專利名稱：一種面向樓宇電視廣告系統(tǒng)的智能控制裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種面向樓宇電視廣告系統(tǒng)的智能控制裝置和方法。
背景技術(shù)：
隨著樓宇電視這種新興媒體的日益成熟，其生動的表現(xiàn)形式、分眾的清晰定位、強(qiáng)制的收視效果備受中高端廣告主的青睞，成為中國十幾年來新傳媒市場最成功的案例。全國數(shù)十個城市數(shù)萬棟商業(yè)樓宇的液晶電視聯(lián)播網(wǎng)已經(jīng)真實(shí)地存在于都市白領(lǐng)的生活之中， 潛移默化地影響著他們的品牌認(rèn)知，挑動著他們對于各種商品的購買欲望。如果說2004年前當(dāng)樓宇電視作為一個全新的媒介載體亮相時，還有許多人對其市場前景和盈利可能持有懷疑態(tài)度的話，三年后的今天樓宇電視所募集到的國際資金和廣告收入的突飛猛進(jìn)都給整個傳媒市場帶來了前所未有的沖擊。樓宇廣告是分眾傳媒最早創(chuàng)辦的一種媒體，就是安裝在高檔辦公樓、賓館、酒店、 寫字樓、大型商場等地方的一種樓宇液晶電視所播放的廣告。它的成功可以歸納為以下幾個方面。首先，相比傳統(tǒng)戶外廣告而言，它是一種電視化的戶外廣告，是音頻與視頻結(jié)合的廣告，它比常規(guī)戶外廣告更具表現(xiàn)力和打動力，它的價值在于不僅能提高品牌知名度，更可能以其影視的強(qiáng)大表現(xiàn)力改變受眾人群的品牌認(rèn)知，挑起人們對廣告商品的消費(fèi)欲望。另一方面，與常規(guī)廣告相比，它又是一種分眾化的廣告，分眾所打造的商業(yè)樓宇聯(lián)播廣告能精確鎖定企業(yè)主、經(jīng)理人和白領(lǐng)等更具消費(fèi)力的階層，能精確命中目標(biāo)受眾人群。另外，分眾的商業(yè)樓宇聯(lián)播廣告還具有極高的強(qiáng)制性收視效果。相比戶外廣告而言，分眾的LCD放置在強(qiáng)制性收視區(qū)，而且在商業(yè)樓宇中僅是唯一的頻道，同時LCD底部實(shí)時新聞滾動與精彩時尚的廣告相互穿插融合，有很高的廣告關(guān)注度。從另一個角度看，分眾的樓宇電視聯(lián)播廣告不僅具有視覺的強(qiáng)制性，更具有心理的強(qiáng)制性，就像是受眾人群在飛機(jī)上會不自覺去看航班雜志一樣，因?yàn)槭鼙娙巳禾幱谝粋€信息真空的地帶，他們會感到無聊、無趣以及不習(xí)慣，所以在商業(yè)樓宇電梯口滯留的受眾人群也有同樣的處境，無奈尋求解脫，無聊尋求刺激、無趣尋求有趣，只要有一點(diǎn)信息，就能激活注意和興趣，哪怕是廣告。因?yàn)樗麄兲幵谝粋€比廣告更無聊的時間和空間，這是所謂“等候力經(jīng)濟(jì)”最大的特征。而目前的樓宇廣告中，雖然其具有的生動的表現(xiàn)形式和強(qiáng)制的收視效果能夠形成很好的傳播效果，但是其分眾的清晰定位性卻仍值得進(jìn)一步改善，表現(xiàn)得更為智能化和人性化，強(qiáng)化廣告的傳達(dá)效果。這里主要表現(xiàn)在對受眾人群的主動觀察及做出相應(yīng)的廣告播放調(diào)整方面，需要利用新技術(shù)對受眾人群進(jìn)行更為人性的分層并有針對性地播放相應(yīng)廣告，從而能夠更為有效地進(jìn)行廣而告之，加強(qiáng)樓宇廣告的分眾自動定位能力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種可以實(shí)時判斷廣告受眾人群的特質(zhì)，并根據(jù)該特質(zhì)選取對應(yīng)的廣告播放內(nèi)容的面向樓宇電視廣告系統(tǒng)的智能控制裝置和方法。為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明一種面向樓宇電視廣告系統(tǒng)的智能控制方法，主要包括訓(xùn)練和識別兩個階段，其中該訓(xùn)練階段包括無先后順序之分且完全獨(dú)立的年齡估計(jì)訓(xùn)練與性別識別訓(xùn)練，每次訓(xùn)練的權(quán)值參數(shù)自動保存在對應(yīng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片的寄存器中，待到識別時該神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片自動從寄存器中獲取權(quán)值參數(shù)；所述的年齡估計(jì)訓(xùn)練按性別分成男女兩部分單獨(dú)進(jìn)行，訓(xùn)練前按性別先通過數(shù)據(jù)接口輸入由人臉圖像組成的男性或女性人臉庫和人臉庫中人臉圖像對應(yīng)的年齡標(biāo)簽的兩組文件；然后在DSP圖像處理單元中對樣本完成包括人臉圖像旋轉