基于HOG多特征融合与随机森林的人脸识别

针对人脸识别在复杂环境下识别率低的问题,提出了一种基于梯度直方图(HOG)多特征融合与随机森林的人脸识别方法.该方法通过HOG特征描述子对人脸进行特征提取.首先以网格作为采样窗在整个人脸图上进行整体HOG特征的提取,并将人脸图像分成均匀子块,在包含有人脸关键部分的子块中提取局部HOG特征.然后通过二维主成分分析(2DPCA)和线性判别分析(LDA)对整体和局部特征进行降维,并进行特征层融合形成最终分类特征,最后通过随机森林分类器对其进行分类.FERET人脸库、CAS-PEAL-R1人脸库、真实场景人脸库实验表明,该方法对光照具有鲁棒性,且有较高的识别率和较短的识别时间.     

一种自适应加权HOG特征的人脸识别算法

为了提高人脸识别在复杂条件下的识别率,提出一种基于自适应加权梯度方向直方图特征（AW-HOG）的人脸识别方法。该方法首先将人脸图像分成均匀子块,并利用HOG描述算子提取分块人脸特征,根据各分块对识别的贡献率自适应地计算各分块的权重,然后融合权重系数以及各分块的HOG特征,形成AW-HOG特征并采用主成分分析（PCA）算法进行降维,最后利用支持向量机（SVM）进行分类识别。在Yale B 以及AR标准人脸库上的实验结果表明,提出的人脸识别方法在识别率上优于传统算法且对光照具有较强的鲁棒性。     

自适应Gabor特征的协同表示人脸识别算法

为了解决人脸识别应用中针对人脸姿态的变化,光照等外部环境变化导致识别率不高,且稀疏表示应用于人脸识别收敛速度慢的情况,提出了一种基于多分量的Gabor特征提取和自适应权重选择的协同表示人脸识别算法(GAW-CRC).特征提取阶段,将Gabor变换的所有特征分量中鉴别能力较差的分量淘汰,剩余分量构建特征字典,分别协同表示对应测试样本的特征分量,将所有剩余分量的识别结果,按照自适应的权重函数加权融合得出最终分类结果.实验证明:算法应用于AR,FERET与Extended Yale B人脸库中,当对应的样本存在人脸角度变化,表情变化和光照条件变化等情况时,能够得到更高的识别率.     

Gabor小波幅值和相位特征人脸识别方法比较

对采用Gabor幅值、Gabor相位以及Gabor幅值加相位结合这三种方法,在同等条件基础上对所提取的特征进行分块,用PCA降维,采用最近邻分类规则进行识别并比较结果。在ORL、Yale、Indian、YaleBE、PIE和FERET六个数据库进行比较研究的结果表明,Gabor小波相位特征对光照有较高的鲁棒性,在光照变化明显的Yale和YaleBE数据库识别效果最好,而Gabor小波幅值加相位特征具有表情和时间变化的鲁棒性,在FERET的fb、dup1、dup2测试集上获得了较高的识别率。     

HOG和多流形判别分析相融合的人脸识别

为了提高人脸的识别率,提出一种方向梯度直方图和多流形判别分析相融合的人脸识别算法。将一幅图像划分为多个子块图像块,并采用方向梯度直方图算法对每一个小块进行处理;采用多流形判别分析提取特征,并采用最小二乘支持向量机建立分类器对人脸进行分类和识别;在Yale和AR人脸库进行仿真实验。实验结果表明,相对于传统人脸别算法,该算法不仅提高了人脸识别率和识别速度,并且对光照和姿态变化具有较强的鲁棒性。     

基于HOG-SVD特征的人脸识别

为提高复杂环境下的人脸识别率,该文提出了一种基于方向梯度直方图-奇异值分解(HOG-SVD)的人脸识别方法。首先提取整个人脸图像的HOG特征,通过奇异值分解形成图像的整体HOG-SVD特征。然后将人脸图像分成均匀子块,提取各子块的HOG-SVD特征。之后将整体HOG-SVD特征和局部HOG-SVD特征组合形成最终分类特征。最后通过支持向量机分类器对其分类。在Yale人脸库上的实验表明,该方法对表情、光照、姿态具有鲁棒性,具有较高的识别率。     

基于HOG特征的加权稀疏表示人脸识别算法

在人脸识别中,为了进一步提高人脸图像对光照等外界因素的鲁棒性,提出一种基于HOG特征的加权稀疏表示算法,将加权稀疏表示方法和HOG特征以及随机投影方法相融合,以降低复杂度,提高识别性能。首先,统计每一幅图像的方向梯度直方图(HOG)特征,并对每一幅图像进行归一化处理,削弱人脸图像中的光照影响;其次,对归一化后的图像引入随机矩阵算法,进行多次随机投影,得到每个样本所对应的稀疏系数,利用样本之间的距离作为稀疏系数的权值;在此基础上,对传统稀疏表示分类器进行改进,样本经随机矩阵多次投影和稀疏表示后会产生多个重构残差,最后利用样本的重构残差和对样本进行识别分类。ORL人脸库和GT人脸数据库上的实验证明该方法对光照等外界物理因素有着很好的鲁棒性。     

