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《燕山大学》 2012年
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改进的Fisher鉴别分析两步算法研究及其在人脸识别中的应用

崔法毅  
【摘要】:随着计算机技术、图像处理技术的飞速发展,人脸识别(Face Recognition)技术已成为世界和平、国家安全、社会稳定等层面备受关注的研究热点,并逐步形成一门重要的生物特征识别技术。特别是20世纪90年代以来,以主成分分析(PrincipalComponent Analysis, PCA)和线性鉴别分析(Linear Discriminant Analysis, LDA)为代表的子空间方法的进一步研究,有力地促进了人脸识别技术的发展,使得人脸识别技术在防恐、反恐、刑事侦查、机要管理等方面得以广泛应用,并成为刑侦领域不可或缺的重要手段和基准方法。本文通过研究主成分分析与Fisher鉴别分析这两类子空间方法的现有算法与关键问题,寻找两者之间的切合点、研究新算法,旨在提取出不失表征性同时具有较强鉴别力的人脸识别特征。主要工作如下: 围绕人脸图像样本镜像对称特性在主成分分析中的应用展开研究,鉴于人脸呈现出相对严格的关于正面中心垂直线的镜像对称特性,利用镜像图像作为一类人脸虚拟样本,扩大了训练样本容量,克服了人脸姿态、视角、旋转等因素的影响。在深入分析现有的对称主成分分析算法的基础上,针对核对称主成分分析(Kernel basedSymmetrical PCA, KSPCA)算法存在的核函数选取范围类型局限、缺乏特定样本具体分析能力等问题进行研究与改进,提出了基于插值核方法的广义核对称主成分分析(Generalized KSPCA, GKSPCA)算法。 研究了Fisher鉴别分析中鉴别准则的推广、鉴别向量集的正交性、统计不相关性等关键问题,针对现有的两步算法存在鉴别向量类型与个数受限、鉴别特征维数受限及统计相关性的问题,基于在表征空间中提取鉴别特征的算法思想,提出了两种改进的核Fisher鉴别分析两步算法,即WKPCA+LDA与GKSPCA+SLDA。其中,WKPCA即白化的核主成分分析(Whitened Kernel based PCA),SLDA即基于Fisher对称零空间鉴别准则的LDA。WKPCA+LDA中,提出了NLUSODVs(Non-LinearUncorrelated Space based Optimal Discriminant Vectors)及其一般化求解方法,实现了在非线性统计不相关约束空间(WKPCA子空间)中求解Fisher最佳鉴别向量集的极值问题,在不失一般性的前提下,尽可能地提取出鉴别力更强且更有利于人脸识别的鉴别特征。GKSPCA+SLDA中,推广应用了两级对称准则(镜像奇偶对称表征准则与Fisher对称零空间鉴别准则),旨在增加鉴别向量的类型与个数,同时,增加鉴别特征的维数,使人脸识别特征的表征力与鉴别力同时实现趋大化。人脸识别实验中,分析了鉴别向量的求解方法及特征选择策略对识别性能的影响,比较了两种改进算法相对于其它传统算法的优势。 提出了图像增强新算法,结合Fisher鉴别分析改进算法使人脸识别更加准确快捷。 针对Fisher鉴别分析中的多种双向二维线性算法,包括双向两步算法及双向组合算法,通过人脸识别实验展开讨论,分析了双向投影矩阵的求解方法及特征选择策略对识别性能的影响,同时,从实验中验证了规律性。
【学位授予单位】:燕山大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TP391.41

【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 周茜;基于多任务学习的人脸识别方法[D];西北大学;2013年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王晖,张基宏;图像边界检测的区域对比度模糊增强算法[J];电子学报;2000年01期
2 王保平,刘升虎,范九伦,谢维信;基于模糊熵的自适应图像多层次模糊增强算法[J];电子学报;2005年04期
3 刘永俊;陈才扣;王正群;;修正的最大散度差鉴别分析及人脸识别[J];电子与信息学报;2008年01期
4 卢晓光;韩萍;吴仁彪;刘瑞华;;基于二维小波变换和独立分量分析的SAR图像去噪方法[J];电子与信息学报;2008年05期
5 宋立新;高凤娇;郗朝晖;;二维EMD分解方法的比较与改进[J];电子与信息学报;2008年12期
6 张林;朱兆达;;基于非降采样Contourlet变换的非线性图像增强新算法[J];电子与信息学报;2009年08期
