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三维人脸识别

三维人脸识别

作者：张广鹏西北工业大学

学位级别：硕士

人脸识别是当前生物特征识别研究的热点之一,目前的人脸识别方法主要集中在二维图像方面,由于受到光照、姿势、表情变化的影响,其识别的准确度受到很大限制。迄今为止,建立一个鲁棒的人脸识别系统仍然是一个很困难的问题。三维人脸模型具有比二维人脸图像更丰富的信息,利用三维信息是完成人脸识别的另一有效途径。本文主要研究基于三维数据模型的人脸识别问题,在对三维人脸模型进行人脸区域提取及必要预处理的基础上,通过人脸标志点定位及人脸配准,将三维人脸模型转换到一致的状态下,最后通过高精度有效的识别算法完成识别。本文的主要工作有: 三维人脸的提取与预处理方面,通过分析三维模型数据的分布特征,提出了头肩分离的方法,结合人脸的五官分布特点,实现了人脸区域的准确裁减。总结了现有的几种噪声平滑方法,通过实验验证了各方法的特点和处理效果。三维人脸标志点定位方面,提出了一种基于连续Shape Index特征和几何约束的标志点定位方法。在该方法中,针对在计算连续Shape Index特征时确定邻域点集的问题,提出了一种顶点近邻迭代查找算法。针对区域标记问题,提出了一种三维网格区域标记算法。针对区域筛选问题,提出了通过统计得到的标志区域分布模型进行区域筛选的方法。实验证明所提方法具有较高的姿态鲁棒性。三维人脸配准方面,通过和标志点定位结合,实现了基于标志点的粗配准方法。针对在噪声很大,或标志区域丢失时,标志点无法稳定提取的问题,提出了一种基于主轴分析的粗配准方法。改进了ICP算法,通过使用桶算法,提高了最近点查找的速度。实验结果证明,基于主轴分析的粗配准方法具有很好的噪声鲁棒性。三维人脸识别方面,对现有的识别算法做了深入的分析和比较,实现了基于PCA、LDA、ICP和Hausdorff距离的三维人脸识别算法,通过实验验证了各方法的识别效果和精度。

关键词：三维人脸识别三维人脸模型三维人脸提取三维模型平滑三维人脸标志点定位三维模型配准

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三维人脸识别研究进展综述

清华大学学报（自然科学版） 2021年第1期61卷 77-88页

作者：罗常伟於俊于灵云李亚利王生进清华大学电子工程系北京100084 中国科学技术大学自动化系合肥230027

近年来,三维人脸识别研究取得了较大进展。相比二维人脸识别,三维人脸识别更具有优势,主要特点是在识别中利用了三维形状数据。该文首先根据三维形状数据的来源,将三维人脸识别分为基于彩色图像的三维人脸识别、基于高质量三维扫描数据... 详细信息

近年来,三维人脸识别研究取得了较大进展。相比二维人脸识别,三维人脸识别更具有优势,主要特点是在识别中利用了三维形状数据。该文首先根据三维形状数据的来源,将三维人脸识别分为基于彩色图像的三维人脸识别、基于高质量三维扫描数据的三维人脸识别、基于低质量RGB-D图像的三维人脸识别,分别阐述了各自具有代表性的方法及其优缺点;其次分析了深度学习在三维人脸识别中的应用方式;然后分析了三维人脸数据与二维图像在双模态人脸识别中的融合方法,并介绍了常用的三维人脸数据库;最后讨论了三维人脸识别面临的主要困难及发展趋势。

关键词：三维人脸识别三维数据深度图像

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三维人脸识别算法研究

影像科学与光化学 2017年第2期35卷 131-139页

作者：胡敏文永富北京理工大学光电学院北京100081 北京理工大学深圳研究院广东深圳518057

近年来,基于三维图像的人脸识别技术已经取得了很大进展,在约束环境下也能获得很好的识别性能,但仍受限于姿态、表情等因素,需要从算法上改进才能解决其影响。本文分别从基于空域直接匹配、基于局部特征匹配和基于整体特征匹配3个角度出... 详细信息

