Разработка нейросетевого метода в задаче классификации и распознавании изображения

Аннотация

В работе любого алгоритма распознавания или обнаружения лица следует выделить два логических блока: экстрактор характерных признаков и механизм классификации. Действие экстрактора основано на выделении из огромного потока входных данных полезной для классификатора информации. При идентификации личности этой информацией могут являться характеристики однозначно определяемых признаков (например, применяющееся в криминалистике относительное расположение глаз, бровей, губ и носа). Классификатор при принятии решения о назначении метки класса распознаваемому объекту должен руководствоваться именно этими признаками. Выбор признаков является наиболее важной задачей. Очевидно, что при их выборе учитываются наиболее уникальные свойства, так как по ним возможно наиболее достоверно судить о принадлежности объекта к тому или иному классу. Существует множество разных подходов к получению признаков класса. Рассмотрено применение Object Detection (обнаружение объектов) к решению задачи классификации и распознавания изображения. Приведено описание метода FastER-RCNN, основанного на двухэтапной нейронной сети. Проведены результаты применения алгоритма YOLOv3 при обучении нейронной сети с различными шагами. Предложено использовать улучшенный подход, основанный на YOLO для точного и быстрого обнаружения объектов. Вклады этой работы заключаются в следующем: эффективная и точная модель обнаружения в реальном времени, легкость и способность определения местонахождение объектов, основанная на улучшении алгоритма Fast-RCNN.

Сведения об авторах

Moutouama N’dah Bienvenu Mouale, Российский университет дружбы народов

аспирант кафедры прикладной информатики и теории вероятностей, факультет физико-математических и естественных наук

Dmitry Vladimirovich Kozyrev, Российский университет дружбы народов; Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН

доцент кафедры прикладной информатики и теории вероятностей, факультет физико-математических и естественных наук; старший научный сотрудник, кандидат физико-математических наук, доцент

Hector Gibson Kinmanhon Houankpo, Российский университет дружбы народов

аспирант кафедры прикладной информатики и теории вероятностей, факультет физико-математических и естественных наук

Emmanuel Nibasumba, Российский университет дружбы народов

аспирант кафедры прикладной информатики и теории вероятностей, факультет физико-математических и естественных наук

