小波变换和LBP对数域特征提取的人脸识别算法北大核心CSCD

为了改善复杂光照条件下人脸识别的性能,提出结合小波变换和LBP(Local Binary Pattern,LBP)提取复杂光照下人脸图像的对数域特征来进行人脸识别。本文首先将人脸图像由空域变换到对数域,再做两级离散小波分解,并利用高频分量重构原图,也即对人脸图像进行高通滤波,滤除低频光照成分,以达到复杂光照补偿的目的,最后利用分块LBP提取光照补偿后图像的局部纹理特征,并将这些特征应用于人脸识别。基于Yale-B和CMU-PIE人脸库上的实验结果显示本文算法对复杂光照具有较强鲁棒性,具备提取复杂光照条件下人脸图像有效特征的能力。     

考虑光照鲁棒性的超分辨率人脸识别系统设计

为保障不同光照下低分辨率人脸的超分辨率识别精度与效率,设计了考虑光照鲁棒性的超分辨率人脸识别系统。通过包含DSP单元与ARM单元的控制器模块,驱动人脸视频采集模块。采集不同复杂光照的人脸视频信息并解析成视频帧后,预估视频帧序列的位移情况,恢复视频帧序列的超分辨率,融合超分辨率视频帧构成人脸图像样本。利用人脸特征提取模块补偿全部人脸图像样本复杂光照,并提取其LBP特征构成人脸库。通过人脸识别模块匹配人脸图像的LBP特征与人脸库,识别出超分辨率人脸图像。结果表明,该系统的光照鲁棒性人脸图像采集与人脸图像LBP特征提取两部分的实现效果均较好。可有效识别出背光、强光及弱光下的超分辨率人脸,识别效率较高,识别成功率能够达到96.7%,为光照鲁棒性人脸识别提供保障。     

基于小波分析与KFisher的人脸与虹膜融合和识别

小波变换将样本图像分解为低频分量和高频分量,去除其高频分量,用低频分量来做人脸识别能有效削弱光照的影响;核方法可以将非线性可分的低维样本空间变换为线性可分的高维空间;人脸与虹膜融合包含更多有用的鉴别信息。因此,先用离散小波变换（DWT）分别获取人脸与虹膜的低频分量;然后,核Fisher辨别分析（KFDA）提取人脸与虹膜融合后的KFDA特征;最后,采用最小距离分类器（KNN）完成识别。基于ORL人脸数据库与CASIA虹膜数据库的实验结果表明,该方法实现了人脸与虹膜的特征融合识别,有效地提高了识别率,克服了Fisher算法的＂小样本＂效应,为多生物特征身份识别提供了一种新途径。     

基于非下采样Contourlet变换的光照不变量提取算法

人脸识别作为一种非接触式、友好的生物特征识别技术,在军事、公安、经济等领域具有广阔的应用前景。近年来,人脸识别技术取得了很大进展,涌现出许多优秀的人脸识别方法,许多人脸识别系统表现优异。但是,人脸识别仍是一个没有彻底解决的难题,光照变化是其中关键问题之一。2006年FRVT测试结果表明光照变化会严重影响自动人脸识别系统的识别性能。为了消除光照变化对人脸识别的影响,提出了一种基于非下采样Contourlet变换的光照不变量提取算法。首先,对图像进行光照归一化,预先减弱光照变化对人脸识别的影响;其次,进行对数变换和非下采样Contourlet变换,得到低频分量和高频方向子带分量;再次,低频分量进行直方图均衡化以进一步减弱光照的影响,高频分量进行自适应NormalShrink阈值去噪处理;最后利用处理后的低频和高频方向子带分量进行逆非下采样Contourlet变换,提取到光照不变量,作为后续的识别依据。为验证算法性能,本文在Yale B 和CMU PIE 人脸库上做了对比实验,结果表明:本文方法提取的光照不变量具有较强的鲁棒性,能够大大提高任意光照情形下的人脸识别率。      

基于小波变换的人脸识别技术研究

文章提出了基于小波分解与PCA变换相结合的人脸特征提取方法,首先对人脸图像进行二维小波变换,对变换后的低频分量做PCA变换以提取人脸特征,最后,使用SVM分类器进行人脸识别。为了验证方法的有效性,文章以ORL人脸库作为测试数据库,前5幅人脸作为训练样本,后5幅人脸作为测试样本,实验结果表明该方法能有效的识别处理过的人脸图像。     

基于DWT,2DPCA和KPCA的人脸识别

利用离散小波变换对人脸图像进行压缩,提取人脸的低频分量,有效去除人脸图像高频分量的影响;再利用二维主元分析对小波变换后的人脸低频分量实行提取特征;然后使用核主元分析再次提取特征;最后用最小距离分类器完成人脸识别.基于ORL人脸数据库的实验结果表明,该算法能提高人脸识别率,有效减少计算量和降低计算复杂度.     

