什么是facenet

最近学了我最喜欢的mtcnn,可是光有人脸有啥用啊,咱得知道who啊,开始facenet提取特征之旅。

谷歌人脸检测算法,发表于 CVPR 2015,利用相同人脸在不同角度等姿态的照片下有高内聚性,不同人脸有低耦合性,提出使用 cnn triplet mining 方法,在 LFW 数据集上准确度达到 99.63%。

通过 CNN 将人脸映射到欧式空间的特征向量上,实质上:不同图片人脸特征的距离较大;通过相同个体的人脸的距离,总是小于不同个体的人脸这一先验知识训练网络。

测试时只需要计算人脸特征EMBEDDING,然后计算距离使用阈值即可判定两张人脸照片是否属于相同的个体。

简单来讲,在使用阶段,facenet即是:

1、输入一张人脸图片

2、通过深度学习网络提取特征

3、L2标准化

4、得到128维特征向量。

代码下载链接:https://pan.baidu.com/s/1T2b5u2mZ9yMtKt3TvLxTaw 

提取码:xmg0 

Inception-ResNetV1

Inception-ResNetV1是facenet使用的主干网络。

它的结构很有意思!

如图所示为整个网络的主干结构:

可以看到里面的结构分为几个重要的部分

1、stem

2、Inception-resnet-A

3、Inception-resnet-B

4、Inception-resnet-C

1、Stem的结构:

在facenet里,它的Input为160x160x3大小,输入后进行:

两次卷积 -> 一次最大池化 -> 两次卷积

python实现代码如下:

inputs = Input(shape=input_shape)
# 160,160,3 -> 77,77,64
x = conv2d_bn(inputs, 32, 3, strides=2, padding='valid', name='Conv2d_1a_3x3')
x = conv2d_bn(x, 32, 3, padding='valid', name='Conv2d_2a_3x3')
x = conv2d_bn(x, 64, 3, name='Conv2d_2b_3x3')
# 77,77,64 -> 38,38,64
x = MaxPooling2D(3, strides=2, name='MaxPool_3a_3x3')(x)
# 38,38,64 -> 17,17,256
x = conv2d_bn(x, 80, 1, padding='valid', name='Conv2d_3b_1x1')
x = conv2d_bn(x, 192, 3, padding='valid', name='Conv2d_4a_3x3')
x = conv2d_bn(x, 256, 3, strides=2, padding='valid', name='Conv2d_4b_3x3')

2、Inception-resnet-A的结构:

Inception-resnet-A的结构分为四个分支

1、未经处理直接输出

2、经过一次1x1的32通道的卷积处理

3、经过一次1x1的32通道的卷积处理和一次3x3的32通道的卷积处理

4、经过一次1x1的32通道的卷积处理和两次3x3的32通道的卷积处理

234步的结果堆叠后j进行一次卷积,并与第一步的结果相加,实质上这是一个残差网络结构。

实现代码如下:

branch_0 = conv2d_bn(x, 32, 1, name=name_fmt('Conv2d_1x1', 0))
branch_1 = conv2d_bn(x, 32, 1, name=name_fmt('Conv2d_0a_1x1', 1))
branch_1 = conv2d_bn(branch_1, 32, 3, name=name_fmt('Conv2d_0b_3x3', 1))
branch_2 = conv2d_bn(x, 32, 1, name=name_fmt('Conv2d_0a_1x1', 2))
branch_2 = conv2d_bn(branch_2, 32, 3, name=name_fmt('Conv2d_0b_3x3', 2))
branch_2 = conv2d_bn(branch_2, 32, 3, name=name_fmt('Conv2d_0c_3x3', 2))
branches = [branch_0, branch_1, branch_2]
mixed = Concatenate(axis=channel_axis, name=name_fmt('Concatenate'))(branches)
up = conv2d_bn(mixed,K.int_shape(x)[channel_axis],1,activation=None,use_bias=True,
                name=name_fmt('Conv2d_1x1'))
up = Lambda(scaling,
            output_shape=K.int_shape(up)[1:],
            arguments={'scale': scale})(up)
x = add([x, up])
if activation is not None:
    x = Activation(activation, name=name_fmt('Activation'))(x)

