Dlib库landmark算法解析

      landmark是一种人脸部特征点提取的技术，Dlib库中为人脸68点标记，在《调用Dlib库进行人脸关键点标记》一文中有效果和标定点序号的示意图。今后可采用landmark中的点提取眼睛区域、嘴巴区域用于疲劳检测，提取鼻子等部分可用于3D姿态估计。

      Dlib库使用《One Millisecond Face Alignment with an Ensemble of Regression Trees》CVPR2014中提及的算法：ERT（ensemble of regression trees）级联回归，即基于梯度提高学习的回归树方法。该算法使用级联回归因子，首先需要使用一系列标定好的人脸图片作为训练集，然后会生成一个模型。

      the shape_predictor_trainer object to train a shape_predictor using a set of training images, each annotated with shapes you want to predict. To do this, the shape_predictor_trainer uses the state-of-the-art method.

      使用基于特征选择的相关性方法把目标输出ri投影到一个随机方向w上，并且选择一对特征（u,v），使得Ii(u’)-Ii(v’)与被投影的目标wTri在训练数据上拥有最高的样本相关性。

      当获得一张图片后，算法会生成一个initial shape就是首先估计一个大致的特征点位置，然后采用gradient boosting算法减小initial shape 和 ground truth 的平方误差总和。用最小二乘法来最小化误差，得到每一级的级联回归因子。核心公式如下图所示：

算法核心公式

      我们使用梯度提高学习的回归树训练每个rt，使用最小二乘法最小化误差。t表示级联序号，rt(∙,∙)表示当前级的回归器regressor。回归器的输入参数为图像I和上一级回归器更新后的shape,采用的特征可以是灰度值或者其它。每个回归器由很多棵树(tree)组成，每棵树参数是根据current shape和ground truth的坐标差和随机挑选的像素对训练得到的。

        与LBF不同，ERT是在学习Tree的过程中，直接将shape的更新值ΔS存入叶子结点leaf node.初始位置S在通过所有学习到的Tree后，meanshape加上所有经过的叶子结点的ΔS，即可得到最终的人脸关键点位置。总体流程如下图所示：

回归过程，最小化误差

附：人脸特征提取算法比较（ASM、CLM、ERT等 ）请参考如下博客：

http://blog.csdn.net/u013803245/article/details/51263808