基于随机投影与加权稀疏表示残差的光照鲁棒人脸识别方法

针对人脸识别中的光照变化问题,利用随机投影对传统稀疏表示分类器进行改进,提出一种基于随机投影与加权稀疏表示残差的光照鲁棒人脸识别方法。通过对人脸图像进行光照规范化处理,尽量消除人脸图像上的恶劣光照,取得经光照校正的人脸样本后进行多次随机空间投影,进一步丰富样本的光照不变特征,以减小光照变化对人脸识别带来的影响。在此基础上,对利用单一残差分类的传统稀疏表示分类方法进行改进,样本经过多次随机投影和稀疏表示会产生多个样本特征和重构残差,利用样本特征的能量来确定各个重构残差的融合权值,最终得到一种稳定性和可靠性更强的加权残差。在 Yale B 和 CMU PIE 两个光照变化较大的人脸库上的实验结果表明,改进的方法具有较强的光照鲁棒性。与传统稀疏表示方法相比,本文提出的方法在Yale B人脸库上两组实验的平均识别率分别提高了25.76%和46.39%,在CMU PIE上的平均识别率提高了10%左右。     

基于PCA特征基压缩传感算法的人脸识别

针对人脸识别对遮挡、表情和光照的鲁棒性问题,提出基于PCA特征基压缩传感算法的人脸识别方法。利用双向二维主成分分析提取图像行列2个方向的特征并进行降维,建立反映人脸特征投影矩阵,作为压缩传感算法的超完备基。通过求解最小化l1范数,寻求图像在该超完备基上的稀疏表示,以得到一组最优稀疏系数重构各类图像,求取测试图像与各类重构图像的最小残差进行分类识别。实验结果表明,该方法在较低的人脸特征维数下具有较高的人脸识别率,能有效提高人脸识别对遮挡、表情和光照的鲁棒性。     

基于加权分块稀疏表示的光照鲁棒性人脸识别

针对光照变化对人脸识别的效果带来严重影响,提出一种对人脸识别的光照变化具有鲁棒性的方法,即基于加权分块稀疏表示的人脸识别方法。该方法首先对人脸图像进行离散余弦变换（DCT）,通过去除 DCT 系数的低频部分来移除光照变化分量。通过反离散余弦变换得到光照归一化后的人脸图像,将人脸图像分块,独立地对每个子块作基于稀疏表示的分类,并对每个子块的分类结果进行加权投票得出测试人脸图像的类别。在 Yale B、extended-Yale B、CMU-PIE 和 FERET 人脸库上进行实验,实验结果表明该方法适用于光照鲁棒的人脸识别。     

基于块稀疏递推残差分析的稀疏表示遮挡鲁棒识别算法研究

针对如何在未知类别的情况下自动检测出遮挡区域,然后在克服遮挡影响的基础上提高识别算法的鲁棒性问题,提出基于块稀疏递推残差分析的稀疏表示遮挡鲁棒识别算法.该算法首先将待测样本分为上下两部分,并分别用对应块的训练样本进行稀疏表示,找出稀疏度更高的块及对应的稀疏解,并将更稀疏前N个解推广到另一个块中,重构测试样本.然后根据重构测试样本与原测试样本的残差推测遮挡像素.考虑到遮挡区域的连续性,利用形态学操作对推测的遮挡区域进行规则化处理并得到加权矩阵.最后利用加权矩阵对测试样本和训练样本进行整体加权归一化,再利用全局稀疏表示进行最终的分类判决.在AR、Yale B及MNIST上的遮挡仿真实验证明该方法不但可大致确定遮挡区域,还可提高遮挡图像识别的性能.     