近年来,基于三维图像的人脸识别技术已经取得了很大进展,在约束环境下也能获得很好的识别性能,但仍受限于姿态、表情等因素,需要从算法上改进才能解决其影响。本文分别从基于空域直接匹配、基于局部特征匹配和基于整体特征匹配3个角度出发,对人脸匹配算法以及融合算法进行了研究,列出了部分改进算法的实验结果,并分析了算法有效性的原因,总结了目前面临的三维人脸识别算法难以突破的一些困难及未来的研究趋势。

关键词：三维人脸识别特征匹配识别算法

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基于三维谱回归的有效三维人脸识别算法

铁道学报 2012年第3期34卷 56-60页

作者：明悦阮秋琦李小利北京交通大学信息科学研究所北京100044

提出一种结合预处理和三维谱回归(3DSR)方法进行三维人脸识别的算法框架,提取有效的判别特征来克服3D人脸图像中一些尚未解决的问题,如噪声、表情和姿态等的影响。首先通过预处理步骤,从输入的人脸图像提取面部区域进行三维数据的匹配,... 详细信息

提出一种结合预处理和三维谱回归(3DSR)方法进行三维人脸识别的算法框架,提取有效的判别特征来克服3D人脸图像中一些尚未解决的问题,如噪声、表情和姿态等的影响。首先通过预处理步骤,从输入的人脸图像提取面部区域进行三维数据的匹配,克服大姿态变化的影响并且有效地提高了整个3D人脸识别性能。为处理大的表情变化和数据噪声,引入谱回归的概念,改进的三维谱回归方法可以充分利用局部统计信息的鲁棒性和有效性,并避免通常方法中密集矩阵的特征分解问题,降低了计算复杂度。实验中使用包含大姿态和表情变化的CASIA三维人脸数据库。实验结果显示算法有效、鲁棒、通用性强。

关键词：三维人脸识别三维谱回归(3DSR) 正则化方法人脸图像预处理

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基于自适应人脸切割的三维人脸识别算法

东南大学学报（自然科学版） 2016年第2期46卷 260-264页

作者：邓星达飞鹏杨乔生东南大学自动化学院南京210096 东南大学复杂工程系统测量与控制教育部重点实验室南京210096

为克服表情变化对人脸识别的影响,提出了一种基于自适应人脸切割的三维人脸识别算法.首先,采用一种自动预处理技术来去除离群点、填补孔洞和归一化姿态,以提高三维人脸数据的质量;其次,通过简化meshSIFT特征的规范化方向并加入形状直径... 详细信息

为克服表情变化对人脸识别的影响,提出了一种基于自适应人脸切割的三维人脸识别算法.首先,采用一种自动预处理技术来去除离群点、填补孔洞和归一化姿态,以提高三维人脸数据的质量;其次,通过简化meshSIFT特征的规范化方向并加入形状直径函数描述符,讨论了方向分配和特征描述符的设计问题,改进了meshSIFT特征;最后,通过运用字典构造、压缩与自适应区域切割稀疏分类,提出了一种基于多任务稀疏表示分类最小残差和的自适应人脸切割算法.FRGC v2.0人脸数据库上的实验分析结果表明,所提算法对三维人脸识别具有较高的识别率.

关键词：三维人脸识别自动预处理技术改进的meshSIFT特征自适应人脸切割多任务稀疏表示分类

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基于面部曲线特征融合的三维人脸识别

东南大学学报（自然科学版） 2012年第4期42卷 618-622页

作者：邹红艳达飞鹏李晓莉东南大学自动化学院南京210096 南京林业大学机械电子工程学院南京210037

针对三维人脸识别,提出了一种基于面部等测地轮廓线并结合局部特征和整体特征的人脸识别方法.首先,在人脸中提取到鼻尖点等测地距离的点组成等测地轮廓线来表征人脸面部曲面;然后,根据重采样后轮廓线上点的邻域信息提取局部特征,根据轮... 详细信息

针对三维人脸识别,提出了一种基于面部等测地轮廓线并结合局部特征和整体特征的人脸识别方法.首先,在人脸中提取到鼻尖点等测地距离的点组成等测地轮廓线来表征人脸面部曲面;然后,根据重采样后轮廓线上点的邻域信息提取局部特征,根据轮廓线的整体形状信息提取人脸整体特征;最后,分别利用比较局部特征和整体特征,将比较结果在决策级融合,给出最终识别结果.所提算法在FRGC(face recognition grand challenge)v2.0数据库上进行测试,测试结果表明,特征融合后的识别性能优于单一特征的识别率,且具有较好的表情鲁棒性.

