探讨局部二值模式和深度学习的人脸识别

人脸识别属于近些年来发展的比较高深的一门科学技术.本文将探讨基于局部二值模式下的人脸有效识别方法,传统二值模式,是在图像中使用一种有技术方法进行人脸识别,主要有特征提取与编码两种形式,但那个时候由于技术局限,二值模式只能进行图像中心与边缘像素的差值提取,有时难以对图像进行全面的表面特征诠释.针对此缺点,提出了基于局部边缘差异的二值模式人脸识别算法,而且被广泛应用起来,这个方法与以往的传统局部二值模式,有很大的区别,本文就此人脸识别算法展开详细探索.     

基于多尺度局部二值模式的人脸识别

提出了一种基于多尺度局部二值模式的人脸识别方法.局部二值模式已经被证明是人脸表示的一种有效算子,不过由于其太小以至于鲁棒性不高.在多尺度局部二值模式中,计算是基于块子区域的平均值,而不是基于单个像素值进行的.人脸图像首先被分成小的子区域,具有不同权值的BLBP算子抽取每一子区域的直方图,然后把它们连接起来,组成一个空域增强的特征直方图.在X~2统计量作为不相似度量计算的特征空间里,采用最近邻分类器完成分类识别.实验表明,该方法优于其它的基于LBP的人脸识别算法.     

基于均匀k均值和高维局部二值模式的人脸识别算法

针对传统局部二值模式(LBP)及其一些改进方法会将具有不同灰度特征的邻域赋予相同的特征值和特征维数倍增的问题,提出一种基于均匀k均值和高维局部二值模式的算法.该算法首先对原图进行切割得到子图;然后提取子图的高维局部二值模式特征,利用均匀k均值对高维特征进行降维处理;最后级联所有的子图特征进行分析.为了验证该算法的性能,在ORL人脸库和YALE人脸库以及FERET人脸库上进行对比实验,结果表明该算法在保证特征维数不递增的前提下,能够明显提高LBP算法的识别率.     

加权信息熵与增强局部二值模式结合的人脸识别

针对人脸识别因光照、姿态、表情、遮挡及噪声等多种因素的影响而导致的识别率不高的问题，提出一种加权信息熵（IEw）与自适应阈值环形局部二值模式（ATRLBP）算子相结合的人脸识别方法（IE （w） ATR-LBP）。首先，从原始人脸图像分块提取信息熵，得到每个子块的IEw；然后，利用ATRLBP算子分别对每个人脸子块提取特征从而得到概率直方图；最后，将各个块的IEw与概率直方图相乘，再串联成为原始人脸图像最后的特征直方图，并利用支持向量机（SVM）对人脸进行识别。在AR人脸库的表情、光照、遮挡A和遮挡B四个数据集上，IE （w） ATR-LBP方法分别取得了98.37%、94.17%、98.20%和99.34%的识别率。在ORL人脸库上，IE （w） ATR-LBP方法的最大识别率为99.85%；而且在ORL人脸库5次不同训练样本的实验中，与无噪声时相比，加入高斯和椒盐噪声后的平均识别率分别下降了14.04和2.95个百分点。实验结果表明，IE （w） ATR-LBP方法能够有效提高人脸在受光照、姿态、遮挡等影响时的识别率，尤其是存在表情变化及脉冲类噪声干扰时的识别率。     

基于多阈值局部二值模式的人脸识别方法

提出一种基于多阈值局部二值模式(MTLBP)的人脸识别方法。计算图像中每个像素点与其局部邻域点的灰度差,通过选择不同的阈值编码形成MTLBP,采用多区域直方图向量进行人脸特征描述,模糊化多阈值匹配结果进行人脸识别。实验结果表明,该方法能很好地结合人脸的纹理和梯度信息,对表情等变化具有较好的鲁棒性。     

