面部表情是传递情感的重要信息,是家畜生理、心理和行为的综合反映,可以用于评估家畜福利。由于家畜面部肌群结构简单,因此家畜面部不同区域的细微变化对于表情的反映较难识别。该研究提出一种基于多注意力机制级联LSTM框架模型(Multi-attention Cascaded Long Short Term Memory,MA-LSTM)对家猪时序面部表情进行分类识别。首先通过简化的多任务级联卷积结构实现帧图像中猪脸的快速检测与定位,去除非猪脸区域对于识别性能的影响。其次提出一种多注意力机制模块,利用不同特征通道视觉信息不同相应峰值响应区域也不同这一特性,通过对峰值响应相近区域进行聚类捕获表情变化引起的面部显著性区域,实现对面部细微变化的关注。在自标注构建的家猪表情数据集上的试验结果表明,该研究提出的多注意力机制级联LSTM模型在4类表情的平均识别准确率为91.826%,对比关闭多注意力机制模块平均识别准确率平均提升6.3个百分点,同时误分率也有较为明显的降低。对比其他常用面部表情识别算法LBP-TOP、HOG-TOP、ELRCN、STC-NLSTM,MA-LSTM模型平均识别精度分别提升约32.6、18.0、5.9和4.4个百分点。试验结果验证了该研究提出的多注意力机制级联LSTM模型在猪脸表情识别的有效性。