非相似度保持投影

由主成分分析(PCA)可知任何一幅人脸图像都可以通过一组特征脸的线性加权来重构,PCA是最小均方误差意义下图像的最优表示,但是传统的PCA最终只通过比较加权系数的欧氏距离来进行识别,没有考虑残差。因此,提出非相似尺度的概念,将两个样本同时投影到相同向量上,在确定它们关系时既考虑投影系数,也考虑重构所产生的残差。两者的投影系数和残差相差越大,说明这两个样本越不相似。和保局投影(LPP)有所不同,非相似度保持投影算法不必预先设定近邻个数,它是利用非相似度的概念,创建非相似度散布矩阵,最终通过最大化目标函数获取最优子空间。在AR库和Feret库上的实验结果证明了该方法的有效性。     

融合LBP和局部稀疏表示的人脸表情识别

为更好获取人脸局部表情特征,提出了一种融合局部二值模式（Local Binary Pattern,LBP）和局部稀疏表示的人脸表情特征与识别方法。为深入分析表情对人脸子区域的影响,根据五官特征对人脸进行非均匀分区,并提取局部LBP特征;为精细刻画人脸局部纹理,整合人脸局部特征,设计了人脸局部稀疏重构表示方法,并根据表情对各局部子区域的影响因子,加权融合局部重构残差进行人脸表情识别。在JAFFE2表情人脸库上的对比实验,验证了该方法的可行性和鲁棒性。     

基于稀疏表示的QR码识别

针对QR码图像受污染、破损、遮挡时识别软件无法识别的问题,提出一种基于稀疏表示的QR码识别方法。以40类QR码图像作为研究对象,每类13幅,其中每类随机选取3幅共120幅作为训练样本,余下400幅作为测试样本。所有训练样本组成稀疏表示字典,测试样本为训练样本的稀疏线性组合,表示系数是稀疏的,对每一个测试样本,计算其在字典上的投影,具有最小残差值的类别,即为分类所属类别。最后将提出的方法与QR码识读软件PsQREdit的识别结果做了对比和分析。实验结果表明：提出的方法对于部分受污染、破损、遮挡的图像仍能正确识别,具有很好的鲁棒性,为QR码的识别提供了一种新的有效方案。     

基于加权协同表示的人脸识别方法

为提高协同表示模型的特征表达能力和鲁棒性,解决对正则参数敏感的问题,提出加权协同表示分类器(WCRC)并运用于人脸识别。基于L2范数求解最优化问题,利用训练样本的先验距离信息作为权重,将待识别图像与每类样本的距离信息作为先验信息引入到特征表示函数中,增强距离待识别样本较近的某类样本的重构权重,利用最小二乘法求解表示系数,根据待识别图像与每类训练图像的重构残差大小判断待识别图像的类别。通过实验测试以及与其它算法的对比验证了该方法的有效性。     

改进的单尺度Retinex和LBP结合的人脸识别

为了提高复杂光照条件下人脸识别准确率,提出一种基于改进单尺度Retinex并结合局部二值模式（LBP）的人脸识别算法。首先,利用双边滤波代替Retinex的高斯滤波处理人脸图像,同时使用高斯-拉普拉斯（LoG）及归一化处理提取人脸图像的边缘细节特征,采用标准差的加权方法将两幅处理后的图像进行特征融合,然后使用LBP对融合后的图像进行特征提取,最后通过稀疏表示（SRC）算法对数据样本进行判别归类。在AR和Yale B+人脸库上的实验测试表明,提高了复杂光照下人脸识别的光照鲁棒性,在训练样本较少、光照复杂环境下能取得较好的识别效果。     

基于高阶结构约束的稀疏人脸识别算法

为了挖掘人脸稀疏表示的高阶结构信息,从而获得更精确的人脸分类判别信息,提出一种新的基于高阶结构约束的稀疏表示的人脸识别算法。在提取人脸图像的Gabor特征后,选取适当的训练样本构建稀疏线性编码模型,利用样本特征间的高阶结构信息约束和最优化求解测试样本的稀疏系数,将稀疏系数作为最终特征对人脸进行识别,实验结果表明,与结构约束稀疏表示和非结构约束稀疏表示的方法比较,人脸的高阶结构稀疏表示能显著提高人脸的识别准确率。     

