基于CNN和SVM的人脸识别系统的设计与实现

针对人脸识别在实际应用中存在姿态变化、表情、遮挡等问题,研究了结合支持向量机(SVM)分类的卷积神经网络(CNN)人脸识别算法,设计并实现了人脸识别系统。系统首先使用CNN提取人脸特征向量,再将特征向量通过SVM进行分类。测试结果表明,系统在训练样本充分时面对人脸姿态变化、表情、遮挡等情况下都具有较好的性能,识别率在95%以上,能满足一般的人脸识别需求。     

基于AAM姿态校正的人脸识别

非约束环境下,光照、姿态、表情、遮挡、复杂背景等因素给人脸识别带来严重影响。主动表观模型(Active Appearance Model, AAM) 能够建立包含人脸形状和纹理信息的先验模型对图像中的人脸进行匹配,合成新的人脸图像。Gabor特征被广泛地应用在人脸识别中,并取得了很好的效果。利用AAM对人脸图像进行姿态校正,合成标准正面人脸图像,然后提取图像的熵增强Gabor jets特征,使用带有阈值的Borda count分类器进行人脸识别。在IMM数据库上的试验表明,改进的方法对姿态、表情以及遮挡具有更高的鲁棒性,可以得到更好的识别效果。     

基于曲波变换和余弦测度的人脸识别方法

人脸识别是一种常用的生物特征识别技术,广泛应用于门禁考勤、公安司法等领域。光照、人脸表情与姿态、遮挡等采集条件的变化对 现有人脸识别方法 影响较大,限制了其应用。提出了一种基于曲波变换和余弦测度的人脸识别方法,以提高人脸识别对采集条件的鲁棒性。首先,对待识别人脸图像进行曲波变换,依据曲波系数检测人脸区域的关键点;然后,提取各关键点在不同尺度和方向上的曲波特征,构建人脸特征描述子;最后,依据余弦测度、累加和运算和极值运算求取人脸的最优匹配结果。仿真实验表明,所提方法对光照、姿态、表情和遮挡等变化的鲁棒性强,且识别性能好。     

小样本条件下基于随机森林和Haar特征的多姿态人脸识别

针对小样本环境下存在人脸姿态、表情变化等干扰时的人脸识别问题,提出利用基于Haar特征的随机森林分类器完成对注册样本和待识别人脸图像的关键点自适应定位,再以SURF(Speed-Up Robust Features)特征的欧氏距离决策得出初匹配和再匹配关键点,完成人脸识别,解决在小样本环境下识别多姿态人脸图像的问题。实验结果证明,该方法在表情、姿态变化等干扰情况下能有效提高小样本人脸识别的识别率。     

基于因子分析与稀疏表示的多姿态人脸识别

在非可控环境下,人脸识别面临的最大难题之一是姿态变化与遮挡问题。基于稀疏表示的人脸识别方法将测试人脸表示成训练人脸的稀疏线性组合,根据其组合系数的稀疏性进行人脸识别。该方法对人脸的噪声和遮挡变化具有很好的鲁棒性,但对人脸的姿态变化表现力极差,这是因为当人脸具有姿态变化时,同一个人不同姿态情况下很难对应起来,这违背线性组合的前提条件。为了克服稀疏表示方法对人脸姿态变化表现力极差问题,对人脸进行因子分析,分离出人脸姿态因子,得到合成的正面人脸;利用稀疏表示进行人脸分类识别。实验结果表明,该方法对人脸的遮挡和姿态变化具有很好的鲁棒性。     

基于主动表观模型姿态矫正和局部加权匹配人脸识别

非约束环境下,光照、姿态、表情、遮挡等复杂背景因素给人脸识别带来严重影响。提出一种基于AAM（active appearance model）的图像对齐和局部匹配人脸识别算法,使之能够增强人脸识别算法对姿态、表情变化的鲁棒性。AAM能够快速准确地定位人脸的特征点,进而将图像扭转到一个标准正面人脸模型中。接着,提出一种新的基于信息熵的Gabor jet加权方法用于提高人脸识别率;并且对Borda count分类器组合方法进行了改进,认为在投票过程中为其设置阈值来排除“噪声”的干扰可以提高识别率。通过与多种人脸识别方法的实验结果比较表明,使用AAM矫正图像后,联合熵加权Gabor方法和加阈值Borda能够取得比单独使用更好的成绩。     

