蘇俊峰，劉振宇

（沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院，沈陽(yáng)110870）

1 引言

近年來(lái)隨著模式識(shí)別與計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)的快速發(fā)展，人臉識(shí)別成為身份識(shí)別領(lǐng)域非常熱門的研究?jī)?nèi)容。人臉在不同個(gè)體之間存在差異而個(gè)體自身長(zhǎng)時(shí)間不會(huì)有明顯改變，基于這一特性，人臉識(shí)別相比于其他的生物特征識(shí)別方法更具有直觀性，應(yīng)用場(chǎng)景更為豐富。在公安系統(tǒng)、證件審查和金融等領(lǐng)域都有良好的應(yīng)用效果[1]。

人臉識(shí)別的方法分為基于幾何特征的方法、基于子空間的方法、基于局部特征的方法、基于稀疏表示的方法以及基于深度學(xué)習(xí)的方法等[2]。其中，基于幾何特征的人臉識(shí)別方法在遇到表情與姿態(tài)變化較大的情況時(shí)，識(shí)別率偏低；基于子空間的方法由于缺乏投影矩陣，實(shí)用較為困難；基于局部特征的方法特征計(jì)算過(guò)程復(fù)雜，應(yīng)用受到限制；基于稀疏表示的方法在對(duì)原始信號(hào)分解過(guò)程中丟失很多原始的信息，影響了識(shí)別效果。這幾類傳統(tǒng)方法各有局限，人臉識(shí)別準(zhǔn)確不佳，相比之下，基于深度學(xué)習(xí)的方法為人臉識(shí)別領(lǐng)域提供了全新的研究方向。

基于深度學(xué)習(xí)的方法不用特意去設(shè)計(jì)出人臉特征，而是可以利用深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)地從海量人臉圖片數(shù)據(jù)中學(xué)習(xí)到人臉特征。2015年，何愷明等人[3]提出了ResNet殘差網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其包含的殘差單元有效解決了隨著網(wǎng)絡(luò)深度的增加，準(zhǔn)確率飽和后出現(xiàn)退化的問(wèn)題，在ILSVRC-2015分類任務(wù)以及ImageNet detection等任務(wù)中均獲得第一名。ResNet殘差網(wǎng)絡(luò)具有很高的人臉特征提取能力與人臉識(shí)別準(zhǔn)確率。

在此，運(yùn)用ResNet殘差網(wǎng)絡(luò)在人臉識(shí)別上的研究成果[4]，針對(duì)原模型結(jié)構(gòu)復(fù)雜而導(dǎo)致人臉特征提取時(shí)間較長(zhǎng)的問(wèn)題，設(shè)計(jì)出改進(jìn)殘差網(wǎng)絡(luò)模型，以加快提取速度。訓(xùn)練數(shù)據(jù)為CASIA-WebFace人臉數(shù)據(jù)集，對(duì)模型性能分析比較,結(jié)合Chinese whispers及k-means聚類算法形成多個(gè)方案，在LFW測(cè)試集進(jìn)行人臉聚類識(shí)別。

2 殘差網(wǎng)絡(luò)模型

2.1 相關(guān)知識(shí)

ResNet引入了殘差單元來(lái)優(yōu)化深層網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)。一個(gè)殘差單元包含兩部分：恒等映射（Identity Mapping）和殘差映射（Residual Mapping）。殘差單元結(jié)構(gòu)如圖1所示。殘差映射在前向傳播中增加捷徑連接，執(zhí)行恒等映射[5]，這樣不會(huì)增加額外參數(shù)和計(jì)算復(fù)雜度，比原有映射更易優(yōu)化。在每個(gè)卷積層之后采用批量歸一化算法[6]，算法原理如下：

其中，ε為小偏置，用以防止分母為0；γ為縮放因子，β為偏移因子。通過(guò)BN算法可以增強(qiáng)反向傳播信息流動(dòng)性，提升訓(xùn)練速度，使收斂速度加快，改善正則化策略，提高網(wǎng)絡(luò)模型泛化能力并防止過(guò)擬合現(xiàn)象。

另有前向傳播公式：

以圖1為例，x、y分別表示輸入和輸出，W1、W2為兩個(gè)卷積層權(quán)重張量，σ為激活函數(shù)，F(xiàn)(x,{Wi})為表示殘差映射的函數(shù)，BN為批量歸一化操作。