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10 张麟兮;王保平;张艳宁;李南京;郭芳;;基于多特征和FCM的图像边缘检测方法[J];光子学报;2005年12期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 杨健;线性投影分析的理论与算法及其在特征抽取中的应用研究[D];南京理工大学;2002年
2 刘俊;人脸图像的子空间表示研究[D];南京航空航天大学;2007年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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9 李晓辉,刘志东;降维观测器系统的鲁棒容错控制[J];北京机械工业学院学报;2003年03期
10 袁立;穆志纯;曾慧;;基于人脸和人耳的多模态生物特征识别[J];北京科技大学学报;2007年S2期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 闫茂德;伯绍波;李雪;贺昱曜;;一种自适应模糊的局部区域图像增强算法[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
2 陈才扣;崔美琳;曹丽;刘永俊;;基于核的二维最大散度差投影鉴别分析及人脸识别[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
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4 陶劲草;丁庆生;;基于加权对称图像的二维FDA人脸识别算法研究[A];中国电子学会第十五届信息论学术年会暨第一届全国网络编码学术年会论文集(上册)[C];2008年
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6 薛丽;王波涛;;基于形态学的运动员号码牌图像增强[A];第十九届测控、计量、仪器仪表学术年会(MCMI'2009)论文集[C];2009年
7 赵东杰;王华;周辉;;人脸识别中改进的平滑约束最小二乘法的应用[A];第七届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2009年
8 娄元芳;郑世友;;一种基于NSCT变换的SAR图像去噪方法[A];全国第五届信号和智能信息处理与应用学术会议专刊(第一册)[C];2011年
9 张铁栋;秦再白;朱炜;;基于模糊算法的水声图像增强[A];第十二届全国图象图形学学术会议论文集[C];2005年
10 刘永俊;陈才扣;;二维核最大散度差鉴别分析及人脸识别[A];第十三届全国图象图形学学术会议论文集[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 贲晛烨;基于人体运动分析的步态识别算法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 唐国维;嵌入式小波图像编码算法及应用研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 张明;电能质量扰动相关问题研究[D];华中科技大学;2010年
4 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
5 康锋;基于视觉特征的早期农林火灾检测方法的基础研究[D];浙江大学;2010年
6 陈国志;电力谐波和间谐波参数估计算法研究[D];浙江大学;2010年
7 吕青;思维进化和支持向量机理论及其在炼焦配煤优化中的应用研究[D];太原理工大学;2011年
8 王晓云;基于代数方法的人耳识别研究[D];沈阳工业大学;2011年
9 孙曦;基于双目立体视觉的人脸三维重建与识别[D];中国科学技术大学;2011年
10 葛愿;基于隐马尔可夫模型的网络化控制系统建模与控制[D];中国科学技术大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 苏永敏;线性流形上几类矩阵方程的最小二乘解及最佳逼近解[D];河南理工大学;2010年
2 宋志英;利用ICESAT激光测高数据监测南极冰盖高程变化的研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
3 高知行;基于流形的人脸识别子空间特征提取算法研究[D];辽宁工程技术大学;2010年
4 王冰;凝汽器铜管的视觉定位方法研究[D];长沙理工大学;2009年
5 朱冰;基于ARM的人脸识别门禁系统的设计与实现[D];华东师范大学;2010年
6 张永华;基于DOA检测的自适应波束形成算法研究[D];天津理工大学;2010年
