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人脸识别的关键技术分析

2011年03月14日 11:30$artinfo.Reprint点击量:5300

  随着技术的发展与人脸识别市场应用日渐广泛,针对人脸识别的难题和困境,一些创见性的解决问题方案也相继提出。在如今信息化社会的发展过程中,国内人脸识别技术的突破和广泛应用,对于杜绝越狱案的频频发生以及安防行业的技术发展来说,正如这冬天里的一把火,使得安防行业进入了一个全新的应用时代。
  
  在实际操作过程中,双摄像头识别法成为一种新颖、可靠的解决方案:右侧摄像头的图片进行人脸定位和眼睛定位,同时,左侧摄像头与右侧摄像头的图片进行立体融合,恢复出三维人脸模型,在此基础上,进行特征提取和比对,实现模板录入和识别等功能。这样的优势在于其自然性和不被被测个体察觉的特点,其关键技术在于以下几点。
  
  1、人脸检测
  
  人脸检测部分有两个功能:一是判断图像中是否存在人脸,二是如果存在人脸,确定人脸的确切位置。人脸检测中如采用级联的Adaboost(如图1)以及Harr特征进行人脸定位,正确率更高,速度更快。

  
图1级联Adaboost算法流程图
  
  2、人眼定位
  
  眼睛是人脸中zui关键的一个部分,也是区分不同人脸的zui重要的一个区域,同时通过眼睛位置的定位后,可以更好对齐人脸上的其它各个器官,所以对眼睛进行定位极其重要。采用极小值区域(MER)原理以及多层结构的方法,便能够很好的解决眼睛定位的问题(具体见图2、图3)。



  
  3、双目融合
  
  二维人脸图像缺乏三维的信息,容易受到光照、姿态、表情等的影响,鉴于此,采用双摄像头并进行立体融合,恢复出三维人脸模型。三维信息可以用于姿态,光照,眼镜等模型变换和生成。三维信息恢复过程如图4。

  
  
图4三维信息回复过程图
  
  4、提取特征
  
  特征是指从人脸图像中提取的一组能区分不同人脸的向量,也称之为人脸表示。基于Gabor小波的人脸表示在人脸识别中取得了巨大的成功。由于Gabor小波原始特征维数过高,计算量大,需要做降维处理,即用低维的向量来表示高维的向量。为了达到运算要求,可以采用张量子空间分析方法(简称ORO),把人脸表示看成一个张量,通过迭代方法寻找正交的秩一张量进行降维,zui终可以有效提取核心特征。
  
  该方法有以下几个优点:一是用张量表示人脸能够捕获人脸的局部结构信息;二是张量的每个分量的维数很低,能够避免出现LDA(线形判别分析)中的维数灾难问题;三是该方法的降维矩阵远远小于LDA的降维矩阵,这对于一些存储空间有限的嵌入式应用非常适合。
  
  5、特征比对
  
  特征比对主要是比较两张不同人脸间的相似度,zui有效的方法即是利用特征间的相关度作为相似度的描述,在识别人脸的时候,待识别图像与特征库中的所有特征进行比对,其相似度zui大者即为匹配结果。
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