基于BP神经网络的人脸识别方法研究

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人脸面部的视觉信息在人与人的交流中有着重要的作用和意义。近年来,人脸检测和识别受到国内外学术界和企业界的广泛关注,其主要原因是人脸检测和识别在信息安全、访问控制、金融支付、公安刑侦等方面有着广泛应用。与其他传统的身份识别方法相比,用人脸作为生物特征识别对象,具有稳定、便捷、不易伪造等优点,由于其非接触性、非侵犯性,人们对这种技术没有任何排斥心理,因而它是一种最友好的生物特征识别技术。人工神经网络是模拟生物神经网络进行信息处理的一种数学模型,它以对大脑的生理研究为基础,模拟大脑的某些机理与机制,将大量功能简单的神经元通过一定的拓扑结构组织起来构成群体,并行式处理,实现特定的功能。误差反向传播(BP)算法的提出,成功解决了求解非线性连续函数的多层前馈神经网络权重调整问题,输出后的误差在向隐含层、输入层逐层反传的过程中按照梯度下降的方式修正各层权值,给多层网络的训练提供了很有效的办法。本文将采用BP神经网络进行人脸识别,主要包括特征提取和神经网络识别两大部分:从人脸图像库中选取一定数量的训练图像,用主成分分析(PCA)法对其进行一定的预处理,提取训练图像的独立基成分构造人脸子空间,并将训练集中的人脸图像向独立基上投影得到的系数输入改进的BP神经网络进行训练,将经过同样预处理的待识别人脸图像向独立基上投影得到投影系数,再将其输入已训练过的BP神经网络进行识别,系统采用MATLAB编程,并运用其中的GUI编程实现简单的人机交互。多次的仿真实验结果表明,本文的设计思路和方法是正确的,利用PCA法提取出了特征空间主成分作为BP神经网络输入,简化了网络结构,减少了计算量,识别准确度达到90%以上;选用的ORL人脸库中的图像有光照、表情、姿态的区别,最终的识别结果表明此处设计的BP神经网络有较好的顽健性。尽管如此,本文仍然存在一定的不足,如训练样本选择较少、神经网络有待进一步优化、缺乏与其他方法的对比等。因此,提出更高效的训练算法、设计更简洁快速的网络、达到更高的识别率,有待进一步研究。
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