人脸识别和检测中loss学习 - 10 - ArcFace: Additive Angular Margin Loss for Deep Face Recognition - 1 - 论文学习

 

对这部分不了解的可以看看：

人脸识别和检测中loss学习 - 7 - SphereFace 

NormFace: L2 Hypersphere Embedding for Face Verification - 1 - 论文学习

人脸识别和检测中loss学习 - 9 - ADDITIVE MARGIN SOFTMAX FOR FACE VERIFICATION- 1 - 论文学习

该方法与AM-softmax类似，只是将边际参数m放到了cos函数中，即cos(θ+m)，损失函数为：

 

 计算步骤如下图所示：

 

• 首先将得到的特征向量x和权重W_j分别进行归一化，这里特征x的维度是512维
• 然后将归一化后的特征向量x和权重W_j作为全连接层的输入，，计算每个类对应的W_j^Tx_i，等价于计算得到cosθ_j
• gt表示的是该图像的真实标签值，mx.sym.pick(fc7，gt)的作用是得到该图像标签对应的位置的fc7计算得到的值，因为对于该图像来说，其他类的结果是多少与它无关，它只用关注自己的标签对应的结果哦就可以了，得到original_target_logit
• 然后经过一个arccos计算，将θ_j角度计算出来，然后添加上边际参数m，再求cos(m+θ_j),得到marginal_target_logit
• 然后下面的one_hot()操作的作用是：假设输入的图像数量为2，gt=[2,1]，一共有三类，n=3，将gt变换为[[0, 0, 1], [0,1,0]]的2*3维向量one_hot，即大小为batch_size*number
• broadcast_mul()操作的作用就是：用marginal_target_logit-original_target_logit得到将边际参数添加进去后logit的变化值，这是一个(2,)的值（即大小为(batch_size,)），然后将该值expand_dims(,1)将值变为2*1的值K，即在位置0添加一个轴，假设值为[2 3]。broadcast_mul()将one_hot和值K相乘，因为one_hot的大小为batch_size*number，K的大小为batch_size*1，这样会将K自动扩展为batch_size*number，和one_hot逐位相乘，这样就能得到每个batch对应的增加结果，大小为atch_size*number,结果为[[0, 0, 2], [0,3,0]]
• 将这个结果加到之前的fc7层的值上，这样就只会改变batch对应的标签上的值了
• 然后在将得到的结果乘以scale参数s,得到s*cos(m+θ_j)
• 将这个值s*cos(m+θ_j)作为softmax函数的输入，得到最终的预测结果，即概率
• 然后将该结果输入交叉熵损失函数中进行计算得到损失

 

下面的图中只显示了角度在[20^o,100^o]间变化是的target logit变化的结果。这是因为在训练一开始时，权重W_yi和特征向量x_i的角度是90，然后进过训练慢慢会停在30附近，此时的target logit的值也接近概率1：

 

如果进行的是二分类，我们发现ArcFace在整个时间间隔中有着更稳健的线性角度边界。相反，SphereFace和CosFace则有着非线性的角度边界：

 

 

 

 

设置s=64，m=0.5，使用PReLU和max pooling layer