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专利号: 2024114593970
申请人: 重庆邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-01
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于深度学习的驾驶员情感识别及不确定性评估方法,其特征在于:该方法包括以下步骤:对驾驶员图像进行自适应直方图均衡化处理,以解决车内光照不均造成的问题;

利用改进后的Wide ResNet网络提取驾驶员图像中的情感特征,其中改进后的Wide ResNet网络包括:至少四个卷积层,每层卷积层后面均连接一个谱归一化SN层;

将原始Wide ResNet网络中的接近输出的dropout层、全连接层、softmax层替换为高斯过程GP层;

利用贝叶斯理论体系,对经过高斯过程层得到的概率密度分布进行分类,其中高斯过程的后验采用随机特征扩展拉普拉斯近似进行计算。

2.根据权利要求1所述的一种基于深度学习的驾驶员情感识别及不确定性评估方法,其特征在于:所述自适应直方图均衡化处理包括:将图像分割成大小相等的块;

计算每个子块中所包含的灰度级;

统计每个灰度级所包含的数量;

计算子图的图像直方图;

计算变换函数,将各个子块合并成整个图像。

3.根据权利要求1所述的一种基于深度学习的驾驶员情感识别及不确定性评估方法,其特征在于:所述改进后的Wide ResNet网络包括:第一卷积层,具有64个3X3卷积核;

第二卷积层,具有128个3X3卷积核;

第三卷积层,具有256个3X3卷积核;

第四卷积层,具有512个3X3卷积核;

卷积层之间连接2X2池化层maxpool,移动步长为16;

引入残差模块来保证级别之间的梯度相关性;

输出特征映射使用PReLU激活函数进行非线性变换。

4.根据权利要求1所述的一种基于深度学习的驾驶员情感识别及不确定性评估方法,其特征在于:所述谱归一化SN层的实现方法为:初始化:选择一个随机的初始向量;

迭代计算:使用初始向量与参数矩阵进行矩阵乘法;将结果向量进行归一化处理;将归一化后的结果向量与参数矩阵进行矩阵乘法;将结果向量进行归一化处理;

经过K次迭代后,最大奇异值的近似值为:

其中σl(W)是矩阵W的第l个奇异值,表示矩阵在某个方向上的伸缩程度;W表示一个矩阵,K表示迭代的次数; 是在第K次迭代后得到的第l个左奇异向量ui的转置; 是在第K次迭代后,第l个右奇异向量vl;

将每个参数矩阵上的参数除以它,以达到归一化目的。

5.根据权利要求1所述的一种基于深度学习的驾驶员情感识别及不确定性评估方法,其特征在于:所述高斯过程GP层的实现方法为:训练数据:设有N个训练样本 其中y i是第i个训练样本的标签,xi是第i个训练样本的输入特征;

隐藏表示:每个输入xi通过某个隐藏表示函数转换为隐藏表示hi=h(xi);h(xi)是将输入特征xi映射到隐空间后的结果;

条件高斯过程:基于这些隐藏表示hi,定义一个条件高斯过程g,它在N个隐藏表示点上T的输出是一个向量gN×1=[g(h1),...,g(hN)];

具有RBF核的高斯过程先验:高斯过程模型设gN×1服从一个多元正态分布,其均值为零,2

协方差矩阵为σ K,其中协方差矩阵K的元素通过RBF核函数计算得到:2

RBF核函数:RBF核函数定义为:K(x,x′)=exp(‑γ‖x‑x′‖),其中,x和x′是两个输入向量,‖x‑x′‖是x和x′之间的欧几里得距离;γ是一个参数,控制核函数的宽度;

后验 分布 :给 定观测 数据 通过 贝叶 斯公式 计算 g的 后验 分布 :其中,p(g)是先验分布,p(D∣g)是观测数据的似然函数。

6.根据权利要求1所述的一种基于深度学习的驾驶员情感识别及不确定性评估方法,其特征在于:所述将原始Wide ResNet网络中的接近输出的dropout层、全连接层、softmax层替换为高斯过程GP层中,损失函数公式为: 其中N表示样本数,C表示类别数,γi,j表示将第i个样本标记为第j类的实际概率,μi,j表示将第i个样本标记为第j类的平均概率GP预测的第j类。

7.一种基于深度学习的驾驶员情感识别及不确定性评估系统,其特征在于:该系统包括:图像输入设备,用于获取驾驶员图像;

图像增强模块,用于对驾驶员图像进行自适应直方图均衡化处理;

视觉特征提取模块,用于利用改进后的Wide ResNet网络提取图像中的情感特征;

情感识别模块,用于对经过高斯过程层得到的概率密度分布进行分类,其中高斯过程的后验采用随机特征扩展拉普拉斯近似进行计算;

图像输入设备头负责捕获驾驶员图像,并将图像数据输入到图像增强模块;

图像增强模块对输入的驾驶员图像进行自适应直方图均衡化处理,以解决车内光照不均造成的问题,并输出处理后的图像;

处理后的图像作为输入传递给视觉特征提取模块;

视觉特征提取模块利用改进后的Wide ResNet网络提取图像中的情感特征,并将提取的特征作为输入传递给情感识别模块;

情感识别模块利用贝叶斯理论体系,对经过高斯过程层得到的概率密度分布进行分类,并输出驾驶员情感识别结果。

8.根据权利要求7所述的基于深度学习的驾驶员情感识别及不确定性评估系统,其特征在于:所述图像增强模块、视觉特征提取模块和情感识别模块的功能由一个深度学习模型实现。

9.根据权利要求7所述的基于深度学习的驾驶员情感识别及不确定性评估系统,其特征在于:所述图像输入设备为摄像头。