圖1 殘差單元結(jié)構(gòu)圖

2.2 設(shè)計(jì)方案

用人臉數(shù)據(jù)訓(xùn)練深度殘差網(wǎng)絡(luò)的過(guò)程中，需要考慮模型的準(zhǔn)確率、訓(xùn)練時(shí)間、模型大小、設(shè)備的計(jì)算能力等。在實(shí)際應(yīng)用中，結(jié)構(gòu)復(fù)雜的模型占用內(nèi)存大且加載時(shí)間長(zhǎng)，導(dǎo)致識(shí)別速度慢，故此提出改進(jìn)設(shè)計(jì)方案。設(shè)計(jì)的目的是以保持較高準(zhǔn)確率為前提，能夠滿足在實(shí)際工程中縮短模型加載時(shí)間的要求，并為后續(xù)聚類算法提供較好的人臉特征向量輸出接口。圖2是以ResNet-30殘差網(wǎng)絡(luò)模型為例對(duì)這一設(shè)計(jì)進(jìn)行說(shuō)明。

圖2 ResNet-30殘差網(wǎng)絡(luò)整體結(jié)構(gòu)圖

由圖中可以看出，殘差網(wǎng)絡(luò)含有5個(gè)卷積塊，各卷積塊包含的卷積層數(shù)分別為6層、8層、6層、4層和4層，加上Input image后的1個(gè)卷積層和全連接層，共同構(gòu)成30層的ResNet網(wǎng)絡(luò)模型。下采樣過(guò)程使用2×2大小、stride=2的平均池化，為特征圖降維。在此采用Triplet Loss度量損失函數(shù)[7]；反向傳播算法采用小批量梯度[8]下降法（Mini-Batch Gradient Descent），因此算法速度更快、精度更高、更容易接近最優(yōu)解。為提高模型的特征表達(dá)能力，需要引入非線性激活函數(shù)。在此處采用ReLU（Rectified Linear Unit）激活函數(shù)。

三種改進(jìn)模型與ResNet-34、ResNet-18殘差網(wǎng)絡(luò)模型結(jié)構(gòu)的對(duì)比情況如表1所示。由表中可知，改進(jìn)殘差網(wǎng)絡(luò)模型在各卷積塊中的卷積核數(shù)量相比于原模型大幅減少，訓(xùn)練參數(shù)也有減少，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)模型的精簡(jiǎn)，同時(shí)由于卷積塊數(shù)量增加，使生成特征圖更為簡(jiǎn)化，提升了模型泛化能力。輸入人臉圖片后，經(jīng)過(guò)一系列卷積、激活、下采樣運(yùn)算后，再進(jìn)行全局平均池化[9]（Global Average Pooling,GAP），最后經(jīng)過(guò)Fc全連接層輸出多維人臉特征向量。

表1 5種殘差模型結(jié)構(gòu)對(duì)比

多線程訓(xùn)練模式原理框圖如圖3所示。完成訓(xùn)練需要如下幾步：首先，從訓(xùn)練集中隨機(jī)選取批量圖片加載至6個(gè)線程中，采用MSRA方法[10]初始化模型參數(shù)，將模型參數(shù)從內(nèi)存加載到GPU顯存中；然后，調(diào)用GPU用于加速訓(xùn)練過(guò)程[11]，運(yùn)用CUDA并行運(yùn)算架構(gòu)將圖片輸出為多維特征向量，再通過(guò)損失函數(shù)計(jì)算平均損失和梯度，通過(guò)反向傳播將梯度傳遞至GPU中；最后，把各線程更新參數(shù)值的平均值作為本次迭代模型參數(shù)最終更新值，完成模型參數(shù)的更新并調(diào)回內(nèi)存。迭代進(jìn)行上述過(guò)程，直至訓(xùn)練完成。

圖3 多線程訓(xùn)練模式

2.3 訓(xùn)練過(guò)程與結(jié)果

訓(xùn)練數(shù)據(jù)采用CASIA-WebFace人臉數(shù)據(jù)集[12]，包含10575個(gè)人的49萬(wàn)張人臉圖片。使用CPU為Intel Core i7-7700HQ、顯卡為NVIDIA GeForce GTX 1060的筆記本電腦。將Fc全連接層節(jié)點(diǎn)數(shù)設(shè)置為128，每次迭代的批量設(shè)定為36，引用Momentum[13]方法進(jìn)行優(yōu)化。初始學(xué)習(xí)速率為0.1，當(dāng)有1.1萬(wàn)次迭代的損失值未減少，則把當(dāng)前學(xué)習(xí)率乘以0.1后作為新的學(xué)習(xí)率繼續(xù)訓(xùn)練，直至學(xué)習(xí)率降至10-4。訓(xùn)練完成后對(duì)驗(yàn)證集的300組樣本對(duì)進(jìn)行交叉驗(yàn)證，訓(xùn)練結(jié)果如圖4曲線所示。

