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《北京工业大学》 2011年
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基于三维特征的人脸识别算法研究

唐恒亮  
【摘要】:人脸识别算法和相关技术研究一直是计算机视觉和模式识别领域的研究热点之一。在漫长的研究历程中,基于二维图像的人脸识别算法和理论已经取得了较大的进展,并提出了许多成熟的算法。但是理论和实验研究表明,二维图像中人脸姿态或成像时的光照等条件变化对算法的识别性能有很大影响,同一人在不同姿态或不同光照条件下图像的类间距远大于不同人在相同姿态或光照条件下图像的类间距。二维人脸图像对姿态、光照和表情等因素的敏感性,极大影响了二维人脸识别算法的识别性能。 随着计算机硬件和三维数据获取技术的发展,物体三维数据的采集变得越来越方便、可行。与二维人脸图像相比,三维人脸数据包含了人脸空间结构信息,是人脸固有的本质属性,而且对外界条件变化有很好的鲁棒性。因此,近年来越来越多的研究人员致力于三维人脸识别算法和辅助三维信息的二维人脸识别算法的研究,并且取得了一定的成果。 本文在总结和深入研究当前三维人脸识别算法和三维人脸模型的基础上,探讨了基于三维特征的人脸识别相关技术,重点解决了三维人脸的鲁棒性表征和识别问题,并针对二维人脸识别算法在某些特定情况的局限性,提出了相应的解决方案。 本文的主要研究工作包括以下几个方面: 1.基于几何特征的三维人脸识别 三维人脸信息量丰富,特征类型较多,各种特征对人脸的表征能力不同,如何提取简单、有效的特征对人脸进行表征,是人脸识别需要解决的首要问题。本文在研究三维人脸数据采集和归一化方法基础上,对三维人脸特征的表征和度量方式展开深入研究,提取了5种三维人脸几何特征,并通过实验分析各种特征的表征能力和判别能力。由于单一特征对人脸描述具有片面性,而且所含判别信息有限,所以,本文采用线性加权策略融合5种几何特征进行人脸识别,一定程度上提升了三维人脸识别效率。 2.基于局部二值模式(LBP)的三维人脸识别 三维人脸对于姿态和光照变化有较强的鲁棒性,但受表情影响较大,人脸表情变化使得三维人脸网格发生一定程度的扭曲和变形。为削弱表情对三维人脸网格数据的影响,提取表情鲁棒的三维人脸特征,本文研究了基于LBP的三维人脸识别算法。深入分析了三维LBP算子的定义方式、三维人脸曲面的分割方案和基于统计直方图的人脸曲面匹配算法,将LBP算法成功扩展到三维人脸识别领域,提高了三维人脸识别算法对人脸表情的鲁棒性。 3.基于稀疏表示的三维人脸识别 针对大量三维人脸低维几何特征,如何挑选对分类有效的特征进行人脸表示,本文重点研究了三维人脸低维几何特征的提取与排序挑选策略。在此基础上,提出三维人脸的稀疏表示方法,并对人脸特征(信号)的稀疏性进行评估,进一步提高了三维人脸表征的准确性,和三维人脸识别算法对人脸表情的鲁棒性。 4.辅助三维特征的HaarLBP人脸识别 鉴于二维人脸识别算法对人脸图像的光照、姿态等因素比较敏感,而三维人脸特征在一定程度上对上述因素具有鲁棒性。因此,本文在对二维人脸识别算法和三维人脸特征鲁棒性的深入研究基础上,提出了融合二维HaarLBP特征和三维几何特征的人脸识别方法。首先,为了提取更多的人脸图像细节信息,研究并提出了基于HaarLBP的二维人脸表征和度量方式;然后,针对二维人脸图像表征能力不足的问题,通过对基于形变模型的三维人脸重建方法和三维人脸特征鲁棒性的研究,提出了融合二维三维信息的人脸识别算法,一定程度上提高了人脸识别算法对人脸表情、姿态和光照等因素的鲁棒性。 5.基于单一视图姿态不变的人脸识别 基于单视图的人脸识别问题,由于训练集中每个人只有1组训练样本,因此,无法从有限的训练集中提取足够的判别信息进行人脸分类识别。针对训练样本不足的问题,本文借助基于形变模型的三维人脸重建方法,重构输入样本的虚拟三维人脸,然后通过模型旋转、投影等方法丰富样本库,获取特定人大量多姿态的人脸图像;在此基础上,构建特定人的人脸姿态子空间,并提取姿态不变的人脸共性特征用于人脸表征和识别。该方法有效解决了多姿态人脸识别算法对人脸多姿态样本的需求,以及人脸姿态鲁棒特征的提取与表示问题。
【学位授予单位】:北京工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TP391.41

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【引证文献】
