基于变换域和PCA的人脸识别方法研究

基于变换域和PCA的人脸识别方法研究作者：张娜娜学位授予单位：上海师范大学相似文献(10条)1.学位论文宋加涛基于二值边缘图像的眼睛定位和人脸识别2004人脸自动识别是一种利用计算机分析人脸图像特征以实现人的身份验证的技术,是近二十年来图像处理、模式识别和计算机视觉领域中极富挑战性的研究课题之一.由于它在法庭举证、持卡人识别、视频监控等方面都具有巨大的应用价值,目前受到各国政府及其军事、安全、情报部门以及科研单位的广泛关注和高度重视.一个完整的人脸识别系统由人脸检测、人脸图像预处理、人脸特征提取、图像间相似度计算等功能模块组成.多年来,人们对人脸识别技术中的许多问题都进行了深入的研究,并且已经研制出了不少有效的算法,然而,由于不同的人脸具有内在的相似性,而同一人脸的不同图像则常常因为姿势变化和表情变化而表现出巨大的差异性,并且人脸图像的质量还容易受到光照变化的影响,因此,现有的人脸识别技术仍然无法满足实际应用的需要.本文重点研究人脸中双眼定位问题和强光照鲁棒性人脸识别算法开发问题.眼睛的位置是实现人脸图像几何归一化的必要条件,双眼的定位因而成为全自动人脸识别中非常关键的一环;而好的光照鲁棒性则能使人脸识别系统更富实用性.基于二值边缘图像,本文提出了一种新的人眼自动定位方法,以及一种具有较好光照鲁棒性的人脸识别方法.具体说来,本文主要做了以下三个方面的研究.第一,提出了一种基于小波多分辨率分析的人脸二值边缘图像提取方法.该方法包括一次图像的高频重构过程、两次图像自适应二值化过程和一次后续的二值边缘图像去噪过程.定性和定量的评价表明,用该方法得到的二值边缘图像(BEI,BinaryEdgeImage)具有人脸部件完整、细节清晰、不同部件之间粘连少的优点,且具有很好的光照鲁棒性,因此,非常适合于人脸部件的分割和脸部关键特征点的提取.其次,提出了一种基于BEI和亮度信息的人眼定位方法.该方法包括人脸区域提取、眼睛区域分割以及眼睛精确定位三个过程.为了提高眼睛检测和定位的成功率,该方法包含了一个人脸边界优化算法和一个多级人眼检测方案.另外,该方法将虹膜上的反射光点作为眼睛定位的重要线索,为此,该方法还包含了一个高鲁棒的反射光点自动检测算法.利用150个Bern图像和564个AR图像进行实验,分别获得了98.7％和96.6％的双眼定位成功率,表明该方法对眼睛定位过程中的视角变化、人脸表情变化和图像光照变化都具有很好的鲁棒性.进一步的分析和观察还表明,利用反射光点进行眼睛定位,不仅能获得很高的眼睛定位精度和成功率,而且能够实现对一些被头发部分遮住的眼睛的准确定位.最后,提出一种基于二值模板匹配的人脸识别方法.该方法用由LAT(LocallyAdaptiveThreshold)算法获得的人脸二值边缘图像(BEM,BinaryEdgeMap)表征人脸,通过计算两幅BEM中重叠的前景像素数在其总的前景像素数中所占的比例来衡量两幅人脸图像的相似度.用AR和Yale人脸图像的实验表明,该方法能够以较快的速度获得比PCA法、灰度模板匹配法以及双修改Hausdorff距离方法更高的识别率,特别是对存有光照变化的图像.另外,本文还提出了一种进一步提高二值模板匹配识别性能的有效方法-在其决策过程中融入少量的灰度信息.实验表明,这种基于特征融合的扩展二值模板匹配法能同时获得较高的光照鲁棒性和表情鲁棒性,从而更加符合实际应用的需要.2.期刊论文陈鸿.陈杰.CHENHong.CHENJie基于人脸识别中眼睛定位的算法-重庆职业技术学院学报2008,17(6)人脸识别是模式识别学科的一大研究热点,可以广泛地应用于保密系统、可视电话系统以及人机交互系统等领域.眼睛定位是人脸识别中一个重要的信息,本文根据人脸中眼睛的灰度及形状信息,提出了一种新的眼睛定位算法.实验结果表明此算法具有较好的准确性和可行性.3.会议论文朱夏君.王辛刚.冯浩.