3、Inception-resnet-B的结构:

Inception-resnet-B的结构分为四个分支

1、未经处理直接输出

2、经过一次1x1的128通道的卷积处理

3、经过一次1x1的128通道的卷积处理、一次1x7的128通道的卷积处理和一次7x1的128通道的卷积处理

23步的结果堆叠后j进行一次卷积,并与第一步的结果相加,实质上这是一个残差网络结构。

实现代码如下:

branch_0 = conv2d_bn(x, 128, 1, name=name_fmt('Conv2d_1x1', 0))
branch_1 = conv2d_bn(x, 128, 1, name=name_fmt('Conv2d_0a_1x1', 1))
branch_1 = conv2d_bn(branch_1, 128, [1, 7], name=name_fmt('Conv2d_0b_1x7', 1))
branch_1 = conv2d_bn(branch_1, 128, [7, 1], name=name_fmt('Conv2d_0c_7x1', 1))
branches = [branch_0, branch_1]
mixed = Concatenate(axis=channel_axis, name=name_fmt('Concatenate'))(branches)
up = conv2d_bn(mixed,K.int_shape(x)[channel_axis],1,activation=None,use_bias=True,
                name=name_fmt('Conv2d_1x1'))
up = Lambda(scaling,
            output_shape=K.int_shape(up)[1:],
            arguments={'scale': scale})(up)
x = add([x, up])
if activation is not None:
    x = Activation(activation, name=name_fmt('Activation'))(x)

4、Inception-resnet-C的结构:

Inception-resnet-B的结构分为四个分支

1、未经处理直接输出

2、经过一次1x1的128通道的卷积处理

3、经过一次1x1的192通道的卷积处理、一次1x3的192通道的卷积处理和一次3x1的128通道的卷积处理

23步的结果堆叠后j进行一次卷积,并与第一步的结果相加,实质上这是一个残差网络结构。

实现代码如下:

branch_0 = conv2d_bn(x, 192, 1, name=name_fmt('Conv2d_1x1', 0))
branch_1 = conv2d_bn(x, 192, 1, name=name_fmt('Conv2d_0a_1x1', 1))
branch_1 = conv2d_bn(branch_1, 192, [1, 3], name=name_fmt('Conv2d_0b_1x3', 1))
branch_1 = conv2d_bn(branch_1, 192, [3, 1], name=name_fmt('Conv2d_0c_3x1', 1))
branches = [branch_0, branch_1]
mixed = Concatenate(axis=channel_axis, name=name_fmt('Concatenate'))(branches)
up = conv2d_bn(mixed,K.int_shape(x)[channel_axis],1,activation=None,use_bias=True,
                name=name_fmt('Conv2d_1x1'))
up = Lambda(scaling,
            output_shape=K.int_shape(up)[1:],
            arguments={'scale': scale})(up)
x = add([x, up])
if activation is not None:
    x = Activation(activation, name=name_fmt('Activation'))(x)

