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KIT University of the State of Baden-Württemberg and National Large-scale Research Center of the Helmholtz Association INSTITUT FÜR ANTHROPOMATIK, FAKULTÄT FÜR INFORMATIK www.kit.edu Facial Image Processing and Analysis (FIPA) http://face.cs.kit.edu/ Hazım Kemal Ekenel, [email protected] Karlsruhe, 21/10/2010

Facial Image Processing and Analysis (FIPA)

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KIT – University of the State of Baden-Württemberg and

National Large-scale Research Center of the Helmholtz Association

INSTITUT FÜR ANTHROPOMATIK, FAKULTÄT FÜR INFORMATIK

www.kit.edu

Facial Image Processing and Analysis (FIPA)http://face.cs.kit.edu/

Hazım Kemal Ekenel, [email protected]

Karlsruhe, 21/10/2010

Institut für Anthropomatik, Fakultät für Informatik2 21.10.2010

Facial Image Processing and Analysis (FIPA)

The task of automatically analyzing face images

to acquire information about the depicted

persons, e.g. age, expression, gender, gesture,

and identity.

A wide range of application domains: security,

smart environments, human-computer interfaces,

content-based image and video analysis …

High commercial exploitation potential: Current

market size of “face recognition for security

domain” is 350 million USD, projected to exceed

1 billion USD in 2014*

Hazım Kemal Ekenel – Facial Image Processing and Analysis (FIPA)

*Source: Biometrics Market and Industry Report 2009-2014, International Biometric Group, Oct. 2008

Age

Gender

Identity

ExpressionGesture

Institut für Anthropomatik, Fakultät für Informatik3 21.10.2010

FIPA members

PhD Students

Mika Fischer

Hua Gao

Tobias Gehrig

Visiting:

Luo Dan (Waseda Uni., Japan)

B.S./M.S. Students

Nikolas Hesse

Elena Astankow

Benjamin Hujer

Derick Beng Yuh

Chengchao Qu

Matthias Richter

Matthias Steiner

Hazım Kemal Ekenel – Facial Image Processing and Analysis (FIPA)

Institut für Anthropomatik, Fakultät für Informatik4 21.10.2010

Occlusion Robust

Face RecognitionIdentity

Robust Face

RecognitionIdentity

Current State of Research*

Illumination Robust

Face RecognitionIdentity

*A Robust Face Recognition Algorithm for Real-World Applications (H.K. Ekenel, Ph.D. thesis, University of Karlsruhe (TH), Feb. 2009, Supervisors: A. Waibel, J. Kittler)

Expression Robust

Face RecognitionIdentity

Hazım Kemal Ekenel – Facial Image Processing and Analysis (FIPA)

Facial occlusion

Expression

Illumination

Misalignment

Uncontrolled capture conditions

A single, generic algorithm

Institut für Anthropomatik, Fakultät für Informatik5 21.10.2010

Outcomes and Achievements

Over 40 publications in peer reviewed international journals & conferences

EBF European Biometric Research Award 2008

Best performing systems in the CLEAR Evaluations 2006, 2007

Leading face recognition research in the CHIL, SFB 588 and Quaero projects

A wide range of real-world applications (Best Demo Award @ IEEE International Conference

on Automatic Face and Gesture Recognition 2008)

Hazım Kemal Ekenel – Facial Image Processing and Analysis (FIPA)

Entrance Monitoring Face LabelerPerson Retrieval in Movies

Institut für Anthropomatik, Fakultät für Informatik6 21.10.2010

Face Identification Identity

Expression Recognition Expression

GenderGender Classification

Age Classification Age Interval

Objective

Hazım Kemal Ekenel – Facial Image Processing and Analysis (FIPA)

Facial Image

Processing and Analysis

Age, Expression,

Gender, Gesture,

Identity

Robust face detection, facial feature localization and tracking across different poses

A single, shared face representation framework to derive information from the face image

To read the face as humans do.

Gesture Recognition Gesture

Institut für Anthropomatik, Fakultät für Informatik7 21.10.2010

Face Detection

Hazım Kemal Ekenel – Facial Image Processing and Analysis (FIPA)

Institut für Anthropomatik, Fakultät für Informatik8 21.10.2010

Face Modeling with Active Appearance Models

Hazım Kemal Ekenel – Facial Image Processing and Analysis (FIPA)

A generative model

Institut für Anthropomatik, Fakultät für Informatik9 21.10.2010

2D AAMs Example

110 sps 220 sps

330 sps

xAxA 110 xAxA 220 xAxA 330 )(0 xA

0s

Hazım Kemal Ekenel – Facial Image Processing and Analysis (FIPA)

Institut für Anthropomatik, Fakultät für Informatik10 21.10.2010

Model-based Face Registration

Hazım Kemal Ekenel – Facial Image Processing and Analysis (FIPA)

Non-linear morphing with piece-wise affine warp

Institut für Anthropomatik, Fakultät für Informatik11 21.10.2010

Active Appearance Model Tracking in Video

Hazım Kemal Ekenel – Facial Image Processing and Analysis (FIPA)

Institut für Anthropomatik, Fakultät für Informatik12 21.10.2010

Face Verification

Hazım Kemal Ekenel – Facial Image Processing and Analysis (FIPA)

Multi-resolution face models:

Face Recognition Grand Challenge,

Experiment 4: Controlled vs. Uncontrolled matching:

92.5% VR @ 0.1 FAR Best published result!

Institut für Anthropomatik, Fakultät für Informatik13 21.10.2010

Pair Matching / Face Recognition in Wild

Given

Two face images

Not given

Training data of the same persons

Facial feature locations

Task

Classify whether it’s the same

person

Quite difficult problem!