基于离散小波变换和ICA支持向量机的人脸识别

为了实现对具有不同光照、姿势和噪声的人脸进行识别并提高识别精度,设计了一种基于离散小波变换和最小二乘支持向量机的人脸识别方法。首先,采用二维离散小波变换对人脸图像进行压缩和降噪,以提取低频特征信息分量,然后采用快速独立成分分析法ICA对经过离散小波变换后的人脸低频分量进行特征提取,以进一步减少人脸特征向量维数。在获取图像特征向量的基础上,采用径向基函数作为核函数,将训练样本数据输入最小二乘支持向量机进行训练以获得最终的分类模型。在ORL数据库下采用MATLAB仿真工具进行仿真,实验结果表明,该方法能有效地实现对人脸识别,与其他方法相比具有较高的识别精度。     

基于图像隶属度的主分量分析人脸识别算法

提出了基于图像隶属度的主分量人脸识别算法.该算法首先用小波变换对人脸图像进行小波分解,形成低频小波子图,然后用主分量分析法构造特征脸子空间.计算训练样本和待测样本在人脸特征空间中的投影向量间的距离.引入图像隶属函数,作为识别分类器进行人脸识别.针对ORL人脸库的实验结果表明该方法具有良好的识别分离能力.     

基于BP神经网络的人脸识别系统研究

本文设计了一种基于BP神经网络的人脸识别系统,并对其进行了性能分析.该系统首先利用离散小波变换获取包含人脸图像大部分原始信息的低频分量,对图像数据进行降维;再由PCA算法对人脸图像进行主成分特征提取,进一步降低图像数据的处理量;最后使用经过训练后的BP神经网络对待测人脸进行分类识别.详细介绍了离散小波变换、PCA特征提取以及BP神经网络分类设计.通过系统仿真实验与分析发现:人脸特征的提取是该系统的关键;同时,由于人脸灰度信息的统计特征与有监督训练BP神经网络分类器,使该系统只在固定类别,并且光照均匀的人脸识别应用场景中具有较高的识别准确率.因此,很难在复杂环境中应用.     

基于小波变换和余弦变换的Fisher脸识别

结合几种现有的人脸识别特征提取算法,先对人脸图像进行小波分解去噪;然后通过离散余弦变换对低频分量作进一步特征提取和压缩,保留人脸图像中对光照、姿态、表情变化不敏感的识别信息;接着利用PCA和LDA相结合得到最终的识别特征,最后采用欧式距离和最近邻分类器识别人脸。实验采用ORL标准人脸库验证了这种组合的有效性。     

采用双字典协作稀疏表示的光照及表情顽健人脸识别

提出一种采用小波变换(WT)及双字典协作稀疏表示分类(CSRC)的人脸识别方法-WT-CSRC.WT-CSRC首先利用PCA(主成分分析)将小波分解后的人脸高频细节子图融合成高频细节图像;然后用PCA分别对人脸低频图像和高频细节图像进行特征提取,构造低频和高频特征空间,并用训练样本在两种特征空间上的投影集构造低频字典和高频字典;最后将测试样本在两种字典上进行稀疏表示,并引入互相关系数以增强人脸识别的可靠性,实现了人脸的协作分类.实验结果表明,提出的方法提高了人脸识别率,对光照变化及表情变化具有较强的顽健性,并且具有较高的时间效率.     

基于小波域和活动轮廓模型的纹理图像分割

提出一种双树复小波域局部二值模式和活动轮廓模型的纹理图像分割方法.该方法首先使用双树复合小波分解纹理图像,然后使用局部二值模式提取纹理特征.利用最大熵准则对纹理特征图像进行选择,活动轮廓模型用于最后的分割.实验结果表明提出的方法对于合成纹理和自然场景数据集,达到了较高的分割精度.     

光照不变量特征提取新方法及其在目标识别中的应用

针对LNSCT光照不变量提取方法因舍弃低频分量而丢失目标轮廓信息的问题,本文提出了一种新的光照不变量提取方法MLNCST.新方法首先用NSCT将对数域的输入图像进行第一重多尺度分解,实现低频分量和高频分量的分离;其次对高频子带系数进行BayesShrink阈值滤波,低频分量做逆NSCT得到其特征图像;然后对特征图像进行第二重NSCT分解,并对分解后的高频子带阈值滤波以及低频分量逆NSCT;经多重NSCT分解,最后由多次分解后的高频子带系数集提取光照不变量特征.经进一步研究光照不变量特征与原始图像之间的关系,设计了并行同步卷积神经网络-Dual Lenet,通过融合两者的高层特征来提高地面目标识别的准确率.实验结果显示,在Lenet模型下,MLNSCT比LNSCT具有更高的分类准确率,并且随着分解重数的增加分类准确率更高;同时融合了光照不变量特征的Dual lenet能进一步提高地面目标识别准确率.     

复杂光照下的视频人脸检测与识别的研究

为了解决复杂光照下的视频人脸检测与识别率受影响的问题,提出了一种光照不变的人脸检测与识别方法.该方法基于Retinex理论,提取光照不变分量,然后用于训练AdaBoost分类器;对输入的视频序列也进行相同的光照预处理,然后用训练的AdaBoost分类器进行人脸检测;把检测到的光照不变人脸图像采用分块加权LBP进行特征提取,采用欧氏距离与最近邻分类器进行分类.实验结果表明:该方法能有效提高视频人脸检测率与人脸识别率,而且对于人脸检测与识别只需要一次光照处理,具有更高的效率.     

