【畢業(yè)學(xué)位論文】人臉特征提取和非線性識(shí)別方法的研究-計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)博士論文

摘要 I 摘要 人臉識(shí)別研究的核心問題是使計(jì)算機(jī) 具有身份辨別的能力。該研究具有重大的理論意義和實(shí)際應(yīng) 用價(jià)值。人臉識(shí)別技術(shù)的系 統(tǒng)研究能夠推動(dòng)人工智能和計(jì)算機(jī)視覺等相關(guān)領(lǐng) 域的發(fā)展。作為生物特征識(shí) 別關(guān)鍵技術(shù)之一的人臉識(shí)別技術(shù)則在身份認(rèn)證、 視覺監(jiān)控、人機(jī)交互、公共 安全、信息安全、金融等領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用前景。 經(jīng)過幾十年的發(fā)展，人臉識(shí)別技術(shù)取 得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，在理想情況下好的人臉識(shí)別系統(tǒng)已經(jīng)能夠 取得可以接受的識(shí)別性能。 但非理想條件下的人臉識(shí)別技術(shù)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)未能滿足 人們的需要。本文重點(diǎn)探討 實(shí)現(xiàn)魯棒人臉識(shí)別系統(tǒng)的一些核心技術(shù)和關(guān)鍵問 題，對(duì)面部特征精確配準(zhǔn)、 特征提取和表示、非線性判別分析等方面進(jìn)行專門研究。 本文的主要研究?jī)?nèi)容總結(jié)如下： 1、研究面部特征精確配準(zhǔn)問題 ，提出基于約束形狀模型的面部特征提取方法 面部特征精確配準(zhǔn)是實(shí)現(xiàn)魯棒的人臉 識(shí)別系統(tǒng)的基本前提。本文首先對(duì)面部特征點(diǎn)進(jìn)行分類，對(duì) 不同類型的特征點(diǎn)采取不同 的建模和搜索方法，從而提出一種約束形狀模型 (該模型的要點(diǎn)包括： (1)面部特征點(diǎn)分成邊緣點(diǎn)，控制點(diǎn)兩部分。 (2)對(duì)于邊緣點(diǎn)采取改進(jìn)的主動(dòng)形狀模型進(jìn)行建模的策 略，即考慮邊緣強(qiáng)度信息對(duì) 邊緣點(diǎn)建模的貢獻(xiàn)。(3)對(duì)于控制點(diǎn)采用 及基于啟發(fā)式的搜索策略。實(shí)驗(yàn)表明， 2、提出基于 限特征的人臉識(shí)別方法 目前， 而大多數(shù)人臉識(shí)別系統(tǒng)是基于幅值特征的。本文提出一種基于 該方法具有如下特點(diǎn)： (1) 大多數(shù)傳統(tǒng)人臉識(shí)別方法都是基于 (2)提出一種新的局部異或算子 (來提取局部象限變化。 (3)接提 取直方圖特征，因而避免了統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)領(lǐng)域的泛化分析問題。 3對(duì)局部異或算子進(jìn)行一般性擴(kuò)展 本文提出的局部異或算子 (功的應(yīng)用到 限特征上，并且取得了非常好的性能。但是 我們發(fā)現(xiàn)該算子僅僅適用于 二值運(yùn)算，針對(duì)這一哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)博士學(xué)位論文 題，本文提出一種對(duì)其進(jìn) 行一般性擴(kuò)展的方法，即該 算子可以適用于灰度圖像?；诖?，進(jìn)一步融合 幅值和相位信息，本文又提出基于征的局部異或直方圖 (法。該方法具有如下特點(diǎn)： (1)根據(jù)不同的梯度方向?qū)θ四槇D像進(jìn)行二值化。 (2)子被用來反映相鄰點(diǎn)之間 梯度方向的一致性。 (3)值和相位特征進(jìn)行結(jié)合，最后 提取空間直方圖特征作為判別特征。 (4)法無需訓(xùn)練，直接提取直 方圖特征，因而避免統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)領(lǐng)域的泛化分析問題。 4證明核費(fèi)舍爾和支持向量機(jī)之間的內(nèi)在聯(lián)系，提出了基于支持向量的非線性判別分析方法 核費(fèi)舍爾和支持向量機(jī)是核技巧的兩 種成功的應(yīng)用，它們之間具有內(nèi)在聯(lián)系。本文證明了二者的內(nèi)在聯(lián)系， 即支持向量機(jī)的法向量具有零空間特性。基于該特性，本文提出 了基于支持向量的判別分析 方法，實(shí)驗(yàn)表明該方法是非常有效的。 5提出基于直方圖特征的集成核費(fèi)舍爾判別方法 直方圖特征被成功的應(yīng)用到人臉識(shí)別領(lǐng) 域，并且無需訓(xùn)練，從而避免了泛化分析問題，然而訓(xùn)練 數(shù)據(jù)集合中包含大量先驗(yàn)知 識(shí)沒有得到應(yīng)用，所以本文提出一種應(yīng)用先驗(yàn)知 識(shí)的基于核費(fèi)舍爾的統(tǒng)計(jì)學(xué) 習(xí)方法，來進(jìn)一步提高人臉識(shí)別系統(tǒng)的性能。 