基于曲率局部二值模式的深度图像手势特征提取

针对复杂环境下的深度图像手势特征提取信息冗余量大、编码不稳定等问题,提出了一种改进的基于曲率局部二值模式（LBP）的深度图像手势特征提取算法。该算法首先通过坐标转换将分割出的手势深度数据转换为点云数据;其次利用移动最小二乘法对手势点云数据进行曲面拟合;然后计算出能够更加准确描述物体三维表面几何信息特征的高斯曲率;最后利用改进的LBP均匀模式对高斯曲率数据进行编码形成特征向量。在美国手语（ASL）手势数据库上该算法的平均识别率达到了92.1%,与3D局部二值模式（3DLBP）和梯度LBP相比分别提高了18.5个百分点和13.7个百分点。实验结果表明,该算法可以区分外部轮廓相似但内部结构不同的手势,有效提高了在描述手势深度图像内部细节方面的准确性。     

基于局部二值模式和级联AdaBoost的多模态人脸识别

提出了一种基于局部二值模式(LBP)和 级联AdaBoost的多模态人脸识别方法。采用级联AdaBoost算法分别从人脸深度图像和灰度图像的大量区域LBP直方图(RLBPH)中选出最有利于分类的少量特征,并连接成一个直方图向量,再分别用线性判别分析构建相应的线性子空间,用余弦相似度作为投影向量的相似度量,用求和规则进行信息融合。在FRGC数据库上的实验结果表明,提出的方法采用少量的特征取得了很好的识别效果,等错误率仅为1.40%。     

基于局部二值模式与K-均值的人脸识别

针对大尺度LBP算子模式种类过多,导致数据量过大,直方图过于稀疏的问题,提出一种基于局部二值模式与K-均值的人脸识别算法。利用16像素的大邻域LBP算子描述人脸图像的纹理特征,通过K-Means聚类算法将所有LBP编码映射到最近的聚类中心,并建立查找表,快速统计出人脸图像的LBP直方图特征,将其作为人脸的鉴别特征,用于分类识别。实验结果表明,该算法具有较强的人脸图像描述能力和可鉴别性,在AR人脸数据库中取得了很高的人脸识别率,对时间、表情及光照的变化具有较高的鲁棒性。     

基于改进局部五值模式的人脸识别

针对局部五值模式EQP(Elongated Quinary Pattern)采用全局阈值定义造成对图像灰度变化敏感以及在人脸识别中对图像不同分块同等对待问题,提出基于局部五值模式增强方法。首先,通过自适应方法来设置阈值,以提高其对图像灰度变化的鲁棒性;其次,通过特征块加权处理,融入每个分块结构对比信息,以突出不同分块的不同作用。采用在人脸识别领域广泛应用的ORL与YALE人脸库进行比较实验,实验结果表明,新方法明显提高了EQP算子的识别效果。     

基于光照归一化分块完备LBP特征的人脸识别

针对复杂光照条件下的人脸识别,提出了一种基于光照归一化分块完备局部二值模式（B-CLBP）特征的人脸识别算法。该方法对人脸图像进行光照归一化预处理,对处理后的人脸图像进行B-CLBP特征提取,融合成B-CLBP直方图,根据最近邻准则进行分类识别。在Extended Yale B人脸库上的实验结果表明,所提算法可以有效提高复杂光照条件下的人脸识别率。     

基于完整LBP特征的人脸识别*

提出一种基于完整局部二值模式(CLBP)进行人脸识别的方法,CLBP算子包括三个部分:中心像素的LBP(CLBP_C)、符号部分的LBP(CLBP_S)、数值部分的LBP(CLBP_M)。该方法首先采用CLBP算子提取人脸灰度图像的直方图;然后融合成CLBP直方图,进行直方图相似性比较;最后根据最近邻原则进行识别。在ORL和YALE标准人脸数据库上的实验表明,该方法得到的结果比LBP效果更好,鲁棒性更高。     

