改进的多模板ASM人脸面部特征定位算法

为了提高主动形状模型(ASM)算法在人脸平滑区域检测的准确性,提出一种先利用全局模板进行总体定位,再利用局部模板进行局部定位的改进的多模板ASM算法.在局部定位过程中,首先在各模板特征点中构建窄条带,然后利用Closed-form算法对窄条带区域进行纹理分割,最后利用局部模板与图像进行匹配,得到人脸特征点位置信息.实验结果表明,与传统ASM算法相比,该算法显著改善了纹理平滑区域特征点定位不精确的问题,并提高了对各特征点的提取精度.     

两种自由曲线重建方法*

通过深入分析ASM/AAM算法的各种改进方案的试验统计结果,提出了一种基于局部梯度统计特征和纹理约束形状的改进ASM算法： 用梯度信息代替灰度信息训练特征模型得以有效提高匹配精度和减少所需训练的样本数,用全局的纹理去约束形状得以有效提高算法对特征点定位的精度。大量统计试验表明所提出的算法能正确地提取大部分正向人脸的特征点。提出的算法对人脸跟踪、识别和表情分析等图像理解任务有着广泛的应用前景。     

一种鲁棒的全自动人脸特征点定位方法

人脸特征点定位的目标是能够对人脸进行全自动精确定位. 主动形状模型(Active shape modal, ASM)和主动表象模型(Active appearance modal, AAM)的发表为全自动人脸特征点定位工作提供了很好的思路和解决框架. 之后很多研究工作也都在ASM和AAM的框架下进行了改进. 但是目前的研究工作尚未很好地解决人脸表情、光照以及姿态变化情况下的人脸特征点定位问题, 本文基于ASM框架提出了全自动人脸特征点定位算法. 和传统ASM方法以及ASM的改进方法的不同在于: 1)引进有效的机器学习方法来建立局部纹理模型. 这部分工作改进了传统ASM方法中用灰度图像的梯度分布进行局部纹理建模的方法, 引入了基于随机森林分类器和点对比较特征的局部纹理建模方法. 这种方法基于大量样本的统计学习, 能够有效解决人脸特征点定位中光照和表情变化这些难点; 2)在人脸模型参数优化部分, 本文成功地将分类器输出的结果结合到人脸模型参数优化的目标函数当中, 并且加入形状限制项使得优化的目标函数更为合理. 本文在包含表情、光照以及姿态变化的人脸数据上进行实验, 实验结果证明本文提出的全自动人脸特征点定位方法能够有效地适应人脸的光照和表情变化. 在姿态数据库上的测试结果说明了本算法的有效性.     

基于改进主动表观模型算法的人脸特征定位

人脸特征点的精确定位一直是人脸图像处理的重要研究内容,特征点定位精确与否直接影响后续工作结果的好坏。在基于反向组合AAM（Active Appearance Models）人脸特征点定位算法的基础上,提出结合特征点局部纹理模型来对AAM初始形状参数做最优化以及对AAM匹配模板升级的改进。改进的算法采用特征点局部纹理模型和AAM全局纹理模型结合的方法来最优化AAM初始形状参数,并在此前提下对AAM匹配模板进行升级,使其更接近待匹配图像的信息。在精确的匹配模板和优化的初始形状参数下,匹配的最终精度会得到提升。实验和理论证明,改进后的算法比传统反向组合AAM算法以及现有改进的PAAM（Progressive AAM）算法以及简单的结合ASM和AAM的改进算法都有更好的特征点定位精度。     

基于主动形状模型算法的局部灰度模型的加权改进方法

主动形状模型(ASM)算法在对目标点搜索的过程中,只采用了标定点周围的局部灰度信息,这样往往会使灰度相似但其实微观纹理细节差别很大的两个点混为一谈,最终使算法的定位不够精确。为此,提出一种基于主动形状模型算法的局部灰度模型的加权改进方法,该算法采用一系列服从离散高斯分布的加权系数依次表示标定点法线方向上两侧的候选点是真实特征点的可能性,从而建立局部加权灰度模型。通过实验结果表明,改进算法比传统算法精度提高了6%。     

