【毕业学位论文】人脸特征提取和非线性识别方法的研究-计算机应用技术博士论文

摘要 I 摘要 人脸识别研究的核心问题是使计算机 具有身份辨别的能力。该研究具有重大的理论意义和实际应 用价值。人脸识别技术的系 统研究能够推动人工智能和计算机视觉等相关领 域的发展。作为生物特征识 别关键技术之一的人脸识别技术则在身份认证、 视觉监控、人机交互、公共 安全、信息安全、金融等领域具有潜在的应用前景。 经过几十年的发展，人脸识别技术取 得了长足的进步，在理想情况下好的人脸识别系统已经能够 取得可以接受的识别性能。 但非理想条件下的人脸识别技术还远远未能满足 人们的需要。本文重点探讨 实现鲁棒人脸识别系统的一些核心技术和关键问 题，对面部特征精确配准、 特征提取和表示、非线性判别分析等方面进行专门研究。 本文的主要研究内容总结如下： 1、研究面部特征精确配准问题 ，提出基于约束形状模型的面部特征提取方法 面部特征精确配准是实现鲁棒的人脸 识别系统的基本前提。本文首先对面部特征点进行分类，对 不同类型的特征点采取不同 的建模和搜索方法，从而提出一种约束形状模型 (该模型的要点包括： (1)面部特征点分成边缘点，控制点两部分。 (2)对于边缘点采取改进的主动形状模型进行建模的策 略，即考虑边缘强度信息对 边缘点建模的贡献。(3)对于控制点采用 及基于启发式的搜索策略。实验表明， 2、提出基于 限特征的人脸识别方法 目前， 而大多数人脸识别系统是基于幅值特征的。本文提出一种基于 该方法具有如下特点： (1) 大多数传统人脸识别方法都是基于 (2)提出一种新的局部异或算子 (来提取局部象限变化。 (3)接提 取直方图特征，因而避免了统计学习领域的泛化分析问题。 3对局部异或算子进行一般性扩展 本文提出的局部异或算子 (功的应用到 限特征上，并且取得了非常好的性能。但是 我们发现该算子仅仅适用于 二值运算，针对这一哈尔滨工业大学工学博士学位论文 题，本文提出一种对其进 行一般性扩展的方法，即该 算子可以适用于灰度图像。基于此，进一步融合 幅值和相位信息，本文又提出基于征的局部异或直方图 (法。该方法具有如下特点： (1)根据不同的梯度方向对人脸图像进行二值化。 (2)子被用来反映相邻点之间 梯度方向的一致性。 (3)值和相位特征进行结合，最后 提取空间直方图特征作为判别特征。 (4)法无需训练，直接提取直 方图特征，因而避免统计学习领域的泛化分析问题。 4证明核费舍尔和支持向量机之间的内在联系，提出了基于支持向量的非线性判别分析方法 核费舍尔和支持向量机是核技巧的两 种成功的应用，它们之间具有内在联系。本文证明了二者的内在联系， 即支持向量机的法向量具有零空间特性。基于该特性，本文提出 了基于支持向量的判别分析 方法，实验表明该方法是非常有效的。 5提出基于直方图特征的集成核费舍尔判别方法 直方图特征被成功的应用到人脸识别领 域，并且无需训练，从而避免了泛化分析问题，然而训练 数据集合中包含大量先验知 识没有得到应用，所以本文提出一种应用先验知 识的基于核费舍尔的统计学 习方法，来进一步提高人脸识别系统的性能。 本论文的上述内容探讨了实现鲁棒的人 脸识别系统的一些关键问题，尤其在面部特征精确配准、 特征提取和表示、非线性判 别分析方面进行了深入研究，具有一定参考 价值和借鉴意义。 关键词 ：人脸识别，主动形状模型，核分析， 支持向量机，直方图，局部异或模式。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 尔滨工业大学博士学位论文 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 绪论 .脸识别的研究背景和意义 .脸识别问题描述 .脸识别作为生物特征 识别的优势和不足 .脸识别研究综述 . 人脸识别主要技术方法概述 . 国内外主要公共人脸图像数据库及 试 . 人脸识别领域的技术发展趋势 .文工作的主要路线 .文的主要贡献 .文的组织结构及各章节间的相互关系 . 2 章 基于约束形状模型的面部特征提取 .人工作简介 .计形状模型 .换原理 .于边缘约束和 位估计的约束形状模型 . 边缘点搜索方法 . 控制点搜索方法 . 面部特征点的提取算法 .验结果 .章小结 . 3 章 基于 位信息的特征提取和识别方法 .脸识别中判别特征提取的回顾 . 基于统计学习方法的判别特征提取 . 非统计学习方法判别特征提取方法 . 小结 .脸识别中 征表示的简述 .于空间直方图的局部 位编码模式 . 位角的象限量化 . 局部 位编码模式 .录 全局 位编码模式 . 基于空间直方图的 位模式 . 进一步分析 .于 人脸识别 . 基于直方图的交的匹配方法 . 基于 则的加权方法 .验分析 . 基本 试 . 据库 .章小结 . 4 章 局部异或算子的一般性扩展 .部二值模式 (.部异或模式 (.于梯度方向二值化的 式 .于 空间直方图 .一步分析 .于 人脸识别 .验分析 . 基于灰度图像的 实验对比 . 基于 征的 实验对比 . 空间直方图特征的降维 . 基于基本 试的实验对比 . 基于 验对比 .章小结 . 5 章 基于核学习的人脸识别方法 .于子空间人脸识别方法 . 主元分析方法 . 线性判别分析方法 . 基于核技术的子空间分析方法 . 独立元分析方法 . 总结 .持向量机的零空间特性 . 支持向量机 .尔滨工业大学博士学位论文 支持向量机的零空间特性 .于 零空间核判别分析方法 . 决策边界特征矩阵 . 基于 零空间判别分析 .于最近邻样本空间的 别分析方法 .于核费舍尔判别分析和直 方图特征的人脸识别方法 .验分析 . 基于灰度图像性能对比 . 基于 核学习方法性能测试 . 基于 核学习方法性能测试 .章小结 . 6 章 面部特征定位和基于人脸识别的原型系统 .部特征定位系统 .片的半自动标注系统 .于人脸识别的考勤系统 .章小结 .论 .考文献 .读学位期间发表的学术论文 .人简历 .尔滨工业大学博士学位论文原创