131401061李哲-中期檢查報(bào)告

1、哈爾濱理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)中期檢查報(bào)告題目：基于機(jī)器學(xué)習(xí)的人臉檢測(cè)系統(tǒng)院、系：軟件學(xué)院、軟件工程系姓名：至起指導(dǎo)教師：奎鵬系主任：張淑麗2017年3月10日一、畢業(yè)設(shè)計(jì)工作的進(jìn)展情況本畢業(yè)設(shè)計(jì)擬使用C+語(yǔ)言、SQL數(shù)據(jù)庫(kù)，根據(jù)灰度化、Eigenfaces特征臉的基礎(chǔ)知識(shí)，開(kāi)發(fā)一個(gè)基于機(jī)器學(xué)習(xí)的人臉檢測(cè)系統(tǒng)，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)人臉的檢測(cè)和識(shí)別，該系統(tǒng)具有人臉檢測(cè)、識(shí)別等功能。具體工作進(jìn)展情況為：1 .確定題目。.首先，我了解自己的興趣和擅長(zhǎng)所在，整理清晰思路，制定計(jì)劃，及時(shí)與指導(dǎo)老師溝通研究畢設(shè)方向，了解并學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)openCV框架，確定所做系統(tǒng)要用到的語(yǔ)言，鞏周以前的知識(shí)，為初期系統(tǒng)設(shè)計(jì)夯實(shí)基礎(chǔ)。在這期間，

2、我確定了論文和系統(tǒng)題目：基于機(jī)器學(xué)習(xí)的人臉檢測(cè)系統(tǒng)。2 .查閱資料及需求分析。查閱資料，深入了解要做的系統(tǒng)及論文資料，我登陸了哈爾濱理工大學(xué)網(wǎng)上圖書(shū)館，其中中文數(shù)據(jù)庫(kù)里有非常多的優(yōu)秀論文文獻(xiàn)，還去了學(xué)校圖書(shū)館借閱了書(shū)籍，將基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)全面，將可以利用的學(xué)校豐富資源合理利用。充分的了解了所要做的系統(tǒng)之后，我進(jìn)行了需求分析，并做了調(diào)查，需求是完美實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的根基，把根基做好，才能保證系統(tǒng)的完美實(shí)現(xiàn)；3 .搭建框架。在此期間，搭openCV框架，學(xué)習(xí)灰度化、Eigenfaces特征臉的算法，一邊學(xué)習(xí)一邊向大神請(qǐng)教，了解了直方圖均衡化處理，可以將人臉區(qū)域的左、右臉?lè)謩e進(jìn)行直方圖均衡化，然后合并整臉。4

3、.代碼編寫(xiě)。在此期間，進(jìn)行代碼的編寫(xiě)，并細(xì)化完成每一個(gè)功能，落實(shí)到能夠準(zhǔn)確完成檢測(cè)到人臉，并對(duì)人臉準(zhǔn)確識(shí)別，將系統(tǒng)的兩個(gè)主要功能不斷實(shí)現(xiàn)完善，設(shè)計(jì)出一個(gè)令用戶(hù)滿(mǎn)意度較高的人臉識(shí)別系統(tǒng)，初步完成該系統(tǒng)；5 .系統(tǒng)測(cè)試。在此期間，檢查系統(tǒng)并完善。在實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的過(guò)程中，有很多的問(wèn)題不斷涌現(xiàn)，所以要不斷地修改不滿(mǎn)意的地方和遇到的難題，盡量將系統(tǒng)做到完美，不斷對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，經(jīng)常和老師溝通或者反饋；6 .論文編寫(xiě)。在此期間，完成論文的編寫(xiě)，主要編寫(xiě)需求分析、概要設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)三大方面，將實(shí)際做系統(tǒng)的過(guò)程步驟記錄下來(lái)，系統(tǒng)的檢測(cè)和識(shí)別兩個(gè)功能進(jìn)行詳細(xì)描述，系統(tǒng)主要的應(yīng)用角色管理員和用戶(hù)分角色編寫(xiě)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)數(shù)

