【Demo】基于CNN实现对摄像头捕捉人脸的性别和年龄预测

主要组成部分

人脸识别模块（使用OpenCV自带的人脸识别功能，效果一般）
性别分类模型（使用keras构建的一个CNN）
年龄预测模型（使用keras构建的一个CNN）

实现思路

准备数据

原始数据来源于 https://data.vision.ee.ethz.ch/cvl/rrothe/imdb-wiki/static/wiki_crop.tar
原始数据集包含的图片数量很多，我从中筛选了大约10000张图片（筛选条件为：由OpenCV识别出的face数目为1、性别已知、男女各约5000张）
将图片由RGB图转换为灰度图，将图片尺寸压缩为20*20
从10000张图片中抽取1000张（男女比例相当）作为测试集，其余作为训练集

训练模型

性别分类模型和年龄预测模型的结构相同，均为两层卷积层，一层池化层，一层全连接层，一层输出层
性别分类模型的输出层使用sigmoid激活，损失函数选用binary_crossentropy
年龄预测模型的输出层使用relu激活，损失函数选用mean_absolute_error

性别分类：

# train4gender.py
def train_CNN(x_train, y_train, x_test, y_test):
    input_layer = Input(shape=(20, 20, 1), name="input_layer")

    conv2d_layer = Conv2D(32, kernel_size=(3, 3), activation='relu')(input_layer)
    conv2d_layer = Conv2D(64, (3, 3), activation='relu')(conv2d_layer)
    pool_layer = MaxPooling2D(pool_size=(2, 2))(conv2d_layer)
    pool_layer = Dropout(0.25)(pool_layer)
    flatten_layer = Flatten()(pool_layer)
    hidden_layer = Dense(128, activation='relu')(flatten_layer)
    hidden_layer = Dropout(0.5)(hidden_layer)

    output_layer = Dense(units=1, activation="sigmoid", name="output_layer")(hidden_layer)
    model = Model(input_layer, output_layer)
    model.compile(optimizer="adam", loss="binary_crossentropy", metrics=["accuracy"])
    history = model.fit(x_train, y_train, validation_data=(x_test, y_test), batch_size=batch_size, epochs=epochs, verbose=2)
    return model, history

年龄预测：

# train4age.py
def train_CNN(x_train, y_train, x_test, y_test):
    input_layer = Input(shape=(20, 20, 1), name="input_layer")

    conv2d_layer = Conv2D(32, kernel_size=(3, 3), activation='relu')(input_layer)
    conv2d_layer = Conv2D(64, (3, 3), activation='relu')(conv2d_layer)
    pool_layer = MaxPooling2D(pool_size=(2, 2))(conv2d_layer)
    pool_layer = Dropout(0.25)(pool_layer)
    flatten_layer = Flatten()(pool_layer)
    hidden_layer = Dense(128, activation='relu')(flatten_layer)
    hidden_layer = Dropout(0.5)(hidden_layer)

    output_layer = Dense(units=1, activation="relu", name="output_layer")(hidden_layer)
    model = Model(input_layer, output_layer)
    model.compile(optimizer="adam", loss="mae")
    history = model.fit(x_train, y_train, validation_data=(x_test, y_test), batch_size=batch_size, epochs=epochs, verbose=2)
    return model, history