(zhuǎn)、縮放的幾何歸一化及灰度均衡光線標(biāo)準(zhǔn)化的圖像預(yù)處理；然后對預(yù)處理過的圖像利用NNSC算法在DPS圖像處理單元中計(jì)算出圖像特征值，并把該圖像特征值連同類別標(biāo)簽信息經(jīng)數(shù)據(jù)總線傳入對應(yīng)的年齡估計(jì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片，經(jīng)年齡估計(jì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片訓(xùn)練得出隱層與輸出層的權(quán)值參數(shù)并自動存儲至對應(yīng)的寄存器中；所述的性別識別訓(xùn)練，先通過數(shù)據(jù)接口輸入由人臉圖像組成的人臉庫和人臉庫中人臉圖像對應(yīng)的性別標(biāo)簽的兩組文件，然后在DSP圖像處理單元中對樣本完成包括人臉圖像旋轉(zhuǎn)、縮放的幾何歸一化和使用灰度均衡的光線標(biāo)準(zhǔn)化的圖像預(yù)處理；然后對預(yù)處理過的圖像利用PCA算法計(jì)算出圖像特征值，并把圖像特征值以及類別信息經(jīng)數(shù)據(jù)總線傳入對應(yīng)的性別識別神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片中，經(jīng)性別識別神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片訓(xùn)練得到隱層與輸出層的權(quán)值參數(shù)并自動存儲至對應(yīng)的寄存器中；該識別階段具體包括以下步驟步驟1、先通過圖像采集裝置獲取受樓宇電視眾人群圖像后并發(fā)送至DSP圖像處理單元進(jìn)行圖像預(yù)處理；步驟2、在DSP圖像處理單元中使用人臉檢測技術(shù)來獲得受眾人群圖像中所有受眾人群個體的人臉圖像，對檢測出的每張人臉圖像進(jìn)行雙眼坐標(biāo)定位，并利用獲得的雙眼信息進(jìn)行圖像幾何歸一化處理，同時使用灰度均衡技術(shù)進(jìn)行光線標(biāo)準(zhǔn)化的圖像預(yù)處理，并將其拉成行向量形式，然后將該樣本向量分別向事先離線訓(xùn)練好的PCA與NNSC兩個基矩陣做投影，得到與性別和年齡相關(guān)的兩組人臉特征值；步驟3、把步驟2中與性別相關(guān)的一組人臉特征值輸出至性別估計(jì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片中，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片從其寄存器中讀取已訓(xùn)練好的權(quán)值數(shù)據(jù)進(jìn)行性別識別，即可獲得當(dāng)前人臉圖像的性別標(biāo)簽信息，根據(jù)性別標(biāo)簽信息，將步驟2中與年齡相關(guān)的一組人臉特征值依照性別分別輸出至男性年齡估計(jì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片或女性年齡估計(jì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片中，該神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片從其對應(yīng)的寄存器中讀取已訓(xùn)練好的權(quán)值參數(shù)進(jìn)行年齡識別，并將該張人臉圖像的年齡估計(jì)值暫存在其計(jì)數(shù)存儲器中；循環(huán)運(yùn)行本步驟直至所有人臉圖像完成識別后，將計(jì)數(shù)存儲器中各人臉圖像所對應(yīng)的性別、年齡估計(jì)值發(fā)送至控制單元；步驟4、控制單元根據(jù)該數(shù)據(jù)判斷出當(dāng)前受眾人群占多數(shù)的性別年齡層，由此選擇已存有的針對該受眾人群性別年齡層的廣告送至樓宇電視進(jìn)行播放。所述的NNSC算法描述如下步驟1、設(shè)置迭代次數(shù)初值k = 1，PRP共軛梯度算法精度精度ζ >0.01和圖像重構(gòu)誤差ζ≤0.02;選擇基向量和系數(shù)向量Si (k)的非負(fù)初始值，并對基向量和系數(shù)向量SiGO進(jìn)行歸一化操作；步驟2、迭代過程
固定當(dāng)前的基向量％(k)，采用PRP算法實(shí)現(xiàn)系數(shù)向量Si(k)的迭代；令系數(shù)分量
Si(k)中的所有負(fù)元素為零，并歸一化克⑷=HsAk)然后令^ + ι)=先⑷.固定得
