FaceNet: A Unified Embedding for Face Recognition and Clustering 笔记

此文由google 于2015年发表
论文链接：http://xueshu.baidu.com/s?wd=paperuri%3A%28b5457de3c4f74fbbb7d4703e93dc5974%29&filter=sc_long_sign&tn=SE_xueshusource_2kduw22v&sc_vurl=http%3A%2F%2Farxiv.org%2Fabs%2F1503.03832&ie=utf-8&sc_us=12680360272531669381

1.研究问题

人脸识别、人脸验证、人脸聚类

2.此文工作

传统的方法：首先利用softmax 损失函数训练网络，然后从网络中抽取某些层或输出层作为特征，然后基于此特征训练分类器，对人脸进行识别、验证。
FaceNet 则认为最后的分类器其实也可以用网络模拟，替代softmax。
FaceNet 采用三元损失函数训练网络，直接进行端到端学习一个图像到欧式空间的编码方式，然后基于这个编码再做人脸识别、人脸验证和人脸聚类。

2.1 模型结构

去掉了最后的softmax ，经过L2归一化，得到特征表示，再基于这个特征计算三元组损失。

2.2 Triplet Loss

2.3 Triplet Selection

很少的数据就能产生很多的三元组，选取合适的三元组可以加快收敛速度。
最粗暴的方式是对每个样本，找到离它最近的反例和最远的正例，然后优化，但是这样会有两个问题：耗时，比训练时间还长；容易受不好的数据主导。
采用的方法：
生成mini-batch， 每个mini-batch 中每个人平均有40张图片，然后随机加入一些反例
生成triplet， 不是找到所有的艰难正样本，而是找到所有的anchor-positive 对，然后根据这些特征对，找到semi-hard-negative

2.4 网络结构

此文中比较了好几个网络，有些网络很深，参数较多（1.4亿），也有网络较浅，参数较少（4.3百万，此网络可用于手机）。此文重点不在网络，可视为黑箱子。

2.5 人脸识别、人脸验证、人脸聚类

当完成端到端学习到图像到欧式空间的编码，则可以轻松完成以下三个任务：
 人脸识别：成为一个k-NN 问题
 人脸验证：对两个编码求欧氏距离，与阈值对比
 人脸聚类：利用像k-means 之类的聚类算法

2.6 实验与讨论

训练数据：100-200M张图像，分布在8M个人上。恐怖！


结果：在LFW 上人脸不对齐，效果在98.87%左右，如果使用额外的人脸对齐，效果在99.63%，优于DeepID

3.总结

抛弃了softmax， 创造性的采用triplet-loss， 得到特征的欧式编码，使得人脸识别、验证、聚类大大简化。但是其超大量的训练数据他人难以效仿。