信息熵加权的HOG特征提取算法研究

针对人脸图像中不同部位所含的信息熵不同,对识别的影响程度不同等因素,提出了一种信息熵加权的HOG特征提取方法。该算法将待识别的人脸图像进行分块,对分块后的图像进行HOG特征提取,计算每块图像所含的信息熵作为权重系数加到各个分块中形成新的HOG特征,通过PCA算法对特征进行降维,得到信息熵加权的HOG特征。通过在ORL和YALE实验结果表明,该算法相较于其他传统识别方法具有更高的识别精度和准确度,并且对于人脸在光照、姿态表情等干扰因素下均具有良好的有效性和鲁棒性。     

基于压缩感知的红外人脸识别

压缩感知理论是一种全新的数据采集技术,其采用非自适应线性投影来保持信号的原始结构,通过数值最优化问题准确重构原始信号。本文利用压缩感知的优秀特性,采用基于稀疏表示的模式分类方法,通过提取红外人脸图像的全部信息作为特征并建立特征矩阵,将待识别人脸作为压缩感知测量值,并通过正交匹配追踪算法进行重构,根据重构的稀疏系数所属类别进行红外人脸识别。实验表明,基于压缩感知的红外人脸识别结果准确率高。实验验证了本算法的有效性。     

基于HOG特征的稀疏编码手语识别方法研究

为提高手语识别方法的识别速度与识别率,提出一种基于HOG特征的稀疏编码手语识别方法。通过基于学习加权局部特征的监督、判别和面向事件的字典,将手语识别表达为稀疏表示问题。对每一类手语样本的HOG特征进行提取,再用LC-KSVD算法来学习面向事件和辨别的字典,以将样本数据传输到稀疏空间。鉴于不同类别样本之间的区别,采用提取HOG特征来更加精确地表达出每一类手语独有的信息特征,经过字典学习得到一个过完备字典,作为判别错误项的判别性稀疏编码和重构误差以及分类性误差组合,形成目标函数,以在字典学习过程期间提高稀疏表示中的辨别能力。在自制24类手语数据集上进行测试,实验结果表明,与现有的一些识别方法相比,本方法具有更高的识别率和更快的识别时间。     

基于稀疏表示与小波特征的人脸识别分层框架

基于稀疏表示的人脸识别研究,非线性特征的选择研究较少。提出分层使用人脸图像的小波特征,进行稀疏表示人脸识别框架。框架首先对样本人脸进行小波变换,构造小波低频和小波高频过完备人脸字典;识别阶段首先使用人脸图像的小波低频特征进行稀疏表示,计算类别模糊稀疏,然后根据模糊系数输出类别标签或进行高频特征的稀疏表示与识别。实验结果表明,基于小波特征和稀疏表示的人脸识别分层框架提高了识别的准确率,且对遮挡很鲁棒。     

基于Gabor特征与加权协同表示的人脸识别算法

针对基于稀疏表示分类方法的训练样本于与类别标签信息提取不足,特别是在训练样本和待测样本都受到噪声污染的情况下将会明显下降及算法复杂度较高的问题,提出以Gabor特征以及加权协同为基础的人脸识别算法;最初需要对人脸图像内所包含的各个尺度以及方向的Gabor特征完成提取,在稀疏表示中引入Gabor特征,将降维后的Gabor特征矩阵作为超完备字典,再用稀疏表示增强加权协同表示得到该字典下的的稀疏表示系数,然后利用增强系数与训练样本的标签矩阵完成对测试样本进行分类识别,从而得到Gabor特征以及加权的协同表示分类方法,在Yale人脸数据库、Extended Yale B和AR人脸数据库上以及在FERET人脸数据库对人脸姿态变化的实验表明新算法具有更好的识别率和较短的计算时间.     