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1 马晓磊;四维人脸表情识别[D];北方工业大学;2012年
【参考文献】
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1 石光明;刘丹华;高大化;刘哲;林杰;王良君;;压缩感知理论及其研究进展[J];电子学报;2009年05期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王泉;王大钧;苏先樾;;CRACK DETECTION OF STRUCTURE FOR PLANE PROBLEM WITH SPATIAL WAVELETS[J];Acta Mechanica Sinica;1999年01期
2 齐东旭;关于三角域上正交函数的研究[J];北方工业大学学报;1990年03期
3 司慧琳;孔德慧;宋彩芳;尹宝才;;三维人脸衰老数据库的生成[J];北京工业大学学报;2010年04期
4 孙艳丰;张扬;唐恒亮;;基于二维、三维信息融合的人脸识别[J];北京工业大学学报;2011年06期
5 唐恒亮;孙艳丰;尹宝才;盖赟;;融合多通道信息的二维人脸识别[J];北京工业大学学报;2011年12期
6 王国胤;龚勋;邹建法;熊黎丽;刁显峰;;基于认知机理的三维人脸建模及应用研究[J];重庆邮电大学学报(自然科学版);2009年04期
7 马如远;金明亮;刘继忠;柴国钟;;移动机器人环境视觉小波稀疏压缩传感和识别[J];传感技术学报;2012年04期
8 孔素娟;王成儒;赵敏岑;;一种改进的遗传算法的三维人脸建模方法[J];传感器与微系统;2011年02期
9 赵伶俐;邹峥嵘;傅锦伟;;基于ICP方法缺乏纹理物体三维曲面模型的匹配[J];测绘科学;2008年01期
10 关艳玲;左建章;李瑞芳;;虚拟现实技术的航空摄影测量地对地检校场选址研究[J];测绘科学;2010年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 ;Robust Face Recognition by Fusion Local Singular Value Feature and Deformable Model[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
2 高建虎;陈杰;张履谦;;基于压缩感知和EMD的SAR海洋内波探测方法[A];第九届全国信息获取与处理学术会议论文集Ⅱ[C];2011年
3 王安娜;周小星;孙红英;杨鸿武;;基于压缩感知过程的语音增强新算法[A];第十一届全国人机语音通讯学术会议论文集(一)[C];2011年
4 高畅;李海峰;马琳;;基于压缩感知理论的语音信号压缩与重构方法[A];第十一届全国人机语音通讯学术会议论文集(一)[C];2011年
5 周小星;王安娜;孙红英;杨鸿武;;基于压缩感知过程的语音增强[A];第十一届全国人机语音通讯学术会议论文集(二)[C];2011年
6 ;Visual Analysis for 2-D Point Set Matching[A];Proceedings of the 2011 Chinese Control and Decision Conference(CCDC)[C];2011年
7 梁瑞宇;奚吉;张学武;;压缩感知理论在语音信号处理中的应用[A];2010’中国西部声学学术交流会论文集[C];2010年
8 张晓鹏;刘亚秋;;ICP算法中初始矩阵的设定方法研究[A];黑龙江省计算机学会2007年学术交流年会论文集[C];2007年
9 陈守宁;郑宝玉;吉晓东;;WMSN中基于压缩感知的VSQI压缩反馈[A];2010年通信理论与信号处理学术年会论文集[C];2010年
10 魏浩;郑宝玉;岳文静;;基于压缩感知的稀疏多径信道估计[A];2010年通信理论与信号处理学术年会论文集[C];2010年
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1 高艺;能源自给低功耗无线传感器网络关键技术研究[D];南开大学;2010年
2 杨瑞明;基于压缩采样的比幅测向方法研究[D];电子科技大学;2010年
3 周小平;高速移动MIMO OFDM系统快衰落信道估计方法[D];上海大学;2011年
4 薛岩松;可吸入颗粒物浓度的遥感监测方法研究[D];浙江大学;2011年
5 邓海松;基于稀疏先验的计算机试验元建模方法研究[D];南京理工大学;2011年
