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基于属性控制的人脸老化

基于属性控制的人脸老化

作者：林灵宁夏大学

学位级别：硕士

人脸老化是一个具有挑战性的人脸属性编辑问题,其目标是通过给定一张人脸图像生成目标年龄的老化/年轻化的人脸图像。这需要模型能保证个人身份固定的同时生成与当前身份相匹配的老化/年轻化图像。由于个人老化模式的差异,体现在人脸外... 详细信息

人脸老化是一个具有挑战性的人脸属性编辑问题,其目标是通过给定一张人脸图像生成目标年龄的老化/年轻化的人脸图像。这需要模型能保证个人身份固定的同时生成与当前身份相匹配的老化/年轻化图像。由于个人老化模式的差异,体现在人脸外貌上的差异尤为明显,如,一些个体老化特征体现为白发和皱纹加深,另外一些个体的老化特征则是体现为掉发和脸部肌肉松弛。然而受到老化特征与身份特征模糊匹配以及条件生成模型条件向量表达能力有限的影响,其性能在无约束场景下仍受限制。针对上述问题,本文主要研究工作及成果如下:1.为了解决生成的老化/年轻化图像与个体真实老化进程不匹配的问题,本文提出了潜在年龄编码决策(Latent Age Code Decision,LACD)的方法,用于精细化的人脸老化特征匹配。具体来说,本文通过强化学习对实际老化进程与老化个性化进行建模。基于个体实际老化进程与老化个性化都是对个体目标老化特征准确描述的观察。本文的方法将在老化特征潜在空间中老化特征的匹配描述为两个马尔可夫决策过程,并定义两个智能体对个体实际老化进程和老化个性化进行建模。两个智能体共同对目标老化特征进行合理决策。本文在两个具有挑战性的数据集上进行了实验,实验结果显示了本文的LACD的有效性。2.对于条件生成模型条件向量表达能力有限,传统的人脸老化工作使用独热编码和预定义的分布作为条件进行人脸老化图像生成,然而,对于个体的完整老化模式而言,将无语意的独热编码和预定义分布作为条件与个人老化进程相对应,这两者难以描述高度非线性的老化过程。这导致现有的条件生成模型更倾向于生成目标年龄组平均老化外观。为了实现对目标年龄组老化外观更细粒度控制,本文提出利用沙普利值量化不同属性对老化外貌的影响,进而计算出对目标年龄组老化外观描述更为合理的老化特征标签。3.以潜在年龄编码决策方法为理论依托,以简洁、易用为原则,本文设计一个人脸图像老化生成系统。人脸图像老化生成系统具备对人脸图像进行处理的能力,包括对人脸图像的检测、识别、对齐、裁剪等。同时进行图像增强、背景去除、图像生成等处理,确保生成的老化效果更加逼真。

关键词：人脸老化深度学习深度强化学习沙普利值

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结合年龄估计的人脸老化合成研究

结合年龄估计的人脸老化合成研究

作者：董柳吟上海师范大学

学位级别：硕士

利用人脸属性进行身份验证是最直接方便的手段,每个人的容貌随着年龄的变化会出现一定程度的改变,进而对人脸识别结果产生影响,因此人脸蕴含的大量年龄信息是识别个体的重要依据。与人脸图像分析相关的年龄估计、人脸老化合成研究是当... 详细信息

