基于深度学习和水平集方法的人脸分割技术技术

一种基于深度学习和水平集方法的人脸分割技术，解决现有技术存在的针对背景过于复杂或者灰度不均匀的人脸图像，人脸分割算法执行效果不理想的问题。基于人脸形状的多样性和复杂性、人脸图像轮廓边界模糊以及背景复杂等特点，在图像分割模型中引入深度学习的方法，使用玻尔兹曼机来学习人脸样本的形状信息，然后将形状信息引入到采用变分水平集和高斯分布拟合表达的能量模型中，实现人脸的快速、准确分割。所建立的人脸分割方法，具有效率高、准确度高和鲁棒性强的特点；能够减少过分割和欠分割现象，匹配速度快，可进行实时高效分割。

Face segmentation based on depth learning and level set method

A face segmentation technology based on deep learning and level set method is used to solve the problem of face segmentation which is too complicated or uneven in the existing technology, and the effect of face segmentation algorithm is not ideal. The variety and complexity of facial shape, face image contour features based on fuzzy and complex background, the image segmentation method to introduce the deep learning model, using the Boltzmann machine learning to shape information of face samples, then the shape information into the variational level set and expression of Gauss distribution fitting energy model, fast to achieve accurate segmentation, face. The established face segmentation method has the characteristics of high efficiency, high accuracy and robustness. It can reduce the phenomenon of over segmentation and under segmentation, and has fast matching speed and real-time segmentation.

【技术实现步骤摘要】
基于深度学习和水平集方法的人脸分割技术
本专利技术属于图像分割
，具体涉及一种能够减少过分割和欠分割现象，匹配速度快，准确度高，可实时高效分割的基于深度学习和水平集方法的人脸分割技术。
技术介绍
人脸是人类的一个重要的生物特征，包含了丰富的特征信息和结构信息。人脸分割作为人脸信息处理中的一项关键技术，在身份验证、基于内容的图像检索、自动监控、人机交互等方面有着重要的应用价值。人脸分割主要是指在图像中确定人脸的位置和区域，以便于实施人脸检测以及脸部重要特征的测量和描述；并为人脸识别、表情分析等面部的高级理解打下技术基础。因此，人脸分割的准确性和高效性，直接影响图像识别等后期处理的质量。目前，针对人脸分割的方法主要有以下几种：1、根据人脸颜色与周围环境颜色的不同，利用肤色在彩色空间中呈现出来的聚类特征，实施肤色分割。这种人脸分割方法的特点是算法简单，但却不能分割背景复杂的人脸图像、以及不同肤色的人脸图像。2、利用背景差分法来分割运动中的人脸图像，通过比较运动图像序列中相邻图像帧之间的差值，定位人脸位置。该方法的优点是可以将人脸与静止的背景区分开，但是，当场景中还存在其他的运动物体时本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于深度学习和水平集方法的人脸分割技术，其特征在于：包括如下步骤：步骤一、使用深度学习模型，来学习样本形状，为构造水平集的先验形状奠定基础，并且使图像分割模型能够适用于任意先验形状；深度学习模型采用的是深度玻尔兹曼机，由多层受限制玻尔兹曼机叠加而成，在深度学习模型中各单元层之间均为无向连接，把以前深度学习模型中复杂的上下层的反馈系数训练简单化，从而使得深度玻尔兹曼机深度学习模型有了强大的数据泛化能力，使得其性能优于其它深度学习模型；在深度玻尔兹曼机的基础上，通过深度玻尔兹曼机学习目标形状样本，从而生成形状模板，模型如下：

【技术特征摘要】
1.一种基于深度学习和水平集方法的人脸分割技术，其特征在于：包括如下步骤：步骤一、使用深度学习模型，来学习样本形状，为构造水平集的先验形状奠定基础，并且使图像分割模型能够适用于任意先验形状；深度学习模型采用的是深度玻尔兹曼机，由多层受限制玻尔兹曼机叠加而成，在深度学习模型中各单元层之间均为无向连接，把以前深度学习模型中复杂的上下层的反馈系数训练简单化，从而使得深度玻尔兹曼机深度学习模型有了强大的数据泛化能力，使得其性能优于其它深度学习模型；在深度玻尔兹曼机的基础上，通过深度玻尔兹曼机学习目标形状样本，从而生成形状模板，模型如下：其中v是可见单元，h是隐单元，W是权值矩阵，a和b是参数；步骤二、构造去均值平均绝对差度量进行形状匹配，该算法能够使每一个图像的像素值都被充分利用，算法的优点在于通过在运算中减掉均值从而减轻了自相关运算时因为数值接近而造成的匹配失败；比较两幅图像对应点的像素值的去均值平均绝对差，若这个去均值绝对差的值小于0.10，就认为这两点相似，形状库中与待分割图像相似点最多的形状就是待分割目标的匹配形状；该匹配算法实现较为方便，精度较为准确，运算复杂度适中；对于部分遮挡的图像也可以得到理想的分割效果；并且还利用匹配到的形状模板得到活动轮廓的初始轮廓线，以便于轮廓曲线更加贴近目标边界，并使其向感兴趣的区域收敛，提高分割方法的分割效率和分割准确率；所述采用的去均值平均绝对差度量来进行形状匹配，模型如下：其中，为基准图的平均值，为实时图的平均值；步骤三、根据深度玻尔兹曼机学习得到的先验形状，建立新的形状能量项；在深度玻尔兹曼机深度学习模型中，三层的学习结构能够有效地表达形状样本的形状结构；在三层学习结构的最底层能够检测到样本形状的局部特征，并将这些局部特征向上一层传递，使得上一层能够检测到更加复杂的样本形状特征，即样本形状的全局形状特征；再通过条件概率推理可以产生出一个先验形状；由于深度玻尔兹曼机深度学习模型生成的先验形状是由概率表示的，因此，形状的表示就由原来的二维矩阵v的表示方式替换为由概率定义的形状P的表示方式；其中，P:Ω→[0,1]；这样，先验形状的形状能量项就可以表示为：EDBM-Shape(pi)＝EDBM(pi,h1,h2；θ)步骤四、使用局部高斯分布来描述图像的全局信息，构建新的图像能量项；使用具有不同均值和方差的高斯分布来描述局部图像能量强...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵骥，师云秋，
申请(专利权)人：辽宁科技大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21