Литература

1. Spiridonov I.N. Biometric Technologies in Integrated Automated Systems of State Security. Herald of the Bauman Moscow State Technical University. Series Instrument Engineering. 2011; (S):3-10. Available at: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=12450406 (accessed 14.08.2021). (In Russ., abstract in Eng.)
2. Girshick R., Donahue J., Darrell T., Malik J. Rich Feature Hierarchies for Accurate Object Detection and Semantic Segmentation. 2014 IEEE Conference on Computer Vision and Pattern Recognition. IEEE Press, Columbus, OH, USA; 2014. p. 580-587. (In Eng.) DOI: https://doi.org/10.1109/CVPR.2014.81
3. Li S.Z., Jain A.K. Handbook of Face Recognition. Springer, London; 2011. 2nd Ed. 699 p. (In Eng.) DOI: https://doi.org/10.1007/978-0-85729-932-1
4. Erhan D., Szegedy C., Toshev A., Anguelov D. Scalable Object Detection Using Deep Neural Networks. 2014 IEEE Conference on Computer Vision and Pattern Recognition. IEEE Press, Columbus, OH, USA; 2014. p. 2155-2162. (In Eng.) DOI: https://doi.org/10.1109/CVPR.2014.276
5. He K., Zhang X., Ren S., Sun J. Spatial Pyramid Pooling in Deep Convolutional Networks for Visual Recognition. IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence. 2015; 37(9):1904-1916. (In Eng.) DOI: https://doi.org/10.1109/TPAMI.2015.2389824
6. Krizhevsky A., Sutskever I., Hinton G.E. ImageNet classification with deep convolutional neural networks. Communications of the ACM. 2017; 60(6):84-90. (In Eng.) DOI: https://doi.org/10.1145/3065386
7. Mäenpää T. The Local Binary Pattern Approach to Texture Analysis: Extensions and Applications. Acta Universitatis Ouluensis: Series C, Technica. 2003; 187:1-75. (In Eng.)
8. Rothe R., Guillaumin M., Van Gool L. Non-maximum Suppression for Object Detection by Passing Messages Between Windows. In: Ed. by D. Cremers, I. Reid, H. Saito, M. H. Yang. Computer Vision – ACCV 2014. ACCV 2014. Lecture Notes in Computer Science. 2015; 9003:290-306. Springer, Cham. (In Eng.) DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-319-16865-4_19
9. Shan C., Gong S., McOwan P.W. Facial expression recognition based on Local Binary Patterns: A comprehensive study. Image and Vision Computing. 2009; 27(6):803-816. (In Eng.) DOI: https://doi.org/10.1016/j.imavis.2008.08.005
10. Maturana D., Mery D., Soto Á. Face Recognition with Local Binary Patterns, Spatial Pyramid Histograms and Naive Bayes Nearest Neighbor Classification. 2009 International Conference of the Chilean Computer Science Society. IEEE Press, Santiago, Chile; 2009. p. 125-132. (In Eng.) DOI: https://doi.org/10.1109/SCCC.2009.21
11. Visani M., Garcia C., Jolion J.M. Bilinear Discriminant Analysis for Face Recognition. In: Ed. by S. Singh, M. Singh, C. Apte, P. Perner. Pattern Recognition and Image Analysis. ICAPR 2005. Lecture Notes in Computer Science. 2005; 3687:247-256. Springer, Berlin, Heidelberg. (In Eng.) DOI: https://doi.org/10.1007/11552499_28
12. Chen D., Cao L. Face recognition based on multi-module singular value features and probabilistic subspaces analysis. 2011 4th International Congress on Image and Signal Processing. IEEE Press, Shanghai, China; 2011. p. 1508-1512. (In Eng.) DOI: https://doi.org/10.1109/CISP.2011.6100445
13. Alekseeva N.N. et al. Primenenie metodov obrabotki izobrazhenij k zadache raspoznavanija vaskuljarnogo risunka ladoni [Application of image processing methods to the problem of palm vascular pattern recognition]. Proceedings of the International Conference on Electronic Devices and Control Systems. TUSUR, Tomsk; 2013, no. 2. p. 131-137. Available at: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=23035297 (accessed 14.08.2021). (In Russ.)
14. Zeno B.H. Face Validation Using Skin, Eyes and Mouth Detection. Prikladnaja informatika = Journal of Applied Informatics. 2018; 13(1):69-81. Available at: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=32601825 (accessed 14.08.2021). (In Russ., abstract in Eng.)
15. Alizadeh F., Nalousi S., Savari C. Face Detection in Color Images using Color Features of Skin. International Journal of Computer and Information Engineering. 2011; 5(4):366-372. (In Eng.) DOI: https://doi.org/10.5281/zenodo.1063276
16. Mokeyev A.V., Mokeyev V.V. On efficiency of face recognition using linear discriminant analysis and principal component analysis. Biznes-Informatika = Business Informatics. 2015; (3):44-54. Available at: https://elibrary.ru/item.asp?id=24351096 (accessed 14.08.2021). (In Russ., abstract in Eng.)
17. Xu L.S., Meng M.Q.-H., Wang K.Q. Pulse Image Recognition Using Fuzzy Neural Network. 2007 29th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society. IEEE Press, Lyon, France; 2007. p. 3148-3151. (In Eng.) DOI: https://doi.org/10.1109/IEMBS.2007.4352997
18. Lou G., Shi H. Face image recognition based on convolutional neural network. China Communications. 2020; 17(2):117-124. (In Eng.) DOI: https://doi.org/10.23919/JCC.2020.02.010
19. Iudin D., Koposov E. Fractals: as Simple as Complex. NNGASU Publ., Nizhny Novgorod; 2013. Available at: https://www.nngasu.ru/unesco/resources/Fractals_as_simple.pdf (accessed 14.08.2021). (In Eng.)
20. Gafarov F.M., Galimyanov F.M. Iskusstvennye nejronnye seti i prilozheniya [Artificial Neural Networks and Applications]. Kazan publ., Kazan; 2018. 121 p. (In Russ.)
21. Houankpo H.G.K., Kozyrev D.V., Nibasumba E., Mouale M.N.B., Sergeeva I.A. A Simulation Approach to Reliability Assessment of a Redundant System with Arbitrary Input Distributions. In: Ed. by V. M. Vishnevskiy, K. E. Samouylov, D. V. Kozyrev. Distributed Computer and Communication Networks. DCCN 2020. Lecture Notes in Computer Science. 2020; 12563:380-392. Springer, Cham. (In Eng.) DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-030-66471-8_29
22. Panetto H., Cecil J. Information systems for enterprise integration, interoperability and networking: theory and applications. Enterprise Information Systems. 2013; 7(1):1-6. (In Eng.) DOI: https://doi.org/10.1080/17517575.2012.684802
23. Nguyen D.T., Khachumov V.M. Models and methods for matching images in the problem of face recognition. Artificial Intelligence and Decision Making. 2016; (4):5-14. Available at: https://elibrary.ru/item.asp?id=27723582 (accessed 14.08.2021). (In Russ., abstract in Eng.)
24. Abramov N.S., Fralenko V.P., Khachumov M.V. Review of image recognition methods based on brightness invariants and geometric transformations. Sovremennye naukoemkie tehnologii = Modern High Technologies. 2020; (6-1):110-117. (In Russ., abstract in Eng.) DOI: https://doi.org/10.17513/snt.38078
25. Poniszewska-Maranda A. Management of access control in information system based on role concept. Scalable Computing: Practice and Experience. 2011; 12(1):35-50. Available at: https://www.scpe.org/index.php/scpe/article/view/686 (accessed 14.08.2021). (In Eng.)
26. Arulogun O.T., Omidiora E.O., Olaniyi O.M., Ipadeola A.A. Development of Security System using Facial Recognition. The Pacific Journal of Science and Technology. 2008; 9(2):377-385. (In Eng.)
Опубликована
2021-09-30
Как цитировать
MOUALE, Moutouama N’dah Bienvenu et al. Разработка нейросетевого метода в задаче классификации и распознавании изображения. Современные информационные технологии и ИТ-образование, [S.l.], v. 17, n. 3, p. 507-518, sep. 2021. ISSN 2411-1473. Доступно на: <http://sitito.cs.msu.ru/index.php/SITITO/article/view/750>. Дата доступа: 29 may 2024 doi: https://doi.org/10.25559/SITITO.17.202103.507-518.
Раздел
Теоретические вопросы информатики, прикладной математики, компьютерных наук

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)