圖4 基于不同模型的平均損失變化曲線圖

從圖中的訓(xùn)練損失結(jié)果來(lái)看，模型的變化曲線都是在訓(xùn)練開始時(shí)呈快速下降趨勢(shì)，而后下降變慢，曲線總體趨于平緩；接下來(lái)會(huì)在某個(gè)迭代區(qū)間產(chǎn)生突降，這是因?yàn)殡S著訓(xùn)練的逐步進(jìn)行會(huì)有局部最優(yōu)解產(chǎn)生，從而導(dǎo)致平均損失變化幅度不大，這時(shí)降低學(xué)習(xí)速率可以有效解決局部最優(yōu)解的問(wèn)題，為實(shí)現(xiàn)全局最優(yōu)解奠定基礎(chǔ)；最后損失曲線呈小幅下降趨勢(shì)直至訓(xùn)練結(jié)束。訓(xùn)練結(jié)果詳細(xì)數(shù)據(jù)如表2所示。由表可知，從模型大小上看，三種改進(jìn)模型相比于ResNet-34與ResNet-18模型大幅度減少，且訓(xùn)練時(shí)長(zhǎng)縮短。從模型加載時(shí)間上看，三種改進(jìn)模型的加載時(shí)間相比于原ResNet-34與ResNet-18模型縮短約37%，在實(shí)際應(yīng)用中可以起到快速加載以提升整體識(shí)別速度的作用。用驗(yàn)證準(zhǔn)確率評(píng)估模型的泛化能力，ResNet-34模型驗(yàn)證準(zhǔn)確率最高，ResNet-30次之，兩個(gè)模型精確度較高且泛化能力強(qiáng)，其余模型驗(yàn)證準(zhǔn)確率則較低。

表2 不同模型訓(xùn)練情況對(duì)比

為研究Fc全連接層節(jié)點(diǎn)數(shù)對(duì)于模型性能的影響，在此將ResNet-30模型Fc層節(jié)點(diǎn)數(shù)分別設(shè)置為64、128與256，分別命名為ResNet-30A、ResNet-30A、ResNet-30C，再次進(jìn)行訓(xùn)練，得到的訓(xùn)練結(jié)果如圖5所示。

圖5 基于ResNet-30的平均損失變化曲線圖

如圖5所示，在改變?nèi)B接層節(jié)點(diǎn)數(shù)后，由平均損失與迭代次數(shù)關(guān)系曲線可知與圖4中曲線變化趨勢(shì)相似。訓(xùn)練完成時(shí)ResNet-30B模型平均損失值最低，同時(shí)在改變?nèi)B接層參數(shù)后模型性能也隨之發(fā)生變化，詳細(xì)情況如表3所示。

表3 不同設(shè)置下的ResNet-30模型訓(xùn)練情況表

由表可知，基于ResNet-30的不同設(shè)置的三個(gè)模型的模型大小、加載時(shí)間與訓(xùn)練時(shí)長(zhǎng)基本相似，但在驗(yàn)證準(zhǔn)確率上區(qū)別較大。其中ResNet-30B的驗(yàn)證準(zhǔn)確率最高。由本組實(shí)驗(yàn)可知低維向量不足以精準(zhǔn)表達(dá)人臉特征，而高維向量過(guò)于擬合原始樣本會(huì)使泛化能力變差。

綜上所述，模型性能受到網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以及參數(shù)設(shè)置的影響，所以在構(gòu)建模型時(shí)需要保持適當(dāng)?shù)哪Ｐ蜕疃纫员闾崛∩顚尤四樚卣?，同時(shí)還要選擇恰當(dāng)?shù)膮?shù)確保訓(xùn)練高效可靠。

