基于双有序性约束的人脸年龄估计研究

作     者：王荀 黄振生 WANG Xun;HUANG Zhensheng

作者机构：南京理工大学数学与统计学院南京210094 

出 版 物：《重庆工商大学学报（自然科学版）》 (Journal of Chongqing Technology and Business University:Natural Science Edition)

年 卷 期：2024年第41卷第2期

页      面：86-95页

学科分类：081203[工学-计算机应用技术] 08[工学] 0835[工学-软件工程] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

基　　金：全国统计科学研究重大项目(2018LD01) 

主　　题：人脸年龄估计 有序回归 卷积神经网络 竞争比损失函数 深度学习 

摘      要：目的人类年龄是人类识别和搜索任务中的重要特征,现有研究一般将人脸年龄估计视为传统的分类任务,忽略了年龄之间的有序特征,导致估计年龄与真实年龄之间的差距较大,因此,有必要寻找一种方法以缩小估计年龄与实际年龄的差距。方法提出一种基于双有序性约束卷积神经网络模型(DO-CNN)的人脸图像年龄估计方法。首先,DO-CNN使用基于广义Logistic分布的有序回归模型作为卷积神经网络的分类器,并验证比其他有序分类器在人脸估计任务上的优越性;接着,进一步提出有序竞争比损失函数,在传统竞争比损失函数上,通过引入风险项使损失函数注意到预测年龄与真实年龄的误差,进而指导模型缩小估计年龄与真实年龄的差距。结果在开源人脸图像年龄数据集FGNET和AgeDB上的对比实验显示:相比现有研究方法,DO-CNN分别提升约12%和3%的准确率,当允许的误差范围扩大后,该优势依然保持。此外,基于广义Logistic分布的有序回归分类器相比基于其他分布的有序回归分类器具有明显提升。结论实验结果表明:基于双有序性约束的卷积神经网络模型可以明显提升人脸年龄估计的准确率,并减少年龄估计的实际误差。