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专利号: 2018101311307
申请人: 中国矿业大学
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.基于改进头脑风暴优化算法的面部情绪识别特征选择方法,其特征在于,包括以下步骤:

(1)面部图像特征向量的提取;

(2)从步骤(1)所确定的特征向量中确定出因情绪变化而出现差异的所有特征,组成差异特征向量;

(3)对步骤(2)传递过来的差异特征向量,执行改进的头脑风暴优化算法,选出特征个数最少、分类器精度最高的一个特征子集;

(4)利用步骤(3)所得最终输出个体,即适应值最大的特征子集,确定出相应的支持向量机;利用所确定支持向量机作为最终的分类器,完成面部情绪的分类,进而实现对面部情绪的识别。

2.根据权利要求1所述的基于改进头脑风暴优化算法的面部情绪识别特征选择方法,其特征在于,所述步骤(1)具体包括:采用椭圆来近似面部轮廓,利用方向梯度直方图HOG从面部图像中提取特征,组成初始特征向量;具体方法如下:首先将图像分成小的连通区域小块,并为每个小块绘制方向直方图;其次,通过计算图像中较大区域的强度,对局部直方图进行归一化;然后,标准化所有区块;最后,所有块的直方图被连接成一个特征向量。

3.根据权利要求1所述的基于改进头脑风暴优化算法的面部情绪识别特征选择方法,其特征在于,所述步骤(2)具体包括:重复步骤(1)的方法构建出中性情绪图像的特征向量,计算步骤(1)所得情绪特征向量与中性情绪特征向量之间的差异值,找到因情绪变化而出现差异的所有特征,构建出差异特征子集或特征向量;当所有特征对应的特征差异值都接近零时,即可认定该图形为中性情绪,并终止算法。

4.根据权利要求1所述的基于改进头脑风暴优化算法的面部情绪识别特征选择方法,其特征在于,所述步骤(3)具体包括:针对步骤(2)得到的差异特征向量,以支持向量机作为情绪分类器来评价个体的适应值,执行改进的头脑风暴优化算法,从这些差异特征中删除不相关和冗余特征,以找到特征个数最少、分类器精度最高的一个特征子集,具体方法如下:(3.1)确定种群中个体的编码策略,以任意个体X为例,本发明采用一个概率矩阵表示其编码,公式如下:X=(x1,x2,...,xD),xi∈[0,1],i=1,2,...,D

其中,D为全部特征的数目,xi表示个体中第i个特征被选中的概率,若xi>0.5,则意味着第i个特征被选入特征子集;否则,这个特征被剔除;

(3.2)确定个体适应值的评价策略,首先利用步骤(3.1)的思想将待评价个体转化为相应的特征子集;接着,利用该特征子集确定出支持向量机的结构,并由确定好的支持向量机对图像样本进行训练和测试;支持向量机对测试样本的分类精度值即为上述待评价个体的适应值;

(3.3)初始化头脑风暴优化算法所需种群,在特征空间中随机生成种群中的全部N个个体,其中,N为种群所包含个体的规模;

(3.4)采用K-means方法对种群中的个体进行聚类;随后,在每个类中,对其包含的个体按照适应度值大小进行排序,选择适应度最大的个体作为该类的中心;

(3.5)交替使用类内变异算子和类间交叉算子依次产生N个新的个体,方法如下:首先,将种群中已有的N个个体随机划分为规模相同的两组,第一组执行类内变异算子来产生新的个体,剩余一组采用类间交叉算子来产生新的个体;

(3.6)更新个体的位置,方法如下:利用(3.2)中方法评价每个新生个体的适应值,若其适应值大于原先个体的适应值,则利用新个体代替原先个体;否则,保持不变;

(3.7)判断是否满足终止准则,若满足,则终止算法,并输出种群中适应值最大的个体作为最终结果;否则,返回步骤(3.4)。

5.根据权利要求4所述的基于改进头脑风暴优化算法的面部情绪识别特征选择方法,其特征在于,所述步骤(3.5)中,采用的类内变异算子如下:在[0,1]之间产生一个随机数,如果该随机数大于0.5,随机选择一个类,对其类中心进行变异,得到一个新个体;否则,从该类中随机选择一个个体,对其进行变异,得到一个新个体;

采用的类间交叉算子如下:在[0,1]之间产生一个随机数,如果该随机数大于0.5,随机选择两个个类,对两个类的类中心进行交叉,得到一个新个体;否则,从两个类中分别随机选择一个个体,对其进行交叉,得到一个新个体。