融合深度学习与最大间距准则的人脸识别方法

当前,人脸识别技术遇到的突出问题是光照、姿态、遮挡和表情等因素所引起的识别精度的下降,这些问题是人脸识别系统不完美的主要原因,深度学习是一种新的方法,可有效解决这些问题。首先通过引入深度学习算法进行多层次的学习,然后提取高层特征进行人脸描述,最后应用最大间距准则减小最小二乘估计产生的重建误差,实现有效的面部识别分类。该算法在ORL、CAS-PEAL和扩展Yale-B人脸数据库中进行了不同光照、姿态、遮挡、表情和容貌特征变化条件下的仿真实验。结果表明,所提出的算法比传统线性分类算法具有更高的效率和准确度。     

基于特征点表情变化的3维人脸识别

目的 为克服表情变化对3维人脸识别的影响,提出一种基于特征点提取局部区域特征的3维人脸识别方法。方法 首先,在深度图上应用2维图像的ASM(active shape model)算法粗略定位出人脸特征点,再根据Shape index特征在人脸点云上精确定位出特征点。其次,提取以鼻中为中心的一系列等测地轮廓线来表征人脸形状;然后,提取具有姿态不变性的Procrustean向量特征(距离和角度)作为识别特征;最后,对各条等测地轮廓线特征的分类结果进行了比较,并对分类结果进行决策级融合。结果 在FRGC V2.0人脸数据库分别进行特征点定位实验和识别实验,平均定位误差小于2.36 mm,Rank-1识别率为98.35%。结论 基于特征点的3维人脸识别方法,通过特征点在人脸近似刚性区域提取特征,有效避免了受表情影响较大的嘴部区域。实验证明该方法具有较高的识别精度,同时对姿态、表情变化具有一定的鲁棒性。     

基于形变模型的红外人脸鲁棒识别*

针对人脸识别中的光照、表情和遮挡变化三大难题,引进热红外人脸克服光照变化,并且采用融合局部形变模型的人脸分类方法克服表情和遮挡变化。该方法将热红外测试人脸看成人脸库的线性组合,并用形变模型表示,通过 最小优化求解组合系数,根据系数的稀疏性进行人脸识别。为了进一步提高算法的鲁棒性,采用人脸分片加权的策略。在Equinox人脸库上通过大量实验表明：基于红外光的人脸识别性能明显高于可见光对光照变化的影响;融合局部形变模型的人脸识别方法可以有效地提高识别率且克服红外人脸识别中的眼镜干扰与表情变化问题。     

基于深度信息的手势识别算法研究

针对在复杂背景中传统手势识别算法的识别率低问题,利用Kinect的深度摄像头获取深度图像,分割出手势区域后进行预处理;提取手势的几何特征,并提出深度信息的同心圆分布直方图特征,融合手势的几何特征和深度信息的同心圆分布直方图特征;学习训练随机森林分类器进行手势识别.文中通过在复杂背景条件下对常见的“石头”、“剪刀”、“布”3种手势进行测试,实验结果表明:文中所提方法具有很好的平移,旋转和缩放不变性,能适应复杂环境的变化.     

基于性别和年龄因子分析的鲁棒性人脸表情识别

针对非可控环境下人脸表情识别面临的诸如种族、性别和年龄等因子变化问题,提出一种基于深度条件随机森林的鲁棒性人脸表情识别方法.与传统的单任务人脸表情识别方法不同,设计了一种以人脸表情识别为主,人脸性别和年龄属性识别为辅的多任务识别模型.在研究中发现,人脸性别和年龄等属性对人脸表情识别有一定的影响,为了捕获它们之间的关系,...     

