圖像處理技術(shù)在人臉識別中的應(yīng)用研究

1、長江師范學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）圖像處理技術(shù)在人臉識別中的應(yīng)用研究第1頁共27頁11引言引言隨著我國信息技術(shù)的快速發(fā)展，諸多領(lǐng)域?qū)θ四樧R別的迫切需求，所以人臉技術(shù)在各方面得到廣泛應(yīng)用，這是引起人臉識別就是在當(dāng)今社會(huì)被重視的原因。加上社會(huì)的需求和發(fā)展的需要，所以在最近幾年人臉識別技術(shù)在取得突破性的進(jìn)展，特別是PCA人臉識別技術(shù)。人臉識別技術(shù)與其他生物識別技術(shù)（如指紋識別、簽名識別、基因識別等）相比，具備以下的優(yōu)點(diǎn)：識別精度高、速度快；隱蔽

2、性好；直觀性突出；通用性好等。人臉識別已經(jīng)向自動(dòng)識別和模式識別的方向發(fā)展，它是通過采集和分析比較人臉面部特征信息進(jìn)行人臉識別的計(jì)算機(jī)技術(shù)，這種人臉識別技術(shù)從多個(gè)領(lǐng)域來研究，包括認(rèn)知科學(xué)、心理學(xué)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、圖像處理技術(shù)學(xué)、模式科學(xué)、人體生理學(xué)和可視化科學(xué)等等[1]。本文設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)的功能是：首先建立圖像數(shù)據(jù)庫，即樣本庫，樣本庫的建立包括人臉圖像預(yù)處理、樣本庫的添加、插入和刪除；其次將待識別的人臉圖像與樣本庫的圖像進(jìn)行匹配并且識別，可以

3、識別給定場景下的靜態(tài)圖像識別。目前很多成功的人臉識別技術(shù)已經(jīng)可以識別動(dòng)態(tài)圖像系列，而且可以從已知的人臉庫中識別多個(gè)人臉，有的還從年齡、種族、性別、表情甚至是語音等方面來研究人臉，并且取得很好的效果[2]。人臉識別系統(tǒng)要解決的關(guān)鍵問題是：如何在復(fù)雜的圖像中分割人臉、如何才能采集到人臉面部的特征、系統(tǒng)在識別時(shí)是否及時(shí)準(zhǔn)確等技術(shù)問題。由于待識別的人臉圖像是一個(gè)未知的圖像，系統(tǒng)要將待處理的圖像與樣本庫的圖像進(jìn)行比較，得出與待處理圖像相一致或者是

4、相似率很高的圖像；接著系統(tǒng)在識別時(shí)對輸入人臉圖像進(jìn)行判別分析，并將判別的結(jié)果輸出，如果跟樣本庫的圖像一致或有相似性，則接受，反之拒絕[3]。1.1人臉識別的研究目的及意義人臉識別的研究目的及意義近年來我國信息技術(shù)的快速發(fā)展以及應(yīng)用越來越普及，以及計(jì)算機(jī)的軟硬件性能的不斷提升，高效率的人臉識別技術(shù)的實(shí)現(xiàn)成本可以降低到了可以接受的程度。加上社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對金融貿(mào)易和安全入口方面提出更高的要求，所以人臉識別技術(shù)得到社會(huì)各界的重視。人臉識

5、別在現(xiàn)今生物識別技術(shù)中應(yīng)用最廣泛的技術(shù)之一，雖然我國人臉識別技術(shù)起步較晚，但是在短短的幾年內(nèi)為廣大人所知。我們平時(shí)看到的人臉識別技術(shù)運(yùn)用最多的應(yīng)該是在電影中：即將拍到的面部圖片輸入到計(jì)算機(jī)，然后與計(jì)算機(jī)中的面部圖像資料進(jìn)行比對，并找出與之相對的資料和記錄。由于人臉識別技術(shù)擁有以上的諸多優(yōu)勢，所以人臉識別技術(shù)將成為一個(gè)活躍的研究領(lǐng)域。研究人臉識別在應(yīng)用和技術(shù)研發(fā)上都有重要的意義：一是可以將研發(fā)出來的技術(shù)為社會(huì)服務(wù)，為長江師范學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)

6、計(jì)（論文）圖像處理技術(shù)在人臉識別中的應(yīng)用研究第3頁共27頁3從而可以保證圖像的質(zhì)量，并且該方法還可以減少計(jì)算難度。張輝、周鴻翔和何振亞采用主成分分析的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，利用冗余和重量的照片和人臉特征提取與識別方法。使用這種方法的少量提取的特性，并且計(jì)算數(shù)據(jù)的成本更小，較好地實(shí)現(xiàn)了大量樣品存儲(chǔ)和快速人臉識別。1.3課題主要研究方向及解決的主要問題課題主要研究方向及解決的主要問題近年來涌現(xiàn)出很多關(guān)于人臉識別技術(shù)的方法人臉識別的方法，但是每種方法都有

7、各自的優(yōu)缺點(diǎn)，通過綜合分析各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)以及在生活中的實(shí)用價(jià)值，本課題主要從人臉面部特征來識別人臉的方法，不涉及感知和心理分類方面，即采用的是基于代數(shù)特征的識別方法，也稱為PCA（PrincipalComponentAnalysis)[6]。PCA是目前在實(shí)際應(yīng)用中使用得最多的一類方法，其主要原因是由于該方法對角度，表情等因素都具有一定的穩(wěn)定性，且對于光照而言，似乎效果并不太明顯[7]。人臉識別系統(tǒng)主要有以下功能模塊組成：預(yù)處理模塊，

8、人臉器官定位模塊，特征提取模塊，人臉圖像識別模塊圖1.1人臉識別系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架（1）圖像樣本庫的建立。本識別系統(tǒng)是利用軟件仿真的方法來模擬人臉識別，首先對圖形庫的樣本進(jìn)行預(yù)處理，包括對樣本圖灰度化處理、二值化、圖像均衡化處理以及圖像噪聲去除等。經(jīng)過處理后的圖片利用PCA的特征提取方法產(chǎn)生樣本庫，可以對輸入的圖像進(jìn)行對比并輸出識別結(jié)果。（2）待識別圖像的預(yù)處理。當(dāng)有需要識別的圖像輸入時(shí)，首先要進(jìn)行預(yù)處理。處理的目的是去除噪聲，得到我們需要的

9、有用信息。其包括的步驟有：去除圖像灰度化、二值化、均衡化和去除噪聲等。（3）人臉識別。識別的目的是將待識別的圖像與樣本庫的圖像進(jìn)行進(jìn)行匹配，也就是說將待處理的圖像特征與樣本庫的圖像特征進(jìn)行比較，看是否有相一致的特征和相似的特征，從而達(dá)到識別的效果。識別要完成得任務(wù)是：人臉辨別，即輸入的圖像特征與樣本庫中哪個(gè)圖片特征相一致，識別的過程是一對多的識別；被識別的人臉確定，即被辨別出來的人臉身份是否屬實(shí)，是一對一的辨別過程。人臉辨別的工作要比人