王守觉人脸识别中的眼睛定位2002基于人眼灰度变化非常明显这一特征,本文提出了一种人脸识别中人眼定位的新算法.首先,利用图像的水平灰度投影确定人眼在图象中的大致区域;然后,把此区域的图像分割成小图像块,根据图像块的复杂度对两眼睛的大概位置进行定位;最后,根据图像块的结构居中度对眼睛进行准确定位.与其它方法相比,此算法具有定位准确,运算速度快等特点.4.学位论文孙晓玲人脸识别系统中眼睛定位方法的研究2008生物识别技术是利用人自身具备的生物特征进行身份鉴别的技术。与其他的生物认证技术相比，人脸识别具有更直接、友好、方便的优点。因此，人脸识别技术有着广泛的应用前景和迫切的现实需要，是当前模式识别领域最热门的研究方向之一。多年来，人们对人脸识别技术中的许多问题都进行了深入地研究，并且已经研制出了不少有效的算法。然而，由于不同人脸具有的内在相似性，而同一人脸的不同图像则常常因为一些因素的影响而表现出巨大的差异性，因此现有的人脸识别技术仍然无法满足实际应用的需要。一般情况下，一个完整的人脸识别系统由人脸检测、特征提取、人脸识别等几部分组成。其中，特征提取的好坏将直接影响到识别的效果。而在脸部的所有特征点中，眼睛是最重要的器官，眼睛定位的准确与否将影响到特征提取的效果。因此人眼的快速准确定位被学者视为提高人脸识别准确率和人脸识别走向实用化的关键和瓶颈所在。本文以实现眼睛的准确定位为目标，探讨了基于脸部的肤色、灰度和几何特性的眼睛定位方法。整个过程可以分为两个阶段，第一阶段研究了从图像中检测定位人脸的方法；第二阶段又研究了在脸部区域进行眼睛定位的方法。论文的研究工作主要包括以下内容：第一，分别研究了适用于两种不同情况的脸部区域检测算法，算法根据其不同的应用特点进行了不同的处理。对于特定场合背景较简单的情况，采用投影法对图像进行了处理，然后通过分析其投影曲线的特征，进行脸部的粗定位。这种方法简单易实现，且计算复杂度小，非常适合处理一些实时的任务。而对于复杂背景的情况，则根据肤色对尺寸、姿态、表情不敏感的特性，采用基于肤色信息的方法来进行人脸检测。首先对不同的色彩空间进行分析比较，并选取YCbCr空间进行研究，然后通过大量肤色样本建立的高斯模型进行肤色分割，最后通过脸部的几何特性对分割出来的肤色区域进行优化处理。实验证明，文中针对两种不同情况采用的方法，在各自的应用场合中都取得了较好的效果。第二，在检测到的脸部区域内进行眼睛定位阶段，本文提出了一种有效的眼睛精确定位方法。由于眼睛区域具有复杂的灰度变化特征，所以根据其灰度信息通常可以实现准确的定位。本文的方法是先对图像进行形态学处理从而粗定位到候选的眼睛点；而眼睛的精确定位过程采用的是一个复合的眼睛检测器，该检测器由两个不同的方差滤波器级联构成，通过构造的检测器和先验知识的验证，可以判定出眼睛的精确位置。实验证明，本文采用的眼睛定位方法容易实现，且具有较好的鲁棒性。5.期刊论文刘沛强人脸识别中眼睛定位的研究-科技资讯2007,(20)选择人脸识别中的关键一步--眼睛定位进行深入研究.首先对眼睛定位的重要性做了简单地介绍,然后着重介绍了几种主要的眼睛定位方法,并从理论上对各种方法进行分析和比较,并进一步讨论了提高眼睛定位的准确度的难点和必须考虑的几个重要方面,最后展望了眼睛定位的发展方向.6.学位论文彭本华基于子空间的人脸识别算法研究2009随着全球电子信息技术的迅猛发展，快速有效的自动人脸识别系统受到研究者的普遍关注。自动人脸识别系统在国家公共安全、社会安全及商业等诸多领域都有广泛的应用。人脸检测是人脸识别系统中不可或缺的一部分，人脸检测的准确度直接关系到人脸识别系统的识别率。然而，眼睛作为人脸面部最为显著的特征之一，能否对眼睛进行精确定位是实现快速准确的人脸检测的关键。人脸图像的维数通常很高，而样本数常常远小于图像的维数，以至于出现小样本问题，而且人脸识别在高维空间中的计算复杂度很大。因此，常采用降维的子空间方法进行人脸识别。针对以上问题，本文对人眼精确定位和子空间人脸识别方法进行了研究，主要内容可概括如下：1.