基于深度学习的人脸多属性识别及其并行算法研究与探索

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61902119
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    26.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0204.计算机系统结构与硬件技术
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Face attribute recognition is widely used in video surveillance, mobile payment and other fields. It is increasingly important to study the accurate real-time recognition of face attributes. With the gradual maturity of deep learning technology, convolution neural network and other algorithms have outperformed classical learning algorithms in face attribute recognition. However, most of the current algorithms are only applied to single attribute prediction, and can not simultaneously predict multiple attributes that are related to each other. They can not give full play to the advantages of the correlation between attributes, which can enhance the original feature information of each attribute and make it easier to be recognized. In view of this, this project first uses the deep neural network to mine the relationship among different attributes from the bottom, middle and high levels in a progressive way. On this basis, a three-dimensional data model of high-level features is constructed, and the tensor correlation analysis algorithm is used to enhance the original single attribute to realize the prediction of multiple face attributes. At the same time, aiming at the insufficiency of the model training and prediction process, a parallel computing model combining data parallelism and model parallelism is proposed. Finally, based on the multi-GPU cluster platform, fast recognition of multiple attributes is realized in the open datasets of face images. This project is of great significance to improve the accuracy and speed of face attribute recognition.
人脸属性识别在视频监控、移动支付等领域具有广泛应用,对人脸属性进行精确实时识别的研究日显重要。随着深度学习技术的逐渐成熟,卷积神经网络等算法在人脸属性识别方面的效果已优于经典学习算法。但是,目前多数算法仅限于应用于单个属性预测,无法同时对多个互相关联的多个属性进行预测,不能发挥属性间关联关系可增强每个属性原有特征信息从而更易识别的优点。鉴此,本项目首先拟采用深度神经网络从底层、中层以及高层以递进方式挖掘不同属性之间的关联关系,在此基础上,构建高层特征三维数据模型,利用张量关联分析算法对原有单个属性进行特征增强,以实现对多个人脸属性进行预测。同时,针对模型训练和预测过程耗时过长的不足,拟使用数据并行和模型并行相结合的并行计算模型,最后,基于多GPU集群平台,在人脸图片公开数据集上实现多属性的快速识别。本项目对提升人脸属性识别准确率和识别速度具有重要意义。

结项摘要

人脸识别广泛运用在我们日常生活中,例如监控系统、安防系统、银行系统等,为我们生活带来巨大方便。但人脸识别算法依旧受到光照、噪音、数据集大小、实时性需求等各方面严峻的挑战,如何提升人脸识别系统识别准确率,增加系统鲁棒性,并让系统具有良好实时性识别效果。本项目主要从以下几个方面展开研究:1)人脸多属性关联增强方法研究,对人脸性别、种族、年龄和笑容等多个属性之间的关联关系进行探索研究,设计一种人脸多属性关联增强网络用于人脸多属性的预测;2)人脸老化算法研究,主要预测未来当前人脸图像可能的老化图像;3)人脸识别系统鲁棒性测试和提升研究,设计相应的对抗攻击算法来测试人脸识别系统防御性,并将该方法用于提升人脸识别系统防御性。基于这些研究,目前成果发表在ACM TOMM,ACM TIST,IEEE TCSVT(2篇),IEEE IOT,以及ACM MM CCF A类会议上。首先将原有的人脸识别准确率从80%提升到95%左右,系统鲁棒性大大提升,实时性从原来的1ms降低为0.1ms。这些成果对实时人脸识别算法研究及提升人脸识别算法鲁棒性具有重要意义。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(7)
会议论文数量(1)
专利数量(4)
A Novel Multi-task Tensor Correlation Neural Network for Facial Attribute Prediction
一种用于面部属性预测的新型多任务张量相关神经网络
  • DOI:
    10.1145/3418285
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    ACM Transactions on Intelligent Systems and Technology
  • 影响因子:
    5
  • 作者:
    Duan Mingxing;Li Kenli;Li Keqin;Tian Qi
  • 通讯作者:
    Tian Qi
Efficient Parallel Secure Outsourcing of Modular Exponentiation to Cloud for IoT Applications
针对物联网应用的模幂高效并行安全外包到云
  • DOI:
    10.1109/jiot.2020.3029030
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    IEEE Internet of Things Journal
  • 影响因子:
    10.6
  • 作者:
    Hu Qilin;Duan Mingxing;Yang Zhibang;Yu Siyang;Xiao Bin
  • 通讯作者:
    Xiao Bin
Age Estimation Using Aging/Rejuvenation Features With Device-Edge Synergy
使用老化/恢复功能和设备边缘协同进行年龄估计
  • DOI:
    10.1109/tcsvt.2020.2981117
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology
  • 影响因子:
    8.4
  • 作者:
    Duan Mingxing;Ouyang Aijia;Tan Guanghua;Tian Qi
  • 通讯作者:
    Tian Qi
DEF-Net: A Face Aging Model by Using Different Emotional Learnings
DEF-Net:使用不同情感学习的面部老化模型
  • DOI:
    10.1109/tcsvt.2021.3096061
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology
  • 影响因子:
    8.4
  • 作者:
    Mingxing Duan;Kenli Li;Qing Liao;Qi Tian
  • 通讯作者:
    Qi Tian

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其他文献

气体钻井井斜机理研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    石油天然气学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张辉;高德利;段明星
  • 通讯作者:
    段明星
超声场强化直接接触式膜蒸馏研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    水处理技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    侯得印;王军;段明星;姜钦亮
  • 通讯作者:
    姜钦亮
超声场强化直接接触式膜蒸馏研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    水处理技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    樊华;黄黉璟;侯得印;王军;段明星;姜钦亮
  • 通讯作者:
    姜钦亮
真空膜蒸馏和膜吸收及其集成工艺处理高氨氮废水
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    环境工程学报
  • 影响因子:
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  • 作者:
    段明星;王建兵;王军;纪仲光
  • 通讯作者:
    纪仲光

其他文献

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AI技术路线图

段明星的其他基金

基于深度学习的对抗攻击及其并行算法研究与探索
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    53 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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  • 批准号:
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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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