ExpFace:深層顔認識のための指数関数的角マージン損失

ExpFace:深層顔認識のための指数関数的角マージン損失

なぜ重要か: 企業や社会への影響が見込まれ、一般メディアにも波及する可能性があります。

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arXiv:2509.19753v1発表形式:クロス

概要:顔認識は、クラス内距離をクラス間距離よりも小さく保つために高い識別能力を必要とするオープンセット問題です。SphereFace、CosFace、ArcFaceなどのマージンベースのソフトマックス損失は、クラス内コンパクト性とクラス間分離性を向上させるために広く採用されてきましたが、ノイズサンプルの影響を無視しています。角度空間におけるサンプルの分布を調べると、クリーンなサンプルは主に中心領域にクラスター化し、ノイズサンプルは周辺領域にシフトする傾向があることが分かります。この観察結果に基づき、角度指数項をマージンとして導入する指数角度マージン損失(ExpFace)を提案します。この設計は、角度空間内で中心領域ではより大きなペナルティを、周辺領域ではより小さなペナルティを適用することにより、クリーンなサンプルを強調しながらノイズサンプルを抑圧します。マージン埋め込み形式、類似度曲線、勾配曲線の観点から、ExpFaceと従来のマージンベースのソフトマックス損失の統一的な分析を行い、ExpFaceはSphereFaceの訓練不安定性とArcFaceの非単調性を回避するだけでなく、角度空間における決定境界と同様にペナルティを適用する類似度曲線を示すことを示します。広範な実験により、ExpFaceが最先端の性能を達成することが実証されました。今後の研究を促進するために、ソースコードをhttps://github.com/dfr-code/ExpFaceで公開しました。

原文(英語)を表示

Title (EN): ExpFace: Exponential Angular Margin Loss for Deep Face Recognition

arXiv:2509.19753v1 Announce Type: cross
Abstract: Face recognition is an open-set problem requiring high discriminative power to ensure that intra-class distances remain smaller than inter-class distances. Margin-based softmax losses, such as SphereFace, CosFace, and ArcFace, have been widely adopted to enhance intra-class compactness and inter-class separability, yet they overlook the impact of noisy samples. By examining the distribution of samples in the angular space, we observe that clean samples predominantly cluster in the center region, whereas noisy samples tend to shift toward the peripheral region. Motivated by this observation, we propose the Exponential Angular Margin Loss (ExpFace), which introduces an angular exponential term as the margin. This design applies a larger penalty in the center region and a smaller penalty in the peripheral region within the angular space, thereby emphasizing clean samples while suppressing noisy samples. We present a unified analysis of ExpFace and classical margin-based softmax losses in terms of margin embedding forms, similarity curves, and gradient curves, showing that ExpFace not only avoids the training instability of SphereFace and the non-monotonicity of ArcFace, but also exhibits a similarity curve that applies penalties in the same manner as the decision boundary in the angular space. Extensive experiments demonstrate that ExpFace achieves state-of-the-art performance. To facilitate future research, we have released the source code at: https://github.com/dfr-code/ExpFace.

Published: 2025-09-24 19:00 UTC


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