3 聚類分析

聚類分析是指根據(jù)數(shù)據(jù)集之間的相似度將其聚類為若干個(gè)簇或類，使得同一簇或類之間的數(shù)據(jù)相似度盡可能大、不同類或簇之間的數(shù)據(jù)相似度盡可能小。聚類方法是非監(jiān)督學(xué)習(xí)中很重要的領(lǐng)域，學(xué)習(xí)不依賴于標(biāo)簽的數(shù)據(jù)。在人臉聚類匹配時(shí)，除了要求提取精確的人臉特征向量外，還需要選擇合適的聚類方法。

3.1 Chinese whispers圖聚類算法

Chinese whispers圖聚類算法具有如下優(yōu)點(diǎn)：第一，無(wú)需預(yù)先設(shè)定聚類中心數(shù)，更適用于復(fù)雜環(huán)境的聚類；第二，適用于處理不同規(guī)模的數(shù)據(jù)，算法可伸縮性較好[14]。

設(shè)X、Y為m維空間內(nèi)兩點(diǎn)，其空間向量分別為X=(x1,x2,...,xm)，Y=(y1,y2,...,ym)，則這兩個(gè)點(diǎn)的歐式距離為：

歐式距離越小，相似度越大，其中的原理為[15]：1)構(gòu)造無(wú)向圖，每張人臉都作為一個(gè)節(jié)點(diǎn)；

2)設(shè)定一個(gè)閾值，如果人臉之間的歐氏距離比閾值小，則兩個(gè)人臉對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)間有關(guān)聯(lián)邊，相似度權(quán)重作為節(jié)點(diǎn)的邊，反之則兩個(gè)人臉沒(méi)有關(guān)聯(lián)邊；

3)迭代開始時(shí)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都是一個(gè)類別，隨機(jī)選取一個(gè)節(jié)點(diǎn)，選擇與其有關(guān)聯(lián)邊的節(jié)點(diǎn)中相似度權(quán)重最大的節(jié)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的類作為該節(jié)點(diǎn)的類別，完成該節(jié)點(diǎn)類別的更新；

4)如果在關(guān)聯(lián)節(jié)點(diǎn)中有屬于相同類別的節(jié)點(diǎn)，則將此類節(jié)點(diǎn)的相似度權(quán)重相加作為新權(quán)重進(jìn)行比較。遍歷所有節(jié)點(diǎn)后，就完成了一次迭代，按照上述方法重復(fù)迭代至迭代次數(shù)。采用相似度權(quán)重歸一化，計(jì)算方法可由下式表示：

對(duì)應(yīng)的算法流程如圖6所示。

圖6 Chinese whispers算法流程圖

該算法對(duì)于特征向量的精確性要求高，因此算法準(zhǔn)確度回歸到深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的核心要求：盡量減小類內(nèi)間距及增大類間間距。

綜上所述，該算法的影響因素有兩個(gè)：設(shè)定的閾值與提取的特征向量。因此通過(guò)殘差網(wǎng)絡(luò)模型可以更精確地提取人臉特征，再通過(guò)改變閾值，從而達(dá)到準(zhǔn)確聚類的目的。

3.2 k-means聚類算法

k-means方法是當(dāng)前聚類分析中使用最廣泛的算法之一，其算法實(shí)現(xiàn)過(guò)程為：

①?gòu)臉颖炯现须S機(jī)選取k個(gè)點(diǎn)（k為真實(shí)類別數(shù)）作為初始簇中心，共分k個(gè)類；

②計(jì)算其余各點(diǎn)到這k個(gè)簇中心的距離，每個(gè)點(diǎn)歸屬于距離最小的中心點(diǎn)的類簇中。在此將距離度量選擇為歐氏距離；

③根據(jù)每個(gè)類簇中的所有點(diǎn)重新計(jì)算該類簇的中心點(diǎn)，計(jì)算公式為：

式中，Cl表示第l個(gè)類簇的中心，滿足1≤l≤k；|Sl|表示第l個(gè)類簇中樣本個(gè)數(shù)；Xi表示第l個(gè)類簇中第i個(gè)對(duì)象的空間向量，滿足1≤i≤|Sl|；

④重復(fù)步驟②與③直至最大迭代次數(shù)或簇中心點(diǎn)不再變化為止。

k-means算法適用于不同規(guī)模數(shù)據(jù)的聚類處理，可伸縮性較好[16]，聚類形狀為球形，故當(dāng)樣本特征空間符合歐氏距離且不同類別之間的區(qū)別較明顯時(shí)，k-means能取得較好的聚類效果。

