人脸亲子关系验证研究综述
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本文对人脸亲子关系验证方法做了综述整理。
摘要: 人脸亲子关系验证即通过给定的不同人的两幅人脸图像判断其是否具有亲子关系, 是计算机视觉和机器学习领域中一个重要的研究问题, 在丢失儿童寻找、社会媒体分析、图像自动标注等领域具有广泛的应用价值. 随着人脸亲子关系验证问题受到越来越多的关注, 其在多个方面都得到了相应的发展, 本文对人脸亲子关系验证方法做了综述整理. 首先, 简要介绍了人脸亲子关系验证在近十年的研究现状, 随后对问题进行了定义并讨论其面临的挑战. 接下来, 汇总了常用的亲子数据库, 对数据库属性做了详细的总结和对比. 然后, 对人脸亲子关系验证方法进行了分类总结、对比, 以及不同方法的性能表现. 最后, 展望了人脸亲子关系验证今后可能的研究方向.
人脸亲子关系验证(Facial Kinship Verification),是指应用计算机视觉和机器学习方法, 分析来自不同人的两幅人脸图像的面部特征相似性来自动判断其是否具有某种亲子关系, 如父子、父女、母子、母女关系等等(如图1 所示). 人脸亲子关系验 证是在生物遗传学理论基础上, 受心理认知学启 发[1−5] 衍生出来的一个计算机视觉中的重要研究方 向, 因为心理学研究表明人们可以通过面部推断亲 子关系. 人脸亲子关系验证技术在诸多领域具有广 泛的应用价值. 在人类学、基因学领域, 有助于分析 社会关系中近源亲属的遗传特性; 在社会公共安全 领域, 可以应用于丢失儿童寻找、国家边境控制、刑 事侦查等, 如可以快速验证家庭重聚签证申请人的 身份信息以及服务快速侦察儿童乞讨、拐卖儿童等 违法行为; 在社交媒体领域, 可以用于家庭信息分 析、家庭相簿整理、自动图像标注等; 在生活娱乐方 面, 可以用于子女人脸图像合成、年老人脸合成等; 此外, 亲子关系验证在智能家居、物联网等领域也 有潜在应用价值, 如亲子行为理解、家庭信息互联 等. 该问题由Fang 等[6] 于2010 年提出, 至今仅有 十年的研究历史, 是一个近几年新兴的、具有挑战的一个研究方向, 鉴于人脸亲子关系验证研究潜在 的学术价值和应用价值, 近期国内外研究者对该问 题的关注呈上升趋势.
总而言之, 已有的综述对现有人脸亲子关系验 证问题的研究方法总结还很不全面, 尤其缺乏对近 期基于深度学习的人脸亲子关系验证方法的总结以 及近几年以来出现的重要数据集的总结. 为吸引更 多的研究学者参与到该领域的研究, 促进其发展, 本文尝试首次对人脸亲子关系验证的相关研究成果 进行全面综述. 首先从人脸亲子关系验证问题的基 本定义出发, 对该问题研究中存在的困难与挑战进 行了深入剖析; 接下来, 本文对人脸亲子关系验证 领域的主流数据库的发展脉络进行了梳理与总结; 随后系统地对亲子关系验证的方法进行了梳理、归 纳、评述和总结; 最后对人脸亲子关系验证未来的 研究方向进行了探讨.
编辑：文婧