5、全部代码

from functools import partial
from keras.models import Model
from keras.layers import Activation
from keras.layers import BatchNormalization
from keras.layers import Concatenate
from keras.layers import Conv2D
from keras.layers import Dense
from keras.layers import Dropout
from keras.layers import GlobalAveragePooling2D
from keras.layers import Input
from keras.layers import Lambda
from keras.layers import MaxPooling2D
from keras.layers import add
from keras import backend as K
def scaling(x, scale):
    return x * scale
def _generate_layer_name(name, branch_idx=None, prefix=None):
    if prefix is None:
        return None
    if branch_idx is None:
        return '_'.join((prefix, name))
    return '_'.join((prefix, 'Branch', str(branch_idx), name))
def conv2d_bn(x,filters,kernel_size,strides=1,padding='same',activation='relu',use_bias=False,name=None):
    x = Conv2D(filters,
               kernel_size,
               strides=strides,
               padding=padding,
               use_bias=use_bias,
               name=name)(x)
    if not use_bias:
        x = BatchNormalization(axis=3, momentum=0.995, epsilon=0.001,
                               scale=False, name=_generate_layer_name('BatchNorm', prefix=name))(x)
    if activation is not None:
        x = Activation(activation, name=_generate_layer_name('Activation', prefix=name))(x)
    return x
def _inception_resnet_block(x, scale, block_type, block_idx, activation='relu'):
    channel_axis = 3
    if block_idx is None:
        prefix = None
    else:
        prefix = '_'.join((block_type, str(block_idx)))
    name_fmt = partial(_generate_layer_name, prefix=prefix)
    if block_type == 'Block35':
        branch_0 = conv2d_bn(x, 32, 1, name=name_fmt('Conv2d_1x1', 0))
        branch_1 = conv2d_bn(x, 32, 1, name=name_fmt('Conv2d_0a_1x1', 1))
        branch_1 = conv2d_bn(branch_1, 32, 3, name=name_fmt('Conv2d_0b_3x3', 1))
        branch_2 = conv2d_bn(x, 32, 1, name=name_fmt('Conv2d_0a_1x1', 2))
        branch_2 = conv2d_bn(branch_2, 32, 3, name=name_fmt('Conv2d_0b_3x3', 2))
        branch_2 = conv2d_bn(branch_2, 32, 3, name=name_fmt('Conv2d_0c_3x3', 2))
        branches = [branch_0, branch_1, branch_2]
    elif block_type == 'Block17':
        branch_0 = conv2d_bn(x, 128, 1, name=name_fmt('Conv2d_1x1', 0))
        branch_1 = conv2d_bn(x, 128, 1, name=name_fmt('Conv2d_0a_1x1', 1))
        branch_1 = conv2d_bn(branch_1, 128, [1, 7], name=name_fmt('Conv2d_0b_1x7', 1))
        branch_1 = conv2d_bn(branch_1, 128, [7, 1], name=name_fmt('Conv2d_0c_7x1', 1))
        branches = [branch_0, branch_1]
    elif block_type == 'Block8':
        branch_0 = conv2d_bn(x, 192, 1, name=name_fmt('Conv2d_1x1', 0))
        branch_1 = conv2d_bn(x, 192, 1, name=name_fmt('Conv2d_0a_1x1', 1))
        branch_1 = conv2d_bn(branch_1, 192, [1, 3], name=name_fmt('Conv2d_0b_1x3', 1))
        branch_1 = conv2d_bn(branch_1, 192, [3, 1], name=name_fmt('Conv2d_0c_3x1', 1))
        branches = [branch_0, branch_1]
    mixed = Concatenate(axis=channel_axis, name=name_fmt('Concatenate'))(branches)
    up = conv2d_bn(mixed,K.int_shape(x)[channel_axis],1,activation=None,use_bias=True,
                   name=name_fmt('Conv2d_1x1'))
    up = Lambda(scaling,
                output_shape=K.int_shape(up)[1:],
                arguments={'scale': scale})(up)
    x = add([x, up])
    if activation is not None:
        x = Activation(activation, name=name_fmt('Activation'))(x)
    return x
def InceptionResNetV1(input_shape=(160, 160, 3),
                      classes=128,