对人脸检测算法特别是眼睛定位算法进行研究，针对眼睛定位不准确的问题，分析得出一种将积分投影和梯度投影相结合的正交混合投影人眼定位算法，实验表明：该方法能快速准确的对人眼进行精确定位。2.针对人脸图像的高维特性以及小样本问题，对经典子空间人脸识别方法进行研究，并且通过实验仿真分析比较各种方法性能的优劣。3.对判别共同向量方法进行研究，针对判别共同向量方法计算量大的问题，本文给出了一种基于图像小波分解的判别共同向量方法，该方法通过先对图像进行二层小波分解再利用判别共同向量的方法进行人脸识别，实验表明：采用基于小波变换的判别共同向量方法不仅可以极大地降低计算复杂度，也可获得较好的识别性能。4.给出一种基于差分共同向量与主分量分析相结合的人脸识别算法，该方法先通过求出各类的共同向量，再将所有样本与所在类的共同向量进行差分得到差分图像，将这些差分图像作为新的训练样本运用主分量分析的人脸识别方法进行分类识别，实验结果表明该方法的有效性。7.期刊论文朱夏君.王勋.李必威.ZHUXia-jun.WANGXun.LIBi-wei人脸识别中的眼睛定位-电路与系统学报2007,12(2)基于人眼灰度变化非常明显这一特征,本文提出了一种人脸识别中眼睛定位的新算法.首先,对眼睛的搜索区域进行小块划分,计算每一小块的图像复杂度;然后,找出复杂度最大的前16个小块的位置;最后,根据图像块的结构居中度对眼睛进行准确定位.与其它方法相比,此算法具有定位准确,运算速度快等特点.8.期刊论文铁俊波.朱俊星.黄进.唐兰君.TIEJun-bo.ZHUJun-xing.HUANGJin.TANGLan-jun基于轮廓检测的眼睛定位算法-电脑知识与技术2010,06(20)人脸识别是模式识别学科的一大研究热点,可以广泛地应用于保密系统、可视电话系统以及人机交互系统等领域:眼睛定位是人脸识别中必须首要解决的问题,如何快速,准确的定位眼睛,决定了后续的人脸识别能否取得好的效果:基于人脸中眼睛的灰度及轮廓特点,提出了一种基于轮廓检测的眼睛定位算法;实验结果表明此算法复杂度小,定位准确.9.期刊论文王忠.胡步发.严世榕一种改进的对称变换应用于人脸图像眼睛定位-计算机应用2004,24(11)在研究人类眼部梯度信息的基础上,提出了一种改进的对称变换算法,并通过小波变换进行目标区域选择,去除了人脸图像大面积的灰度均匀区域,减少了计算量.试验结果表明该方法不仅提高了眼睛定位的准确性,而且缩短了定位时间.10.学位论文李金生基于规则和对称分析的眼睛定位方法2009随着计算机科学的不断发展，越来越多的人机交互系统开始采用人脸这种新颖的生物特征作为其交互的依据，如人脸识别、人脸确认和人脸表情识别。相比指纹，依靠人脸生物特征的系统由于具有非侵犯性、隐蔽性等特征而更容易被人们接受。br　　在人脸的所有特征中，眼睛是最重要的器官，眼睛定位的准确与否将影响到后续特征提取的效果。因此，人眼的快速准确定位被学者视为基于人脸生物特征的系统走向实用化的关键和瓶颈所在。然而，人脸的检测和眼睛的定位远不是一件轻而易举的事情，其复杂性在于人脸具有很大的类内可变性：人脸是高度可变的物体，其外观取决于许多的因素(光照、姿势、表情、是否存在遮挡物等)。br　　本文在阅读了大量国内外文献的基础上，提出了一种已应用在机房智能门禁系统上的眼睛定位算法，该算法能适应复杂背景环境(容易与人脸混淆的背景)、多种光照条件和无约束情况下的人脸(无约束的姿势和表情)。br　　本文基于规则和对称分析的眼睛定位方法首先从采集的图片中利用AdaBoost算法检测得到若干人脸区域。对得到的人脸图片进行光照补偿、眼镜反光填充、椭圆掩膜标准化后，去除了眼镜反光和边缘饰物的影响。接下来使用多个阈值进行分割和区域生长得到人脸特征候选区域，多阈值避免了由于光照造成的特征丢失。在候选区域中根据倒三角形等约束提取出候选的由眼睛对、嘴巴组成的三角形列表。对称检测作为对眼睛精确定位的一个约束被引入本文，