利用人脸属性进行身份验证是最直接方便的手段,每个人的容貌随着年龄的变化会出现一定程度的改变,进而对人脸识别结果产生影响,因此人脸蕴含的大量年龄信息是识别个体的重要依据。与人脸图像分析相关的年龄估计、人脸老化合成研究是当下的热点问题,它们可以应用在很多重要的领域,如刑侦、数字娱乐等。随着社会的发展,各式各样以年龄为基础的人机交互信息系统持续改进升级,年龄估计与人脸老化合成技术在不断进步的过程中仍存在一些有待解决的问题。由于缺乏覆盖较长时间范围的同一受试者的年龄标签数据,并且要同时保证生成的老化人脸的老化效果和身份信息,所以人脸老化合成存在许多挑战。人脸老化会造成面部特征的改变,人脸年龄估计依赖面部特征,因此年龄估计与人脸老化二者联系十分紧密。由于人脸老化的复杂性和现有数据库的不完整,因此依靠年龄估计方法判断年龄更是难上加难。本文在探讨年龄估计相关问题的基础上,针对人脸老化合成问题进行了深入研究,完成了以下工作:（1）在年龄估计方面:人脸老化的表现形态因人而异,只依靠单一的年龄估计模型难以实现人脸老化复杂化和多样化的倾向。在实际应用中,收集到的数据集存在类别分布不平衡现象,样本数比较多的类别会对面部年龄估计过程中的整体损失值产生关键性影响,并且不同类别之间的误分类代价是不相等的。针对以上类别分布不平衡和未考虑误分类代价不等这两大问题,对损失函数进行改进:分别建立各个年龄类别的损失函数以解决类别分布不均衡问题;充分考虑误分类代价不相等的问题,利用代价矩阵表示各类别错误分类时付出的代价具有显著性差异。在神经网络设计方面,构建基于代价敏感轻量化卷积神经网络的年龄估计模型。本文采用了一种基于代价敏感轻量化卷积神经网络的年龄估计算法,在解决类别分布不平衡和误分类代价问题的同时使得网络结构更加轻量,从而提高了年龄估计的准确率和效率。（2）在人脸老化合成方面:人的面部衰老过程具有内在复杂性,即基于个体差异而呈现出不同的衰老状况。人脸老化合成需要同时考虑到老化效果的真实性和身份信息的一致性这两个方面,老化效果的真实性基于老化特征的准确表达和老化细节刻画的清晰程度。身份信息的一致性即老化过程中,老化的人脸在特征信息方面需要与原始的年轻人脸保持一定的相似性。基于上述两方面问题和生成对抗网络（Generative Adversarial Networks,GAN）训练的不稳定性,提出了一种基于混合域注意力机制GAN网络的人脸老化方法,大量实验表明,该方法能够在保证老化效果和维持身份信息的要求下合成老化人脸。（3）年龄估计与人脸老化合成的结合:将年龄估计算法应用于人脸老化合成的图像预处理阶段,实验结果证明,使用了经过年龄估计算法处理过的数据集后的人脸老化合成结果在老化准确性这一指标方面有了一些提高,再次说明了年龄估计算法的有效性。

关键词：年龄估计人脸老化代价敏感生成对抗网络注意力机制

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基于生成对抗网络的人脸老化算法研究

基于生成对抗网络的人脸老化算法研究

作者：于海波北京交通大学

学位级别：硕士

人脸老化合成具有重要的研究价值和广阔的社会需求,是计算机视觉领域中的热点研究问题。人脸老化合成是指以给定人脸图像为素材,依靠计算机技术和图像处理算法,合成出目标年龄的人脸图像。近年来,随着深度学习理论的发展,尤其是生成对... 详细信息