                      dropout_keep_prob=0.8):
    channel_axis = 3
    inputs = Input(shape=input_shape)
    # 160,160,3 -> 77,77,64
    x = conv2d_bn(inputs, 32, 3, strides=2, padding='valid', name='Conv2d_1a_3x3')
    x = conv2d_bn(x, 32, 3, padding='valid', name='Conv2d_2a_3x3')
    x = conv2d_bn(x, 64, 3, name='Conv2d_2b_3x3')
    # 77,77,64 -> 38,38,64
    x = MaxPooling2D(3, strides=2, name='MaxPool_3a_3x3')(x)
    # 38,38,64 -> 17,17,256
    x = conv2d_bn(x, 80, 1, padding='valid', name='Conv2d_3b_1x1')
    x = conv2d_bn(x, 192, 3, padding='valid', name='Conv2d_4a_3x3')
    x = conv2d_bn(x, 256, 3, strides=2, padding='valid', name='Conv2d_4b_3x3')
    # 5x Block35 (Inception-ResNet-A block):
    for block_idx in range(1, 6):
        x = _inception_resnet_block(x,scale=0.17,block_type='Block35',block_idx=block_idx)
    # Reduction-A block:
    # 17,17,256 -> 8,8,896
    name_fmt = partial(_generate_layer_name, prefix='Mixed_6a')
    branch_0 = conv2d_bn(x, 384, 3,strides=2,padding='valid',name=name_fmt('Conv2d_1a_3x3', 0))
    branch_1 = conv2d_bn(x, 192, 1, name=name_fmt('Conv2d_0a_1x1', 1))
    branch_1 = conv2d_bn(branch_1, 192, 3, name=name_fmt('Conv2d_0b_3x3', 1))
    branch_1 = conv2d_bn(branch_1,256,3,strides=2,padding='valid',name=name_fmt('Conv2d_1a_3x3', 1))
    branch_pool = MaxPooling2D(3,strides=2,padding='valid',name=name_fmt('MaxPool_1a_3x3', 2))(x)
    branches = [branch_0, branch_1, branch_pool]
    x = Concatenate(axis=channel_axis, name='Mixed_6a')(branches)
    # 10x Block17 (Inception-ResNet-B block):
    for block_idx in range(1, 11):
        x = _inception_resnet_block(x,
                                    scale=0.1,
                                    block_type='Block17',
                                    block_idx=block_idx)
    # Reduction-B block
    # 8,8,896 -> 3,3,1792
    name_fmt = partial(_generate_layer_name, prefix='Mixed_7a')
    branch_0 = conv2d_bn(x, 256, 1, name=name_fmt('Conv2d_0a_1x1', 0))
    branch_0 = conv2d_bn(branch_0,384,3,strides=2,padding='valid',name=name_fmt('Conv2d_1a_3x3', 0))
    branch_1 = conv2d_bn(x, 256, 1, name=name_fmt('Conv2d_0a_1x1', 1))
    branch_1 = conv2d_bn(branch_1,256,3,strides=2,padding='valid',name=name_fmt('Conv2d_1a_3x3', 1))
    branch_2 = conv2d_bn(x, 256, 1, name=name_fmt('Conv2d_0a_1x1', 2))
    branch_2 = conv2d_bn(branch_2, 256, 3, name=name_fmt('Conv2d_0b_3x3', 2))
    branch_2 = conv2d_bn(branch_2,256,3,strides=2,padding='valid',name=name_fmt('Conv2d_1a_3x3', 2))
    branch_pool = MaxPooling2D(3,strides=2,padding='valid',name=name_fmt('MaxPool_1a_3x3', 3))(x)
    branches = [branch_0, branch_1, branch_2, branch_pool]
    x = Concatenate(axis=channel_axis, name='Mixed_7a')(branches)
    # 5x Block8 (Inception-ResNet-C block):
    for block_idx in range(1, 6):
        x = _inception_resnet_block(x,
                                    scale=0.2,
                                    block_type='Block8',
                                    block_idx=block_idx)
    x = _inception_resnet_block(x,scale=1.,activation=None,block_type='Block8',block_idx=6)
    # 平均池化
    x = GlobalAveragePooling2D(name='AvgPool')(x)
    x = Dropout(1.0 - dropout_keep_prob, name='Dropout')(x)
    # 全连接层到128
    x = Dense(classes, use_bias=False, name='Bottleneck')(x)
    bn_name = _generate_layer_name('BatchNorm', prefix='Bottleneck')
    x = BatchNormalization(momentum=0.995, epsilon=0.001, scale=False,
                           name=bn_name)(x)
    # 创建模型
    model = Model(inputs, x, name='inception_resnet_v1')
    return model

