人脸关键点：DAN-Deep Alignment Network: A convolutional neural network for robust face alignment

DAN-Deep Alignment Network，发表于CVPR-2017。很纳闷DAN取名中的D，为什么是deep，如果是深度学习的deep，岂不是很无区分性？有知道的朋友请告诉我这个D是什么意思~
DAN从名字上看不出来这个网络的创新点在哪里。

创新点：
1.与以往的级联模型不同，网络模型输入是整张人脸图，可获取更多信息。
2.谁不想用更多的信息呢？ 还不是因为有问题，但是DAN怎么解决这个问题的呢？ 那就是 关键点热图（landmark heatmap）。landmark heatmap是本文的重点，这个东西贯穿全文。

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2017年，Kowalski等人提出一种新的级联深度神经网络——DAN（Deep Alignment Network），与以往级联神经网络输入的是图像的某一部分不同，DAN各阶段网络的输入均为整张图片。当网络均采用整张图片作为输入时，DAN可以有效的克服头部姿态以及初始化带来的问题，从而得到更好的检测效果。之所以DAN能将整张图片作为输入，是因为其加入了关键点热图（Landmark Heatmaps），关键点热图的使用是本文的重要创新点。DAN基本框架如图所示：

DAN包含多个阶段，每一个阶段含三个输入和一个输出，输入分别是被矫正过的图片、关键点热图和由全连接层生成的特征图，输出是面部形状（face shape）。其中，CONNECTION LAYER的作用是将本阶段得输出进行一系列变换，生成下一阶段所需要的三个输入，具体操作如下图所示：
从第一阶段开始讲起，第一阶段的输入仅有原始图片，和S0。面部关键点的初始化即为S0，S0是由所有关键点取平均得到。第一阶段输出S1，对于第二阶段，首先S1由第一阶段的CONNECTION LAYERS进行转换，分别得到转换后图片T2（I）、S1所对应的热图H2和第一阶段fc1层输出，这三个东西正是第二阶段的输入。如此周而复始，直到最后一个阶段输出SN。文中给出在数据集IBUG上，经过第一阶段后的T2（I）、T2（S1）和特征图，如图所示：
从图中发现，DAN要做的“变换”，就是把图片给矫正了，尤其是一行，那么DAN对姿态变换具有很好的适应能力，或许就得益于这个“变换”。至于DAN采用何种“变换”，需要到代码中具体探究。
接下来看一看，St是如何由St-1以及该阶段CNN得到，先看St计算公式：

其中 ΔSt 是由CNN输出的，各阶段CNN网络结构如图所示：

该CNN的输入均是经过了“变换” Tt 的操作，因此得到的偏移量 ΔSt 是在新特征空间下的偏移量，在经过偏移之后应经过一个反变换 T−1t 还原到原始空间。而这里提到的新特征空间，或许是将图像进行了“矫正”，使得网络更好的处理图像。
关键点热度图的计算就是一个中心衰减，关键点处值最大，越远则值越小，公式如下：
为什么需要从fc1层生成一张特征图？文中提到“Such a connection allows any information learned by the preceding stage to be transferred to the consecutive stage.”其实就人为给CNN增加上一阶段信息。
总而言之，DAN是一个级联思想的关键点检测方法，通过引入关键点热图作为补充，DAN可以从整张图片进行提取特征，从而获得更为精确的定位。

参考博客推荐：
http://blog.csdn.net/zjjzhaohang/article/details/78100465
http://blog.csdn.net/shuzfan/article/details/77839176