Одноэтапный детектор лиц и особых точек на цифровых изображениях

Abstract

Поиск особых точек лица является важной подзадачей в решении ряда задач лицевой биометрии. В системах распознавания лиц построение биометрического шаблона происходит по предварительно выровненному (нормализованному) изображению лица, этап нормализации включает в себя задачу поиска основных точек лица. Актуальной в подобной задаче является проблема баланса между качеством работы детектора особых точек и скоростью. В данной статье предложен одноэтапный детектор лиц и особых точек на базе глубоких конволюционных нейронных сетей, работающий в режиме реального времени и достигающий высокого качества на ряде известных тестовых выборок (AFLW2000, COFW, Menpo2D). Предлагаемый детектор лиц и особых точек основан на идее одноэтапного детектора объектов SSD, зарекомендовавшего себя как алгоритм, обеспечивающий высокую скорость работы и высокое качество обнаружения объектов. В качестве базовой архитектуры глубоких конволюционных нейронных сетей используется сеть ShuffleNet V2. Важной особенностью предлагаемого алгоритма является то, что обнаружение лица на изображении и поиск ключевых точек делается за один проход глубоких конволюционных нейронных сетей, что позволяет значительно экономить время на этапе внедрения. Также подобная многозадачность позволяет снизить процент ошибок в задаче поиска особых точек, что позитивно сказывается на качестве работы итогового алгоритма распознавания лиц.

Facial landmark detection is an important sub-task in solving a number of biometric facial recognition tasks. In face recognition systems, the construction of a biometric template occurs according to a previously aligned (normalized) face image and the normalization stage includes the task of finding facial keypoints. A balance between quality and speed of the facial keypoints detector is important in such a problem. This article proposes a CNN-based one-stage detector of faces and keypoints operating in real time and achieving high quality on a number of well-known test datasets (such as AFLW2000, COFW, Menpo2D). The proposed face and facial landmarks detector is based on the idea of a one-stage SSD object detector, which has established itself as an algorithm that provides high speed and high quality in object detection task. As a basic CNN architecture, we used the ShuffleNet V2 network. An important feature of the proposed algorithm is that the face and facial keypoint detection is done in one CNN forward pass, which can significantly save time at the implementation stage. Also, such multitasking allows one to reduce the percentage of errors in the facial keypoints detection task, which positively affects the final face recognition algorithm quality.