『深度應用』深度學習人臉識別模型開發與應用流程綜述
0. 概念簡介
度量學習（Metric Learning），也稱距離度量學習(Distance Metric Learning，DML) 屬於機器學習的一種。其本質就是相似度的學習，也可以認為距離學習。因為在一定條件下，相似度和距離可以相互轉換。比如在空間坐標的兩條向量，既可以用余弦相似度的大小，也可以使用歐式距離的遠近來衡量相似程度。
常見的人臉識別與聲紋識別都屬於度量學習。
一般的度量學習包含以下步驟：
- Encoder編碼模型：用於把原始數據編碼為特征向量（重點如何訓練模型）
- 相似度判別算法：將一對特征向量進行相似度比對（重點如何計算相似度，閾值如何設定）
1.編碼模型訓練
通過使用大量數據集進行網絡模型訓練。使編碼模型可以實現對原始數據提取特征向量的功能。
基於深度學習的度量學習算法中，可以分為兩個流派：
- 網絡設計派：代表孿生神經網絡（Siamese network）
- 損失改進派：代表 xx-softmax
本文主要講整體開發流程，具體細節請自行查閱。
通過對編碼模型訓練，得到了具備提取特征的encoder模型，讓原始數據通過encoder模型就可以對應特征向量：
X = Encoder(row)
下面就是利用這個encoder模型，作為特征提取器，進行相似度判別。
2.相似度判別算法
在第一步（1.編碼模型訓練）完成后，獲得了具備特征提取的編碼模型，就可以利用此encoder網絡進行驗證系統開發。
首先要對在第一步得到的編碼模型進行性能測試。步驟如下：
- 使用測試數據生成測試對，需要保證盡量隨機取對和正負數據平衡，同一種標簽為1，不同種為0
- 使用編碼模型得到所有特征向量
- 根據測試對的特征向量計算相似度，可選余弦距離度/歐式距離
- 根據測試對的相似度與標簽，設置合理閾值范圍，分辨率取0.0001，遍歷閾值計算 FAR（錯誤接受率）FRR（錯誤拒絕率），兩者相等得到EER（等錯誤概率），此時的閾值也是較優閾值。（也可以使用類似方法驗證准確率）
通過上述步驟就可以獲得模型的識別性能和應用閾值。
如若想提高閾值的泛化能力，可以采用測試與驗證的方法計算閾值：
- 將測試對分為10組，用來確定閾值並驗證精讀。
- 使用其中1組，同種判斷錯誤和不同種判定錯誤的個數。
- 選擇錯誤個數最少的那個閾值，用剩余9組，判斷識別精度。
- 步驟2和3執行10次，將每次3獲取的精度進行累加並求平均，得到最終判定精度。記錄下精度最高的那次的閾值，記為最優閾值