人脸老化合成具有重要的研究价值和广阔的社会需求,是计算机视觉领域中的热点研究问题。人脸老化合成是指以给定人脸图像为素材,依靠计算机技术和图像处理算法,合成出目标年龄的人脸图像。近年来,随着深度学习理论的发展,尤其是生成对抗网络的出现,使得人脸老化合成算法取得了前所未有的进步。由于人脸自然老化十分复杂且与多种因素相关,因此目前仍存在一些研究难点,一方面对于小年龄段面部轮廓老化难以建模,缺少小年龄段人脸数据集,无法对模型进行有效的训练;另一方面,人脸老化是一个时间连续的过程,传统人脸老化算法需要对目标老化年龄预设分组,无法模拟细粒度的人脸老化进程。针对以上问题,本文结合生成对抗网络对人脸老化合成进行了研究,主要工作如下:(1)针对面部年龄相关老化区域细致纹理难以生成的问题,提出了一种基于年龄显著性检测的细致纹理人脸老化算法。该方法结合年龄估计和显著性检测,提取面部年龄相关区域显著性图,用以指导模型生成合乎逻辑的面部细致老化纹理。最终,借助纹理迁移生成对抗网络合成出具有目标年龄老化特征的人脸图像。实验结果表明,该方法能合成细致的面部老化纹理。(2)针对小年龄段面部轮廓老化过程难以建模的问题,提出了一种基于生成对抗网络的可变轮廓人脸老化算法。该方法用人脸关键点表征面部轮廓,并通过PCA提取人脸关键点主成分,借助几何形变生成对抗网络合成出目标年龄面部轮廓。在小年龄人脸老化中,应用分治策略,对面部轮廓和纹理分开建模,最后通过翘曲函数将老化的纹理和轮廓相结合,合成出真实的目标年龄老化图像。实验结果表明,该方法能对小年龄段人脸老化问题进行有效建模。(3)针对无法模拟细粒度人脸老化进程的问题,提出了一种基于年龄风格编码的人脸老化算法。该方法将年龄视为人脸图片一种独特的“风格”,将人脸图像和目标年龄映射至同一特征空间,并在此空间内将年龄编码与人脸编码相结合,生成具有目标年龄特征的人脸编码。通过预训练的人脸图像生成网络,将目标年龄人脸编码解码为老化人脸图像。实验结果表明,该方法能利用先进人脸生成模型合成出高质量的老化人脸图像。

关键词：人脸老化图像翻译生成对抗网络风格迁移人脸图像合成

基于生成对抗式性别约束模型的人脸老化方法研究

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基于生成对抗式性别约束模型的人脸老化方法研究

作者：杨春青岛大学

学位级别：硕士

得益于深度学习的发展,许多计算机视觉任务获得了巨大的进步,比如说跨年龄的人脸验证,人脸编辑,人脸娱乐等;这些场景的应用都离不开一个关键技术人脸老化,并且许多图像处理任务大多涉及人脸图像年龄信息的修改。鉴于这项技术的商业价值... 详细信息

得益于深度学习的发展,许多计算机视觉任务获得了巨大的进步,比如说跨年龄的人脸验证,人脸编辑,人脸娱乐等;这些场景的应用都离不开一个关键技术人脸老化,并且许多图像处理任务大多涉及人脸图像年龄信息的修改。鉴于这项技术的商业价值以及科研价值,人脸老化吸引了越来越多的研究者的关注。因此,展开对人脸老化技术的研究并探究其中的科学以及实用价值十分有意义。人脸老化技术目前存在两大主要方面的研究难点,一方面人脸老化模式复杂模型难以训练,无法对人脸老化进程做一个很好的模拟;另一方面现存的人脸数据集包含的年龄信息不完善,并且属于同一个体跨大范围年龄的人脸图像匮乏。以下是本文的主要研究内容。(1)针对人脸老化模型难以模拟以及难以训练的问题,技术方向研究倾向于生成模型,通过生成模型实现对输入图像的年龄信息的转换。同时考虑到符合条件的数据集不完备的问题,采用风格迁移的思想实现人脸老化是当前的研究重点。本文在循环一致性生成对抗网络(Unpaired Image-to-Image Translation using Cycle-Consistent Adversarial Networks,CycleGAN)基础上,提出了一种基于性别约束的人脸老化算法 GFAGAN(Gender Classified Face Aging with CycleGAN),该算法通过性别约束的方式对图像翻译模型进行约束性训练,最终获得的人脸老化模型在面对单性别人脸老化任务上具有卓越的表现,并且在非区分性别的人脸老化任务中也取得了优异于传统模型的表现。(2)考虑到针对不同任务有不同评价标准基础上,本文在研究性别约束模型对人脸老化进程的影响上,提出了一种基于受试者参与的评价机制,相对于传统的主观评价方法,本文的评价方法更加客观公平。实验结果表明,本文所提出的方法在人脸老化任务上有突出的表现,该模型能够合成更加逼真且细节丰富的老化人脸,这充分说明了本文所提出算法的优越性,并且也验证了性别约束模型在人脸老化任务中的优异表现。

