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门限玻尔兹曼机在人脸识别中的鲁棒性研究

施维蒨  
【摘要】:人脸信息作为生物特征中最重要的一种,具有极易获取、多信息量、舒适感强、可靠性高的特点,愈来愈广泛地被应用在需要身份识别的领域。然而,识别过程中存在很多影响因素,包括年龄、表情、发型、眼镜、光照、角度、姿态等,给人脸识别技术带来了巨大的挑战。本文基于深度学习在图像识别的相关理论,分析了深度学习的基本模型和方法,并在相关人脸数据集上实验应用;并且提出了一种改进算法,具体工作内容如下:(1)深入研究了玻尔兹曼机及其鲁棒性较强的衍生结构:限制玻尔兹曼机(RBM),掀起深度学习浪潮的深度信念网络(DBN),卷积限制玻尔兹曼机(CRBM),高斯玻尔兹曼机(Gaussian RBM),门限的玻尔兹曼机(Gated RBM)等模型结构与特点。(2)分析卷积神经网络(Convolutional Neural Networks,CNNs)的基本原理,训练过程和模型结构。其中卷积层通过卷积运算,可以使原信号增强,并且降低噪声,提高信噪比;降采样对卷积层的图像进行子抽样,在保证了有用信息不降低的基础上,减少数据处理量。(3)研究了以上深度学习模型结构与特点后,针对人脸识别中面临的不可控因素问题,设计了卷积门限的玻尔兹曼机结构。详细推导了卷积门限玻尔兹曼机模型的能量函数和推断。文章中实验针对提出的卷积门限玻尔兹曼机算法的训练效果和在遮挡数据下进行测试。文中使用常见的人脸识别中具有鲁棒性的算法与本文算法对比,经过对比文中的降噪性能与识别性能较另外几种算法优秀。


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