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专利号: 2016109350673
申请人: 陕西师范大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于烟花深度信念网络的人脸性别识别方法,其特征在于它包括下述步骤:(1)原始图像预处理

将原始彩色图像转化为灰度图像,并分割出人脸部分,转化为一维向量,每一行向量表示一张图像;

(2)训练深度信念网络

设置深度信念网络输入层、隐层和输出层的层数,以及各层节点数,通过贪婪逐层无监督学习,得到深度信念网络初始参数空间:θ1=(W,B,C)

式中W为网络的权值,B为隐层的偏置,C为可视层的偏置;

(3)用烟花算法优化深度信念网络初始参数空间

在有监督学习阶段,用烟花算法寻找全局最优点,用共轭梯度法对全局最优点进行局部搜索,用烟花算法和共轭梯度法优化深度信念网络初始参数空间,步骤如下:

1)设置烟花算法有限的最大迭代次数,将其作为烟花算法的终止条件,初始化M个烟花,M为5~20的整数,将深度信念网络初始参数空间θ1作为其中的一个烟花,其余M-1个初始烟花由如下公式得出:θ=rand(1,n)×(UB-LB)+ones(1,n)×LB   (1)其中,

式中,n为深度信念网络初始参数空间θ1的元素数,H为深度信念网络隐层总数,1≤H≤

3,Ds为第s个隐层的节点数,Ds为100~500的正整数,D0为输入图像的像素数,rand(1,n)表示生成一个1×n矩阵,矩阵中每一个元素为(0,1)区间的一个随机实数,ones(1,n)表示生成一个1×n矩阵,矩阵中所有元素全为1,UB为烟花算法搜索空间的上界,UB为1~5的整数,LB为烟花算法搜索空间的下界,LB为-5~-1的整数;

2)使用烟花算法寻找种群最优个体θ*

3)使用共轭梯度法继续寻找最优个体θ*的最优解,如果找到,则更新种群最优个体θ*,否则保持种群最优个体θ*,将种群最优个体θ*作为下一代的烟花,若满足终止条件,则执行步骤4),否则跳转到步骤2);

4)返回种群最优个体θ*,作为深度信念网络参数空间;

(4)使用烟花算法优化的深度信念网络进行人脸性别识别

将测试图像输入到经过优化的深度信念网络,第s个隐层第j个节点的特征向量由下式得到:式中, 为第s个隐层第j个节点的偏置, 为连接第s-1个隐层第i个节点和第s个隐层第j个节点的权值, 为第s-1个隐层第i个节点的特征向量, 表示输入图像第i个像素归一化的灰度值,x为深度信念网络输入图像;

输入测试图像,在输出层得到网络预测的男女性别,其性别由下式得到:式中, 为输出层第j个节点的偏置,DH为第H个隐层的节点数, 为连接第H个隐层第i个节点和输出层第j个节点的权值,x为深度信念网络输入图像, 为第H个隐层第i个节点的特征向量,J为输入图像的判断性别,当J是1时为男性,J是2时为女性。

2.根据权利要求1所述的基于烟花深度信念网络的人脸性别识别方法,其特征在于:在烟花算法优化深度信念网络初始参数空间步骤(3)中,所述的种群最优个体θ*用烟花算法按下式确定:式中,θt为烟花种群中第t个个体,N为输入的有限训练图像总数, 为第k张输入图像的真实标签, 为输出层第j个节点的偏置,DH为第H个隐层的节点数, 为连接第H个隐层第i个节点和输出层第j个节点的权值,xk是第k张输入图像, 为第H个隐层第i个节点的特征向量。

3.根据权利要求1所述的基于烟花深度信念网络的人脸性别识别方法,其特征在于:在训练深度信念网络步骤(2)中,所述的设置深度信念网络输入层、隐层和输出层的层数分别包括1个输入层、3个隐层、1个输出层;其中输入层节点数为576,第一个隐层节点数为400,第二个隐层节点数为400,第三个隐层节点数为200,输出层节点数为2。