到的當(dāng)前值Si(k+1)，采用PRP算法實(shí)現(xiàn)基向量％(10的迭代；令基向量中的所有負(fù)元素為零，令 (k+l) :=ai(k)；令k:=k+l ；如果算法收斂則結(jié)束共軛梯度迭代過程，否則重新開始共軛梯度迭代過程；步驟3、對更新后的基函數(shù)A和系數(shù)矩陣S，判斷H|2 < C是否成立，若成立，
學(xué)習(xí)過程結(jié)束，算法收斂后得到的基函數(shù)A即為所求的NNSC基矩陣；否則重復(fù)步驟2的共軛梯度迭代過程。本發(fā)明一種面向樓宇電視廣告系統(tǒng)的智能控制裝置，主要包括圖像采集裝置、DSP 圖像處理單元、性別估計(jì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片、男性年齡估計(jì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片、女性年齡估計(jì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片和控制單元；其中圖像采集裝置用于采集樓宇電視受眾人群圖像，并發(fā)送至DSP圖像處理單元進(jìn)行圖像預(yù)處理；DSP圖像處理單元使用人臉檢測技術(shù)從圖像采集裝置傳來的受眾人群圖像中獲得所有受眾人群個體的人臉圖像，對檢測出的每張人臉圖像進(jìn)行雙眼坐標(biāo)定位，并利用獲得的雙眼信息進(jìn)行圖像幾何歸一化處理，同時使用灰度均衡技術(shù)進(jìn)行光線標(biāo)準(zhǔn)化的圖像預(yù)處理，并將其拉成行向量形式，然后將該行向量分別向事先離線訓(xùn)練好的PCA與NNSC兩個基矩陣做投影，得到分別與性別和年齡相關(guān)的兩組人臉特征值；性別估計(jì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片對經(jīng)過DSP圖像處理單元圖像預(yù)處理獲得的與性別相關(guān)的人臉特征值進(jìn)行性別識別，并依照性別識別結(jié)果將DSP圖像處理單中與年齡相關(guān)的一組人臉特征值輸出至男性年齡估計(jì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片或女性年齡估計(jì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片中；男性年齡估計(jì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片或女性年齡估計(jì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片對DSP圖像處理單元中與年齡相關(guān)的一組人臉特征值進(jìn)行年齡識別，并將各人臉圖像對應(yīng)的性別、年齡估計(jì)值發(fā)送至控制單元；控制單元根據(jù)該數(shù)據(jù)判斷出當(dāng)前受眾人群占多數(shù)的性別年齡層，由此選擇已存有的針對該受眾人群性別年齡層的廣告送至樓宇電視進(jìn)行播放。本發(fā)明對廣告受眾人群利用生物特征識別技術(shù)來進(jìn)行分層，在已有的識別技術(shù)上，年齡估計(jì)和性別識別可以對廣告受眾人群分層形成最大的商業(yè)價值。通過性別識別可以對受眾人群的性別進(jìn)行辨別，獲得當(dāng)前受眾人群的大部分同一性別特征，同時再利用年齡估計(jì)獲得總體的年齡層次，從而能夠有效地進(jìn)行針對性別、針對年齡層次受眾人群的廣告，獲得最佳的廣告效應(yīng)。


圖1為本發(fā)明中一種面向樓宇電視廣告系統(tǒng)的智能控制方法的工作流程示意圖；圖2為本發(fā)明中一種面向樓宇電視廣告系統(tǒng)的智能控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明中反饋的NNSC神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型示意圖。以下結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳述。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明一種面向樓宇電視廣告系統(tǒng)的智能控制方法，主要包括訓(xùn)練和識別兩個階段，其中該訓(xùn)練階段包括無先后順序之分且完全獨(dú)立的年齡估計(jì)訓(xùn)練與性別識別訓(xùn)練，本發(fā)明設(shè)置有三塊分別用于性別識別、男性人臉圖像年齡估計(jì)以及女性人臉圖像年齡估計(jì)的徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片，每次訓(xùn)練的權(quán)值參數(shù)自動保存在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片的寄存器中，待到識別時該神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片自動從寄存器中獲取權(quán)值參數(shù)；本發(fā)明按性別分成男女兩部分單獨(dú)進(jìn)行年齡估計(jì)訓(xùn)練，訓(xùn)練前按性別先通過數(shù)據(jù)接口輸入由人臉圖像組成的男性或女性人臉庫和人臉庫中人臉圖像對應(yīng)的年齡標(biāo)簽(如 