Deep Multi-task Multi-label CNN for Effective Facial Attribute Classification

Facial Attribute Classification (FAC) has attracted increasing attention in computer vision and pattern recognition. However, state-of-the-art FAC methods perform face detection/alignment and FAC independently. The inherent dependencies between these tasks are not fully exploited. In addition, most methods predict all facial attributes using the same CNN network architecture, which ignores the different learning complexities of facial attributes. To address the above problems, we propose a novel deep multi-task multi-label CNN, termed DMM-CNN, for effective FAC. Specifically, DMM-CNN jointly optimizes two closely-related tasks (i.e., facial landmark detection and FAC) to improve the performance of FAC by taking advantage of multi-task learning. To deal with the diverse learning complexities of facial attributes, we divide the attributes into two groups: objective attributes and subjective attributes. Two different network architectures are respectively designed to extract features for two groups of attributes, and a novel dynamic weighting scheme is proposed to automatically assign the loss weight to each facial attribute during training. Furthermore, an adaptive thresholding strategy is developed to effectively alleviate the problem of class imbalance for multi-label learning. Experimental results on the challenging CelebA and LFWA datasets show the superiority of the proposed DMM-CNN method compared with several state-of-the-art FAC methods

Apprentissage profond de formes manuscrites pour la reconnaissance et le repérage efficace de l'écriture dans les documents numérisés

Malgré les efforts importants de la communauté d’analyse de documents, définir une representation robuste pour les formes manuscrites demeure un défi de taille. Une telle representation ne peut pas être définie explicitement par un ensemble de règles, et doit plutôt être obtenue avec une extraction intelligente de caractéristiques de haut niveau à partir d’images de documents. Dans cette thèse, les modèles d’apprentissage profond sont investigués pour la representation automatique de formes manuscrites. Les représentations proposées par ces modèles sont utilisées pour définir un système de reconnaissance et de repérage de mots individuels dans les documents. Le choix de traiter les mots individuellement est motivé par le fait que n’importe quel texte peut être segmenté en un ensemble de mots séparés. Dans une première contribution, une représentation non supervisée profonde est proposée pour la tâche de repérage de mots manuscrits. Cette représentation se base sur l’algorithme de regroupement spherical k-means, qui est employé pour construire une hiérarchie de fonctions paramétriques encodant les images de documents. Les avantages de cette représentation sont multiples. Tout d’abord, elle est définie de manière non supervisée, ce qui évite la nécessité d’avoir des données annotées pour l’entraînement. Ensuite, elle se calcule rapidement et est de taille compacte, permettant ainsi de repérer des mots efficacement. Dans une deuxième contribution, un modèle de bout en bout est développé pour la reconnaissance de mots manuscrits. Ce modèle est composé d’un réseau de neurones convolutifs qui prend en entrée l’image d’un mot et produit en sortie une représentation du texte reconnu. Ce texte est représenté sous la forme d’un ensemble de sous-sequences bidirectionnelles de caractères formant une hiérarchie. Cette représentation se distingue des approches existantes dans la littérature et offre plusieurs avantages par rapport à celles-ci. Notamment, elle est binaire et a une taille fixe, ce qui la rend robuste à la taille du texte. Par ailleurs, elle capture la distribution des sous-séquences de caractères dans le corpus d’entraînement, et permet donc au modèle entraîné de transférer cette connaissance à de nouveaux mots contenant les memes sous-séquences. Dans une troisième et dernière contribution, un modèle de bout en bout est proposé pour résoudre simultanément les tâches de repérage et de reconnaissance. Ce modèle intègre conjointement les textes et les images de mots dans un seul espace vectoriel. Une image est projetée dans cet espace via un réseau de neurones convolutifs entraîné à détecter les différentes forms de caractères. De même, un mot est projeté dans cet espace via un réseau de neurones récurrents. Le modèle proposé est entraîné de manière à ce que l’image d’un mot et son texte soient projetés au même point. Dans l’espace vectoriel appris, les tâches de repérage et de reconnaissance peuvent être traitées efficacement comme un problème de recherche des plus proches voisins

Towards Addressing Key Visual Processing Challenges in Social Media Computing

abstract: Visual processing in social media platforms is a key step in gathering and understanding information in the era of Internet and big data. Online data is rich in content, but its processing faces many challenges including: varying scales for objects of interest, unreliable and/or missing labels, the inadequacy of single modal data and difficulty in analyzing high dimensional data. Towards facilitating the processing and understanding of online data, this dissertation primarily focuses on three challenges that I feel are of great practical importance: handling scale differences in computer vision tasks, such as facial component detection and face retrieval, developing efficient classifiers using partially labeled data and noisy data, and employing multi-modal models and feature selection to improve multi-view data analysis. For the first challenge, I propose a scale-insensitive algorithm to expedite and accurately detect facial landmarks. For the second challenge, I propose two algorithms that can be used to learn from partially labeled data and noisy data respectively. For the third challenge, I propose a new framework that incorporates feature selection modules into LDA models.Dissertation/ThesisDoctoral Dissertation Computer Science 201