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本文主要研究了人脸图象的计算机识别问题,研究的目标是要得到一个通用的人脸图象识别系统,并希望能够对人类视觉机制、推理机制以及人工智能的研究有所帮助。本文研究的出发点在于人脸图象库中,对于每个目标都只存储一幅人脸图象,而待识图象可能会发生光照、尺度、旋转、形变等各种变化情况的识别。 本文首先讨论了图象的分割问题,通过对人脸图象轮廓特征的探测,得到人脸在图象中的位置,从而能够进行人脸图象的分割。为了提取人脸轮廓特征,本文提出通用形变模型去表示各种人脸轮廓特征,同时构造了各模型的内部能量函数及外部能量函数,并使用Hough变换确定各模型在图象中的初始位置,然后使用局部匹配技术确定各模型在图象中的最终位置。 PCA方法(主成分分析技术)能够较好地提取样本集合的主要成分,所得到的主要特征向量空间能够紧凑地表示样本个体;同时该方法也可用于人脸图象的识别,对于同一类人脸图象能够较好地识别,但对于不同类的人脸图象,如图象受尺度、旋转、形变等因素干扰时,则不能有效地识别;本文在对PCA方法进行深入分析的基础上,揭示了该方法不能有效处理这种情况的原因,并由此得到各种人脸图象空间模板以用于人脸图象尺度、旋转姿势的判断。 同时,本文还利用PCA方法分析人脸图象局部特征,得到各种局部特征模板,并提出了一个逐步求精定位法,用来探测人脸图象的局部特征。 本文还分析了各种数学变换如Fourier变换、Gauss变换、DoG变换以及Gabor变换提取人脸图象特征系数的情况,从反映图象的带通性、方向性、局部性等方面而言,Gabor变换是较好的一种特征提取形式。 根据Marr的视觉表示理论,本文提出了新的人脸图象表示形式—双属性图表示,属性图中每个节点有两个属性特征,局部主成分系数特征以及Gabor系数特征;从而将人脸图象的灰度级表示,转化为更高一级表示。本文同时还给出了双属性图的匹配算法,能够较好地处理人脸图象尺度变化、平面旋转变化以及光照等变化情况,以完成人脸图象的识别。 综合上述研究,本文得到了一个通用的人脸图象识别系统(GFRS),并对几个公用的人脸图象库进行实验表明,其识别效果要优于PCA方法。