检测人脸并实现比较:

利用opencv自带的cv2.CascadeClassifier检测人脸并实现人脸的比较:根目录摆放方式如下:

demo文件如下:

import numpy as np
import cv2
from net.inception import InceptionResNetV1
from keras.models import load_model
import face_recognition
#---------------------------------#
#   图片预处理
#   高斯归一化
#---------------------------------#
def pre_process(x):
    if x.ndim == 4:
        axis = (1, 2, 3)
        size = x[0].size
    elif x.ndim == 3:
        axis = (0, 1, 2)
        size = x.size
    else:
        raise ValueError('Dimension should be 3 or 4')
    mean = np.mean(x, axis=axis, keepdims=True)
    std = np.std(x, axis=axis, keepdims=True)
    std_adj = np.maximum(std, 1.0/np.sqrt(size))
    y = (x - mean) / std_adj
    return y
#---------------------------------#
#   l2标准化
#---------------------------------#
def l2_normalize(x, axis=-1, epsilon=1e-10):
    output = x / np.sqrt(np.maximum(np.sum(np.square(x), axis=axis, keepdims=True), epsilon))
    return output
#---------------------------------#
#   计算128特征值
#---------------------------------#
def calc_128_vec(model,img):
    face_img = pre_process(img)
    pre = model.predict(face_img)
    pre = l2_normalize(np.concatenate(pre))
    pre = np.reshape(pre,[1,128])
    return pre
#---------------------------------#
#   获取人脸框
#---------------------------------#
def get_face_img(cascade,filepaths,margin):
    aligned_images = []
    img = cv2.imread(filepaths)
    img = cv2.cvtColor(img,cv2.COLOR_BGRA2RGB)
    faces = cascade.detectMultiScale(img,
                                        scaleFactor=1.1,
                                        minNeighbors=3)
    (x, y, w, h) = faces[0]
    print(x, y, w, h)
    cropped = img[y-margin//2:y h margin//2,
                    x-margin//2:x w margin//2, :]
    aligned = cv2.resize(cropped, (160, 160))
    aligned_images.append(aligned)
    return np.array(aligned_images)
#---------------------------------#
#   计算人脸距离
#---------------------------------#
def face_distance(face_encodings, face_to_compare):
    if len(face_encodings) == 0:
        return np.empty((0))
    return np.linalg.norm(face_encodings - face_to_compare, axis=1)
if __name__ == "__main__":
    cascade_path = './model/haarcascade_frontalface_alt2.xml'
    cascade = cv2.CascadeClassifier(cascade_path)
    image_size = 160
    model = InceptionResNetV1()
    # model.summary()
    model_path = './model/facenet_keras.h5'
    model.load_weights(model_path)
    img1 = get_face_img(cascade,r"img/Larry_Page_0000.jpg",10)
    img2 = get_face_img(cascade,r"img/Larry_Page_0001.jpg",10)
    img3 = get_face_img(cascade,r"img/Mark_Zuckerberg_0000.jpg",10)
    print(face_distance(calc_128_vec(model,img1),calc_128_vec(model,img2)))
    print(face_distance(calc_128_vec(model,img2),calc_128_vec(model,img3)))

实现效果为:

[0.6534328]
[1.3536944]

以上就是python神经网络facenet人脸检测及keras实现的详细内容,更多关于facenet人脸检测keras实现的资料请关注Devmax其它相关文章!

python神经网络facenet人脸检测及keras实现的更多相关文章

  1. XCode 3.2 Ruby和Python模板

    在xcode3.2下,我的ObjectiveCPython/Ruby项目仍然可以打开更新和编译,但是你无法创建新项目.鉴于xcode3.2中缺少ruby和python的所有痕迹(即创建项目并添加新的ruby/python文件),是否有一种简单的方法可以再次安装模板?我发现了一些关于将它们复制到某个文件夹的信息,但我似乎无法让它工作,我怀疑文件夹的位置已经改变为3.2.解决方法3.2中的应用程序模板

  2. Swift基本使用-函数和闭包(三)

    声明函数和其他脚本语言有相似的地方,比较明显的地方是声明函数的关键字swift也出现了Python中的组元,可以通过一个组元返回多个值。传递可变参数,函数以数组的形式获取参数swift中函数可以嵌套,被嵌套的函数可以访问外部函数的变量。可以通过函数的潜逃来重构过长或者太复杂的函数。

  3. 10 个Python中Pip的使用技巧分享

    众所周知,pip 可以安装、更新、卸载 Python 的第三方库,非常方便。本文小编为大家总结了Python中Pip的使用技巧,需要的可以参考一下

  4. Swift、Go、Julia与R能否挑战 Python 的王者地位

    本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如发现本站有涉嫌侵权/违法违规的内容,请发送邮件至dio@foxmail.com举报,一经查实,本站将立刻删除。

