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三维人脸识别中的关键技术研究

三维人脸识别中的关键技术研究

作者：李晓广河南工业大学

学位级别：硕士

人脸识别作为现今生物特征识别的重要研究内容，其识别方法主要体现在对二维平面图像领域。识别的精准程度由于受到姿态、光照、表情和动作等变化的影响，有很大的限制。截至目前，如何构建一个强壮的人脸识别系统依旧是一个异常复杂困... 详细信息

人脸识别作为现今生物特征识别的重要研究内容，其识别方法主要体现在对二维平面图像领域。识别的精准程度由于受到姿态、光照、表情和动作等变化的影响，有很大的限制。截至目前，如何构建一个强壮的人脸识别系统依旧是一个异常复杂困难的问题。然而，三维人脸模型因为比二维人脸图像存储了更加丰富的信息，因此，使用三维信息来对人脸进行识别是一个比较有效的方式。本文主要研究基于三维数据模型的人脸识别问题，在通过对三维人脸模型进行特征点提取的基础上，选择人脸面部刚性区域的特征点弱化表情因素的影响，通过粗精结合的方法实现人脸配准，将三维人脸模型转换到一致的状态下，最后通过有效的识别算法完成识别。本文的主要工作有：三维人脸特征点定位方面，利用人脸径向差分图和高斯曲率图进行人脸的边缘检测。通过构造面貌差分和高斯曲率图，采用区域生长来构造器官的轮廓区域，再通过曲线拟合和能量优化精确定位人脸的主要特征点，并给出了一个人工交互调整特征点的方法。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，提出了基于人脸刚性区域特征点的定位方法。在该方法中，针对面部刚性区域不易受表情的影响，能有效实现人脸模型的配准。改进了ICP算法，通过使用桶算法，提高了最近点查找的速度。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，并提出了一种改进的ICP算法，通过减少迭代次数，有效地提高了识别速度。通过实验验证了各方法的识别效果和精度。

关键词：三维人脸识别特征点定位模型配准三维人脸模型 ICP算法

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基于多尺度哈尔小波变换的三维人脸识别方法

系统仿真学报 2013年第7期25卷 1442-1445页

作者：王朝阳达飞鹏东南大学自动化学院南京210096

提出一种基于多尺度哈尔小波变换的三维人脸识别方法。首先将三维人脸模型的上半张人脸区域经过平面参数化和线性插值方法映射至几何图像,然后利用多尺度哈尔小波变换把几何图像分解为不同尺度下包含不同频率、不同方向人脸信息的频域分... 详细信息

提出一种基于多尺度哈尔小波变换的三维人脸识别方法。首先将三维人脸模型的上半张人脸区域经过平面参数化和线性插值方法映射至几何图像,然后利用多尺度哈尔小波变换把几何图像分解为不同尺度下包含不同频率、不同方向人脸信息的频域分量,根据实验确定垂直低频分量具有表情不变性并将其线性组合作为人脸特征。在FRGC v2.0数据库中进行的三维人脸识别实验与三维人脸认证实验分别得到了98.81%的Rank_1识别率以及97.2%的正确认证率(错误接受率为0.1%)。

关键词：三维人脸识别多尺度哈尔小波变换频域分量表情变化

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三维人脸识别方法研究

三维人脸识别方法研究

作者：蒋成成浙江工业大学

学位级别：硕士

随着社会的进步以及网络技术、计算机技术的飞速发展,基于生物特征的身份认证技术受到广泛的关注,如指纹识别、虹膜识别、人脸识别等。在所有生物特征识别方法中,人脸识别技术因其具有直接、友好、方便、符合人们认识规律等优势,成为研... 详细信息

