类别均衡与局部中值损失联合监督的自然场景人脸表情识别

摘要：

近年来,卷积神经网络在实验室控制环境下的人脸表情识别任务中取得了很大进步,但是在自然场景中人脸表情识别方面仍然存在一些挑战.针对自然场景中人脸表情数据分布不平衡,以及由姿势、光照和性别等因素引起的类内差异大的问题,提出类别均衡与局部中值(class-balanced and local median,CALM)损失函数.CALM损失函数包含类别均衡Softmax损失函数和局部中值损失函数2个部分.其中,类别均衡Softmax损失函数将数据量较少且容易错分的害怕和厌恶2种表情标记为难样本,将其余5种表情标记为易样本;在网络训练过程中对难样本自适应地增大权重,以提高难样本的识别准确率,进而提高表情识别的平均准确率.此外,在每个类别中会有一些离类别内大多数样本较远的样本,它们的存在会导致用均值方法计算出的类别中心偏离类内大多数样本.在局部中值损失函数中,采用与每个样本属于同类别的若干近邻的中值作为类别中心,在一定程度上减弱离群样本对类别中心选择的影响.在RAF(real-world affective faces)数据集上进行实验,与局部子类方法相比,该方法的平均识别准确率提升了1.32％,证明了该方法的有效性.

关键词：人脸表情识别、数据不平衡、类内差异、损失函数、卷积神经网络

所属期刊栏目：32

分类号：TP391.41(计算技术、计算机技术)

资助基金：中央高校基本科研业务费专项2019JBM019

在线出版日期：2020-09-24（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：1484-1491