本論文的上述內(nèi)容探討了實(shí)現(xiàn)魯棒的人 臉識(shí)別系統(tǒng)的一些關(guān)鍵問題，尤其在面部特征精確配準(zhǔn)、 特征提取和表示、非線性判 別分析方面進(jìn)行了深入研究，具有一定參考 價(jià)值和借鑒意義。 關(guān)鍵詞 ：人臉識(shí)別，主動(dòng)形狀模型，核分析， 支持向量機(jī)，直方圖，局部異或模式。he of is to it is in It up of At as of is of as so a in be in it of in on to a of 1. a is of a to SM (1) (2) A SM is to of (3)is to a is to SM 2. in of on a 1) is on 爾濱工業(yè)大學(xué)博士學(xué)位論文 IV (2)is to (3)in 3. of XP in to it a it XP be a a be on is 1) on (2) is to 3)to as 4)is to 3. of In VM is of in of is it is 4. a he in of in by is a to in of to a in of 要 . I . 1 章 緒論 .臉識(shí)別的研究背景和意義 .臉識(shí)別問題描述 .臉識(shí)別作為生物特征 識(shí)別的優(yōu)勢(shì)和不足 .臉識(shí)別研究綜述 . 人臉識(shí)別主要技術(shù)方法概述 . 國(guó)內(nèi)外主要公共人臉圖像數(shù)據(jù)庫及 試 . 人臉識(shí)別領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) .文工作的主要路線 .文的主要貢獻(xiàn) .文的組織結(jié)構(gòu)及各章節(jié)間的相互關(guān)系 . 2 章 基于約束形狀模型的面部特征提取 .人工作簡(jiǎn)介 .計(jì)形狀模型 .換原理 .于邊緣約束和 位估計(jì)的約束形狀模型 . 邊緣點(diǎn)搜索方法 . 控制點(diǎn)搜索方法 . 面部特征點(diǎn)的提取算法 .驗(yàn)結(jié)果 .章小結(jié) . 3 章 基于 位信息的特征提取和識(shí)別方法 .臉識(shí)別中判別特征提取的回顧 . 基于統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)方法的判別特征提取 . 非統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)方法判別特征提取方法 . 小結(jié) .臉識(shí)別中 征表示的簡(jiǎn)述 .于空間直方圖的局部 位編碼模式 . 位角的象限量化 . 局部 位編碼模式 .錄 全局 位編碼模式 . 基于空間直方圖的 位模式 . 進(jìn)一步分析 .于 人臉識(shí)別 . 基于直方圖的交的匹配方法 . 基于 則的加權(quán)方法 .驗(yàn)分析 . 基本 試 . 據(jù)庫 .章小結(jié) . 4 章 局部異或算子的一般性擴(kuò)展 .部二值模式 (.部異或模式 (.于梯度方向二值化的 式 .于 空間直方圖 .一步分析 .于 人臉識(shí)別 .驗(yàn)分析 . 基于灰度圖像的 實(shí)驗(yàn)對(duì)比 . 基于 征的 實(shí)驗(yàn)對(duì)比 . 空間直方圖特征的降維 . 基于基本 試的實(shí)驗(yàn)對(duì)比 . 基于 驗(yàn)對(duì)比 .章小結(jié) . 5 章 基于核學(xué)習(xí)的人臉識(shí)別方法 .于子空間人臉識(shí)別方法 . 主元分析方法 . 線性判別分析方法 . 基于核技術(shù)的子空間分析方法 . 獨(dú)立元分析方法 . 總結(jié) .持向量機(jī)的零空間特性 . 支持向量機(jī) .爾濱工業(yè)大學(xué)博士學(xué)位論文 支持向量機(jī)的零空間特性 .于 零空間核判別分析方法 . 決策邊界特征矩陣 . 基于 零空間判別分析 .于最近鄰樣本空間的 別分析方法 .于核費(fèi)舍爾判別分析和直 方圖特征的人臉識(shí)別方法 .驗(yàn)分析 . 基于灰度圖像性能對(duì)比 . 基于 核學(xué)習(xí)方法性能測(cè)試 . 基于 核學(xué)習(xí)方法性能測(cè)試 .章小結(jié) . 6 章 面部特征定位和基于人臉識(shí)別的原型系統(tǒng) .部特征定位系統(tǒng) .片的半自動(dòng)標(biāo)注系統(tǒng) .于人臉識(shí)別的考勤系統(tǒng) .章小結(jié) .論 .考文獻(xiàn) .讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文 .人簡(jiǎn)歷 .爾濱工業(yè)大學(xué)博士學(xué)位論文原創(chuàng)