2020 年 软 件 2020, Vol. 41, No. 1
第 41 卷 第 1 期
COMPUTER ENGINEERING & SOFTWARE
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作者简介:
董飞艳(1998–),女,本科生,西安电子科技大学,电子工程学院,主要研究方向:信息对抗技术。
卷积神经网络的分布式训练在表情识别中的应用
董飞艳
(西安电子科技大学 电子工程学院,陕西 西安 710126)
摘 要: 为了解决目前流行的人脸识别系统存在问题(如:面部遮挡,姿态改变,光线扭曲等),根据人的表
情做出准确情感判断,提出了如下的卷积神经网络的分布式训练识别系统:由两部分构成:第一部分借鉴 YOLO(You
Only Look Once)算法实现目标检测,准确定位复杂背景图像中人脸的位置;第二部分使用基于 VGGnet 的改良结
构,对已定位到的面部表情进行分类。相比于端到端的模型,可以引入更多的可控的人类学习经验与有效训练数据,
从而得到更优秀的分类结果。实验结果表明该系统的可行性,在 FER 2013 数据集上产生了较优异的结果,总正确
率达 69.83%。相对于现有算法,具有容易训练、准确度高、实时性强、鲁棒性好与易增添后续功能等优点,未来
有很大提升空间。
关键词: 表情识别;卷积神经网络;分布式训练;YOLO 算法;VGGNet 结构
中图分类号: TP391.41 文献标识码: A DOI:10.3969/j.issn.1003-6970.2020.01.035
本文著录格式:董飞艳. 卷积神经网络的分布式训练在表情识别中的应用[J]. 软件,2020,41(01):160-164
Application of Distributed Training of Convolutional Neural
Network in Facial Expression Recognition
DONG Fei-yan
(School of Electronic Engineering, XIDIAN University, Xian 710126, China)
【Abstract】: To solve the problems of the current popular face recognition system, such as: facial occlusion, posture
change, light distortion, etc. According to the expression of person to make accurate emotional judgment, the fol-
lowing Distributed Training recognition system of convolutional neural network is proposed. It consists of two parts:
the first part uses YOLO (You Only Look Once) Algorithm to achieve target detection and precisely locates the po-
sition of face in complex background images; the second part refers to the structure of improved VGGnet structure
to classify the positioned facial expressions. Compared to the end-to-end model, this model can introduce more con-
trollable human learning experience and obtain more effective training data to obtain better classification conse-
quences. The feasibility of the system can be verified in experimental consequences that has shown the total correct
rate at 69.83%, testing on the FER 2013 dataset. Compared with the existing algorithms, it has the merits including
easily trained, high accuracy, strong real-time performance, good robustness, easy to add subsequent functions and
so on. Thus, there is much room for improvement in the future.
【Key words】: Expression recognition; Convolutional neural network; Distributed training; YOLO algorithm;
VGGNet Structure
0 引言
随着计算机技术及其相关学科的快速发展,人
们对人机交互的需求日益增加,而面部表情作为计
算机理解人类情感的前提,对人机互动技术发展具
有重大意义。国内外很多研究机构及学者致力于这
方面的研究,并己取得了一些成果:20 世纪 70 年
代美国心理学家 Ekman 和 Friesen
[1]
对现代人脸表情
识别做出了开创性的工作。Ekman 定义了人类的 6
种基本表情:高兴、生气、吃惊、恐惧、厌恶和悲
伤,确定了识别对象的类别;其次是建立了面部动
作编码系统(Facial Action Coding System,FACS),
使研究者按照系统划分的一系列人脸动作单元
(Action Unit,AU)来描述人脸面部动作;1978 年,
Suwa
[2]
等人对一段人脸视频动画进行了人脸表情识
别的最初尝试,一系列的研究在人脸表情视频序列
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