基于字典学习的核稀疏表示人脸识别方法

受Metafaces方法的启发,提出一种基于字典学习方法的核稀疏表示方法并成功应用于人脸识别。首先,采用核技术将稀疏表示方法推广到高维空间得到核稀疏表示方法。其次,借鉴Metaface字典学习方法,进行字典学习得到一组核基向量构成核稀疏表示字典。最后,利用学习得到的核字典基重构样本,并根据样本与重构样本之间的残差最小原则对人脸图像进行分类。在AR、ORL和Yale人脸数据库上的实验表明该方法的良好识别性能。     

特征加权组稀疏判别投影分析算法

近来, 稀疏表示分类算法已经在模式识别和特征提取领域获得了广泛的关注. 受最近提出的稀疏表示判别投影算法启发, 本文提出了一种新的特征加权组稀疏判别投影算法(Feature weighted group sparse classification steered discriminative projection, FWGSDP). 首先, 提出特征加权组稀疏分类算法(Feature weighted group sparsebased classification, FWGSC)进行稀疏系数编码, 该算法采用带特征加权约束的保局性信息, 能够鲁棒地重构给定的输入数据; 其次, 通过类内重构散度最小、类间重构散度最大为目标计算最优投影判别矩阵, 使得输入数据具有最佳的模式分类效果; 最后, 提出迭代重约束稀疏编码方法并结合特征分解操作进行FWGSDP模型高效求解. 在ExYaleB, PIE和AR三个人脸数据库的实验验证了所提算法在普通数据和带噪数据中的分类效果都优于现存的算法.     

基于稀疏表示的遮挡人脸表情识别方法

用基于稀疏表示的分类方法识别遮挡人脸表情时,遮挡字典不具有冗余度且身份特征易干扰表情分类.针对此问题,文中提出一种基于稀疏表示的遮挡人脸表情识别方法.该方法首先通过对图像多级分块得到具有冗余度的遮挡字典,然后通过稀疏分解求出待测图像的稀疏表示系数,最后在待测图像所在的子空间内实现表情类别判断.该方法使待测图像的分解系数变得更稀疏,同时避免身份特征对表情分类的干扰.在Cohn-Kanade和JAFFE人脸库上的遮挡表情识别实验表明,该方法对遮挡人脸的表情识别具有较强的鲁棒性.     

一种基于低秩恢复稀疏表示分类器的人脸识别方法

针对基于稀疏表示分类器(Sparse Representation-based Classification,SRC)的人脸识别方法用单位阵作误差字典不能很好地描述人脸图像噪声和误差以及由于训练样本不足可能造成字典不完备的问题,提出一种基于低秩恢复稀疏表示分类器(Low Rank Recovery Sparse Representation-based Classification,LRR_SRC)的人脸识别方法。该方法首先采用低秩矩阵恢复(LRR)算法将训练样本矩阵分解为一个低秩逼近矩阵和一个稀疏误差矩阵。然后,由低秩逼近矩阵和误差矩阵组成字典。在此基础上,得到测试样本在该字典下的稀疏表示。更进一步,基于测试样本的稀疏表示系数和字典,对测试样本进行类关联重构,并计算其类关联重构误差。最后,基于类关联重构误差,完成测试样本的分类识别。在YaleB和CMU PIE人脸数据库上的实验结果表明,提出的基于LRR_SRC的人脸识别方法具有较高的识别率。     

LASRC-ODP降维算法在行为识别中的应用

针对分类识别算法在行为识别中存在识别率低和实时性差的问题,提出了一种线性近似稀疏表示分类的正交鉴别投影（LASRC-ODP）算法用于行为识别。LASRC-ODP算法将高维数据投影到低维空间时,最小化类内残差和最大化类间残差,同时利用投影矩阵的正交约束,增强鉴别结果。然后与LASRC分类相结合,将训练样本构成过完备字典,利用L2 范数求解稀疏系数,优化了求解复杂度,加快了计算速度,得到特征更易区分的样本,最后根据L1范数和残差找出对应类别,保证了强鲁棒性。采用KTH行为数据库进行实验,可使LASRC分类时识别率为97.1%,实验结果表明本文算法识别率高,且抗噪和鲁棒性强,为行为识别的研究提供了一种新思路。