1，2，30等)的兩組文件；然后在DSP圖像處理單元中對樣本完成包括人臉圖像旋轉(zhuǎn)、縮放等幾何歸一化處理、同時使用灰度均衡等進(jìn)行光線標(biāo)準(zhǔn)化處理的圖像預(yù)處理；然后對預(yù)處理過的圖像利用NNSC算法在DPS圖像處理單元中計(jì)算出圖像特征值，并把該圖像特征值連同類別標(biāo)簽信息經(jīng)數(shù)據(jù)總線傳入對應(yīng)的年齡估計(jì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片(通過類別標(biāo)簽信息確定應(yīng)選擇何種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片)，經(jīng)年齡估計(jì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片訓(xùn)練得出隱層與輸出層的權(quán)值參數(shù)并自動存儲至對應(yīng)的寄存器中(輸入層與隱層的權(quán)值不需要計(jì)算，固定為1)。性別識別訓(xùn)練時，先通過數(shù)據(jù)接口輸入由人臉圖像組成的人臉庫和人臉庫中人臉圖像對應(yīng)的性別標(biāo)簽(如O表示男性，1表示女性)的兩組文件，然后在DSP圖像處理單元中對樣本完成包括人臉圖像旋轉(zhuǎn)、縮放等幾何歸一化處理、同時使用灰度均衡等進(jìn)行光線標(biāo)準(zhǔn)化處理的圖像預(yù)處理；然后對預(yù)處理過的圖像利用PCA算法計(jì)算出圖像特征值，并把圖像特征值以及類別信息經(jīng)數(shù)據(jù)總線傳入對應(yīng)的性別識別神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片中，經(jīng)性別識別神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片訓(xùn)練得到隱層與輸出層的權(quán)值參數(shù)并自動存儲至對應(yīng)的寄存器中。如圖1、2所示，該識別階段具體包括以下步驟步驟1、先通過圖像采集裝置1獲取受樓宇電視眾人群圖像后并發(fā)送至DSP圖像處理單元2進(jìn)行圖像預(yù)處理；步驟2、在DSP圖像處理單元2中使用人臉檢測技術(shù)來獲得受眾人群圖像中所有受眾人群個體的人臉圖像，對檢測出的每張人臉圖像進(jìn)行雙眼坐標(biāo)定位，并利用獲得的雙眼信息進(jìn)行圖像幾何歸一化處理，同時使用灰度均衡技術(shù)進(jìn)行光線標(biāo)準(zhǔn)化的圖像預(yù)處理，并將其拉成行向量形式，然后將該樣本向量分別向事先離線訓(xùn)練好的PCA與NNSC兩個基矩陣做投影(即樣本行向量與基矩陣相乘)，得到與性別和年齡相關(guān)的兩組人臉特征值；步驟3、把步驟2中與性別相關(guān)的一組人臉特征值輸出至性別估計(jì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片 3中，性別估計(jì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片3從其寄存器中讀取已訓(xùn)練好的權(quán)值數(shù)據(jù)進(jìn)行性別識別，即可獲得當(dāng)前人臉圖像的性別標(biāo)簽信息，根據(jù)性別標(biāo)簽信息，將步驟2中與年齡相關(guān)的一組人臉特征值依照性別分別輸出至男性年齡估計(jì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片41或女性年齡估計(jì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片42中，該神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片41或42從其對應(yīng)的寄存器中讀取已訓(xùn)練好的權(quán)值參數(shù)進(jìn)行年齡識別，并將該張人臉圖像的年齡估計(jì)值暫存在其計(jì)數(shù)存儲器中；循環(huán)運(yùn)行本步驟直至所有人臉圖像完成識別后，將計(jì)數(shù)存儲器中各人臉圖像所對應(yīng)的性別、年齡估計(jì)值發(fā)送至控制單元5 ；步驟4、控制單元5根據(jù)該數(shù)據(jù)判斷出當(dāng)前受眾人群占多數(shù)的性別年齡層，由此選擇已存有的針對該受眾人群性別年齡層的廣告送至樓宇電視進(jìn)行播放。