随着社会的进步以及网络技术、计算机技术的飞速发展,基于生物特征的身份认证技术受到广泛的关注,如指纹识别、虹膜识别、人脸识别等。在所有生物特征识别方法中,人脸识别技术因其具有直接、友好、方便、符合人们认识规律等优势,成为研究者们的首选识别技术。传统的人脸识别方法在一定的约束条件下可以获得很高的识别率。然而因其容易受到光照、姿态、表情等变化的影响,二维人脸识别技术已经碰到很难逾越的瓶颈,基于此,三维人脸识别技术应运而生。三维人脸识别在一定程度上弥补了二维人脸识别在光照、姿态、表情上面的不足。本文主要从五个方面阐述了三维人脸识别技术的整个过程:三维数据获取、预处理、三维人脸库、特征提取、人脸匹配,并分别作了初步探讨。本文的主要工作和成果如下:1.综述了三维人脸识别的研究现状。2.提出了一种结合对称剖面及梯度信息提取鼻尖点的方法。三维人脸识别过程中,特征点的提取是关键步骤之一,通过对人体生物特征的了解,本文在特征提取方面结合了对称剖面及梯度信息来提取鼻尖点。3.对原始ICP进行了改进,提出了Delaunay-ICP。ICP算法是三维人脸识别中经典的匹配算法之一,本文根据ICP的缺点提出了一种新的匹配算法Delaunay-ICP,它结合了Delaunay剖分以及ICP算法,吸取了ICP的精华,且在一定程度上弥补了ICP的缺陷。现在的三维人脸识别技术很大程度上都是在理想状态下进行的,比如都是正面人脸,无任何遮挡物或遮挡物很少,因而进一步的三维人脸识别技术将会朝着有遮挡物、非正面人脸的方向快速发展。

关键词：三维人脸识别特征提取 ICP Delaunay-ICP

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一种基于点对应的三维人脸识别方法

东南大学学报（自然科学版） 2010年第S1期40卷 249-254页

作者：童振琦达飞鹏东南大学自动化研究所南京210096

针对三维人脸识别中受表情因素影响识别率低和在线识别耗时问题,提出一种基于点对应的三维人脸识别方法.首先对经过预处理的人脸模型和模板人脸进行CPD(coherent point drift)非刚性形变,并在此基础上建立起点对应的关系;然后舍去人脸... 详细信息

针对三维人脸识别中受表情因素影响识别率低和在线识别耗时问题,提出一种基于点对应的三维人脸识别方法.首先对经过预处理的人脸模型和模板人脸进行CPD(coherent point drift)非刚性形变,并在此基础上建立起点对应的关系;然后舍去人脸模型中由表情变化带来的不稳定部分的点云信息;最终通过对应点在特定球面上的投影得到的相应矩阵来计算相似度以区分不同人脸.在FRGC(face recognition grand challenge)V2.0人脸数据库上的实验结果表明,该方法具有较好的在线实时性,对表情变化有较好的鲁棒性.

关键词：三维人脸识别投影 KD树非刚性形变

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基于MEGI模型的三维人脸识别方法

计算机应用研究 2008年第12期25卷 3674-3675,3679页

作者：刘晓宁耿国华王小凤高原西北大学信息科学与技术学院西安710069

三维人脸识别是未来人脸识别的方向,有望解决二维人脸识别的瓶颈问题。基于MEGI模型,扩展了球面相关性系数,将其用于三维人脸识别。实验证明,基于MEGI模型的方法可以用于三维人脸识别。

关键词：三维人脸识别扩展高斯图球面相关性系数

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基于轮廓线的三维人脸识别的改进算法

计算机工程 2008年第11期34卷 46-48页

作者：刘晓宁董卫军周明全张翔西北大学信息科学与技术学院西安710069

对已有的基于轮廓线的人脸识别方法进行了改进,在人脸的任意位置利用PCA自动确定人脸纵方向,采用网格配准方法提取对称面和对称轮廓线。通过计算对称轮廓线上的曲率,提取其他3条横向轮廓线。对提取的4条轮廓线进行重采样和归一化,截取... 详细信息

对已有的基于轮廓线的人脸识别方法进行了改进,在人脸的任意位置利用PCA自动确定人脸纵方向,采用网格配准方法提取对称面和对称轮廓线。通过计算对称轮廓线上的曲率,提取其他3条横向轮廓线。对提取的4条轮廓线进行重采样和归一化,截取轮廓线的有价值部分作为ICP算法的输入,进行人脸识别。试验证明,该算法将人脸识别率从原来的86.5%提高到了94%,降低了误识率。