4、據(jù)庫(kù)用到的表劃分清楚；7 .完善論文。在此期間，檢查論文并完善，將目錄、引用文獻(xiàn)、附錄等編寫(xiě)完整，格式調(diào)好，格式是一個(gè)態(tài)度問(wèn)題，所以更應(yīng)該格外注意。二、畢業(yè)設(shè)計(jì)工作存在的問(wèn)題及解決方案在進(jìn)行基于機(jī)器學(xué)習(xí)的人臉檢測(cè)系統(tǒng)的課題研究中，遇到了很多的難題和難點(diǎn)。在本科期間，我們也和實(shí)驗(yàn)室老師進(jìn)行了機(jī)器學(xué)習(xí)方面的研究，和學(xué)長(zhǎng)學(xué)姐探討了人臉識(shí)別的識(shí)別算法。但是一直都沒(méi)有系統(tǒng)的學(xué)習(xí)將兩個(gè)研究統(tǒng)一在一起，所以課題探討過(guò)程中有一定的難度，于是，我在不斷地發(fā)現(xiàn)和解決問(wèn)題中度過(guò)了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和論文的編寫(xiě)。我在研究人臉識(shí)別過(guò)程中遇到了三大難點(diǎn)。1 .主要問(wèn)題：人臉識(shí)別的一大難題就是每個(gè)人的人臉面孔相似度都極高，地球上人

5、口眾多,雖然每個(gè)人都是獨(dú)一無(wú)二的，但是很多人面孔之間的差別是非常微妙的。而人臉識(shí)別要求確定面部圖像中的坐眼睛、鼻子、嘴巴等器官的位置，還要求對(duì)這些器官及其面部輪廓的形狀信息作出描述。這是在研究系統(tǒng)和方法中最大的難題之一。解決方案：將系統(tǒng)做一個(gè)降噪處理，也就是將人臉眼睛、鼻子、嘴巴作為特征點(diǎn)，研究眼鼻嘴的形狀和他們之間的幾何特征聯(lián)系，采取根據(jù)模式相似性的最近距離分類(lèi)器進(jìn)行分類(lèi)，用加權(quán)比值函數(shù)來(lái)計(jì)算特征相似度，用以準(zhǔn)確定位人臉器官特征點(diǎn)。2 .主要問(wèn)題：另一個(gè)難點(diǎn)是在光照明條件不同時(shí)準(zhǔn)確識(shí)別是很難的，以及角度的不同識(shí)別也會(huì)有誤差。而人臉檢測(cè)的主要任務(wù)就是要求判斷計(jì)算機(jī)的“眼睛”觀察到的“影像”中是

6、否存在人臉，如果存在，需要同時(shí)給出其在圖像中的坐標(biāo)位置、人臉區(qū)域大小等信息。解決方案：這一問(wèn)題我了解了深圳市飛瑞斯科科技有限公司為首的人臉識(shí)別技術(shù)研發(fā)，他們采用了多光源技術(shù)，多光源人臉識(shí)別技術(shù)可以解決在光照條件變化、人臉偽裝等情況下人臉識(shí)別困難的問(wèn)題。但這種解決辦法對(duì)于我現(xiàn)在研究的技術(shù)有限，還沒(méi)有完美的解決這一問(wèn)題，希望在日后不斷地學(xué)習(xí)探索中解決自己的疑惑。3 .主要問(wèn)題：對(duì)于錄入進(jìn)來(lái)的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)描述是又一大難點(diǎn)。一般情況下，這些描述并不僅僅是原始數(shù)據(jù)（例如輸入圖像的灰度值）的排列，而是通過(guò)某些具有實(shí)際意義的抽取方法或者數(shù)學(xué)運(yùn)算而得到的比初始數(shù)據(jù)具有更高層含義的數(shù)據(jù)組合形式，稱(chēng)之為