如圖2所示，本發(fā)明一種面向樓宇電視廣告系統(tǒng)的智能控制裝置，主要包括圖像采集裝置1、DSP圖像處理單元2、性別估計(jì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片3、男性年齡估計(jì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片41、 女性年齡估計(jì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片42和控制單元5 其中圖像采集裝置1 用于采集樓宇電視受眾人群圖像，并發(fā)送至DSP圖像處理單元2進(jìn)行圖像預(yù)處理；DSP圖像處理單元2 使用人臉檢測技術(shù)從圖像采集裝置1傳來的受眾人群圖像中獲得所有受眾人群個體的人臉圖像，對檢測出的每張人臉圖像進(jìn)行雙眼坐標(biāo)定位，并利用獲得的雙眼信息進(jìn)行圖像幾何歸一化處理，同時使用灰度均衡技術(shù)進(jìn)行光線標(biāo)準(zhǔn)化的圖像預(yù)處理，并將其拉成行向量形式，然后將該行向量分別向事先離線訓(xùn)練好的PCA與NNSC兩個基矩陣做投影，得到分別與性別和年齡相關(guān)的兩組人臉特征值；性別估計(jì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片3 對經(jīng)過DSP圖像處理單元2圖像預(yù)處理獲得的與性別相關(guān)的人臉特征值進(jìn)行性別識別，并依照性別識別結(jié)果將DSP圖像處理單元2中與年齡相關(guān)的一組人臉特征值輸出至男性年齡估計(jì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片41或女性年齡估計(jì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片 42中；男性年齡估計(jì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片41或女性年齡估計(jì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片42 對DSP圖像處理單元2中與年齡相關(guān)的一組人臉特征值進(jìn)行年齡識別，并將各人臉圖像對應(yīng)的性別、年齡估計(jì)值發(fā)送至控制單元5 ；控制單元5:根據(jù)該數(shù)據(jù)判斷出當(dāng)前受眾人群占多數(shù)的性別年齡層，由此選擇已存有的針對該受眾人群性別年齡層的廣告送至樓宇電視進(jìn)行播放。本發(fā)明在正常工作狀態(tài)下，三塊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片中用于性別識別神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片3首先工作，其輸出結(jié)果為0(男性)或者1 (女性)，借用簡單門電路將結(jié)果輸出端口與男性年齡估計(jì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片41和女性年齡估計(jì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片42分別相連接，達(dá)到自動選擇芯片的目的。由于計(jì)算量比較大，NNSC基矩陣與PCA基矩陣的計(jì)算不宜在DSP圖像處理單元2 中實(shí)現(xiàn)，因此采用離線計(jì)算的方式，并將計(jì)算好的矩陣值存儲至各神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片的寄存器中。對于給定的年齡估計(jì)訓(xùn)練樣本，事先在PC機(jī)上利用NNSC算法對訓(xùn)練樣本進(jìn)行離線訓(xùn)練得到基矩陣，然后把該基矩陣通過數(shù)據(jù)接口傳入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片的寄存器中。在DSP 圖像處理單元2中，將經(jīng)預(yù)處理過后的人臉圖像拉成的行向量與該基矩陣進(jìn)行相乘，即可得到與年齡相關(guān)的特征向量，這些特征向量數(shù)據(jù)再傳入相應(yīng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片進(jìn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)權(quán)值參數(shù)的訓(xùn)練或者直接用于識別。