  5. 红薯因 Swift 重写开源中国失败,貌似欲改用 Python

    本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如发现本站有涉嫌侵权/违法违规的内容,请发送邮件至dio@foxmail.com举报,一经查实,本站将立刻删除。

  6. 你没看错:Swift可以直接调用Python函数库

    上周Perfect又推出了新一轮服务器端Swift增强函数库:Perfect-Python。对,你没看错,在服务器端Swift其实可以轻松从其他语种的函数库中直接拿来调用,不需要修改任何内容。以如下python脚本为例:Perfect-Python可以用下列方法封装并调用以上函数,您所需要注意的仅仅是其函数名称以及参数。

  7. Swift中的列表解析

    在Swift中完成这个的最简单的方法是什么?我在寻找类似的东西:从Swift2.x开始,有一些与你的Python样式列表解析相当的东西。(在这个意义上,它更像是Python的xrange。如果你想保持集合懒惰一路通过,只是这样说:与Python中的列表解析语法不同,Swift中的这些操作遵循与其他操作相同的语法。

  8. swift抛出终端的python错误

    每当我尝试启动与python相关的swift时,我都会收到错误.我该如何解决?

  9. 在Android上用Java嵌入Python

    解决方法看看this,它适用于J2SE,你可以尝试在Android上运行.

  10. 在android studio中使用python代码构建android应用程序

    我有一些python代码和它的机器人,我正在寻找一种方法来使用android项目中的那些python代码.有没有办法做到这一点!?解决方法有两种主要工具可供使用,它们彼此不同:>QPython>Kivy使用Kivy,大致相同的代码也可以部署到IOS.

随机推荐

  1. 10 个Python中Pip的使用技巧分享

    众所周知,pip 可以安装、更新、卸载 Python 的第三方库,非常方便。本文小编为大家总结了Python中Pip的使用技巧,需要的可以参考一下

  2. python数学建模之三大模型与十大常用算法详情

    这篇文章主要介绍了python数学建模之三大模型与十大常用算法详情,文章围绕主题展开详细的内容介绍,具有一定的参考价值,感想取得小伙伴可以参考一下

  3. Python爬取奶茶店数据分析哪家最好喝以及性价比

    这篇文章主要介绍了用Python告诉你奶茶哪家最好喝性价比最高,文中通过示例代码介绍的非常详细,对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,需要的朋友们下面随着小编来一起学习吧

  4. 使用pyinstaller打包.exe文件的详细教程

    PyInstaller是一个跨平台的Python应用打包工具,能够把 Python 脚本及其所在的 Python 解释器打包成可执行文件,下面这篇文章主要给大家介绍了关于使用pyinstaller打包.exe文件的相关资料,需要的朋友可以参考下

  5. 基于Python实现射击小游戏的制作

    这篇文章主要介绍了如何利用Python制作一个自己专属的第一人称射击小游戏,文中的示例代码讲解详细,感兴趣的小伙伴可以跟随小编一起动手试一试

  6. Python list append方法之给列表追加元素

    这篇文章主要介绍了Python list append方法如何给列表追加元素,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助。如有错误或未考虑完全的地方,望不吝赐教

  7. Pytest+Request+Allure+Jenkins实现接口自动化

    这篇文章介绍了Pytest+Request+Allure+Jenkins实现接口自动化的方法,文中通过示例代码介绍的非常详细。对大家的学习或工作具有一定的参考借鉴价值,需要的朋友可以参考下

  8. 利用python实现简单的情感分析实例教程

    商品评论挖掘、电影推荐、股市预测……情感分析大有用武之地,下面这篇文章主要给大家介绍了关于利用python实现简单的情感分析的相关资料,文中通过示例代码介绍的非常详细,需要的朋友可以参考下

  9. 利用Python上传日志并监控告警的方法详解

    这篇文章将详细为大家介绍如何通过阿里云日志服务搭建一套通过Python上传日志、配置日志告警的监控服务,感兴趣的小伙伴可以了解一下

  10. Pycharm中运行程序在Python console中执行,不是直接Run问题

    这篇文章主要介绍了Pycharm中运行程序在Python console中执行,不是直接Run问题,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助。如有错误或未考虑完全的地方,望不吝赐教

返回
顶部