1.基于小数据集下的面部表情BN识别方法,其特征在于:由以下步骤实现:
首先提取面部表情图像的几何特征和HOG特征,经特征融合和归一化等处理构成动作单元AU标签样本集;
其次构建面部表情识别BN结构,并将定性专家经验转化为BN条件概率之间的约束集合;
随后引入目标函数,利用凸优化对最大化形式的目标函数求解,完成面部表情识别BN模型参数的估算;
最后利用联合树推理算法识别出面部表情;
具体由以下步骤实现:
第1步:基于HOG方法提取面部表情的特征向量,经与几何特征融合和归一化等处理构成相应的AU标签样本数据集D;
第2步:判断面部表情BN是否已经结构建模;若已建模,则跳转至第3步;否则,根据专家经验建立BN模型结构G;
模型结构G具体为:
依次以父节点Expression作为14条有向边的箭尾,箭头分别指向子节点AU1、AU2、AU4、AU5、AU6、AU7、AU9、AU12、AU15、AU17、AU23、AU24、AU25、AU27;
第3步:判断BN参数CPT是否已经参数建模;若已参数建模,则跳转至第4步;若没有参数建模则利用参数学习算法,得到BN模型参数CPT;
参数学习算法的具体步骤为:
A、根据样本数据集D统计样本量Nijk,即样本数据中父节点状态为j、第i个节点取第k个状态的统计值,再根据公式(2)计算得到θijk;
若θijk为0,则令θijk=0.002;
B、将专家经验根据公式(3)形成约束集合ξ;BN节点参数描述为等式和不等式集合,即:其中,θA表示参数序列,αA是相应的常数序列,α是一个常数且α≥0;
C、根据θijk,约束集合ξ,即公式(3)以及目标函数公式(4)进行参数优化确定出BN参数CPT;
CPT求解利用凸优化求解工具CVX完成,然后返回第1步;
第4步:在BN模型中,由D得到待识别的观测证据ev,利用联合树算法进行推理,从而得到面部表情属性概率Ω';
第5步:判断目标属性概率Ω'是否大于等于阈值Ω;若不满足则返回第1步;若满足则输出面部表情属性,即面部表情识别结果。