融合图像灰度信息与边缘特征的快速匹配算法

基于灰度相关的图像匹配算法对光照变化敏感,且计算量大,效率低,而基于特征的图像匹配算法结构复杂且在很大程度上依赖于特征提取的质量。为此,本文提出了一种基于Sobel边缘特征和小波变换的递推多模板快速匹配算法。首先用Sobel算子提取边缘特征;然后用小波变换对图像进行多尺度分解;最后用本文提出的递推多模板快速算法仅对集中了图像主要信息量的低频部分进行互相关匹配。将该算法应用于基于ADSP-S201的图像制导系统中,实验表明,此算法在保证匹配准确度的同时完全能达到系统实时性要求。      

基于多特征融合的人脸识别算法

针对局部二值模式描述子提取的纹理信息以及梯度幅值量化算子提取的边缘特征无法有效且全面地描述人脸信息的问题,文中提出一种基于马尔可夫稳态特征模型的多特征融合算法。首先,将通过GMQ算子提取的边缘特征以及通过LBP描述子提取的纹理特征分别与马尔可夫稳态特征模型进行融合,然后再将两者进行有效地线性加权融合。最后,在ORL数据集上进行的实验显示,文中提出算法的识别精度可达到 95.83%。与单一的特征提取算法以及常见的人脸识别算法对比结果表明了该方法的有效性。     

基于融合DCT和LBP特征提取的面部表情识别

针对离散余弦变换(DCT)只能提取面部表情图像的全局特征,而忽略了临近像素之间的关系、不能提取纹理特征信息、不能准确区分相似表情等问题,提出一种融合离散余弦变换方法和局部二值模式(LBP)特征的表情特征提取方法。该方法首先将人脸图像经过DCT获得的低频系数作为表情的全局特征;然后用LBP对贡献率较大的嘴部、眼睛区域进行局部纹理特征提取,通过将LBP提取到的局部纹理特征与DCT提取到的全局特征进行融合,从而得到更有效的表情特征;最后利用支持向量机(SVM)进行识别。实验结果表明:该方法比单独使用DCT方法提取的表情特征更有利于识别,提高了表情识别的准确性,并将这个表情识别方法用于智能轮椅的控制上,收到了良好的效果。     

基于特征提取与认证的彩色图像人脸检测

在深入的对频谱脸法和Fisherface方法进行研究后,综合这两种方法的优点,提出了一种基于频谱脸和Fisher-face的人脸识别新方法。频谱脸方法主要是采用二维小波变换和傅立叶变换。因为人脸图像的低频部分对人脸的表情变化是不敏感的,所以对人脸图像使用二维小波变换,提取人脸图像的低频部分。对人脸图像的低频部分使用傅立叶变换,从而获得原人像的一个低维空间的表达。但是频谱脸特征维数仍然较高,所以在频谱脸法的基础上继续提取人脸频谱图像的Fisherface特征,降低特征的维数,提高识别效率。利用人脸面部构造产生的灰度特性提取眼睛,利用嘴唇的色度特征分割出嘴巴,进而根据眼睛和嘴巴构成三角形模板的特性,精确定位人脸在图像中的位置。实验结果表明,这种结合肤色和面部特征的算法,能够对人脸进行较快速、准确的定位,而且结果比较稳定可靠。     

Face Recognition Using Dual-Tree Complex Wavelet Features

We propose a novel facial representation based on the dual-tree complex wavelet transform for face recognition. It is effective and efficient to represent the geometrical structures in facial image with low redundancy. Moreover, we experimentally verify that the proposed method is more powerful to extract facial features robust against the variations of shift and illumination than the discrete wavelet transform and Gabor wavelet transform.     

光照健壮人脸识别的低秩相对梯度直方图特征

为了进一步提升人脸梯度特征的光照健壮性,本文结合低秩分解能有效分离图像本质特征和噪声的特性,提出了一种光照健壮的低秩相对梯度直方图特征提取方法。首先,通过对人脸图像进行相对梯度运算获得了图像的相对梯度幅值图像和各像素的梯度方向信息。然后,为了去除相对梯度图像中由于非均匀光照而引入的光照边缘误差,利用低秩分解将相对梯度图像分解为低秩分量和稀疏噪声分量之和。最后,结合人脸图像的梯度方向信息对相对梯度图像的低秩分量进行离散化、滤波和局部二值模式编码形成了人脸的低秩相对梯度直方图特征。在经典的FE-RET子集以及具有代表性的YaleB和PIE光照子集上的实验显示：低秩相对梯度直方图特征的人脸识别性能显著优于相对梯度直方图特征、方向梯度幅值模式特征和图像低秩特征等方法的性能;在YaleB子集上,低秩相对梯度直方图特征的人脸识别精度比相对梯度直方图特征的人脸识别精度高至少4％。实验结果证明,低秩相对梯度直方图特征对光照变化,尤其是非均匀光照变化的人脸识别具有很强的健壮性。