非采样Contourlet变换与局部二值模式相结合的人脸识别

针对人脸识别中姿态、光照和表情变化带来的识别率有限的问题,提出了一种基于非采样Contourlet变换(NSCT)与局部二值模式（LBP）的人脸特征提取方法。首先对人脸图像进行非采样Contourlet变换,得到多尺度、多方向的子带系数矩阵,然后利用LBP算子从每个子带系数矩阵上抽取局部邻域关系,得到各子带的LBP特征图谱,最后将这些图谱分块统计并级联后作为人脸的识别特征。利用多通道最近邻分类器的分类结果表明,所提方法能有效提高识别率,所提取的特征对光照、表情和姿态等变化具有更好的鲁棒性。     

基于Shearlet变换和均匀局部二值模式特征的协作表示人脸识别算法

为了获得人脸图像中更丰富的纹理特征以提高人脸识别率,提出了一种基于Shearlet变换和均匀局部二值模式(ULBP)算子提取特征(Shearlet_ULBP特征)的协作表示方法--Shearlet_ULBP CRC用于人脸识别。首先,人脸图像通过Shearlet变换分解,得到多尺度多方向的幅值域图谱,再经过简单的平均融合,获得融合后的幅值域图谱;然后,通过ULBP算子结合分块的方法获得该Shearlet变换后融合图像的直方图特征;最后,结合协作表示的方法来分类所提取到的特征。该方法可以提取到图像更丰富的边缘以及纹理信息,在ORL、Extended Yale B和AR人脸数据库上进行测试,在图像无遮挡的情况下识别率都达到了99%以上,在有遮挡情况下也都达到了91%以上的识别率。实验结果表明,所提方法不仅对于光照、姿态和表情变化具备较强的鲁棒性,同时能在一定程度上处理人脸图像中存在遮挡的情形。     

基于LBP特征的人脸图像识别

提出了一种基于LBP算子和Isomap相结合的人脸图像识别算法。利用[ε]-LBP算子提取人脸图像纹理特征,然后用Isomap对高维的纹理特征进行数据降维,得到人脸数据的本质几何结构。最后将降维后的数据作为分类器的输入进行人脸分类识别。实验结果表明,该算法能够对人脸图像进行良好的分类识别,尤其是小样本的情况下。     

自适应加权LBP的单样本人脸识别方法

在面对单训练样本的人脸识别问题时,传统人脸识别方法识别率会下降很多,有的方法甚至不能使用。针对单样本人脸识别问题,提出了一种自适应加权LBP方法。方法既提取了纹理信息又包含了分块拓扑信息,更重要的是可以把这些特征用合适的权重融合起来。划分图像并用LBP提取纹理信息;利用方差来完成对特征的自适应加权融合;用最近邻分类器识别结果。在ORL人脸数据库上的实验结果表明,该方法可以有效地提高识别率。     

基于方向边缘幅值的尺度块LBP人脸识别

针对方向边缘幅值模式（POEM）忽略了块与块之间的像素问题,提出一种基于方向边缘幅值的尺度块LBP人脸识别方法。该方法首先用梯度算子提取出人脸的方向图和幅值图,将具有相同量化方向上的幅值累加,然后利用尺度块LBP算子提取每幅累加幅值图的分块直方图特征,并将所有直方图特征串联起来作为最终的识别特征,最后采用WPCA降维方法提高算法的有效性。实验结果表明,该算法的鲁棒性高于其他对比算法,运用降维处理后能以较低的特征维数达到良好的识别性能。     

基于局部二元模式的面部表情识别研究

提出了一种基于局部二元模式（Local Binary Pattern,LBP）与支持向量机（SVM）相结合的面部表情识别方法。使用LBP算子对图像进行处理,对图像的模式进行统计形成面部表情特征;使用线性判别分析对表情特征进行降维处理;采用支持向量机对面部表情进行分类。用Matlab实现了上述方法,并在日本女性人脸表情（JAFFE）数据库上测试,取得了70.95%的识别率。