基于改进主动形状模型的人脸表情识别

主动形状模型（ASM）是面部特征定位、人脸识别和表情识别等模式识别领域中常用的一种方法。但受到初始情况、光照等诸多因素的影响,其性能会有所下降。研究了一种改进的主动形状模型,改进主要体现在两个方面：第一,首先用点轮廓检测算法（PCDM）检测到双眼的位置,为ASM中的点分布模型粗略地定位好初始位置;第二,从ASM原始的思想出发,充分挖掘标定点之间的联系,提出一种构建局部纹理模型的新方法。在JAFFE人脸数据库中进行验证,结果表明,改进ASM方法提高了搜索速度与特征点定位的精度。最终构造神经网络分类器进行人脸表情识别实验,得到了较好的识别率。     

一种改进主动形状模型的研究

主动形状模型（Active Shape Model,ASM）是一种较为流行的用于特征定位的统计学形状模型,主要应用于灰度图像中物体的跟踪与定位。在传统主动形状模型基础上,研究了一种构建局部纹理模型的新方法。该模型充分利用特征点之间的联系,构建加权模型。在ORL人脸数据库、JAFFE人脸数据库中进行特征定位实验,并进行了ASM性能分析。结果表明,改进ASM方法提高了搜索速度与特征点定位的精度。     

ASM及其改进的人脸面部特征定位算法

为了提高主动形状模型(ASM)算法的性能,提出一种改进的ASM算法.首先,精确定位出瞳孔的位置用作平均形状模型的初始化;其次,采用全局形状模型、面部显著特征区域成分形状模型以及人脸面部的相似性构形相结合的办法来共同约束特征点的定位结果;最后,特征点周围采用Log-Gabor小波系数进行描述,并建立局部纹理模型,提高了算法对光照和噪声的鲁棒性.实验结果表明,与传统的ASM算法相比,该算法特征点定位精确度有显著的提高.     

基于Hausdorff距离和改进ASM的人脸跟踪方法*

针对视频图像中人脸定位跟踪的问题,提出了基于Hausdorff距离和改进ASM的跟踪方法.由于Hausdorff距离多模板匹配的复杂性,采用ASM的人脸模型作为模板大大降低了模型维数;并对传统的ASM算法进行了改进,利用DCT进行去相关和能量集中,充分利用特征点附近的二维纹理信息代替传统ASM的一维灰度信息,提高了定位速度和精度.实验证明该方法在视频图像人脸跟踪中是非常有效的.     

基于改进联合模型的人脸表情识别

在联合主动表观模型和主动形状模型的基础上,充分挖掘标定点之间的联系,提出一种局部纹理模型构建方法。通过改进匹配算法提高特征点的定位精度和匹配速度。将该算法提取到的人脸表情特征输入最近邻分类器,分类结果表明其识别率较高。     

匹配图像与3维模型特征点的真实感3维头重建

提出并实现一种基于两张正交图像和一个标准3维头模型,并利用2D图像特征点和3D模型特征点的匹配进行3维头模型重建的算法。首先,进行面部区域和头发区域的分割,利用色彩传递对输入图像进行颜色处理。对正面图像利用改进后的ASM（主动形状模型）模型进行特征点定位。改进局部最大曲率跟踪(LMCT)方法,更为鲁棒的定位了侧面特征点。在匹配图像特征点与标准3维头上预先定义的特征点的基础上,利用径向基函数进行标准头形变,获得特定人的3维头部形状模型。采用重建好的3维头作为桥梁,自动匹配输入图像,进行无缝纹理融合。最后,将所得纹理映射到形状模型上,获得对应输入图像的特定真实感3维头模型。     

Application of the active shape model in a commercial medical device for bone densitometry

Osteoporosis is a common disorder characterised mainly by low bone mineral density (BMD), and leading to an increased risk of fracture. We have developed a new device that estimates BMD from ordinary hand radiographs. A crucial element of this method is the reconstruction of the metacarpals. This paper describes how this was solved using the active shape model (ASM). Standard ASM is unable to locate the metacarpal shafts in the direction along the bones. Therefore ASM was extended with a translation operator, which solved the problem. A hierarchical filtering method was used to construct a sufficient list of initial guesses for the ASM. The performance of ASM and the experience with the integration of ASM in a commercial medical device is reported. The ASM achieves 99.5% reconstruction success and is able to validate its own reconstruction in 97% of the cases. The system (Pronosco X-posure system, version 2.0) has been approved by the FDA, and more than 100 units have been sold.The concept of the translation operator is generalised to the more active shape model (MASM), which also allows a natural integration with the active appearance model.     