关键词：人脸老化生成对抗网络图像合成图像翻译年龄估计

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基于人脸图像的人脸老化

基于人脸图像的人脸老化

作者：杨英河北师范大学

学位级别：硕士

基于机器学习的、与年龄相关的人脸图像分析已经成为计算机视觉领域的一个重要研究内容,其中人脸图像的老化建模引起人们越来越多的关注。然而如何产生可信、自然的老化人脸图像仍然面临诸多挑战。本文对人脸老化建模的研究现状进行总结... 详细信息

基于机器学习的、与年龄相关的人脸图像分析已经成为计算机视觉领域的一个重要研究内容,其中人脸图像的老化建模引起人们越来越多的关注。然而如何产生可信、自然的老化人脸图像仍然面临诸多挑战。本文对人脸老化建模的研究现状进行总结,探讨基于机器学习的人脸老化建模,提出了两种新的人脸老化算法。(1)基于2D-DCT及高频-低频联合字典学习的人脸老化给定来自低年龄组和高年龄组的人脸图像数据集,基于2D-DCT,分别提取低年龄组人脸图像低频部分以及高年龄组人脸图像的高频部分构成训练集,实现了基于高-低年龄组高频-低频联合字典学习的人脸老化建模。输入一幅来自低年龄组的人脸图像,基于2D-DCT,提取输入图像的低频部分;基于联合字典的低频字典部分,实现该身份人脸低年龄组低频部分的稀疏表示;基于联合字典的高频字典及稀疏表示向量,实现关于该身份的目标高年龄组高频部分重构;最后将输入图像的低频部分与目标高年龄组重构的高频部分结合,实现关于目标高年龄组相应身份的人脸老化图像的合成。基于FG-NET人脸数据集上的实验验证了该方法的有效性。(2)基于条件对抗自编码器及低质人脸图像细节增强的人脸老化该算法首先基于条件对抗自编码器(CAAE)进行人脸图像的全局初始老化;基于字典学习及稀疏表示的图像分块超分辨率技术实现初始老化图像的全局增强,以获取更为逼真、高质量的全局人脸老化结果。针对训练集,从中提取与年龄相关的人脸部件如眼睛,鼻子,嘴巴和额头等,并按年龄分组;基于平均结构相似的度量方式从相应目标老化年龄组的人脸部件数据库中搜索与上述老化人脸最相近的面部部件;最后,借助泊松编辑将全局人脸老化图像与相似老化部件合成,得到合成的人脸老化图像。基于UTKFace人脸数据集上的实验验证了该算法的有效性。

关键词：人脸老化二维离散余弦变换稀疏表示高频-低频联合字典条件对抗自编码器图像超分辨率局部相似搜索

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基于回归分析的人脸老化模型构建

广西科技大学学报 2016年第3期27卷 39-44页

作者：胡伟平广西科技大学计算机科学与通信工程学院广西柳州545006 桂林电子科技大学广西高校图像图形智能处理重点实验室广西桂林541004

针对人脸年龄数据库中人脸样本过少且年龄杂乱难以统一处理的问题,提出了一种基于线性回归分析的人脸老化模型构建方法,其利用多次线性回归分析对人脸特征点随年龄变化的规律进行分析,构建了多组线性回归方程,从而估计出全年龄段的人脸... 详细信息

针对人脸年龄数据库中人脸样本过少且年龄杂乱难以统一处理的问题,提出了一种基于线性回归分析的人脸老化模型构建方法,其利用多次线性回归分析对人脸特征点随年龄变化的规律进行分析,构建了多组线性回归方程,从而估计出全年龄段的人脸轮廓,通过使用基于特征线对的图像变形算法和基于小波分解和重构的方法完成了人脸老化图像的合成.实验结果表明:该方法能有效体现人脸老化过程中人脸轮廓的变化,合成出的人脸图像具有较高的真实性和准确性,具有一定的实用价值.