對于性別識別訓(xùn)練樣本，同樣事先在PC機(jī)上借助PCA算法對訓(xùn)練樣本進(jìn)行離線計(jì)算獲取基矩陣，，然后把該基矩陣通過數(shù)據(jù)接口傳入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片的寄存器中。在DSP圖像處理單元2中，將預(yù)處理過后的人臉圖像拉成的行向量與該基矩陣相乘，即可得到與性別相關(guān)的特征向量，這些特征向量數(shù)據(jù)傳入相應(yīng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片進(jìn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)權(quán)值參數(shù)的訓(xùn)練或者直接用于識別。如果用戶有自己的人臉庫，想對裝置重新訓(xùn)練，那么本發(fā)明將提供算法包供用戶離線計(jì)算出上述兩組基矩陣，用戶可將結(jié)果通過數(shù)據(jù)接口傳入裝置，之后的識別訓(xùn)練步驟可根據(jù)裝置外設(shè)按鈕進(jìn)行操作。本發(fā)明的裝置外設(shè)一系列操作按鈕，如“訓(xùn)練參數(shù)設(shè)置”，“開始訓(xùn)練”，“開始工作”等，其中“訓(xùn)練參數(shù)設(shè)置”按鈕下附有“性別識別”和“年齡估計(jì)”， “年齡估計(jì)”下設(shè)有“男性”和“女性”的性別選擇按鈕，當(dāng)需要時可以對本裝置的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片進(jìn)行樣本訓(xùn)練。本發(fā)明所采用的非負(fù)稀疏編碼算法(NNSC)是一種新的子空間方法，它是NMF算法和SC算法的一種結(jié)合。它對基圖像的像素點(diǎn)和重建系數(shù)都施加了非負(fù)性約束，使得重建圖像是由基圖像非減的疊加組合而成，更符合人類思維中“局部構(gòu)成整體”的概念，同時和年齡變化對人臉影響表現(xiàn)上的局部性相吻合，具有直觀的針對年齡估計(jì)的應(yīng)用能力的可行性。其對人臉圖像的特征提取能力正好符合了年齡估計(jì)所需的特征提取的要求，可以作為很好的年齡估計(jì)的特征提取方法。所述的基于擴(kuò)展的非負(fù)稀疏編碼(NNSC)算法是在Hoyer提出的非負(fù)稀疏編碼 (NNSC)算法的基礎(chǔ)上，考慮到初級視覺系統(tǒng)的主視皮層Vl區(qū)對側(cè)膝體LGN層的反饋輸入， 模擬視覺系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)，建立了一個有連接反饋的NNSC神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，如圖3所示。其中輸入層單元代表外界自然感知信息經(jīng)視網(wǎng)膜成像后投影在LGN層的傳入信號；前饋連接代表Vl區(qū)簡單細(xì)胞的感受野；輸出層代表Vl區(qū)的簡單細(xì)胞，其活動狀態(tài)對應(yīng)自然感知信息的非負(fù)稀疏編碼，輸出層有自反饋并且對輸入層存在反饋連接。參數(shù)符號含義敘述如下表示LGN到Vl區(qū)的前饋連接通路；ai表示Vl區(qū)到LGN的反饋連接通路；(Si)表示神經(jīng)元響應(yīng)的自抑制函數(shù)；X表示由視網(wǎng)膜映射到LGN的數(shù)據(jù)集合；x(k)表示像素坐標(biāo)％表示基函數(shù)A的第i列向量；Si表示系數(shù)矩陣S的第i行向量，e,表示誤差矩陣E = X-AS的第i 行向量。所述的擴(kuò)展的NNSC目標(biāo)函數(shù)定義如下
權(quán)利要求
1.一種面向樓宇電視廣告系統(tǒng)的智能控制方法，其特征在于主要包括訓(xùn)練和識別兩個階段，其中該訓(xùn)練階段包括無先后順序之分且完全獨(dú)立的年齡估計(jì)訓(xùn)練與性別識別訓(xùn)練，每次訓(xùn)練的權(quán)值參數(shù)自動保存在對應(yīng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片的寄存器中，待到識別時該神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片自動從寄存器中獲取權(quán)值參數(shù)；所述的年齡估計(jì)訓(xùn)練按性別分成男女兩部分