Rozpoznávání obličeje

Vlastní obrazová databáze

Spolehlivá detekce a rozpoznání tváře patří mezi jeden z nejzajímavějších a často realizovaných výzkumů. Za účelem zhodnocení úspěšnosti jednotlivých metod jsme vytvořili vlastní obrazovou databázi obsahující několik tisíců obrazů pořízených celkem od osmi různých osob. Pro zkvalitnění dosažených výsledků byly zařazeny fotografie náhodných lidí z volně dostupných databází.

Obrázek č. 1: Obrazová databáze osob

Detekce charakteristických znaků

Prvním krokem je detekce samotného obličeje v obraze na základě vyhledání charakteristických kontur a obrysů v obraze. Tuto problematiku řeší v dnešní době celá řada nástrojů. U jednodušších metod je možné jejich extrakci zprostředkovat například redukcí dimenze pomocí analýzy hlavních komponent. Při té dochází k odfiltrování nadbytečné informace z obrazu a tím i zvýraznění nejdůležitějších znaků. V našem případě byl využit detektor založený na histogramu orientovaného gradientu, kdy jsou znaky charakteristické pro obličej rozpoznávány na základě počtu výskytů jednotlivých orientací gradientu.

Jednoduchá konvoluční neuronová síť

Pro následné rozpoznání tváří v obraze na základě takto získaných znaků je nutné zařadit vybraný klasifikátor. Mezi nejjednodušší lze považovat například dříve v této oblasti hojně využívaný Support Vector Machine, který lineárně rozděluje prostor příznaků na podprostory představující jednotlivé osoby. V provedeném výzkumu byla pro klasifikaci využita jednoduchá konvoluční neuronová síť s architekturou VGG obsahující dohromady 16 konvolučních a plně propojených vrstev, kdy konvoluční vrstvy zajišťují extrahování charakteristických znaků ze vstupních tváří a vrstvy plně propojené plní funkci klasifikátoru zařazeného na konci architektury.

Jako stěžejní krok se ukázalo být využití konvoluční neuronové sítě předučené na jedné z velkého množství veřejně dostupných obrazových databází. Obrazy z vlastního datasetu jsou použity pro získání znaků charakteristických pro rozpoznávané osoby dotrénováním pouze posledních plně propojených vrstev v použité architektuře.

Závěr

Provedený výzkum byl následně rozšířen za účelem využití tvorby demo nástroje pro prezentaci na různých akcích. Nejprve byla zkompletována volně dostupná databáze s obrazy obličejů více než 2 a půl tisíce známých celebrit. Cílem bylo postavit testovanou osobu před kameru, detekovat její tvář v reálném čase a přiřadit dané osobě co nejpodobnější celebritu dostupného datasetu. Zhodnocení úspěšnosti této metody je velice subjektivní. Zásadní roli nicméně hrála skutečnost, že ve vytvořené databázi celebrit byla tvář každé osoby zastoupena pouze jedním obrazem.