复杂环境下通用的手势识别方法

用来解决手势识别中光照变化、背景干扰等问题的方法,往往计算量大,耗时长。针对这一问题,提出了一种复杂环境下通用的手势识别方法。该方法利用二进制方式实现支持向量机（SVM）模型并且使用位运算代替滑动窗口从而完成目标快速筛选,然后用统一计算设备架构（CUDA）实现卷积神经网络对初筛区域进行二次判断和识别。该方法不依赖于动态手势识别技术,可以应用于动态和静态的手势识别,能够同时处理光照变化、背景干扰的问题。实验结果表明所提算法的计算效率相比基于滑动窗口的算法有100至1000倍的提升,处理一幅图片的时间约为0.01 s。在修正后的Marcel数据集上实验结果达到了96.1%的准确率和100%的召回率。效率上的提升使得算法能够实时进行复杂环境下的手势识别。     

基于对比学习的细粒度遮挡人脸表情识别

和实验室环境不同,现实生活中的人脸表情图像场景复杂,其中最常见的局部遮挡问题会造成面部外观的显著改变,使得模型提取到的全局特征包含与情感无关的冗余信息从而降低了判别力.针对此问题,本文提出了一种结合对比学习和通道-空间注意力机制的人脸表情识别方法,学习各局部显著情感特征并关注局部特征与全局特征之间的关系.首先引入对比学习,通过特定的数据增强方法设计新的正负样本选取策略,对大量易获得的无标签情感数据进行预训练,学习具有感知遮挡能力的表征,再将此表征迁移到下游人脸表情识别任务以提高识别性能.在下游任务中,将每张人脸图像的表情分析问题转化为多个局部区域的情感检测问题,使用通道-空间注意力机制学习人脸不同局部区域的细粒度注意力图,并对加权特征进行融合,削弱遮挡内容带来的噪声影响,最后提出约束损失联合训练,优化最终用于分类的融合特征.实验结果表明,无论是在公开的非遮挡人脸表情数据集(RAFDB和FER2013)还是人工合成的遮挡人脸表情数据集上,所提方法都取得了与现有先进方法可媲美的结果.     

基于SIFT和Hough变换的人脸识别

针对光照、表情、遮挡、几何变化等情况下的人脸识别问题,提出一种基于尺度不变特征变换(SIFT)和增强Hough变换的人脸识别方法。利用SIFT的位置、尺度、方向和描述符4个信息,通过增强Hough变换消除错配,将候选匹配点和离散点距离进行加权累计获得高辨别力的匹配分。在AR人脸数据库上的测试结果表明,在只选取每人1幅图像作为模板的情况下,能够获得近99.6%的识别率。     

基于手部关键点和肤色的手势识别

基于传统的手部轮廓特征提取不能应对飞行模拟环境下的脸部肤色、遮挡、光照影响,以及传统的傅里叶描述子特征容易受到背景、手的姿态变化,且对手势描述能力有限等问题,对传统的手部分割和特征提取方法改进.本文首先对采集的数据集进行肤色处理,然后结合调用的手部关键点模型检测出手部22个特征点,采用八向种子填充算法进行图像分割.接着...     

Hand gesture recognition based on concentric circular scan lines and weighted K-nearest neighbor algorithm

Human-computer interactions based on hand gestures are of the most popular natural interactive modes, which severely depends on real-time hand gesture recognition approaches. In this paper, a simple but effective hand feature extraction method is described, and the corresponding hand gesture recognition method is proposed. First, based on a simple tortoise model, we segment the human hand images by skin color features and tags on the wrist, and normalize them to create the training dataset. Second, feature vectors are computed by drawing concentric circular scan lines (CCSL) according to the center of the palm, and linear discriminant analysis (LDA) algorithm is used to deal with those vectors. Last, a weighted k-nearest neighbor (W-KNN) algorithm is presented to achieve real-time hand gesture classification and recognition. Besides the efficiency and effectiveness, we make sure that the whole gesture recognition system can be easily implemented and extended. Experimental results with a user-defined hand gesture dataset and multi-projector display system show the effectiveness and efficiency of the new approach.     

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。