人脸识别——早期深度学习方法

一 DeepFace(CVPR2014)

《DeepFace: Closing the Gap to Human-Level Performance in Face Verification》

  1. 提出一个3D人脸对齐的方法。
  2. 提出一个采用深度网络得到人脸特征的方法,深度学习人脸识别开山之作。

二 DeepID1(CVPR2014)

《Deep Learning Face Representation from Predicting 10,000 Classes》

  1. 增加深度模型分类类别数目能有效提升模型性能。
  2. 用于人脸识别的特征必须是分类之间的DeepID,不能用softmax layer的输出。
  3. 训练数据越多,采用的patches越多,模型性能越好。
  4. 由于提出的网络结构最后一个卷积层非常小(1*2的feature map),所以最终全联接层(DeepID)同时连接到最后一个卷积层和它前面的卷积层。

三 DeepID2(NIPS 2014)

《Deep Learning Face Representation by Joint Identification-Verification》

  1. face identification任务拉开类间的距离,face verification任务减小类内距离。
  2. 当face identification任务权重为1, face verification任务权重为0.05时效果最好。

四 DeepID2+(CVPR2015)

《Deeply learned face representations are sparse, selective, and robust》

  1. 增加特征的维度。
  2. 对前面的卷积层添加监督信息。
  3. 神经元激活值的稀疏性:每个图像大约有一半神经元被激活;每个神经元大约有一半图像会使其激活。
  4. 神经元激活值二值化:精度降低不大,说明神经元是否被激活比神经元具体数值更为重要。
  5. 神经元的判别力:DeepID2+特征具有身份和属性判别力。
  6. 特征鲁棒性:高维全局特征具有良好的遮挡鲁棒性。

五 DeepID3(2015)

《DeepID3: Face Recognition with Very Deep Neural Networks》

  1. 基于VGG和GoogLeNet提出两种更深的人脸识别网络。

六 triplet loss(CVPR2015)

《FaceNet: A Unified Embedding for Face Recognition and Clustering》

  1. 提出triplet loss:(alpha是margin,文中设为0.2)
    L = \sum_{i}^{N}[\parallel f(x_i^a)-f(x_i^p) \parallel _2^2 -\parallel f(x_i^a)-f(x_i^n) \parallel_2^2+\alpha]_+
  2. 选择所有triplets进行训练收敛太慢,所以应该选择hard triplets。在线生成triplets的时候(在一个mini-batch中),为了得到更好的正样本对,需要保证每个mini-batch中,每个id均包含一定数量(比如40)的图片。选择正样本对的时候采用全配对的方式(负样本还是选择hard negtives),而不是只选择hard positive pairs,虽然没对两种选择方式进行比较,但是实践中发现全配对更稳定,在开始训练的时候收敛稍快。如果选择hardest negatives会导致在训练初期就陷入局部极小值,为了避免该问题,可以选择与anchor距离大于“正例与anchor距离”的hard negatives(semi-hard),而不是hardest negatives。

七 center loss(ECCV2016)

《A Discriminative Feature Learning Approach for Deep Face Recognition》

  1. 以softmax loss学到的特征是可分的,但是依然有显著的类内变化,所以不够具有辨别力。
  2. center loss:
    L_C = \frac{1}{2}\sum_{i=1}^{m}\parallel x_i-c_{yi} \parallel _2^2
  3. 如何更新center:基于mini-batch在每一个iteration中计算某类别对应所有特征的均值作为该类中心。同时为了避免噪声数据,使用一个标量控制类中心的学习率。
  4. 试验参数:center loss权重=0.003,控制类中心学习率的标量=0.5。
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