人脸模式识别课件

1、人脸模式识别,李亚军,2,目录,1 人脸识别的简介,2人脸识别流程,本文目录结构,4技术现状与展望,3 人脸识别实际应用,3,简介,4,1 人脸识别简介,人脸识别特指利用分析比较人脸视觉特征信息进行身份鉴别的计算机技术。,人脸识别是一项热门的计算机技术研究领域，可以将人脸明暗侦测，自动调整动态曝光补偿，人脸追踪侦测，自动调整影像放大；它属于生物特征识别技术，是对生物体（一般特指人）本身的生物特征来区分生物体个体。,1 人脸识别简介,人脸检测,人脸跟踪,人脸比对,1引言,人脸识别技术,流程,8,2人脸识别流程,建立人脸的面像档案：用摄像机采集人脸的面像文件或取他们的照片形成面像文件，并将这些面像

2、文件生成面纹 (Faceprint)编码贮存起来。,获取当前的人体面像：用摄像机捕捉的当前人员的面像，或取照片输入，并将当前的面像文件生成面纹编码。,用当前的面纹编码与档案库存的比对：将当前的面像的面纹编码与档案库存中的面纹编码进行检索比对。,2人脸识别流程,2人脸识别流程,2.1 信息获取,利用手机、照相机、笔记本摄像头等图像采集设备可以采集人脸图像，并存放在存储设备中。,2.2 图像预处理,输入图像由于采集环境的不同，如光照明暗程度以及设备性能的优劣等，往往存在有噪声，对比度不够等缺点。另外，距离远近，焦距大小等又使得人脸在整幅图像中间的大小和位置不确定。为了保证人脸图像中人脸大小，位置以

3、及人脸图像质量的一致性，必须对图像进行预处理。,各种滤波后结果,2.2 图像预处理,图像预处理的主要目的是消除图像中无关的信息，滤除干扰、噪声，恢复有用的真实信息，增强有关信息的可检测性和最大限度地简化数据，从而改进特征抽取、图像分割、匹配和识别的可靠性。 人脸图像的预处理主要包括人脸扶正，人脸图像的增强，以及归一化等工作。,灰度腐蚀,人脸特征点分布图,2.3 特征提取与选择,人脸特征可以选择鼻梁、眉骨、颧骨、下巴、嘴唇、眼睛等的形状和它们之间的几何关系（如相互之间的距离），耳廓和脸型等轮廓特征。,2.3 特征提取与选择,目前，国内外研究人脸特征提取算法的学者很多，有基于KL变换的特征脸识别、

4、人脸等密度线分析匹配方法、遗传算法的人脸检测、神经网络的特征提取、特征脸法、弹性图匹配方法、变形模板匹配法、隐马尔可夫模型方法等。,2.3 特征提取与选择,特征向量提取 人脸图像的特征向量由两部分组成: 形状向量和纹理向量。人脸形状由位于人脸边缘的101个关键点的坐标表示，对训练图像的关键点坐标进行主分量分析，得到形状主元空间，测试图像的关键点坐标在形状主元空间进行投影得到形状特征向量。人脸纹理图像是通过将人脸图像通过基于三角形的仿射变换拉伸到标准形状获得。对训练图像的纹理进行主分量分析，得到纹理主元空间，测试图像的纹理在纹理主元空间进行投影得到纹理特征向量。,2.4 识别方法,1. 几何特征

5、法,通过提取人脸的几何特征，包括人脸部件归一化的点间距离和比率以及人脸的一些特征点（如眼角、嘴角、鼻尖等），构成二维拓扑结构进行识别。人脸识别要求所构造的几何特征既要清晰区分不同对象人脸的差异，又要对光照背景条件不敏感，常规的几何特征量很难满足这些要求，从而该方法的识别效果不理想。,几何特征的人脸识别,2. 模板匹配法,利用人脸的全局特征，根据人脸模板和相关参数进行识别。即将当前的面像与档案库存中存储的面像进行检索比对。这种方法简单易行，但对人脸角度、大小和光照条件这些全局特征非常敏感，对人脸本质区别的细节特征不敏感。,2.4 识别方法,2.4 识别方法,3. 模型法,包括特征脸方法、费舍尔方

6、法、神经网络方法和HMM方法等。特征脸法是从主成分分析导出的一种人脸识别和描述技术。特征脸方法识别率较低,而神经网络方法由于采用自组织神经网络和卷积神经网络,识别率较高,但运算量大,消耗时间长。,20,实际应用,3人脸识别实际运用,中科奥森人脸识别系统,中科院人脸识别技术成功用于奥运会开幕式 8月8日，数万名观众由国家体育场鸟巢的100多个人脸识别系统快速身份验证关口有序入场，参加2008北京奥运会的开幕式。据悉，该验证系统是由中科院自动化所研制的。,南京理工的人脸识别,人脸识别门禁系统 识别大型场馆准入系统,登记过程,一对一的验证过程,一对多的辨别过程,30,现状及展望,4 技术现状,困难,相似性 不同个体之间的区别不大，所有的人脸的结构都相似，甚至人脸器官的结构外形都很相似。,易变性 人脸的外形很不稳定，人可以通过脸部的变化产生很多表情，而在不同观察角度，人脸的视觉图像也相差很大。另外，人脸识别还受光照条件（例如白天和夜晚，室内和室外等）、人脸的很多遮盖物（例如口罩、墨镜、头发、胡须等）、年龄等多方面因素的影响。,配合度 在用户不配合、采集条件不理想的情况下，现有系统的识别率将陡然下降。例如剃了胡子、换了发型、多了眼镜、变了表情都有可能引起比对失败。,人脸