基于Gabor小波變換和彈性圖匹配的人臉識別技術(shù)畢業(yè)論文

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1、本科畢業(yè)設(shè)計論文第37頁共34頁1緒論1.1研究背景及意義人臉識別是生物特性鑒別技術(shù)的一個主要方向，它涉及圖像處理，模式識別，計算機(jī)視覺等多個研究領(lǐng)域，具有十分廣泛的應(yīng)用前景，多年來一直是一個研究熱點。相對于其它人體生物特征識別技術(shù)，如指紋識別、虹膜識別、掌紋識別，人臉識別技術(shù)是最直接、最自然、最容易被人接受的。與其它技術(shù)相比，它具有侵犯性小、較少需要或不需要用戶的主動配合、樣本采集方便、應(yīng)用場合廣泛、潛在的數(shù)據(jù)資源豐富、設(shè)備成本低等優(yōu)點[1]。人臉識別系統(tǒng)具備操作及流程簡單、適用面廣、支持一對一或一對多比對、支持多點同時采集比對、帶有

2、數(shù)據(jù)庫支持記錄及查詢功能，對采集現(xiàn)場環(huán)境要求較低，可在極短的時間里判斷出進(jìn)出者的身份是否合法，杜絕使用他人鑰匙、密碼、磁卡等非法進(jìn)入。人臉識別技術(shù)的安全性、可靠性較高，且擁有廣泛的市場需求，它可以應(yīng)用于公安部門的犯人檔案管理、犯人辨認(rèn)查找、刑偵破案、安全驗證系統(tǒng)、信用卡驗證、醫(yī)學(xué)、檔案管理、視頻會議、人機(jī)交互系統(tǒng)、證件核對、保安監(jiān)視、門禁控制及至自動柜員機(jī)（ATM）等多種場合[2]。人臉識別對人類來說是件自然而然的事情，但對計算機(jī)而言，人臉識別卻遠(yuǎn)非一個已解決的課題。所有的人臉都具有相似的結(jié)構(gòu)，在紋理上也十分相近。另外圖像受光照、成像角

3、度及成像距離等外界條件影響，具有“一人千面”的特點，欲建立一種具有各種不變性的描述模型還是比較困難的。此外，人臉識別技術(shù)研究與相關(guān)科學(xué)的發(fā)展及人腦的認(rèn)識程度緊密相關(guān)[3]。諸多因素都使人臉識別研究成為一項極富挑戰(zhàn)性的課題，一方面信息化進(jìn)程的日益加快，電子商務(wù)、重要場所的安全認(rèn)證、智能化環(huán)境等許多應(yīng)用領(lǐng)域?qū)εc人臉有關(guān)的信息處理提出了迫切要求；另一方面，硬件和軟件技術(shù)的發(fā)展，為滿足實際應(yīng)用系統(tǒng)對人臉檢測、跟蹤及識別技術(shù)的實時化要求提供了可能性[2]。所以，人臉識別的研究不僅涉及心理學(xué)、生理學(xué)、人工智能、模式識別、計算機(jī)視覺、圖像分析與處理等

4、多個學(xué)科領(lǐng)域，更是模式識別、人工智能和計算機(jī)視覺的典型案例之一[2]。對這一問題的研究和解決，有助于對其他對象識別問題的研究分析和解決，人臉識別也因此成為這些基礎(chǔ)研究領(lǐng)域的重要課題之一，具有重要的理論研究價值。本科畢業(yè)設(shè)計論文第37頁共34頁1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢近30年來，人臉自動識別的研究取得了很大的進(jìn)展，從工程索引（EI）上檢索到的相關(guān)文獻(xiàn)已達(dá)數(shù)千篇，包括IEEEPAMI在內(nèi)的重要國際期刊也有專欄甚至?？瘓蟮廊四樧R別的最新研究進(jìn)展，同時還出現(xiàn)了專門的國際學(xué)術(shù)會議，如人臉手勢識別國際學(xué)術(shù)會議[1]。目前人臉識別領(lǐng)域內(nèi)最著名的

5、國際研究機(jī)構(gòu)包括：美國麻省理工學(xué)院媒體實驗室及人工智能實驗室、南加州大學(xué)、CMU卡內(nèi)基—梅隆機(jī)器人研究及交互系統(tǒng)實驗室、馬里蘭大學(xué)等。另外，一些國家或地區(qū)也有不少研究機(jī)構(gòu)在人臉識別領(lǐng)域進(jìn)行了大量的研究工作[4]。90年代中后期以來，國內(nèi)的許多研究機(jī)構(gòu)在自然科學(xué)基金、863計劃、攀登計劃等資助下，開始了對人臉識別的研究。其中主要包括清華大學(xué)計算機(jī)系、自動化系、電子系以及哈爾濱工業(yè)大學(xué)、南京理工大學(xué)信息學(xué)院、中科院自動化所、上海交通大學(xué)圖像處理與模式識別研究所、中山大學(xué)數(shù)學(xué)系等，他們在人臉識別研究領(lǐng)域都進(jìn)行了許多很有意義的嘗試，積累了經(jīng)驗[

6、5]。中科院計算所人臉識別研究小組2001年5月與專門從事人臉識別商業(yè)系統(tǒng)開發(fā)和銷售的四川成都銀晨網(wǎng)訊科技有限公司全面合作，在北京成立了ICT-YCNC人臉識別聯(lián)合實驗室，專門研究和開發(fā)商業(yè)人臉識別系統(tǒng)。一年來，實驗室在實時人臉檢測與跟蹤、人臉識別、人臉確認(rèn)等方面進(jìn)行了大量卓有成效的研究，并開發(fā)了一套具有良好魯棒性的實時人臉檢測系統(tǒng)；提出了一種新的基SFS的人臉識別方法，并基于該方法開發(fā)了一套實時人臉識別確認(rèn)系統(tǒng)，目前已通過系統(tǒng)測試，并進(jìn)入產(chǎn)品開發(fā)階段。另外，實驗室以成熟的“特征臉”人臉識別技術(shù)為基礎(chǔ)，對其進(jìn)行了很多改進(jìn)和擴(kuò)充，嘗試了基

7、于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、支持向量機(jī)、線性判別分析、基于GMM的雙子空間人臉識別方法等，研究了基于Gabor小波變換和彈性圖匹配的人臉識別技術(shù)，以及基于統(tǒng)計模型的人臉識別方法等[5]。1.3人臉識別的常用方法（1）基于幾何特征的方法幾何特征最早是用于人臉識別的。人臉由眼睛、鼻子、嘴巴、下巴等部件構(gòu)成，正因為這些部件的形狀、大小和結(jié)構(gòu)上的各種差異才使得世界上每個人臉千差萬別，因此對這些部件的形狀和結(jié)構(gòu)關(guān)系的幾何描述，可以作為人臉識別的重要特征。將人臉用一個幾何特征矢量表示，用模式識別中層次聚類的思想設(shè)計分類器達(dá)到識別目的[6]本科畢業(yè)設(shè)計論文第37

8、頁共34頁。這就要求選取的幾何特征矢量具有一定的獨特性，能夠反映不同人臉之間的差別，同時又具有一定的彈性，以消除時間跨度、光照等的影響。幾何特征矢量是以人臉器官的形狀和幾何關(guān)系為基礎(chǔ)的特征矢量，其分量通常包