听过人脸识别,但你听过猴脸识别吗?

2017-09-01 17:38:46 来源:黄河连线
资讯频道文章B

[摘要] 听过人脸识别,但是你听过猴脸识别么?可否用人脸识别的方法去识别猴子?猴子生长在野外,且天生好动,又该如何获取猴子的影像呢?

猴脸识别的必要性和识别难点

  听过人脸识别,但是你听过猴脸识别么?可否用人脸识别的方法去识别猴子?猴子生长在野外,且天生好动,又该如何获取猴子的影像呢?黄河连线带着这些疑问,特此专访了西安电子科技大学苗启广教授,苗启广教授是计算机视觉方面的专家,在猴脸识别领域有着深入的研究和实践基础。以下为专访实录:

  1.黄河连线:非常感谢苗教授能接受黄河连线的专访,提到人脸识别大家可能还会比较熟悉,那提到猴脸识别让人感觉会很兴奋,但是感觉离我们的现实应用比较远,当时为什么会有这样的想法呢?

  苗启广:金丝猴是国家一级保护动物,对其进行保护的重要性是不言而喻的。对金丝猴进行保护,就要了解它的个体和群体的习性,活动规律,生存状态以及社会群体的组织结构等。那么在此过程中,首要的任务就是个体识别。只有认识了每一个个体,才能进一步研究群体规模,社会结构等。

  陕西有一个金丝猴保护区,首先,对动物饲养员来说,金丝猴具体有多少只,只能知道大概,那对金丝猴的保护是一个难题。其次,很多学校经常做金丝猴的动物实验,相关专业的学生需要到山上观察金丝猴的行为,往往蹲点观察1-2个月才能把金丝猴分别开来,然后进行正式工作,这样就很浪费时间。

  对于金丝猴的个体识别,传统的方法就是采用人工标记或者是"照片相面"。人工标记方法指的是在金丝猴身体的某个部分打上标签,这种方法存在较大的局限性,随着金丝猴的成长会对金丝猴的身体造成一定的伤害,这也就违背了我们保护金丝猴的初衷。而"照片相面"方法其实就是人工记忆,这种方法很大程度上受限于个人经验,并且当群体规模较大时,人工记忆难度较大,极易产生相互混淆的情况,此外,人脑还存在遗忘的问题。为解决这些问题,又鉴于目前机器学习方法,特别是近年来深度学习方法在人脸识别方面取得辉煌成果,希望能够利用计算机视觉技术实现金丝猴的个体识别。这些工作,都是我和我的已经毕业的博士生许鹏飞博士共同做出的研究成果。

  就目前的研究进展,利用金丝猴的面部特征进行个体识别是完全可行的。猴脸识别是通过拍照或者录像的方式获取图片数据,然后由计算机执行相应算法实现个体识别。这种方法不会对金丝猴产生任何伤害,也不会影响他们的活动规律,完全是一种非接触式的监测方式。

  此外,拍照或录像可以长时间持续(这里指的是每天,每月,每年等等)进行,这样就可以持续记录每只金丝猴的"相貌",并且计算机不存在人脑遗忘的情况。我们做的种种努力都是为了能够利用计算机视觉技术实现复杂情况下对金丝猴进行个体识别,这些研究成果将为后期对金丝猴个体的行为监控、群体生存状态检测和活动规律的研究奠定基础,进而为金丝猴保护政策和措施的制定提供更可靠的依据。

  2.黄河连线:这需要解决哪些难点?

  苗启广:猴脸识别需要解决的第一个难题就是建立猴脸数据库。与人脸识别一样,猴脸识别也需要首先建立一个猴脸数据库。但相对于人脸数据库,猴脸图像的获取存在更大难度。主要原因在于,我们无法让动物按照我们的意愿来接受我们对其进行拍摄,更多情况下是我们主动寻找机会去捕获他们的面部图像。

  此外,金丝猴获得的场景较为复杂,特别是野生金丝猴,拍摄时会受到多种因素的影响。例如:

  ■ 野外环境的复杂性和不可控制性。金丝猴生活在野外环境,不同季节的野外环境存在巨大差异。并且,全球金丝猴分布区域广泛,不同国家、不同区域的金丝猴所栖息的野外环境也存在较大差异。

  ■ 布置在野外的红外相机或者可见光相机的位置和角度都是固定的,在面临各种环境光照的考验时,可能出现侧光、背光和高光等现象,同时还会出现各个时段光照不同的现象。

  过去差不多一年的时间我们都在摸索如何能够快速有效地拍摄到金丝猴面部图像数据的方法。为了能够拍摄到有效的猴脸图像,我们经过多次拍摄实践,制定了相应的拍摄策略和方法,同时对拍摄设备和相关参数也进行了相关设置。目前我们已经捕获有220多只金丝猴的面部图像共计有30000余幅。

  由于金丝猴面部特征的相似性和易变性,相同年龄阶段的不同金丝猴个体在其头部形状、面部结构、器官外形、头部毛发的颜色和纹理等方面都非常相似。这也就对识别算法的性能提高了更高的要求。此外,与人类相似,金丝猴也可以通过面部的变化产生多种表情,这些表情导致了其面部形状特征和纹理特征的不稳定。如果在野外环境下,金丝猴面部可能受到树枝、树叶等事物的遮挡,或者其面部粘有污泥等,这都会导致金丝猴面部特征的发生变化。由面部表情变化以及其他环境因素的变化所引入的非线性因素是金丝猴面部特征识别过程中需要解决的一个难题。

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[责任编辑:汪琴丽]

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