人脸识别系统原型图像库构建技术

作     者：陈家根 

作者单位：华中科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：胡贯荣

授予年度：2021年

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 

主      题：人脸识别 原型图像库 深度学习 姿态检查 相似性检查 

摘      要：人脸识别系统将从摄像头读取到的人脸图像与事先存好的标准人脸进行比对,我们把存储标准人脸图像的库称为原型图像库。作为人脸识别系统的基础,原型图像库设计的好坏与否,对整个系统的识别性能影响很大。目前原型图像库构建大多停留在人工采集标准人脸的方法。为降低构建时所耗费的经济、人力成本,论文设计了一种原型图像库的构建技术,由基础支撑和扩展支撑两方面组成,将用户自行上传的图像作为标准人脸,省去了专门的人脸图像采集环节。基础支撑针对单张人脸图像进行判断,包括人脸检测和人脸图像质量评估。人脸检测采用HOG特征与SVM的方法,借助滑动窗口和线性图像金字塔,对图像中是否有且仅有一张人脸进行判断;使用多种收集方法,构建出包括五种质量类型的数据集,训练VGG网络得到评估模型,评估结果为输入的人脸图像质量是否合格,并针对实际需求中对模型大小的要求,进行模型压缩,最后进行测试,验证评估方法的有效性。扩展支撑允许同一用户存入三张人脸图像,并进行姿态检查和相似性检查。扩展支撑要求三张图像中的人脸姿态不一、面部有明显区别,保证存入原型图像库的三张图像尽可能多的覆盖多个姿态,具有较小的相似性,而不是同质图像的堆砌。利用2D坐标转3D坐标的方式求解得到欧拉角,根据欧拉角判断姿态信息,同时使用曼哈顿距离衡量人脸姿态信息的差异;使用残差网络获取人脸特征向量,利用两特征向量之间的欧式距离衡量人脸相似性,并进行多次实验,给出检查阈值。