基于深度时空关系的视频关键点跟踪

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61806196
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0605.模式识别与数据挖掘
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Facial landmark tracking is a fundamental problem in face analysis. It has been widely applied in face recognition, augmented reality and human-computer interaction. Although image based facial landmark localization has achieved great success, it is still a challenging problem when the landmarks should be tracked in videos. The efficiency on handheld devices, the accuracy in unconstrained environment and the stability in long-term tracking are basic problems for landmark tracking. The lack of data makes the task more difficult. Based on deep learning, this project aims to improve the landmark tracking performance in unconstrained videos. Specifically, we design a low-cost network architecture to improve the efficiency and exploit the spatial-temporal contextual information to improve the accuracy. A new loss function which optimizes strong and weak semantic landmarks respectively is proposed to further mine the landmark semantic positions from labelled data. To make the image based training data applicable on landmark tracking, we synthesize the virtual previous frame for each image so that it is tuned into into a short video, which significantly expands the training data. Finally, we novelly investigate landmark labeling and propose a semi-automatic labeling method, which remarkably reduces the difficulty of labeling dense landmarks. The research in this project will advance both the research and the applications of facial landmark tracking.
人脸关键点跟踪是人脸分析领域的一个基础问题。目前基于单帧的关键点定位在多个数据库上已经取得了较好的性能,然而基于视频的关键点跟踪面临着一系列难点问题。低功耗设备上的高效率、复杂场景下的精确性和长时跟踪的稳定性是关键点跟踪的三大难点。数据的缺乏进一步加剧了算法设计难度。本项目在深度学习的基础上对上述难点问题展开研究,首先通过分析视频中的时空上下文关系,设计了时空特征融合、高性能低功耗网络以及并行关键点置信度三个模块,同时提高了跟踪的精度、速度和稳定性。其次,在训练策略方面,将关键点根据语义特征分为强语义和弱语义点并分别设计独立的损失函数,充分挖掘了网络的拟合性能。再次,通过研究基于三维技术的虚拟前帧生成算法,将单张图像数据虚拟为极短视频,增广了训练数据。最后,通过对稠密关键点标注方法的研究,将标注由手动变为半自动,极大减少了标注工作量,为获得大量关键点数据提供了基础。

结项摘要

本课题针对关键点定位中低功耗设备的高效率、复杂场景下的精确性、长时间跟踪的稳定性以及数据缺乏等难点问题展开研究,研究开发了基于深度时空关系的关键点跟踪技术,包括:1) 基于时空上下文的深度关键点跟踪框架;2) 基于非刚性曲线拟合的损失函数;3) 基于三维人脸模型的前帧图像虚拟生成和 4) 基于人脸结构的半自动稠密关键点标注。相关技术在国际公开测试集上均取得了同时期国际领先的结果,相关工作整理发表在国际顶级期刊和顶级会议上。本项目公发表论文18篇,申请发明专利2项,项目成果有效推动了人脸关键点跟踪技术的发展,具有较好的实用价值。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(14)
专利数量(2)
Decomposed Meta Batch Normalization for Fast Domain Adaptation in Face Recognition
用于人脸识别中快速域适应的分解元批量归一化
  • DOI:
    10.1109/tifs.2021.3073823
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Information Forensics and Security
  • 影响因子:
    6.8
  • 作者:
    Guo Jianzhu;Zhu Xiangyu;Lei Zhen;Li Stan Z
  • 通讯作者:
    Li Stan Z
Efficient Face Alignment with Fast Normalization and Contour Fitting Loss
具有快速归一化和轮廓拟合损失的高效面部对齐
  • DOI:
    10.1145/3338842
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    ACM Transactions on Multimedia Computing, Communications, and Applications
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Zhiwei Liu;Xiangyu Zhu;Ming Tang;Zhen Lei;Jinqiao Wang
  • 通讯作者:
    Jinqiao Wang

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其他文献

准确高效的动态干预决策发现
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
    计算机科学与探索
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    朱翔昱;唐常杰;李川
  • 通讯作者:
    李川
模拟真实场景的场景流预测
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    图学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    梅海艺;朱翔昱;雷震;高瑞;马喜波
  • 通讯作者:
    马喜波

其他文献

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朱翔昱的其他基金

无约束场景下的精细三维人脸重建及应用
  • 批准号:
    62176256
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    57.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目
无约束场景下的精细三维人脸重建及应用
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相似国自然基金

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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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