关键词：三维人脸识别轮廓线 ICP算法

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基于立体视觉的三维人脸识别

计算机科学 2002年第Z2期29卷 52-54页

作者：文雅朱玉文贾云得北京理工大学计算机科学与工程系北京100081 北京理工大学计算机科学与工程系北京100081 北京理工大学计算机科学与工程系北京100081

　　1.引言　　近年来生物特征在安全领域的应用越来越受到重视,人脸识别即为其中一个重要分支.迄今为止,人们已经提出了多种人脸识别的算法[1,2],大多数算法是针对二维图像设计的,具有识别速度快、方法直观的特点.存在的问题是很难克... 详细信息

　　1.引言　　近年来生物特征在安全领域的应用越来越受到重视,人脸识别即为其中一个重要分支.迄今为止,人们已经提出了多种人脸识别的算法[1,2],大多数算法是针对二维图像设计的,具有识别速度快、方法直观的特点.存在的问题是很难克服光照、背景及表情等因素的干扰.本文尝试通过人脸的三维数据匹配进行人脸识别,以提高识别的可靠性.由于实验设备、速度及特征提取等多方面因素的影响,关于人脸三维识别的研究工作相对较少.Gordon[3]利用人脸深度图计算出人脸表面曲线的曲率分布并进行分析,得到人脸各个器官的位置及相关几何特征;Beumier和Acheroy[4]通过对人脸投影结构光提取人脸的三维信息,将人脸侧面轮廓曲线与人脸中线附近区域的灰度分布相结合作为识别特征.我们利用人脸的三维稠密数据同人脸三维模型进行匹配来实现人脸的识别,取得了满意的效果.……

关键词：立体视觉三维人脸识别 Vision System 人脸三维模型域的应用图像设计特征提取算法数据匹配实验设备识别特征识别速度生物特征三维信息轮廓曲线曲率分布几何特征灰度分布深度图可靠性

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基于脊谷特征提取的三维人脸识别

计算机工程与应用 2011年第12期47卷 7-11页

作者：李晔王映辉刘晶西安理工大学计算机科学与工程学院西安710048

针对三维人脸数据庞大及识别效率低的问题,提出采用提取脊点及谷点表征人脸。脊点和谷点作为曲面局部区域内主曲率沿主方向变化的极值点,能够很好地表征三维人脸特征。对三维人脸提取脊点模型和谷点模型,通过对它们栅格化后生成对应的... 详细信息

针对三维人脸数据庞大及识别效率低的问题,提出采用提取脊点及谷点表征人脸。脊点和谷点作为曲面局部区域内主曲率沿主方向变化的极值点,能够很好地表征三维人脸特征。对三维人脸提取脊点模型和谷点模型,通过对它们栅格化后生成对应的空间分布密度直方图实现人脸粗匹配,采用计算LTS-Hausdorff距离实现人脸的精确匹配。在GavabDB三维人脸库的实验结果表明,该方法具有较高的识别率。

关键词：脊点谷点三维人脸识别分布密度 LTS-Hausdorff距离

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基于稀疏表示的快速三维人脸识别方法

安徽师范大学学报（自然科学版） 2014年第6期37卷 543-548页

作者：杨福猛袁晓斌相桂芳三江学院电子信息工程学院江苏南京210012 安徽师范大学教育科学学院安徽芜湖241000 合肥工业大学计算机与信息学院安徽合肥230009

随着计算机技术和三维成像技术的发展,三维人脸识别因不易受光照、装扮变化的影响成为人脸识别和身份验证的新趋势,但是对于表情、姿态变化其识别率还是有待于改善,时间开销较长.本文提出基于稀疏表示原理,对人脸重要的特征鼻尖点进行提... 详细信息

随着计算机技术和三维成像技术的发展,三维人脸识别因不易受光照、装扮变化的影响成为人脸识别和身份验证的新趋势,但是对于表情、姿态变化其识别率还是有待于改善,时间开销较长.本文提出基于稀疏表示原理,对人脸重要的特征鼻尖点进行提取,采用最近邻分类器进行分类识别.实验结果表明,对表情变化等具有较高的鲁棒性和识别效果,且时间开销极小,优于传统的三维人脸识别方法.

关键词：三维人脸识别稀疏表示鼻尖点最近邻分类器表情变化