7、特征。經(jīng)驗(yàn)表明，在分類(lèi)學(xué)習(xí)過(guò)程中，特征的選取對(duì)問(wèn)題最終解決的影響十分巨大，因此如何選取最理想的特征是有一個(gè)難題。人臉的特征和表現(xiàn)出區(qū)別的部分很難用某種普適的方法進(jìn)行總結(jié)和求取，就像沒(méi)有一種數(shù)學(xué)公式或物理定理可以解釋自然發(fā)生的所有現(xiàn)象。解決方案：通過(guò)將深層的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)各層自下而上不停學(xué)習(xí)和訓(xùn)練，某些對(duì)人臉差異產(chǎn)生較大影響的特征和抽象含義可被顯式地提取出來(lái)。因此通過(guò)深層的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在人臉識(shí)別課題上較其他手工特征選取、提取方法有自身的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)三、下一步工作預(yù)測(cè)及可能存在的問(wèn)題（不少于800字）在進(jìn)行基于機(jī)器學(xué)習(xí)的人臉檢測(cè)系統(tǒng)的前期課題研究中，遇到了很多的難題和難點(diǎn)，但大部分都已經(jīng)找到了解決方案

8、。在本科期間，我們也和實(shí)驗(yàn)室老師進(jìn)行了機(jī)器學(xué)習(xí)方面的研究，和學(xué)長(zhǎng)學(xué)姐探討了人臉識(shí)別的識(shí)別算法。但是一直都沒(méi)有系統(tǒng)的學(xué)習(xí)將兩個(gè)研究統(tǒng)一在一起，所以課題探討過(guò)程中有一定的難度。我意識(shí)到接下來(lái)會(huì)遇到更多的問(wèn)題，如下：1 .本課題研究的人臉識(shí)別所用到的深度學(xué)習(xí)算法是一套模擬人腦的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，通過(guò)收集的海量人臉照片，新型的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法可以通過(guò)大數(shù)據(jù)訓(xùn)練將圖片信息變成能夠被機(jī)器理解的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。有研究學(xué)者蘇光指出，基于深度學(xué)習(xí)的人臉識(shí)別難度在于訓(xùn)練的計(jì)算復(fù)雜度極高，計(jì)算機(jī)不擅長(zhǎng)二維計(jì)算，大量耗時(shí)在深度學(xué)習(xí)上。接下來(lái)要研究解決這一方案，可能要更深入地學(xué)習(xí)海量數(shù)據(jù)如何下載和深度學(xué)習(xí)上。2 .本課題雖然已經(jīng)確

9、定了需求分析，并按照需求分析進(jìn)行開(kāi)發(fā)，但是開(kāi)發(fā)出的系統(tǒng)不一定讓用戶(hù)完全滿(mǎn)意和盡人意。所以計(jì)劃當(dāng)系統(tǒng)的大體結(jié)構(gòu)成功實(shí)現(xiàn)后，找不同的面孔不斷的測(cè)試，統(tǒng)計(jì)目標(biāo)用戶(hù)使用后的感受與建議，分析是否在計(jì)劃范圍內(nèi)，并及時(shí)調(diào)整系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)。3 .本課題研究的是基于機(jī)器學(xué)習(xí)的人臉檢測(cè)系統(tǒng)，由于能夠在能力范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)的功能過(guò)于簡(jiǎn)單，普及面不大，不能普遍適用，所以計(jì)劃對(duì)于今后設(shè)計(jì)的每一個(gè)模塊都要更加強(qiáng)化其實(shí)用性，對(duì)于理論知識(shí)也要不斷學(xué)習(xí)，豐富自身的知識(shí)，使自己的想法更有說(shuō)服力，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的目的。4 .本課題已經(jīng)開(kāi)始了初期論文的編寫(xiě)，但是仍存在許多不確定性因素，如：用詞不夠準(zhǔn)確、軟件工程知識(shí)不夠充足、格式排版、中英文翻譯等問(wèn)題。計(jì)劃在整個(gè)論文編寫(xiě)過(guò)程中進(jìn)行中溫故已有的軟件工程知識(shí)，多多閱讀文獻(xiàn)，參考其格式排版樣式，熟悉專(zhuān)業(yè)英文單詞方面的知識(shí)，為完成論文的編寫(xiě)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。在課題研究過(guò)程中，遇到的難點(diǎn)也再一次說(shuō)明了自身存在很多需要加強(qiáng)的部分，也明白人生就是要不斷去學(xué)習(xí)不斷去進(jìn)步。雖然馬上就要畢業(yè)離開(kāi)校園這一大環(huán)境，但是走入另一個(gè)學(xué)習(xí)環(huán)境的我們還是一只只雛鳥(niǎo)，我們還有很多要去學(xué)習(xí)的地方。畢