楼主: kedemingshi
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[计算机科学] 两类和多类神经网络系统的鲁棒性比较 用于人脸识别 [推广有奖]

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kedemingshi 在职认证  发表于 2022-4-15 10:04:49 |AI写论文

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摘要翻译:
人脸图像中的噪声、腐蚀和变异会严重影响人脸识别系统的性能。为了提高系统的鲁棒性,提出了能够从噪声数据中学习的多类神经网络分类器。然而,在大的人脸数据集上,这样的系统不能提供高水平的鲁棒性。在本文中,我们探索了一个成对神经网络系统作为一种可供选择的方法来提高人脸识别的鲁棒性。实验结果表明,该方法在对受噪声影响的人脸图像的预测精度方面优于多类神经网络系统。
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英文标题:
《Comparing Robustness of Pairwise and Multiclass Neural-Network Systems
  for Face Recognition》
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作者:
J. Uglov, V. Schetinin, C. Maple
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最新提交年份:
2007
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分类信息:

一级分类:Computer Science        计算机科学
二级分类:Artificial Intelligence        人工智能
分类描述:Covers all areas of AI except Vision, Robotics, Machine Learning, Multiagent Systems, and Computation and Language (Natural Language Processing), which have separate subject areas. In particular, includes Expert Systems, Theorem Proving (although this may overlap with Logic in Computer Science), Knowledge Representation, Planning, and Uncertainty in AI. Roughly includes material in ACM Subject Classes I.2.0, I.2.1, I.2.3, I.2.4, I.2.8, and I.2.11.
涵盖了人工智能的所有领域,除了视觉、机器人、机器学习、多智能体系统以及计算和语言(自然语言处理),这些领域有独立的学科领域。特别地,包括专家系统,定理证明(尽管这可能与计算机科学中的逻辑重叠),知识表示,规划,和人工智能中的不确定性。大致包括ACM学科类I.2.0、I.2.1、I.2.3、I.2.4、I.2.8和I.2.11中的材料。
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英文摘要:
  Noise, corruptions and variations in face images can seriously hurt the performance of face recognition systems. To make such systems robust, multiclass neuralnetwork classifiers capable of learning from noisy data have been suggested. However on large face data sets such systems cannot provide the robustness at a high level. In this paper we explore a pairwise neural-network system as an alternative approach to improving the robustness of face recognition. In our experiments this approach is shown to outperform the multiclass neural-network system in terms of the predictive accuracy on the face images corrupted by noise.
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关键词:神经网络 人脸识别 鲁棒性 神经网 Presentation

沙发
能者818 在职认证  发表于 2022-4-15 10:04:55
比较两类和多类神经网络系统在人脸识别中的鲁棒性。Uglov,V.Schetinin,C.MapleComputing和信息系统系,贝德福德郡大学,卢顿,英国。人脸图像中的噪声、腐蚀和变异会严重影响人脸识别系统的性能。为了提高系统的鲁棒性,提出了能够从噪声数据中学习的多类神经网络分类器。然而,对于大规模的人脸数据集,这种系统不能提供高水平的鲁棒性。本文研究了一种改进人脸识别鲁棒性的两两神经网络系统。实验结果表明,该方法在对被噪声破坏的人脸图像的预测精度方面优于现有的神经网络系统。引言当人脸识别系统对人脸图像中的噪声、腐蚀和变化具有抑制作用时,系统的性能可以达到很高的水平[1]。为了提高人脸识别系统的鲁棒性,人们提出了能够从噪声数据中学习的多类人工神经网络(ANNs)[1]。然而,在大规模人脸数据集上,这种神经网络系统不能提供很高的鲁棒性[1]-[3]。为了克服这一问题,人们提出了成对分类系统,如[3],[4]。在本文中,我们探索了一种成对神经网络系统作为提高鲁棒性的替代方法。在我们的实验中,该方法在预测精度方面优于文献[5]所述的多类神经网络系统。在第2节中,我们简要描述了人脸图像的表示和噪声问题,然后在第3节中我们描述了一个用于人脸识别的成对神经网络系统。第4节描述了我们的实验,最后第5节总结了全文。人脸图像的表示和噪声问题继[1]-[3]之后,我们使用主成分分析(PCA)将人脸图像表示为分量的m维向量。主成分分析是人脸识别系统中常用的数据表示技术,前两个主成分在人脸识别中起着最重要的作用,它可以用来对不同类别(人脸)的模式分布进行可视化,从而使我们可以观察噪声是如何破坏类别边界的。例如,无花果。1给出了两张图,描绘了重心明显不同的四个类的例子。左边的图描绘了来自原始数据的示例,而右边的图描绘了这些包含噪声分量的示例,这些噪声分量来自均值为零的高斯密度函数,标准偏差alpha=0.5。1.一个例子,将从α=0(一侧)和α=0.5(右侧)的四个类别中提取的样本分散在前两个主成分P和P的平面上。从该图中我们可以观察到噪声成分破坏了给定类别的边界,从而影响了人脸识别系统的性能。从该图中我们还可以观察到类别对之间的边界几乎保持不变。这启发了我们开发这样一种分类方案来实现一个用于人脸识别的成对神经网络系统。成对神经网络系统成对分类背后的思想是使用两类ANNs学习来分类所有可能的类对。因此,对于C类,成对系统应该包括C*(C-1)/2个ANN来解决两类问题。2,两类的数量等于3。在此图中,F1/2、F1/3和F2/3线是ANN学习的分度超平面。

