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《华南理工大学》 2010年
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多姿态人脸检测与表情识别关键技术研究

阮锦新  
【摘要】: 在人工智能技术研究领域,人脸作为一种重要的生物特征,其检测、识别和表情提取是实现机器智能化的前提和关键技术之一,具有广阔的应用前景,逐渐成为一个活跃的研究分支。 随着图像处理和模式识别技术的进步,人脸信息处理技术获得长足发展,但仍存在很多需要深入研究的问题。例如:姿态、表情、年龄、遮挡、光照等因素依然严重影响人脸检测与识别的效果,表情识别的研究仍处于起步阶段,理论和方法仍有待完善。本文主要是对多姿态人脸检测、人脸表情特征提取与降维、表情分类与表情识别应用等问题进行了深入研究,研究内容与创新性工作主要如下: 1、提出了融合特征和图像方法,解决多姿态人脸检测这一实际应用中亟待解决的难题。算法首先利用人脸特征快速确定人脸方向,分割出大致正向的人脸候选区域,从而避免增加姿态检测器而增大算法的复杂度,克服了基于图像方法对多姿态人脸检测率低的缺点。分别运用AdaBoost、SVM和RVM三种基于图像的方法对人脸候选区域进行分类检测。实验表明,融合特征和图像方法进行多姿态人脸检测,可明显提高检测速度和检测率。 2、通过分析RVM的稀疏性和泛化性能等优于SVM,将RVM用于人脸检测作了有益的尝试。在基于人脸特征方法的基础上,分别采用AdaBoost、SVM和RVM进行多姿态人脸检测,对比研究表明,AdaBoost的检测速度比SVM和RVM快,检测率略低,SVM和RVM的光照鲁棒性比AdaBoost强,RVM的检测效果优于SVM,在光照变化较大的环境下,利用RVM进行人脸检测不惜为一种好方法。 3、针对AdaBoost、SVM、RVM等基于图像的人脸检测方法对样本依赖较强的问题,为了提高样本有效性,取样本长宽比为1.2,重点突出人脸中央纹理较中的部分。特别是在SVM、RVM算法中,提出了采用彩色样本的新方法,并在YC b Cr彩色空间中,有区别地选取各色彩分量的DCT系数作为特征向量,用于分类器的训练。实验表明,该方法增强了样本有效性,这样可提高算法对光照的鲁棒性和检测率。 4、分析了基于Gabor变换的人脸表情特征提取方法,针对Gabor特征向量维数过高和传统特征降维方法的不足,提出了对主要表情区域进行局部Gabor表情特征提取,根据各表情子区域对表情识别贡献不同,采用非均匀采样,提取出既能反映表情变化,又利于表情分类的表情特征,以达到有效的降维。最后,运用DWT和DCT对表情特征做进一步降维,较好地解决了特征提取与降维的问题。 5、对多分类SVM和RVM进行了深入的研究,针对传统的一对一、一对余等多分类方法的不足,提出了基于二对二多分类SVM与RVM的表情分类方法。该方法以四类别分类问题为研究基础,根据每个子分类器的输出结果进行判断,以相对较少的子分类器组合实现快速分类,从而减少了分类误差。在决策根节点,采用近似最优方法将多类别样本分成两组,并使其聚类中心距离最大,且每组样本数据分歧最小。根据六种基本表情识别率不同,设计出较为合理的决策方案,减小误差的累积,获取最优的分类性能。实验表明,该方法明显缩减了训练和测试时间,提高了分类性能。另外,RVM分类性能略优于SVM。 6、研究了基于人脸识别的身份认证系统的活体检测技术,及其在提高系统的防欺骗性能的优缺点。根据当前人脸表情识别在与人相关时识别率高,与人无关时识别率低的特点,提出了通过访问人员能够接受又容易做到的4种基本人脸表情进行识别,在保证系统运行速度和较低的错误接受率的基础上,实现活体检测,有效提高了基于人脸识别身份认证系统的防欺骗性能。
【学位授予单位】:华南理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TP391.41

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前8条
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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前5条
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【共引文献】
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10 许高程;张文君;王卫红;;支持向量机技术在遥感影像滑坡体提取中的应用[J];安徽农业科学;2009年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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8 李金华;基于SVM的多类文本分类研究[D];山东科技大学;2010年
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10 杨焱麟;基于小波变换理论与比值分析法的变压器励磁涌流识别的研究[D];山东科技大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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7 尹立敏;刘艳滢;贺琳;顾蕊;;基于多尺度灰度直方图的图像增强研究[J];电子器件;2006年02期
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中国重要会议论文全文数据库 前1条
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 郭耸;人脸检测若干关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
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10 龙伶敏;基于Adaboost的人脸检测方法及眼睛定位算法研究[D];电子科技大学;2008年
【二级引证文献】
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1 徐洪全;嵌入式钢轨振动监测节点设计[D];大连理工大学;2012年
2 柳珍;基于ARM9的人脸检测系统设计与研究[D];南昌大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【相似文献】
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4 高全学;张洪才;潘泉;;肤色和独立成分相结合的人脸检测[A];第一届中国情感计算及智能交互学术会议论文集[C];2003年
5 孙亚新;战荫伟;;基于肤色模型与人脸特征的多姿态人脸检测[A];第十五届全国图象图形学学术会议论文集[C];2010年
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8 徐毅琼;李弼程;王波;;隐马尔可夫模型在人脸检测与识别中的应用[A];现代通信理论与信号处理进展——2003年通信理论与信号处理年会论文集[C];2003年
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中国重要报纸全文数据库 前10条
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3 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
4 本报记者 李颖 实习生 蒋秀娟;面部识别鉴定身份真的可靠吗?[N];科技日报;2006年
5 齐齐哈尔大学计算机系讲师 赵鑫;新技术在数字娱乐和动漫领域的应用[N];齐齐哈尔日报;2008年
6 本报记者 余建斌;用最自然方式对话机器[N];人民日报;2011年
7 记者 张晔 通讯员 杨萍 田野;南理工一技术给汽车提供安全“智能助理”[N];科技日报;2009年
8 王新佳;人脸识别术 安全防范的“电子眼”[N];中国高新技术产业导报;2006年
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6 叶俊勇;人脸检测与识别方法研究[D];重庆大学;2002年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 郭鹏飞;视频监控中的人脸检测与识别[D];南京理工大学;2010年
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4 吴桂林;基于BP神经网络的人脸检测[D];华中科技大学;2004年
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6 杨波;三维人脸检测[D];中国地质大学(北京);2010年
7 石东海;人脸检测和定位方法研究[D];国防科学技术大学;2002年
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10 李欢;基于自适应肤色模型与几何特征的人脸检测[D];江西理工大学;2011年
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