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8 许海娟;基于线性特征抽取方法的人脸识别的研究[D];华南理工大学;2010年
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10 林杰灵;基于小波变换的人脸识别[D];华南理工大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前8条
1 闫芳;林小竹;刘家彬;;基于直接LDA的人脸识别方法研究[J];北京石油化工学院学报;2011年02期
2 刘永俊;宋东兴;何世明;陈才扣;;二维非线性鉴别分析及人脸识别[J];常熟理工学院学报;2008年02期
3 印勇;何文娟;郭之强;郭攀;徐亦达;;分块PCA和奇异值分解相结合的人脸识别算法[J];重庆大学学报;2012年08期
4 孙鑫,刘兵,刘本永;基于分块PCA的人脸识别[J];计算机工程与应用;2005年27期
5 温洲;邵晓巍;龚德仁;;基于BP神经网络的人脸识别后续分类算法[J];计算机应用;2011年S2期
6 赵海勇;李成友;;基于多特征融合的运动人体行为识别[J];计算机应用研究;2012年08期
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8 许棣华;王志坚;;基于多任务学习的邮件过滤系统的研究[J];计算机技术与发展;2010年10期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 王清;集成学习中若干关键问题的研究[D];复旦大学;2011年
2 周昌军;基于图像重构和特征融合的人脸识别方法研究[D];大连理工大学;2008年
3 赵武锋;人脸识别中特征提取方法的研究[D];浙江大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 李文娟;网络舆情倾向性分析技术研究与实现[D];哈尔滨工业大学;2011年
2 王海珍;基于LDA的人脸识别技术研究[D];西安电子科技大学;2010年
3 刘成;基于多任务学习的自然图像分类方法研究[D];西北大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 朱梦宇,赵保军,韩月秋;用小波变换去除红外图像中1/f噪声的方法[J];北京理工大学学报;2001年05期
2 吴太旗;黄谟涛;欧阳永忠;陆秀平;;高精度海洋重力异常格网插值技术研究[J];测绘科学;2008年05期
3 熊兴华,钱曾波,陈鹰,陈刚,张丽;基于遗传优化的分段线性影像增强[J];测绘学报;2004年04期
4 李伟红;陈伟民;龚卫国;;一种人脸特征选择新方法的研究[J];电子测量与仪器学报;2006年02期
5 王晖,张基宏;图像边界检测的区域对比度模糊增强算法[J];电子学报;2000年01期
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7 李强,裘正定,孙冬梅,刘陆陆;基于改进二维主成分分析的在线掌纹识别[J];电子学报;2005年10期
8 梁栋,沈敏,高清维,鲍文霞,屈磊;一种基于Contourlet递归Cycle Spinning的图像去噪方法[J];电子学报;2005年11期
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中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 王正群;手写体汉字识别研究[D];南京理工大学;2001年
2 赵明华;人脸检测和识别技术的研究[D];四川大学;2006年
【相似文献】
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3 徐勇,杨强,杨静宇;基于核的快速特征抽取及识别方法[J];解放军理工大学学报(自然科学版);2005年02期
4 徐勇,朱宁波,杨强,杨静宇;不相关鉴别分析改进算法[J];计算机工程与应用;2004年31期
5 金忠,杨静宇,胡钟山;有效最佳鉴别特征的抽取与维数问题[J];计算机学报;2000年01期
6 陈才扣,高秀梅,郭丽,杨静宇;基于小波特征的非线性鉴别特征抽取技术[J];电子与信息学报;2005年02期
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8 陈才扣,杨静宇,杨健;一种融合PCA和KFDA的人脸识别方法[J];控制与决策;2004年10期
9 杨静宇,金忠,胡钟山;具有统计不相关性的最佳鉴别特征空间的维数定理[J];计算机学报;2003年01期
10 吴小俊,杨静宇,王士同,Josef Kittler;广义统计不相关最优鉴别矢量集的一个理论结果[J];电子学报;2004年10期
