[發(fā)明專利]基于后驗(yàn)概率神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的人類年齡自動(dòng)估計(jì)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110442676.2
• 申請日: 2011-12-26
• 公開（公告）號(hào): CN102567719A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 耿新;尹超
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): G06K9/00
• 分類號(hào): G06K9/00;G06K9/62
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 許方

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及利用計(jì)算機(jī)對人類年齡進(jìn)行自動(dòng)估計(jì)的方法。?

技術(shù)背景

年齡估計(jì)是人類的一項(xiàng)基本的能力，目前信息化的發(fā)展越來越多的應(yīng)用需要計(jì)算機(jī)具備對人類年齡進(jìn)行估計(jì)的能力。計(jì)算機(jī)進(jìn)行人類年齡的估計(jì)主要經(jīng)過以下幾個(gè)步驟。通過照相機(jī)或者攝像頭捕捉到人臉的圖像，通過一些特征提取算法提取人臉圖像的特征并將其輸出到一個(gè)訓(xùn)練好的模型中，經(jīng)過該模型的處理可以得到估計(jì)的年齡。?

基于年齡估計(jì)的應(yīng)用近年來呈上升趨勢，例如基于年齡的人機(jī)交互系統(tǒng)；基于年齡的訪問控制系統(tǒng)；電子商務(wù)；刑事偵查等等。基于自動(dòng)年齡估計(jì)的人機(jī)交互系統(tǒng)是在普通的人機(jī)交互系統(tǒng)中引入了人類年齡的自動(dòng)估計(jì)算法。不同年齡階段的人是有不同的審美要求的，年輕人喜歡活潑，歡快的風(fēng)格，而中年人則喜歡沉穩(wěn)大氣的風(fēng)格。用戶對軟件的操作是通過人機(jī)界面來完成的，如果軟件能夠?yàn)楫?dāng)前正在使用的用戶提供一個(gè)他喜歡的風(fēng)格則會(huì)提高軟件的好評率。基于自動(dòng)年齡估計(jì)的人機(jī)交互系統(tǒng)可以利用其年齡估計(jì)算法來判斷當(dāng)前用戶的年齡區(qū)間從而可以提供一個(gè)個(gè)性化的服務(wù)。另外隨著年齡的增長，人的視力和聽力是逐漸下降的。如果年齡估計(jì)系統(tǒng)判斷當(dāng)前的用戶為老年人，則系統(tǒng)可以適當(dāng)?shù)脑龃笞煮w提高音量，從而可以提高軟件的友好度。基于年齡的訪問控制系統(tǒng)主要是指限制某一特定年齡階段的人進(jìn)入該區(qū)域。例如很多國家有限制未成年人進(jìn)入網(wǎng)吧，酒吧等等場所。通過基于年齡的自動(dòng)訪問控制系統(tǒng)則可以很好的幫助管理人員甄別進(jìn)入的顧客，提高工作效率。?

基于圖像的年齡估計(jì)系統(tǒng)主要有兩個(gè)核心的部分組成，一個(gè)是人臉圖像的表示，一個(gè)是分類器的選擇。目前常用的人臉圖像表示的方法主要有人體測量學(xué)方法，外觀模型，年齡成長模式子空間等等。人體測量學(xué)是對人體頭部的幾何形狀進(jìn)行建模，能夠很好的表征嬰幼兒到成年人這一個(gè)年齡階段人臉的變化。外觀模型則將人臉形狀和灰度結(jié)?合起來，能夠適應(yīng)各個(gè)年齡階段的人臉圖像。年齡成長模式子空間是指某個(gè)人的人臉圖像按年齡排序的序列。在模式識(shí)別中常用的分類器有決策樹，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，支持向量機(jī)等等。?

在現(xiàn)有的用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行預(yù)測人類年齡的方法中。主要是將年齡或者年齡段作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)督信號(hào)。Sarajedini提出了一種可以直接輸出后驗(yàn)概率的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，但是他的這個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是針對于連續(xù)型變量，并且是一個(gè)無監(jiān)督的學(xué)習(xí)算法。?

現(xiàn)有的年齡估計(jì)算法主要有以下兩點(diǎn)不足之處：1.不能充分的利用數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)；2.不能即給出一個(gè)年齡同時(shí)又給出一個(gè)年齡段。?

現(xiàn)有的人類年齡估計(jì)的算法將真實(shí)的年齡作為輸入，并在測試的情況下輸出一個(gè)年齡作為預(yù)測的年齡。相比于將年齡的分布作為模型的輸入現(xiàn)有的方法不能充分的利用已有的數(shù)據(jù)，而現(xiàn)有的年齡數(shù)據(jù)庫中的人臉圖像比較少。使用年齡的分布不僅表征了這幅年齡的真實(shí)年齡而且還給出了和那些年齡相關(guān)度大哪些年齡相關(guān)度小。?

現(xiàn)有的人類年齡估計(jì)算法從輸出上講主要分為兩類。一類是輸出一個(gè)年齡，一類是輸出一個(gè)年齡區(qū)間。很少有算法能夠既輸出一個(gè)年齡的同時(shí)也能輸出一個(gè)年齡區(qū)間。同時(shí)輸出年齡區(qū)間的算法中區(qū)間的范圍是固定的不能根據(jù)實(shí)際的年齡進(jìn)行更改。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種讓計(jì)算機(jī)以類似于人的方式(即觀察人臉圖像)對人類年齡進(jìn)行自動(dòng)估計(jì)，該方法的估計(jì)精度可以達(dá)到與人類類似的水平。?

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種使用后驗(yàn)概率神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行人類年齡估計(jì)的方法。在對該方法具體步驟進(jìn)行描述之前，首先給出相關(guān)定義：(a)樣本：一組人臉圖像數(shù)據(jù)。(b)人臉圖像關(guān)于年齡分布：是一個(gè)關(guān)于年齡的分布并且該分布中的年齡越靠近真實(shí)年齡其概率值越大。(c)高斯分布：概率論中最重要的一種分布，也是自然界中常見的一種分布。該分布由兩個(gè)參數(shù)--平均值和方差決定。概率密度函數(shù)曲線以均值為對稱中線，方差越小，分布越集中在均值附近。(d)三角分布：是一個(gè)以底限為a，眾數(shù)為c，上限為b的連續(xù)概率分布。(e)后驗(yàn)概率神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)：一種可以輸出后驗(yàn)概率的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。(f)外觀模型：是一個(gè)將形狀與灰度結(jié)合起來的用PCA建模的一個(gè)統(tǒng)計(jì)模型。?