Same person?

Hazım Kemal Ekenel – Facial Image Processing and Analysis (FIPA)

Institut für Anthropomatik, Fakultät für Informatik14 21.10.2010

Web Image Search: Example

Hazım Kemal Ekenel – Facial Image Processing and Analysis (FIPA)

Institut für Anthropomatik, Fakultät für Informatik15 21.10.2010

Web Image Search: Example

Hazım Kemal Ekenel – Facial Image Processing and Analysis (FIPA)

Institut für Anthropomatik, Fakultät für Informatik16 21.10.2010

Web Image Search: Example

Hazım Kemal Ekenel – Facial Image Processing and Analysis (FIPA)

Institut für Anthropomatik, Fakultät für Informatik17 21.10.2010

Web Image Search: Example

Hazım Kemal Ekenel – Facial Image Processing and Analysis (FIPA)

Institut für Anthropomatik, Fakultät für Informatik18 21.10.2010

Web Image Search: Example

Hazım Kemal Ekenel – Facial Image Processing and Analysis (FIPA)

Institut für Anthropomatik, Fakultät für Informatik19 21.10.2010

Web Image Search: Example

Hazım Kemal Ekenel – Facial Image Processing and Analysis (FIPA)

Institut für Anthropomatik, Fakultät für Informatik20 21.10.2010

Facial Action Coding System (FACS)

Recognizing facial action units (AU)

Emotion Classification (Happy, sad, angry, etc …)

Facial Expression Analysis

Institut für Anthropomatik, Fakultät für Informatik21 21.10.2010

Age Estimation

Institut für Anthropomatik, Fakultät für Informatik22 21.10.2010

Gender Classification

Institut für Anthropomatik, Fakultät für Informatik23 21.10.2010

Real-World Applications*

Access Control: 100%, 25 subjects

Smart Environments:Best system in the CLEAR evals (96.4%, 28 subjects)

*Winner of the Best Demo Award in IEEE Intl. Conf. on Automatic Face and Gesture Recognition (FG 2008)

Surveillance: 92.5%, 41 subjects

ICCV’07ACM MM’08

Hazım Kemal Ekenel – Facial Image Processing and Analysis (FIPA)

Institut für Anthropomatik, Fakultät für Informatik24 21.10.2010

Real World Applications*

Person retrieval in TV series: Recall: 91.3%, Precision: 98.8%

Humanoid Robots:

*Winner of the Best Demo Award inIEEE Intl. Conf. on Automatic Face andGesture Recognition (FG 2008)FG’08

IEEE Trans. on Robotics’07

Hazım Kemal Ekenel – Facial Image Processing and Analysis (FIPA)

Institut für Anthropomatik, Fakultät für Informatik25 21.10.2010

Organization of the Seminar

Hazım Kemal Ekenel – Facial Image Processing and Analysis (FIPA)

Institut für Anthropomatik, Fakultät für Informatik26 21.10.2010

Ablauf

Aufgabe: Präsentation eines Themas basierend auf 1-2

wissenschaftlichen Papers

Pro Termin ein Vortrag mit anschließender Diskussion

Regelmäßige Anwesenheit erforderlich

Bitte die Papers zu den jeweiligen Vorträgen vorher

lesen (Download über die Webseite)

Ausarbeitung erforderlich

Institut für Anthropomatik, Fakultät für Informatik27 21.10.2010

Der Vortrag

Mindestens 2 Treffen mit dem Betreuer:

Besprechen der vergebenen Papers

Besprechen der Folien

30min Vortrag + 10min Diskussion

Sprache für Vortrag und Folien: Englisch

Vortrag vorher üben!

Die zentralen Vokabeln kennen, ggf. Aussprache

nachschlagen

Ausreichend laut, langsam und deutlich sprechen

Institut für Anthropomatik, Fakultät für Informatik28 21.10.2010

Folien

Richtwert: pro Folie knapp zwei Minuten einplanen

Vorher überlegen, welche Folien notfalls ausgelassen werden

können

Vollständige Referenzen auf die Papers, auf denen

der Vortrag basiert

Jeden auf den eigenen Folien vorkommenden Begriff

erklären können

Nach Bildern/Videos zum Paper suchen

Institut für Anthropomatik, Fakultät für Informatik29 21.10.2010

Gliederung

Einleitung

Problemdefinition / Ziel (einfach und für jeden verständlich halten!)

Einordnung, verwandte Arbeiten

Verfahren

Vor dem “Wie” an das “Warum” erinnern

Wenn Formeln notwendig: alle Bestandteile erklären

Experimente

Komplizierte Tabellen ggf. aufbrechen

Zusammenfassung

Offene Probleme

Institut für Anthropomatik, Fakultät für Informatik30 21.10.2010

Foliengestaltung

Eigener Name, Datum, Foliennummern

Ausreichende Schriftgröße und Kontrast

Den Rändern nicht zu nahe kommen

Format für die Folienabgabe: pdf oder ppt

Bei Grafiken: Legende und Achsenbeschriftungen

nicht vergessen

Institut für Anthropomatik, Fakultät für Informatik31 21.10.2010

Possible Topics

Face detection

Facial feature localization

Face modeling

Face recognition

Face verification

Facial expression analysis

Emotion classification

Age estimation

Gender classification

Facial gesture recognition

Institut für Anthropomatik, Fakultät für Informatik32 21.10.2010

Thank you for your attention

Hazım Kemal Ekenel – Facial Image Processing and Analysis (FIPA)

Hazım Kemal Ekenel, [email protected]