题名数据受限下的跨光谱人脸识别
作者孙宗才
答辩日期2022-05-19
文献子类硕士
授予单位中国科学院自动化研究所
授予地点中国科学院自动化研究所
导师赫然
关键词跨光谱人脸识别,数据受限,对抗样本,信息瓶颈
学位名称工学硕士
学位专业模式识别与智能系统
英文摘要

自深度学习兴起以来,人脸识别在理论研究和实际应用方面都取得了令人满意的结果。然而,大部分的人脸识别研究都集中在可控条件下的可见光人脸,在真实无约束场景中仍然存在挑战。比如,在特定的应用场景下,待匹配的人脸图像来源于其他模态下的非可见光人脸图像,现有的人脸识别网络无法正确匹配,这就促使了异质人脸识别任务的产生。跨光谱人脸识别作为异质人脸识别的子领域,在安全方面有着重要的应用,是当前生物识别领域研究最广泛的课题之一。由于近红外和可见光人脸图像存在着巨大的域差异,跨光谱人脸识别具有相当大的挑战性。同时,由于近红外数据难以获得,现有的数据集中成对的人脸图像数量有限,存在着严重的过拟合和泛化性弱的问题。本文针对数据受限给跨光谱人脸识别带来的这些问题展开研究,取得的主要研究成果如下:

  1. 针对数据受限带来的过拟合问题,本文提出了一种新的自增强方法:混合对抗样本和Logits 重放。具体来说,该方法首先利用识别网络本身生成对抗样本,然后将它们与干净样本以插值的方式混合,以进行数据扩充。与此同时,本文根据跨域问题扩展了对抗样本的定义,旨在减少域差异,提取域不变特征。为了有效地利用了在大规模可见光数据集上获得的判别性特征,该方法进一步提出了一种通过logits 重放保持特征多样性的损失函数,有效地改善了混合对抗样本方法无法获得的特征多样性。实验表明,该方法有效地缓解了过拟合问题,显著提高了跨光谱的识别性能。

  2. 针对数据受限带来的泛化性弱的问题,本文从信息论的角度出发,提出了一种近红外到可见光的解纠缠跨光谱信息识别方法。具体来说,为了将信息瓶颈理论应用到特征提取过程中,该方法将图像特征分解为两个互补的部分: 身份相关特征和身份无关特征。这样,信息瓶颈的优化可以通过使用一个解码器来完成,从而获得泛化性强的人脸特征。此外,该方法还提出了一个特征融合模块,以促进两种特征表示之间的解纠缠能力,同时可以最大化不同域下的身份相关特征的互信息来减少域差异。实验表明,本文的方法能够有效地提取出泛化性强的人脸特征,并同时提高跨光谱人脸识别的性能。

总之,本文提供了数据受限下跨光谱人脸识别存在问题的解决思路,同时还总结跨光谱人脸识别的最新进展,包括相关的研究方法,识别模型和数据库,并进一步对存在的问题及未来的研究方向做出了讨论。

语种中文
学科主题人工智能
页码72
内容类型学位论文
源URL[http://ir.ia.ac.cn/handle/173211/48964]  
专题自动化研究所_智能感知与计算研究中心
推荐引用方式
GB/T 7714
孙宗才. 数据受限下的跨光谱人脸识别[D]. 中国科学院自动化研究所. 中国科学院自动化研究所. 2022.
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