低秩和主动形状模型的肺区分割

目的 肺区分割是肺癌计算机辅助诊断系统的首要步骤。主动形状模型（active shape model,ASM）能根据训练集获得肺区形状模型,再结合待分割肺区影像自身的局部特征,进行测试影像的分割。由于主成分分析（principal component analysis,PCA）仅能去除服从高斯分布的噪声,不能处理其他类型的噪声,所以当训练集含有非高斯类型的噪声样本时,采用基于PCA的ASM无法训练出正确的形状模型,使得肺区分割不能得到正确的结果。而低秩（low rank,LR）理论的鲁棒主成分分析（robust principal component analysis,RPCA）能去除各种类型的噪声,基于此,本文提出一种将RPCA与ASM相结合的方法。方法 首先对训练样本集标记点矩阵进行低秩分解,去除噪声样本对训练出的形状模型的影响。然后在ASM训练局部梯度模型时,用判断训练样本轮廓上的标记点曲率直方图的相似度来去除噪声样本。结果 在训练集含噪声样本时,将基于RPCA的ASM与传统ASM（即基于PCA的ASM）分别生成的形状模型进行对比,发现基于RPCA的ASM生成的形状模型与训练集无噪声样本时传统ASM生成的形状模型更相符。在训练集含噪声样本的情况下,基于RPCA的ASM方法分割EMPIRE10数据集中的22个肺影像,与金标准的重叠度为94.5%,而基于PCA的ASM方法分割准确率仅为69.5%。结论 实验结果表明,在训练样本集中有噪声样本的情况下,基于RPCA的ASM分割能得到比基于PCA的ASM更好的分割效果。     

Facial feature localization based on an improved active shape model

The original active shape model (ASM) has already been applied to the areas such as image segmentation, feature points localization, and contour extraction. However, the original ASM suffers from the loss of accuracy and low speed in real time applications. Due to this, a new scheme of active shape model for facial feature extraction is proposed in this paper. In this scheme, the improvement of the performance of the original ASM concerns the following three aspects. Firstly, the profile of the original ASM is extended from 1D to 2D. Secondly, each profile related to different features are constructed separately. Thirdly, the length of the profile varies with different levels. The simulations are carried out using the SJTU dataset, which contains 2273 face images. Experimental results demonstrate that the proposed scheme exhibits better performance than the original ASM.     

基于单张人脸图片和一般模型的三维重建方法

提出一种使用单幅人脸照片进行特征提取、标准模型变形的全自动三维人脸重建方法。使用改进ASM方法自动精确提取人脸特征点,通过使稀疏形变模型匹配平面特征点来获取照片人脸的深度信息,再将一般人脸模型变形到特定人脸。基于肤色模型优化的ASM提取人脸特征,使得一定角度的侧面照片也可以有很好的重建效果。同时,使用基于肤色模型的纹理融合技术使侧面信息缺失的问题得到很好解决。实验证明,该方法快速简便,只用单幅照片全自动化完成重建,无须用户交互,生成的三维模型有较好的真实感。     

Automatic optical phase identification of micro-drill bits based on improved ASM and bag of shape segment in PCB production

This paper addresses the problem of automatic optical phase identification of micro-drill bits for micro-drilling tool inspection in printed circuit board production. To overcome the limitations of conventional active shape model (ASM) on shape modeling of micro-drill bits, six key landmarks are defined for the initialization and optimization of ASM, and a novel method based on projection profiles is also proposed for these key landmarks detection. In addition, to involve the local shape feature, a bag of shape segment (BoSS) model is developed. Based on the improved ASM and BoSS, a new shape representation of micro-drill bits is proposed for phase identification. Experimental results show that the proposed method outperforms the conventional ASM and can improve the phase identification accuracy of micro-drill bits.     

Bayesian shape model for facial feature extraction and recognition

A facial feature extraction algorithm using the Bayesian shape model (BSM) is proposed in this paper. A full-face model consisting of the contour points and the control points is designed to describe the face patch, using which the warping/normalization of the extracted face patch can be performed efficiently. First, the BSM is utilized to match and extract the contour points of a face. In BSM, the prototype of the face contour can be adjusted adaptively according to its prior distribution. Moreover, an affine invariant internal energy term is introduced to describe the local shape deformations between the prototype contour in the shape domain and the deformable contour in the image domain. Thus, both global and local shape deformations can be tolerated. Then, the control points are estimated from the matching result of the contour points based on the statistics of the full-face model. Finally, the face patch is extracted and normalized using the piece-wise affine triangle warping algorithm. Experimental results based on real facial feature extraction demonstrate that the proposed BSM facial feature extraction algorithm is more accurate and effective as compared to that of the active shape model (ASM).