人臉親子關(guān)系驗證研究綜述

來源：專知

摘要: 人臉親子關(guān)系驗證即通過給定的不同人的兩幅人臉圖像判斷其是否具有親子關(guān)系, 是計算機視覺和機器學(xué)習(xí)領(lǐng)域中一個重要的研究問題, 在丟失兒童尋找、社會媒體分析、圖像自動標注等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用價值. 隨著人臉親子關(guān)系驗證問題受到越來越多的關(guān)注, 其在多個方面都得到了相應(yīng)的發(fā)展, 本文對人臉親子關(guān)系驗證方法做了綜述整理. 首先, 簡要介紹了人臉親子關(guān)系驗證在近十年的研究現(xiàn)狀, 隨后對問題進行了定義并討論其面臨的挑戰(zhàn). 接下來, 匯總了常用的親子數(shù)據(jù)庫, 對數(shù)據(jù)庫屬性做了詳細的總結(jié)和對比. 然后, 對人臉親子關(guān)系驗證方法進行了分類總結(jié)、對比, 以及不同方法的性能表現(xiàn). 最后, 展望了人臉親子關(guān)系驗證今后可能的研究方向.

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http://www.aas.net.cn/cn/article/doi/10.16383/j.aas.c201023

人臉親子關(guān)系驗證(Facial Kinship Verification),是指應(yīng)用計算機視覺和機器學(xué)習(xí)方法, 分析來自不同人的兩幅人臉圖像的面部特征相似性來自動判斷其是否具有某種親子關(guān)系, 如父子、父女、母子、母女關(guān)系等等(如圖1 所示). 人臉親子關(guān)系驗 證是在生物遺傳學(xué)理論基礎(chǔ)上, 受心理認知學(xué)啟 發(fā)[1?5] 衍生出來的一個計算機視覺中的重要研究方 向, 因為心理學(xué)研究表明人們可以通過面部推斷親 子關(guān)系. 人臉親子關(guān)系驗證技術(shù)在諸多領(lǐng)域具有廣 泛的應(yīng)用價值. 在人類學(xué)、基因?qū)W領(lǐng)域, 有助于分析 社會關(guān)系中近源親屬的遺傳特性; 在社會公共安全 領(lǐng)域, 可以應(yīng)用于丟失兒童尋找、國家邊境控制、刑 事偵查等, 如可以快速驗證家庭重聚簽證申請人的 身份信息以及服務(wù)快速偵察兒童乞討、拐賣兒童等 違法行為; 在社交媒體領(lǐng)域, 可以用于家庭信息分 析、家庭相簿整理、自動圖像標注等; 在生活娛樂方 面, 可以用于子女人臉圖像合成、年老人臉合成等; 此外, 親子關(guān)系驗證在智能家居、物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域也 有潛在應(yīng)用價值, 如親子行為理解、家庭信息互聯(lián) 等. 該問題由Fang 等[6] 于2010 年提出, 至今僅有 十年的研究歷史, 是一個近幾年新興的、具有挑戰(zhàn)的一個研究方向, 鑒于人臉親子關(guān)系驗證研究潛在 的學(xué)術(shù)價值和應(yīng)用價值, 近期國內(nèi)外研究者對該問 題的關(guān)注呈上升趨勢.

總而言之, 已有的綜述對現(xiàn)有人臉親子關(guān)系驗 證問題的研究方法總結(jié)還很不全面, 尤其缺乏對近 期基于深度學(xué)習(xí)的人臉親子關(guān)系驗證方法的總結(jié)以 及近幾年以來出現(xiàn)的重要數(shù)據(jù)集的總結(jié). 為吸引更 多的研究學(xué)者參與到該領(lǐng)域的研究, 促進其發(fā)展, 本文嘗試首次對人臉親子關(guān)系驗證的相關(guān)研究成果 進行全面綜述. 首先從人臉親子關(guān)系驗證問題的基 本定義出發(fā), 對該問題研究中存在的困難與挑戰(zhàn)進 行了深入剖析; 接下來, 本文對人臉親子關(guān)系驗證 領(lǐng)域的主流數(shù)據(jù)庫的發(fā)展脈絡(luò)進行了梳理與總結(jié); 隨后系統(tǒng)地對親子關(guān)系驗證的方法進行了梳理、歸 納、評述和總結(jié); 最后對人臉親子關(guān)系驗證未來的 研究方向進行了探討.