基于相位譜的人臉識別技術(shù)研究.pdf

1、生物特征識別技術(shù)(Biometric Recognition)以其獨(dú)有的與人不可分割的獨(dú)特優(yōu)勢,使其成為身份認(rèn)證的一個(gè)重要發(fā)展方向.人臉識別作為生物特征識別的一個(gè)重要領(lǐng)域,正在取得越來越多的重視.人臉識別具有很多指紋識別、虹膜識別等生物特征識別所不具有的優(yōu)勢,如:可以隱蔽操作,特別適用于安全問題;非接觸式采集,沒有侵犯性,容易接受;方便、快捷、強(qiáng)大的事后追蹤能力;可交互性強(qiáng).人臉識別是涉及了人工智能、圖像處理、模式識別和計(jì)算機(jī)視覺等多個(gè)

2、領(lǐng)域的綜合學(xué)科,是最困難的模式識別問題之一,問題的復(fù)雜性使其在實(shí)際應(yīng)用中仍然有很多的限制.廣義的人臉識別包括三個(gè)方面:人臉檢測、人臉識別和人臉驗(yàn)證,這三類系統(tǒng)各自有偏重的方向:人臉檢測主要解決有沒有人臉的問題,人臉識別解決這是誰的臉的問題,人臉驗(yàn)證主要解決這是不是某個(gè)人的問題.人臉檢測是人臉識別系統(tǒng)的第一步,主要的目標(biāo)為:在給定的輸入圖像中檢測是否有人臉的存在,如果有,則給出人臉圖像的位置和大小,包括單個(gè)或多個(gè)人臉的定位、分割、校正以及

3、歸一化等.現(xiàn)有的解決方法可大致分為以下兩種:一是針對彩色圖像的基于膚色模型的檢測方法,二是針對灰度圖像的基于統(tǒng)計(jì)特性和特征匹配的方法.人臉識別的一般性定義可以表述為:對于給定的靜止圖像或者視頻信號,利用已有的人臉數(shù)據(jù)庫,確定場景中的一個(gè)或多個(gè)人的身份.人臉識別技術(shù)在二十世紀(jì)九十年代之前發(fā)展比較緩慢,在進(jìn)入九十年代之后取得了較快的增長,這主要可以歸結(jié)為這幾個(gè)方面的原因:飛速增長的應(yīng)用需要,人類認(rèn)知系統(tǒng)的生理學(xué)研究進(jìn)展以及信號處理技術(shù)的發(fā)展

4、.人臉識別技術(shù)目前仍然處在不斷發(fā)展中,由于問題本身的復(fù)雜性,到目前為止還沒有出現(xiàn)完善的技術(shù)以及系統(tǒng)能夠適用于各種不同的應(yīng)用場合.該文首先回顧了人臉檢測以及人臉識別技術(shù)的發(fā)展歷程,對當(dāng)前的人臉檢測技術(shù)做了詳細(xì)分析,提出了一種實(shí)用的實(shí)時(shí)人臉檢測方法;對當(dāng)前人臉識別技術(shù)的技術(shù)特征和存在地難題做了深入研究,針對非約束條件下光照條件的變化對人臉識別結(jié)果的影響,提出了一種新的光照無關(guān)特征提取得新方法,并在此基礎(chǔ)上提出了一種新的人臉識別方法一Eige

5、nPC.論文的具體創(chuàng)新點(diǎn)安排如下:1,針對彩色正面人臉圖像檢測問題,在第二章中提出了一種基于膚色模型和數(shù)學(xué)形態(tài)方法的實(shí)時(shí)人臉檢測系統(tǒng),并且通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果展示了其檢測結(jié)果和性能.該方法提出了一個(gè)非對稱的數(shù)學(xué)形態(tài)方法濾波器(Non-symmetric Filter,NSF),采用不同的橢圓形算子進(jìn)行腐蝕和膨脹操作.系統(tǒng)采用一個(gè)可調(diào)整的橢圓模型在YCrCb色彩空間進(jìn)行膚色判決,然后利用非對稱數(shù)學(xué)形態(tài)方法濾波器NSF進(jìn)行濾波,最后采用眼睛模板進(jìn)行

6、人臉區(qū)域驗(yàn)證.該系統(tǒng)算法簡單,但是檢測效果、實(shí)時(shí)性和魯棒性都令人滿意,已經(jīng)成功應(yīng)用在主動式媒體系統(tǒng)(Active Media System,AMS)中.2,針對非約束條件下人臉識別技術(shù)存在的難題,利用基于Fourier變換的相位譜分析技術(shù),提出了一種光照不變特征提取的新方法.具體實(shí)現(xiàn)過程為:首先利用單純相位譜重構(gòu)(Phaseonly Reconstruction)對圖像進(jìn)行濾波,然后利用Gabor小波變換,在不同方向上計(jì)算信號的相位一致

7、性映射圖,實(shí)現(xiàn)光照不變特征提取.實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明,這種特征提取方法可以在很大程度上去除光照條件的變換對人臉圖像的影響,能夠有效地實(shí)現(xiàn)光照不變特征提取,能夠大幅度提高同一模式類的樣本聚集度.3,基于光照不變特征提取的新方法,提出了一種新的人臉識別方法一EigenPC方法.該方法首先利用單純相位譜重構(gòu)和相位一致性分析實(shí)現(xiàn)光照不變特征提取,然后利用PCA方法實(shí)現(xiàn)人臉圖像的降維表示,降低識別所需的計(jì)算量.實(shí)驗(yàn)證明,EigenPC方法能夠在外界光照條