FastFace:实时鲁棒的人脸检测算法

目的尽管基于深度神经网络的人脸检测器在检测精度上有了极大的提升,但其代价是必须依赖强大的计算资源。如何在CPU上取得较高的检测精度的同时达到实时的检测速度是一个巨大的挑战。针对非约束性条件下的快速鲁棒的人脸检测问题,提出一种基于轻量级神经网络的检测方法。方法受轻量级网络MobileNet的启发,本文算法采用通道分离的卷积方式进行特征提取,并结合Inception和残差连接的思想,构建若干特征提取模块,最终训练出一个简单高效的特征提取网络;在检测时,采用One-Stage的检测策略,在骨干网络的若干不同层级上使用卷积的同时进行目标区域的分类和定位;在进行目标区域精调时,需要先在对应的特征层上预设先验框,然后再使用边界框回归算法调整先验框的位置和大小,使之接近真实框的位置。为了减少先验框的数量以节省模型参数,本算法针对人脸目标框的特点设置先验框。结果基于TensorFlow深度学习库构建和训练本文的检测模型,在FDDB数据集上对其进行测试,并与若干经典算法对比了检测速度和精度。相较于多任务级联卷积网络(MTCNN)等典型的深度学习方法,本文算法在CPU上将检测速度提升到25帧/s,同时平均精度(mAP)保持在0.892,高于大多数传统算法。实验结果表明本文方法能实现在CPU上的实时、高精度检测。结论提出了一种基于轻量级网络模型的人脸检测方法,以简单高效的卷积模块为基础构建骨干网络,并在检测时针对人脸比例特征设置合理的先验框。在非约束性条件以及有限计算资源条件下,该方法不仅在精度上表现良好,而且具有较快的检测速度,是一种鲁棒的检测方法。