关键词：三维人脸识别等测地轮廓线特征融合主成分分析

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一种基于局部描述符的三维人脸识别方法

模式识别与人工智能 2012年第1期25卷 45-53页

作者：徐俊达飞鹏东南大学自动化学院南京210096

提出一种局部描述符进行三维人脸识别.每个采样点的局部特征定义为该点根据其法向量与3个主轴之间的角度自适应选取的邻域点集向人脸主轴平面投影所得的面积.文中提出的三维人脸识别算法首先对人脸进行预处理,归一化到较统一的姿态后,... 详细信息

提出一种局部描述符进行三维人脸识别.每个采样点的局部特征定义为该点根据其法向量与3个主轴之间的角度自适应选取的邻域点集向人脸主轴平面投影所得的面积.文中提出的三维人脸识别算法首先对人脸进行预处理,归一化到较统一的姿态后,提取与鼻尖等距的轮廓线,并对轮廓线进行重采样以剔除无用点.然后对每个采样点提取局部特征.最后建立人脸之间的点对应关系,将加权融合后的局部特征用于识别.通过实验认证,文中方法识别效果较好,且对遮挡和噪声有较好的鲁棒性.

关键词：三维人脸识别局部描述符点对应

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基于奇异点邻域结构的三维人脸识别方法

控制与决策 2017年第10期32卷 1739-1748页

作者：袁姮王志宏姜文涛辽宁工程技术大学工商管理学院辽宁葫芦岛125105 辽宁工程技术大学软件学院辽宁葫芦岛125105

提出一种新的基于奇异点邻域结构的三维人脸识别方法.首先,在人脸纹理图像上分割目标区域,划分特征子区域,提取二维奇异点和奇异点邻域结构;然后,在人脸空间几何信息上标记三维奇异点及其邻域结构,并以奇异点和奇异点邻域结构的三维信... 详细信息

提出一种新的基于奇异点邻域结构的三维人脸识别方法.首先,在人脸纹理图像上分割目标区域,划分特征子区域,提取二维奇异点和奇异点邻域结构;然后,在人脸空间几何信息上标记三维奇异点及其邻域结构,并以奇异点和奇异点邻域结构的三维信息表征人脸特征;最后,采用奇异点邻域结构最近点方法识别人脸身份信息.实验结果表明,所提出方法在三维人脸识别方面具有较高的识别准确率和较好的鲁棒性能.

关键词：三维人脸识别纹理特征几何特征奇异点奇异点邻域结构

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基于联合稀疏描述的多姿态三维人脸识别

西北工业大学学报 2014年第3期32卷 382-387页

作者：郭哲樊养余雷涛刘姝西北工业大学电子信息学院陕西西安710072

提出一种基于联合稀疏描述的多姿态三维人脸识别算法。该算法基于多幅不同姿态的三维人脸测试样本联合完成身份识别,通过假设多幅测试样本共享同一稀疏类型,联合多视图信息,构建三维空间字典和稀疏描述模型,用于对稀疏描述向量进行联合... 详细信息

提出一种基于联合稀疏描述的多姿态三维人脸识别算法。该算法基于多幅不同姿态的三维人脸测试样本联合完成身份识别,通过假设多幅测试样本共享同一稀疏类型,联合多视图信息,构建三维空间字典和稀疏描述模型,用于对稀疏描述向量进行联合重建。该方法最显著的特点就是利用所有观测视图的相互关系,避免单独对待每一个观测值时所潜在的错误判别风险,从而提高识别准确率。在国际三维人脸数据库FRGC2.0上的实验证明该算法对多姿态三维人脸的识别性能优于相互子空间算法和稀疏表示识别算法。

关键词：人脸识别图像分类联合稀疏描述多姿态三维人脸识别