基于面部识别的人脸图像处理软件设计与实现开题报告

 2022-11-25 14:23:03

1. 研究目的与意义

在当前互联网的蓬勃发展下,流行文化对人们的影响越来越深,一方面是瞬息万变的大众文化,另一方面是人们对于自己与众不同的渴望,于是市面上已经出现了好多带有变脸特效的摄像软件,能够将照片中的人脸转换成预设的卡通人物、猫猫狗狗、或者换上奇特的妆容,好让你的合影或自拍在社交网络上与众不同。

但市面上目前有的变脸特效 还是有些稀少,且创意不足,大多都是一些人变动物、或者每到特定节日就出现的例如圣诞老人、万圣节妆容,偶尔有例如迪士尼推出的迪士尼人物特效的爆款,但一经推出就变成了整个社交网络都在用的特效,也没有什么新奇感,因此我看到了这个市场的空白,打算做一款能够面向喜欢看漫画的朋友的DIY的面部处理软件:用户可以自行上传一张漫画贴图,电脑会处理出漫画的人物画风、线条处理,并将这些转移到你的脸上,就形成了一种打破次元壁的感官冲击。

2. 课题关键问题和重难点

现在的面部识别基本上脱离了传统算法,进入深度学习的时代,普遍的思路就是利用 CNN (卷积神经网络)网络建立的高维模型,直接从输入的人脸图像上提取有效的鉴别特征,直接计算余弦距离来进行人脸识别,算法结构趋同。

这种方法不需要设计对不同类型的类内差异(比如光照、姿势、面部表情、年龄等)稳健的特定特征,而是可以从训练数据中学到它们。

深度学习方法的主要短板是它们需要使用非常大的数据集来训练,而且这些数据集中需要包含足够的变化,从而可以泛化到未曾见过的样本上。

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3. 国内外研究现状(文献综述)

1.神经网络模型所谓的神经网络理论中,神经网络模型是较为重要的组成部分,该模型能够对人脑的结构以及功能进行一个数据化的模拟反应。

而神经网络中最基本的单位是神经元,因此要进行神经网络模型的构建,必须要对神经元的信息传递方式以及连接方式有一个深刻的认知。

相关技术研究人员发现,使用神经网络训练的过程中要进行前向传播以及反向传播的训练。

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4. 研究方案

本方案是基于CNN,即卷积神经网络,通过建立神经网络模型以及大量的对AI的训练来对面部进行识别和修改。

基于 CNN 的人脸识别方法,影响准确度的因素主要有三个:训练数据、CNN 架构和损失函数。

因为在大多数深度学习应用中,都需要大训练集来防止过拟合。

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5. 工作计划

1-2周:阅读文献、查找资料,对机器学习和建立CNN神经网络有一定的了解,阅读在GitHub上关于这方面的代码,来对这方面的算法进行学习。

3-4周:除了重复1-2周的学习内容以外,将用户界面设计完毕,备好框架等待内容的填充5-9周:建立好分别针对真人脸和漫画脸的CNN模型(或者仅仅是算法,因为漫画脸可能不兼容机器学习),并且训练好AI,将这个程序嵌入之前做好的框架中,来完成整个系统。

并且要完成测试,即正脸和侧脸,以及各种光线下的脸。

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