單獨(dú)進(jìn)行，訓(xùn)練前按性別先通過數(shù)據(jù)接口輸入由人臉圖像組成的男性或女性人臉庫和人臉庫中人臉圖像對應(yīng)的年齡標(biāo)簽的兩組文件；然后在DSP圖像處理單元中對樣本完成包括人臉圖像旋轉(zhuǎn)、縮放的幾何歸一化及灰度均衡光線標(biāo)準(zhǔn)化的圖像預(yù)處理；然后對預(yù)處理過的圖像利用NNSC算法在DPS圖像處理單元中計(jì)算出圖像特征值，并把該圖像特征值連同類別標(biāo)簽信息經(jīng)數(shù)據(jù)總線傳入對應(yīng)的年齡估計(jì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片，經(jīng)年齡估計(jì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片訓(xùn)練得出隱層與輸出層的權(quán)值參數(shù)并自動存儲至對應(yīng)的寄存器中；所述的性別識別訓(xùn)練，先通過數(shù)據(jù)接口輸入由人臉圖像組成的人臉庫和人臉庫中人臉圖像對應(yīng)的性別標(biāo)簽的兩組文件，然后在DSP圖像處理單元中對樣本完成包括人臉圖像旋轉(zhuǎn)、縮放的幾何歸一化和使用灰度均衡的光線標(biāo)準(zhǔn)化的圖像預(yù)處理；然后對預(yù)處理過的圖像利用PCA算法計(jì)算出圖像特征值，并把圖像特征值以及類別信息經(jīng)數(shù)據(jù)總線傳入對應(yīng)的性別識別神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片中，經(jīng)性別識別神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片訓(xùn)練得到隱層與輸出層的權(quán)值參數(shù)并自動存儲至對應(yīng)的寄存器中；該識別階段具體包括以下步驟步驟1、先通過圖像采集裝置獲取受樓宇電視眾人群圖像后并發(fā)送至DSP圖像處理單元進(jìn)行圖像預(yù)處理；步驟2、在DSP圖像處理單元中使用人臉檢測技術(shù)來獲得受眾人群圖像中所有受眾人群個體的人臉圖像，對檢測出的每張人臉圖像進(jìn)行雙眼坐標(biāo)定位，并利用獲得的雙眼信息進(jìn)行圖像幾何歸一化處理，同時使用灰度均衡技術(shù)進(jìn)行光線標(biāo)準(zhǔn)化的圖像預(yù)處理，并將其拉成行向量形式，然后將該樣本向量分別向事先離線訓(xùn)練好的PCA與NNSC兩個基矩陣做投影，得到與性別和年齡相關(guān)的兩組人臉特征值；步驟3、，把步驟2中與性別相關(guān)的一組人臉特征值輸出至性別估計(jì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片中， 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片從其寄存器中讀取已訓(xùn)練好的權(quán)值數(shù)據(jù)進(jìn)行性別識別，即可獲得當(dāng)前人臉圖像的性別標(biāo)簽信息，根據(jù)性別標(biāo)簽信息，將步驟2中與年齡相關(guān)的一組人臉特征值依照性別分別輸出至男性年齡估計(jì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片或女性年齡估計(jì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片中，該神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片從其對應(yīng)的寄存器中讀取已訓(xùn)練好的權(quán)值參數(shù)進(jìn)行年齡識別，并將該張人臉圖像的年齡估計(jì)值暫存在其計(jì)數(shù)存儲器中；循環(huán)運(yùn)行本步驟直至所有人臉圖像完成識別后，將計(jì)數(shù)存儲器中各人臉圖像所對應(yīng)的性別、年齡估計(jì)值發(fā)送至控制單元；步驟4、控制單元根據(jù)該數(shù)據(jù)判斷出當(dāng)前受眾人群占多數(shù)的性別年齡層，由此選擇已存有的針對該受眾人群性別年齡層的廣告送至樓宇電視進(jìn)行播放。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種面向樓宇電視廣告系統(tǒng)的智能控制方法，其特征在于所述的NNSC算法描述如下步驟1、設(shè)置迭代次數(shù)初值k = 1，PRP共軛梯度算法精度精度ζ >0.01和圖像重構(gòu)誤差ζ彡0.02 ；選擇基向量 (k)和系數(shù)向量Si (k)的非負(fù)初始值，并對基向量 (k)和系數(shù)向量SiGO進(jìn)行歸一化操作； 步驟2、迭代過程固定當(dāng)前的基向量^ (k)，采用PRP算法實(shí)現(xiàn)系數(shù)向量SiGO的迭代；令系數(shù)分量Si (k)中的所有負(fù)元素為零，并歸一化1⑷=HsAk)然后令“Λ + 1) = li(k).