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1 靳传红;张为;;56例肺部占位鉴别分析[A];全国肿瘤护理学术交流暨专题讲座会议论文汇编[C];2005年
2 陈才扣;崔美琳;曹丽;刘永俊;;基于核的二维最大散度差投影鉴别分析及人脸识别[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
3 邹天治;宋鸣;李杰敏;;甲基安非他明及麻黄素GC/MS鉴别分析[A];首届全国毒品检验技术交流会论文集[C];1997年
4 吴小俊;王士同;杨静宇;刘同明;;基于扰动方法和广义K-L变换的人脸特征抽取[A];中国系统仿真学会第五次全国会员代表大会暨2006年全国学术年会论文集[C];2006年
5 毛淑芳;;妇科急症与外科急腹症的鉴别分析[A];中华医学会全国第五次急诊医学学术会议论文集[C];1994年
6 毛建江;邱化玉;倪勇;蒋剑雄;来国桥;;近红外光谱技术用于人参和人参种子的鉴别分析[A];第十四届全国分子光谱学术会议论文集[C];2006年
7 孙晓盈;王海;谢风;;两组细胞形态相似血液病的鉴别诊断分析[A];中华医学会第七次全国检验医学学术会议资料汇编[C];2008年
8 邸曼;张明;;火灾中铝导线熔化痕迹的鉴别分析[A];首届七省区市机械工程学会科技论坛论文集[C];2005年
9 宋宗明;张凤兰;;自发性晶体脱位分析[A];2005年浙江省眼科学术会议论文集[C];2005年
10 黄汉民;;对《中华民国时期工业生产总值推计》一文的讨论意见[A];近代中国(第十辑)[C];2000年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 黄亮;浙江舟山发现的萧梁对文五铢陶钱[N];中国文物报;2006年
2 徐锋樊中文;群众叫他“老马哥”[N];人民日报;2008年
3 纪文晶本报记者 张磊;油田历史陈列馆喜添百余件“国宝”[N];大庆日报;2008年
4 张文胜 王齐维;宁波市货币鉴定中心正式运行[N];上海金融报;2007年
5 朱必义;人均318元是这样增来的[N];新疆日报(汉);2006年
6 ;母牛不孕有法治[N];通辽日报;2005年
7 窦孟朔;自觉带头贯彻民主集中制[N];河北日报;2003年
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9 李瑞萍;最新《AATCC技术手册》中文版翻译完成[N];中国纺织报;2008年
10 本报特约记者 徐锋通讯员 樊中文;群众见他格外亲[N];解放军报;2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 吴小俊;图象特征抽取与识别理论及其在人脸识别中的应用[D];南京理工大学;2002年
2 高秀梅;基于核投影分析的特征抽取及应用研究[D];南京理工大学;2004年
3 徐勇;几种线性与非线性特征抽取方法及人脸识别应用[D];南京理工大学;2004年
4 陈才扣;基于核的非线性特征抽取与图象识别研究[D];南京理工大学;2004年
5 杨利平;保局子空间人脸特征提取及识别方法研究[D];重庆大学;2008年
6 张楠;低秩鉴别分析与回归分类方法研究[D];南京理工大学;2012年
7 杨旭;基于核方法的模式分类研究与应用[D];上海交通大学;2011年
8 崔法毅;改进的Fisher鉴别分析两步算法研究及其在人脸识别中的应用[D];燕山大学;2012年
9 王莹;基于图像的人脸识别技术研究[D];吉林大学;2012年
10 辜小花;保局鉴别人脸特征提取方法研究[D];重庆大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李敏;基于鉴别分析的类不平衡学习[D];南京邮电大学;2013年
2 何思斌;异方差鉴别分析在人脸自动识别中的应用研究[D];五邑大学;2010年
3 李威;古陶瓷数据管理及鉴别分析系统研究[D];郑州大学;2013年
4 蓝超;稀疏表示和鉴别分析技术在人脸识别中的应用研究[D];南京邮电大学;2011年
5 李升;基于分治法的鉴别特征提取算法研究与应用[D];南京邮电大学;2013年
6 韩云利;海上溢油的油指纹鉴定研究[D];大连海事大学;2008年
7 卞璐莎;核鉴别分析方法研究[D];南京邮电大学;2011年
8 熊作周;基于人工嗅觉系统稻米品种鉴定方法的研究[D];河南科技大学;2012年
9 李文倩;基于正交稀疏保留投影的特征提取与识别算法研究[D];南京邮电大学;2013年
10 崔美琳;分块鉴别特征抽取及人脸识别应用研究[D];扬州大学;2009年
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