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基于时空融合的卷积序列学习用于唇读

Shilin Wang Feng Cheng Xingxuan Zhang

摘要

当前最先进的唇读方法基于序列到序列架构,这类架构最初为自然语言翻译和语音识别任务而设计。因此,这些方法未能充分挖掘唇部运动的固有特性,导致两个主要缺陷:其一,短时程时间依赖关系——这对从唇部图像映射到视觉音素(visemes)至关重要——未获得额外关注;其二,现有序列模型由于采用全局平均池化(Global Average Pooling, GAP),丢弃了局部空间信息。为有效解决上述问题,本文提出一种时序焦点模块(Temporal Focal Block),以充分建模短时程时间依赖关系;同时设计一种时空融合模块(Spatio-Temporal Fusion Module, STFM),在保留局部空间信息的同时,实现特征维度的压缩。实验结果表明,所提方法在使用远少于现有方法的训练数据、并采用更轻量级卷积特征提取器的情况下,仍能达到与当前最先进方法相当的性能。得益于卷积结构与局部自注意力机制的结合,训练时间显著缩短了12天。


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