固定得到的當(dāng)前值Si(k+1)，采用PRP算法實(shí)現(xiàn)基向量％(10的迭代；令基向量中的所有負(fù)元素為零，令 (k+l) := (k)；令k:=k+l ；如果算法收斂則結(jié)束共軛梯度迭代過程，否則重新開始共軛梯度迭代過程；步驟3、對更新后的基函數(shù)A和系數(shù)矩陣S，判斷Hl2 < C是否成立，若成立，學(xué)習(xí)過程結(jié)束，算法收斂后得到的基函數(shù)A即為所求的NNSC基矩陣；否則重復(fù)步驟2的共軛梯度迭代過程。
3. 一種面向樓宇電視廣告系統(tǒng)的智能控制裝置，其特征在于主要包括圖像采集裝置、DSP圖像處理單元、性別估計(jì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片、男性年齡估計(jì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片、女性年齡估計(jì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片和控制單元；其中圖像采集裝置用于采集樓宇電視受眾人群圖像，并發(fā)送至DSP圖像處理單元進(jìn)行圖像預(yù)處理；DSP圖像處理單元使用人臉檢測技術(shù)從圖像采集裝置傳來的受眾人群圖像中獲得所有受眾人群個體的人臉圖像，對檢測出的每張人臉圖像進(jìn)行雙眼坐標(biāo)定位，并利用獲得的雙眼信息進(jìn)行圖像幾何歸一化處理，同時使用灰度均衡技術(shù)進(jìn)行光線標(biāo)準(zhǔn)化的圖像預(yù)處理，并將其拉成行向量形式，然后將該行向量分別向事先離線訓(xùn)練好的PCA與NNSC兩個基矩陣做投影，得到分別與性別和年齡相關(guān)的兩組人臉特征值；性別估計(jì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片對經(jīng)過DSP圖像處理單元圖像預(yù)處理獲得的與性別相關(guān)的人臉特征值進(jìn)行性別識別，并依照性別識別結(jié)果將DSP圖像處理單中與年齡相關(guān)的一組人臉特征值輸出至男性年齡估計(jì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片或女性年齡估計(jì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片中；男性年齡估計(jì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片或女性年齡估計(jì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片對DSP圖像處理單元中與年齡相關(guān)的一組人臉特征值進(jìn)行年齡識別，并將各人臉圖像對應(yīng)的性別、年齡估計(jì)值發(fā)送至控制單元；控制單元根據(jù)該數(shù)據(jù)判斷出當(dāng)前受眾人群占多數(shù)的性別年齡層，由此選擇已存有的針對該受眾人群性別年齡層的廣告送至樓宇電視進(jìn)行播放。
全文摘要
本發(fā)明一種面向樓宇電視廣告系統(tǒng)的智能控制裝置和方法，主要包括圖像采集裝置、DSP圖像處理單元、性別估計(jì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片、男性年齡估計(jì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片、女性年齡估計(jì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片和控制單元；利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片進(jìn)行對當(dāng)前受眾人群進(jìn)行性別年齡識別，從而選擇已存有的針對該受眾人群性別年齡層的廣告送至樓宇電視進(jìn)行播放；從而能夠有效地進(jìn)行針對性別、針對年齡層次受眾人群的廣告，獲得最佳的廣告效應(yīng)。
文檔編號G06K9/62GK102201188SQ20111013675
公開日2011年9月28日 申請日期2011年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月25日
發(fā)明者杜吉祥, 翟傳敏 申請人:華僑大學(xué)