关键词：人脸老化线性回归分析图像变形人脸合成

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基于RNN的人脸老化方法研究

通信技术 2018年第4期51卷 809-817页

作者：刘振宇崔智沈阳工业大学信息科学与工程学院辽宁沈阳110870

人脸特征会随着年龄的增长而产生变化,称这种变化为人脸老化。现代社会,人脸老化在刑侦、跨年龄人脸识别与娱乐活动等领域中具有重要的研究价值。这里探讨的人脸老化方法包括三个步骤,分别是人脸特征点提取、人脸姿态矫正和人脸老化建... 详细信息

人脸特征会随着年龄的增长而产生变化,称这种变化为人脸老化。现代社会,人脸老化在刑侦、跨年龄人脸识别与娱乐活动等领域中具有重要的研究价值。这里探讨的人脸老化方法包括三个步骤,分别是人脸特征点提取、人脸姿态矫正和人脸老化建模。首先,采用监督下降法对人脸进行特征点提取,得到人脸几何特征;其次,利用得到的特征点坐标,通过仿射变换进行人脸姿态矫正;最后,通过门循环单元建立人脸老化模型,对姿态矫正后的人脸进行老化,进而平滑得到老化人脸。最终利用基于卷积神经网络的人脸识别技术对老化结果进行评价,结果表明该方法识别率明显提高,等错率较未老化人脸降低6.78%。

关键词：人脸老化监督下降法仿射变换循环神经网络

基于生成对抗网络的人脸老化技术在公安领域前景探究

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电子测试 2022年第2期36卷 61-65页

作者：封顺高胜极吉林警察学院刑事科学技术系吉林长春130117 长春市公安局经济技术开发分局吉林长春130031

人脸中蕴藏着丰富的视觉信息,具有巨大的开发价值,人脸老化技术可以预测一个人未来的样子或他过去的样子,在公安领域有着广泛的应用前景,对打击犯罪具有重要意义。本文首先介绍了传统和几种比较流行的基于生成对抗网络的人脸老化方法,... 详细信息

人脸中蕴藏着丰富的视觉信息,具有巨大的开发价值,人脸老化技术可以预测一个人未来的样子或他过去的样子,在公安领域有着广泛的应用前景,对打击犯罪具有重要意义。本文首先介绍了传统和几种比较流行的基于生成对抗网络的人脸老化方法,然后结合公安实际探究了人脸老化技术在公安领域的应用前景,并对公安实战应用面临的诸多困境进行了思考,最后对未来发展方向进行了展望,为人脸老化技术在公安领域的应用提供新思路和借鉴作用。

关键词：人脸老化生成对抗网络公安领域

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基于对抗生成网络的身份保持人脸老化

电子设计工程 2018年第7期26卷 174-178,184页

作者：汤旭中国科学院上海微系统与信息技术研究所上海200050 上海科技大学上海201210 中国科学院大学北京100049

基于从一张给定年龄的人脸输入图片准确预测出该人老龄化后的人脸图片,并且保持身份的目的,采用了基于条件对抗神经网络的无监督跨领域框架,然后将此框架应用到人脸身份保持的老龄化的任务中的方法。所采用的对抗神经网络通过预训练的... 详细信息

基于从一张给定年龄的人脸输入图片准确预测出该人老龄化后的人脸图片,并且保持身份的目的,采用了基于条件对抗神经网络的无监督跨领域框架,然后将此框架应用到人脸身份保持的老龄化的任务中的方法。所采用的对抗神经网络通过预训练的人脸识别网络提取源图片的特征,然后将目标年龄信息附加在嵌入式特征空间里,并且送往生成器,随之施加了身份保持的约束。所提出的算法在生成CACD人脸数据集的老化人脸生成实验上产生了高质量,并且保持住身份信息的人脸图片,同时,在人脸跨年龄分类任务上取得了2.64%的识别率增益,进而验证了算法的高准确率和有效性。

关键词：人脸识别人脸老化对抗生成网络 CACD