3.3 聚類效果評(píng)估

以TP（True Positive）表示同類人臉被分到同一簇的樣本對(duì)數(shù)量；以TN（True Negative）表示異類人臉被分到不同簇的樣本對(duì)數(shù)量；以FP（False Positive）表示異類人臉被分到同一簇的樣本對(duì)數(shù)量；以FN（False Negative）表示同類人臉被分到不同簇的樣本對(duì)數(shù)量。則精確率（Precision）、召回率（Recall）、F1-Measure指標(biāo)分別為：

精確率和召回率是信息檢索和統(tǒng)計(jì)分類領(lǐng)域用來(lái)評(píng)價(jià)檢索或分類結(jié)果質(zhì)量的度量。精確率和召回率兩者越高，聚類效果越好，但實(shí)際上隨著圖片數(shù)量的增多，兩者具有一定的互斥性，即隨著精確率升高召回率降低；或召回率升高精確率降低。F1-Measure是綜合了精確率和召回率的評(píng)估指標(biāo)，反映了整體的聚類效果。另外，在聚類評(píng)價(jià)中可以采用信息熵（entropy）表示聚類的混雜度：信息熵越低，聚類后每一簇中所含人臉類別數(shù)目越少，聚類的混亂程度越低；反之，聚類后每一簇的人臉類別數(shù)越多，聚類的混亂程度越高。信息熵的定義可由下式表示：

其中Pmn=cmn/cm，cmn為第m個(gè)簇中類別n的數(shù)量，cm是第m個(gè)簇的樣本總量。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

4.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)置

人臉測(cè)試集采用LFW數(shù)據(jù)集[17]，一共包含來(lái)自5749人的13233張人臉圖像。實(shí)驗(yàn)選用其中部分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行人臉聚類識(shí)別。人數(shù)20～50人，每人2～19張圖像，共計(jì)300張。實(shí)驗(yàn)使用的部分測(cè)試集如圖7。

圖7 測(cè)試集部分人臉圖片

首先用Dlib軟件庫(kù)中的人臉檢測(cè)器[18]對(duì)測(cè)試集圖片做人臉檢測(cè)，采用仿射變換將人臉對(duì)齊，將每個(gè)人臉縮放至規(guī)格為150×150的樣本；然后將相同尺寸的樣本載入到前文訓(xùn)練出的殘差網(wǎng)絡(luò)模型中，輸出多維特征向量；最后把得到的人臉特征向量進(jìn)行標(biāo)注，存儲(chǔ)到本地。在多維矢量空間中，來(lái)自于同一個(gè)人的矢量將彼此接近，而來(lái)自不同人的矢量將距離很遠(yuǎn)。

4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

選取前文驗(yàn)證準(zhǔn)確率較高的模型，結(jié)合CW圖聚類算法，統(tǒng)計(jì)在不同閾值下的聚類結(jié)果。此處實(shí)驗(yàn)采用的閾值范圍為0.5～0.8，并對(duì)聚類結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。

4.2.1 不同閾值下各參數(shù)對(duì)比

不同閾值下各方案召回率變化對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖8所示。

圖8 不同閾值下各方案召回率變化對(duì)比

總體看來(lái)，隨著閾值的增大，各曲線呈逐漸增長(zhǎng)的趨勢(shì)，召回率從開始時(shí)的較小值逐步增大至接近于1。在設(shè)定閾值較小時(shí)不能把人臉姿態(tài)表情有變化的同一類圖片匹配在一簇，從而也導(dǎo)致了較低的召回率。

不同閾值下各方案精確率變化對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖9所示。

圖9 不同閾值下各方案精確率變化對(duì)比

從總體上看，隨著閾值的增大，各曲線呈逐漸下降的趨勢(shì)，精確率從開始時(shí)的接近于1逐步減小至較低點(diǎn)。在設(shè)定閾值較大時(shí)會(huì)把不同類人臉匹配至同一簇而導(dǎo)致精確率較低。

不同閾值下各方案的F1-Measure變化對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖10所示。

從整體上看，隨著閾值的增加，各方案的F1-Measure值呈先升高后下降的趨勢(shì)。結(jié)果顯示不同方案在不同閾值處取得F1-Measure最大值，ResNet-30B模型F1-Measure最大值為0.962，此時(shí)閾值為0.59；ResNet-34模型在閾值為0.62時(shí)取得F1-Measure最大值，為0.964。由此可見，當(dāng)取得最優(yōu)閾值時(shí)，上述兩種方案的F1-Measure值較其余模型的F1-Measure值大，因此聚類效果較好。部分聚類結(jié)果如圖11所示。