藤椅
可人4 在职认证  发表于 2022-4-15 10:05:01
我们可以简单地假定这些函数给出了在下索引(1,1,2)中排名第一的类的正数和在下索引(2,3,3)中排名第二的类的负数。f1/2g=f1/2+f1/3f1/3f2/3g=~f1/3~f2/3~f1/2×10~(2h)。2.超平面F1/2,F1/3和F2/3学习了对以下类的划分:2对2,2对2,2对2和2对3。现在我们可以组合超平面F1/2,F1/3和F2/3来建立新的划分平面g、g和g。第一个超平面结合了函数f1/2和f1/3,使得g=f1/2+f1/3。这些函数的权重为1.0,因为函数f1/2和f1/3在类的例子中都给出了正的输出值。同样地,第二和第三超平面如下:g=F2/3-F1/2和g=-F1/3-F2/3。在实践中,每个超平面g、…、gC都可以被实现为两层前馈神经网络,具有给定数量的隐藏神经元完全连接到输入节点。然后我们可以引入输出神经元来求和ANN的所有输出,以做出最终决定。例如,图3所示的成对神经网络系统由执行F1/2、F1/3和F2/3功能的三个网络组成。三个输出神经元g、g和gare分别与这些网络相连,其权重分别为(+1,+1)、(-1,+1)和(-1,-1)。GF1/2×GF1/3F2/3+1+1-1-1-1+1×MGCCCFIG。3.C=3类的成对神经网络系统的一个例子。通常,成对神经网络系统由C(C-1)/2神经网络组成,执行函数F1/2,…,FI/j,…,FC-1/C和C输出神经元g,…,gC,其中i<j=2,…,C。我们可以看出,输出神经元gicon到隐藏神经元sfi/K,fk/Ish,分别等于+1和-1。实验:我们的实验目标是在剑桥ORL人脸图像数据集上比较所提出的两两类和标准多类神经网络系统的鲁棒性[5](在一篇完整的论文中,实验将在不同的人脸图像数据集上运行)。为了估计鲁棒性,我们在数据中加入噪声成分,然后在5倍交叉验证内估计在最大数据上的性能。成对和多类系统的性能列于表1和图。4.表1。两两(P)和多类(M)神经网络系统的性能。各指标的平均值和2参数间期分别为:Alpha0.00.1±0.3±0.50.7±0.1±1.3p,平均值0.9720.9660.9530.9200.7720.6590.556p,2±0.004±0.013±0.017±0.018±0.028±0.031m,平均值0.9520.9510.9320.8980.8020.6780.5570.419m,2±0.017±0.016±0.025±0.015±0.052±0.036±0.050。从这个表中我们可以看出,对于Alpha0.00~1.3的范围内,所建议的配对数为STEM的性能明显优于多级系统。对于alpha=0.0,改进后的性能为2.0%,而对于alpha=1.1,改进后的性能为10.2%。4.Alpha上成对和多类神经网络系统的性能。实线和条分别是均值和2区间。结论:为了减少人脸图像中噪声和损伤的负面影响,我们提出了一种成对神经网络人脸识别系统。在这样的分类方案中,我们期望在我们观察到当anoise水平增加时,类对之间的边界几乎保持不变的基础上实现性能的改善。我们在人脸数据集上比较了所提出的两两多类神经网络系统和标准多类神经网络系统的性能[5]。通过对数据中不同噪声水平下性能的均值和标准偏差的评价,我们发现所提出的两两系统优于多类神经网络系统,从而得出所提出的两两系统能够有效地降低噪声对人脸图像的影响和损伤。

板凳
mingdashike22 在职认证  发表于 2022-4-15 10:05:04
显然,当鲁棒性至关重要时,这对于人脸识别系统来说是一个非常可取的特性。引用1。S.Y。Kung,M.W。Mak和S.H.林。生物认证:一种机器学习方法。培生教育,20052年。C.Liu和H.Wechler。鲁棒的编码方案,用于从largeface数据库中索引和检索。图象处理,9(1),132-137,20003.A.S.托尔巴,A.H。El-Baz和A.A.埃尔-哈比。人脸识别:文献综述。IJSP。2(2),88-103,20054。Hastie和Tibshirani。两两耦合分类。NIPS的进展,1998年10,507-513。E.S.撒玛利亚。基于隐马尔可夫模型的人脸识别。博士论文。剑桥大学,1994年

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