6 赵彬彬;多尺度矢量地图空间目标匹配方法及其应用研究[D];中南大学;2011年
7 陈杰;高分辨率遥感影像面向对象分类方法研究[D];中南大学;2010年
8 杨成;压缩采样中匹配追踪约束等距性分析及其应用[D];复旦大学;2011年
9 王悦;认知无线电宽带频谱感知技术研究[D];北京邮电大学;2011年
10 唐亮;压缩感知及其在超宽带无线传感器网络中的应用研究[D];北京邮电大学;2011年
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1 喻英粽;基于标记约束的三维曲面拼接方法研究[D];浙江理工大学;2010年
2 刘波;文本驱动的可视语音合成技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 邢云;基于压缩感知理论的人脸识别方法研究[D];大连理工大学;2010年
4 桑雪芹;基于多小波分析理论的图像融合技术研究[D];中国海洋大学;2010年
5 单进;基于压缩感知的鲁棒性说话人识别[D];苏州大学;2010年
6 王力;基于人工标志的激光扫描数据自动拼接技术研究[D];解放军信息工程大学;2010年
7 王晓;压缩感知在无线通信网络数据采集中的应用研究[D];浙江大学;2011年
8 黄莹;室外移动机器人导航信息压缩算法研究[D];东北电力大学;2011年
9 焦东立;基于压缩感知的盲信号处理技术研究[D];电子科技大学;2011年
10 王超;抗混叠Contourlet滤波器组的设计分析及其在MRI图像压缩感知重构中的应用[D];西安电子科技大学;2011年
【同被引文献】
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1 王冬梅,江虹,黄艳秋,王晓晖;人脸图象自动识别技术[J];气象水文海洋仪器;2002年Z1期
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1 周广千;模糊支持向量机在人脸识别中的应用[D];长沙理工大学;2010年
2 胡庆格;基于Gabor小波变换的人脸表情识别方法的研究[D];河北工业大学;2007年
3 吴众山;基于B样条的三维人脸曲面生成及特征提取研究[D];厦门大学;2008年
4 严若鹤;基于三维网格模型的参数化人脸表情模拟方法研究[D];厦门大学;2009年
【二级参考文献】
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1 焦李成,谭山;图像的多尺度几何分析:回顾和展望[J];电子学报;2003年S1期
【相似文献】
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1 刘亚亚;丁正生;;基于改进最大间距准则和支持向量机的人脸识别[J];现代计算机(专业版);2010年09期
2 李鹏;耿国华;周明全;;数据挖掘技术在人脸识别中的应用[J];现代电子技术;2006年14期
3 冯颖凌;王宏玉;;PCA在人脸识别中的应用[J];济源职业技术学院学报;2009年04期
4 江宇闻;朱思铭;;基于Overcomplete ICA的人脸特征提取[J];计算机科学;2005年07期
5 聂祥飞;李春光;郭军;;基于Gabor小波和局部线性嵌入的人脸识别[J];计算机工程与应用;2007年18期
6 聂祥飞;郭军;;利用Gabor小波变换解决人脸识别中的小样本问题[J];光学精密工程;2007年06期
7 张晶;;基于可变精度粗糙集的相关反馈人脸识别方法[J];山西财经大学学报;2008年S1期
8 杨颖娴;;改进的ICA人脸特征提取方法[J];赤峰学院学报(科学教育版);2011年03期
9 徐毅琼;王波;李弼程;;基于改进的独立分量分析的人脸识别方法[J];数据采集与处理;2006年02期
10 於东军,杨静宇;基于神经网络的人脸特征提取及识别[J];计算机工程与应用;2002年11期
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1 谢志华;李丰;伍世虔;杨巨成;方志军;;基于局部差分二进制模式(LDBP)的热红外人脸识别[A];第十五届全国图象图形学学术会议论文集[C];2010年
2 李丹;郭小华;刘正熙;;基于DSP的自动人脸识别门禁系统设计与实现[A];中国自动化学会、中国仪器仪表学会2004年西南三省一市自动化与仪器仪表学术年会论文集[C];2004年