圖11 部分聚類結(jié)果

不同方案的信息熵指標(biāo)的實(shí)驗(yàn)對(duì)比結(jié)果如圖12所示。由圖中曲線可以看出，隨著聚類數(shù)目的增加，各條曲線的信息熵也隨之增長(zhǎng)，在聚類數(shù)目為50時(shí)，ResNet-30A+CW方案的信息熵最高，ResNet-30B模型與ResNet-34模型各自與CW算法結(jié)合的信息熵指標(biāo)較低，可知簇內(nèi)雜亂程度較低，聚類效果相比于其余方案較好。

圖12 不同方案的信息熵指標(biāo)對(duì)比

綜上所述，以F1-Measure與信息熵指標(biāo)來(lái)看，ResNet-30B模型和ResNet-34模型為性能較優(yōu)的模型，故選擇這兩個(gè)模型進(jìn)行人臉特征提取。

4.2.2 不同聚類方法效果對(duì)比

采用不同聚類方法在實(shí)驗(yàn)中獲得相應(yīng)的F1-Measure指標(biāo)，對(duì)比情況如圖13所示。

圖13 不同聚類方法的F1-Measure指標(biāo)對(duì)比

選擇ResNet-30B與ResNet-34模型，通過(guò)對(duì)比k-means算法與CW算法的F1-Measure指標(biāo)，可以看出隨著聚類數(shù)目的增加，四條曲線均呈下降趨勢(shì)；兩種模型與CW算法結(jié)合的聚類效果要優(yōu)于與kmeans算法結(jié)合的效果；ResNet-30B+CW與ResNet-34+CW這兩種方案的F1-Measure相似，說(shuō)明兩者性能相似。

采用不同聚類方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，獲得的信息熵指標(biāo)如圖14所示。

圖14 不同聚類方法的信息熵指標(biāo)

從整體上看，四條曲線的信息熵隨聚類數(shù)目的增多而增加；兩種模型與k-means算法結(jié)合的信息熵要高于與CW算法結(jié)合的信息熵；在聚類數(shù)目為50類時(shí)，ResNet-30B+CW的信息熵略高于ResNet-34+CW的信息熵。故ResNet-34+CW方案的混雜程度最低，ResNet-30B+CW次之，這兩種方案較優(yōu)。

綜上所述，ResNet-30B+CW和ResNet-34+CW的聚類效果要優(yōu)于ResNet-30B+k-means與ResNet-34+k-means方案，且ResNet-30B+CW的綜合性能略差于ResNet-34+CW的綜合性能。但根據(jù)前文可知ResNet-30B比ResNet-34的加載時(shí)間短，在人臉特征提取階段加速效果提升約37%，故ResNet-30B+CW方案能在保證聚類效果較優(yōu)的情況下更快地完成人臉識(shí)別任務(wù)。在實(shí)際工程中既需要良好的聚類效果又要兼顧識(shí)別速度，因此ResNet-30B+CW為實(shí)驗(yàn)中各方案當(dāng)中的最優(yōu)選擇。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)改進(jìn)殘差網(wǎng)絡(luò)模型提取人臉特征向量，獲得了比原模型更快的提取速度，將CW與k-means聚類算法相結(jié)合，分別進(jìn)行人臉識(shí)別。測(cè)試圖片來(lái)源于LFW數(shù)據(jù)集，更接近于實(shí)際環(huán)境。采用F1-Measure、信息熵等評(píng)價(jià)指標(biāo)，在大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，找到各模型在CW算法中的最優(yōu)閾值，并分析不同模型、不同聚類方法與聚類效果之間的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明采用改進(jìn)的ResNet-30B殘差網(wǎng)絡(luò)模型可以達(dá)到提升整體識(shí)別速度的作用，結(jié)合CW聚類算法比k-means算法更有效。因此，采用改進(jìn)殘差網(wǎng)絡(luò)與CW聚類的方案可以在保證良好聚類效果的同時(shí)加快識(shí)別速度。本研究選用的測(cè)試人臉數(shù)據(jù)分布比較均勻且類別數(shù)較少，在進(jìn)一步研究中，還應(yīng)著重考慮非均勻分布、類別較多的大規(guī)模數(shù)據(jù)集的更接近于現(xiàn)實(shí)的情況，對(duì)模型結(jié)構(gòu)與性能再作深入探索并加以完善。