彩色人臉圖像特征提取方法研究.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人臉識(shí)別逐漸成為身份驗(yàn)證技術(shù)研究的重點(diǎn)，彩色人臉識(shí)別也受到越來越多的關(guān)注。彩色圖像相對(duì)于傳統(tǒng)的灰度圖像包含更多的信息，如何充分利用彩色人臉圖像各個(gè)彩色分量之間的互補(bǔ)信息，去除冗余信息，提取有效的特征是彩色人臉識(shí)別技術(shù)的關(guān)鍵問題。針對(duì)這個(gè)問題，本文對(duì)彩色人臉圖像特征提取方法進(jìn)行系統(tǒng)研究，主要研究內(nèi)容和創(chuàng)新性成果如下：
　　一、提出了兩個(gè)基于彩色分量數(shù)據(jù)層融合的特征提取方法，包括基于稀疏表示的相似性保留分析（S

2、PASR）方法和流形鑒別稀疏保留嵌入（SPE-MD）方法。這兩個(gè)方法通過使用一個(gè)簡單的彩色分量選擇策略，從目前常用的RGB、HSV、YCbCr和YIQ四個(gè)彩色空間中挑選出相似性最小的三個(gè)彩色分量，并將得到的三個(gè)彩色分量融合在一起。對(duì)于融合后的圖像樣本，無監(jiān)督的SPASR方法在低維特征空間中加強(qiáng)樣本之間的稀疏重構(gòu)相似性關(guān)系，同時(shí)減少原始樣本之間的相似性以及稀疏重構(gòu)后樣本之間的相似性；有監(jiān)督的SPE-MD方法在低維特征空間中保留原始樣本之間

3、的稀疏重構(gòu)關(guān)系以及原始樣本與稀疏重構(gòu)后樣本的流形結(jié)構(gòu)和鑒別信息。SPASR和SPE-MD方法在數(shù)據(jù)層上有效地減少彩色分量之間的相似性，充分利用彩色分量數(shù)據(jù)層融合后圖像樣本之間的稀疏重構(gòu)關(guān)系，獲得有效的人臉特征。在AR、Face Recognition Grand Challenge version2和Labeled Faces in the Wilds三個(gè)彩色人臉圖像數(shù)據(jù)庫上的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，無監(jiān)督的SPASR方法的識(shí)別效果優(yōu)于三個(gè)有代表

4、性的彩色分量數(shù)據(jù)層融合的無監(jiān)督人臉圖像特征提取與識(shí)別方法；有監(jiān)督的SPE-MD方法的識(shí)別效果優(yōu)于SPASR方法和四個(gè)有代表性的彩色分量數(shù)據(jù)層融合的有監(jiān)督人臉圖像特征提取與識(shí)別方法。
　　二、提出了兩個(gè)基于彩色分量特征層無監(jiān)督相似性分析的鑒別特征提取方法，包括整體正交分析（HOA）方法和統(tǒng)計(jì)正交分析（SOA）方法。這兩個(gè)方法在使用Fisher準(zhǔn)則串行提取R、G、B三個(gè)彩色分量圖像數(shù)據(jù)集鑒別特征的同時(shí)，分別通過使三個(gè)彩色分量的投影變換

5、矩陣滿足正交約束和統(tǒng)計(jì)正交約束來去除彩色分量特征之間的相似性，然后融合三個(gè)彩色分量的特征進(jìn)行識(shí)別。HOA和SOA方法可以在特征層上去除彩色分量之間的相似性，充分利用彩色分量內(nèi)部的鑒別信息和彩色分量之間的互補(bǔ)信息，獲得有效的鑒別特征。三個(gè)彩色人臉圖像數(shù)據(jù)庫上的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，與SPASR、SPE-MD以及兩個(gè)有代表性的彩色分量特征層融合的人臉圖像特征提取與識(shí)別方法相比，通過彩色分量內(nèi)部鑒別分析和彩色分量之間特征層無監(jiān)督相似性分析，HOA和S

6、OA方法有效地提高了識(shí)別效果。
　　三、提出了兩個(gè)基于彩色分量特征層雙重鑒別相似性分析的特征提取方法，包括基于歐氏距離度量的雙重鑒別相似性分析（EDM-DDSA）方法和基于相關(guān)性度量的雙重鑒別相似性分析（CM-DDSA）方法。這兩個(gè)方法分別使用歐氏距離度量和相關(guān)性度量在各個(gè)彩色分量數(shù)據(jù)集內(nèi)部和不同彩色分量數(shù)據(jù)集之間同時(shí)進(jìn)行特征層鑒別相似性分析，在提取三個(gè)彩色分量鑒別特征的同時(shí)有監(jiān)督地去除三個(gè)彩色分量特征之間不利于識(shí)別的異類樣本相似