3 陈皓;;基于CS中转架构的人脸识别门禁系统[A];全国第21届计算机技术与应用学术会议(CACIS·2010)暨全国第2届安全关键技术与应用学术会议论文集[C];2010年
4 邹垚;张超;;基于DSP的人脸识别算法实现与优化[A];中国通信学会通信建设工程技术委员会2010年年会论文集[C];2010年
5 熊薇薇;梁巍;李莉;黄梅志;;基于混合核函数SVM的人脸识别方法研究[A];中国计量协会冶金分会2011年会论文集[C];2011年
6 苗振伟;许勇;杨军;;超声波人脸识别方法研究[A];中国声学学会2007年青年学术会议论文集(上)[C];2007年
7 杨飞;苏剑波;戴景文;;人脸识别中的人脸图像质量快速评价[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
8 万卫兵;施鹏飞;;标准像的人脸识别[A];信号与信息处理技术——第一届信号与信息处理联合学术会议论文集[C];2002年
9 杜晓旭;钱沄涛;戴光;;加强概率推理模型在人脸识别中的应用[A];信号与信息处理技术第三届信号与信息处理全国联合学术会议论文集[C];2004年
10 孙劲光;李扬;;基于Mean-Shift的Retinex算法在人脸识别中的应用[A];第七届和谐人机环境联合学术会议(HHME2011)论文集【oral】[C];2011年
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1 孟东明 张继进;企业要靠创新应对危机[N];中国工商报;2009年
2 本版编辑曾雨 康翔;人脸识别结缘奥运[N];计算机世界;2007年
3 卢旭成;“傻瓜化”的人脸识别技术[N];中国计算机报;2008年
4 本报记者  魏建玲;行者 知其道而行其智[N];国际商报;2006年
5 程蓉 王春;“人脸识别”保障财产安全[N];科技日报;2006年
6 光明;人脸识别技术应用奥运开幕式[N];中国改革报;2008年
7 记者 闫文锋 实习记者 高鹏;清华人脸识别系列全面推广[N];中国知识产权报;2006年
8 实习生 姜靖;人脸识别:门靠人脸开启[N];科技日报;2007年
9 阐文;汉王新品开启“人脸识别时代”[N];中国工业报;2009年
10 本报记者 霍光;从按手印到以貌取人[N];中国计算机报;2011年
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1 唐恒亮;基于三维特征的人脸识别算法研究[D];北京工业大学;2011年
2 苏煜;融合全局和局部特征的人脸识别[D];哈尔滨工业大学;2009年
3 郭志强;基于子空间分析的人脸识别算法研究[D];武汉理工大学;2010年
4 李全彬;非约束环境下人脸识别关键技术的研究与应用[D];华东师范大学;2011年
5 王建中;基于流形学习的数据降维方法及其在人脸识别中的应用[D];东北师范大学;2010年
6 陈恒鑫;基于多尺度分析的变化光照下人脸识别研究[D];重庆大学;2010年
7 黄文军;三维人脸识别及其模板保护算法研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
8 赵武锋;人脸识别中特征提取方法的研究[D];浙江大学;2009年
9 陈勇;基于样条二进小波的人脸识别研究[D];浙江工业大学;2010年
10 胡峰松;单样本下可变姿态与光照人脸识别研究[D];湖南大学;2010年
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1 刘学平;低质量图像模糊人脸识别的研究[D];沈阳航空工业学院;2010年
2 张春晓;基于粗集和小波变换的人脸识别研究[D];山东大学;2010年
3 汪炼;基于半监督流形学习的人脸识别算法研究[D];安徽大学;2010年
4 黄艳川;基于核方法的人脸识别算法研究[D];大连理工大学;2010年
5 朱家宏;基于支持向量机的人脸识别改进算法[D];华北电力大学(北京);2011年
6 刘奇;线性判别分析人脸识别系统的研究与实现[D];广东工业大学;2011年
7 梅盛鑫;基于支持向量机和遗传算法的人脸识别研究[D];杭州电子科技大学;2011年
8 王珂;人脸识别身份验证技术的研究[D];电子科技大学;2010年
9 曹凤杰;红外图像人脸识别方法研究[D];西安电子科技大学;2010年
10 章悦;基于四元数的彩色人脸识别[D];西安电子科技大学;2010年
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