthogonal facial feature learning,UOFFL)算法,通过提取正交人脸特征的统一框架,假设人脸图像空间中仅有身份和表情变化,使用重构损失、分类损失和相关性最小化损失的组合,采用深度卷积-反卷积神经网络,从已对齐的人脸图像中联合学习,提取身份和表情特征.其中,分类损失用于学习表情特征;相关性最小化损失用于提高身份特征和表情特征之间的独立性;重构损失用于确保两组特征组合的信息完整性.在大规模合成人脸表情数据集(large-scale synthesized facial expression dataset,LSFED)和受限的Radboud人脸数据集(Radboud faces dataset,RaFD)上进行验证,将所学身份特征空间中的欧氏距离用于人脸验证任务,结果表明,算法性能接近联合贝叶斯等有监督人脸识别方法.UOFFL算法可在身份标签缺失的条件下,仅使用表情特征学得身份特征.相比改进前的SOFFL算法,该方法缓解了对身份标签的依赖,适用场合更广.