基于支持向量机的人脸识别方法

提出一种基于二值边缘图像和支持向量机的人脸识别方法,以具有较强光照鲁棒性的二值边缘图像作为人脸表征,用支持向量机来分类。其中二值边缘图像是用一种基于Sobel算子的局部自适应阂值选取边缘检测算法。仿真实验结果表明对于有165幅人脸的Yale人脸库识别率可达92．73％,而对于有798幅人脸图像的AR人脸库识别率可达95．62％,而且该方法对有光照变化的人脸图像有较好的鲁棒性。     

基于HOG和DMMA的单样本人脸识别

为了提取复杂环境下人脸图像的有效特征,提出了一种结合DMMA(discriminative multi-manifold analysis)和方向梯度直方图(HOG)特征提取算法,利用了一种新的自适应方法计算子图像块的相似度。在DMMA算法中,将一幅样本图像分为不重叠的子图像块后,对每一个小块使用HOG算子进行处理,处理后形成一个统计流形,然后进行特征提取,利用基于重建的流形—流形间的距离最近邻方法进行分类识别。在AR人脸库和FERET人脸库上的实验结果表明,该算法对人脸图像的光照和几何变化比传统的DMMA算法识别性能更好。     

基于对称非负矩阵分解的人脸识别算法

提出一种利用镜像偶特征改造NMF(Non-negative Matrix Factorization)基图像并进行局部特征提取的人脸识别算法。首先获取镜像偶特征并进行二次Haar小波分解,得到重构人脸样本图像。然后利用NMF分解得到一组在垂直方向对称的基图像,由它们组成基矩阵并对它们正交规范化。改造后的基图像符合人脸对称的生理特性,使得NMF基矩阵更加适用于人脸特征提取。在含有姿态变化和不均匀光照样本的Yale人脸数据库上取得了较好的识别效果。     

双偏差双空间局部方向模式的人脸识别

针对局部方向数（Local Directional Number pattern,LDN）类方法的人脸识别通常仅利用梯度信息且信息提取不充分的问题,提出双偏差双空间局部方向模式（Double Variation and Double Space Local Directional Pattern,DVDSLDP）。该方法首先通过像素采样扩大关联邻域信息,再利用边缘响应算子和局部前后向差分获得的相对偏差和绝对偏差以构成双偏差信息,充分挖掘局部梯度空间信息;然后与所提取像素的灰度空间特征级联融合,以获得双空间特征,再进行模式编码得到特征图;最后依据信息熵加权级联各子块直方图获得人脸特征向量,使用最近邻分类器完成分类。针对ORL、Yale、AR人脸库和相关典型方法的对比结果表明：利用双空间特征的融合,获得了轮廓更清晰、纹理更丰富的编码特征图,在ORL和Yale库上分别达到了99.50%、94.44%的识别率,尤其是在训练样本较少时性能提升明显;该方法针对AR库的表情、光照、遮挡A和遮挡B子集分别达到了99.67%、100%、99.33%和97.33%的识别率,明显高于其他方法,表现出良好的鲁棒性。     

Elastic shape-texture matching for human face recognition

In this paper, a novel, elastic, shape-texture matching method, namely ESTM, for human face recognition is proposed. In our approach, both the shape and the texture information are used to compare two faces without establishing any precise pixel-wise correspondence. The edge map is used to represent the shape of an image, while the texture information is characterized by both the Gabor representations and the gradient direction of each pixel. Combining these features, a shape-texture Hausdorff distance is devised to compute the similarity of two face images. The elastic matching is robust to small, local distortions of the feature points such as those caused by facial expression variations. In addition, the use of the edge map, Gabor representations and the direction of the image gradient can all alleviate the effect of illumination to a certain extent.With different databases, experimental results show that our algorithm can always achieve a better performance than other face recognition algorithms under different conditions, except when an image is under poor and uneven illumination. Experiments based on the Yale database, AR database, ORL database and YaleB database show that our proposed method can achieve recognition rates of 88.7%, 97.7%, 78.3% and 89.5%, respectively.     

基于低秩子空间投影和Gabor特征的稀疏表示人脸识别算法

目前的人脸识别算法常常忽视训练过程中噪声的影响,特别是在训练数据和待测数据都受到噪声污染的情况下,识别性能会明显下降。针对含有光照变化、伪装、遮挡及表情变化等较大噪声的人脸识别问题,提出了一种基于低秩子空间投影和Gabor特征的稀疏表示人脸识别算法。该算法首先通过低秩矩阵恢复算法得到训练样本的潜在低秩结构和稀疏误差结构;然后利用主成分分析法找到低秩结构的Gabor特征所在低秩子空间的变换矩阵;再通过变换矩阵将所有样本的Gabor特征向量投影到低秩子空间上,在该低秩子空间上使用稀疏表示分类算法进行最终的分类识别。在Extend Yale B和AR数据库上的实验表明,新算法具有较高的识别率和较强的抗干扰能力。     

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。     

基于同态补偿翻拍图像的方向预测方法

为抵抗翻拍图像对人脸识别等认证系统的攻击,提出一种人脸图像梯度方向预测算法。通过自适应高斯同态滤波进行光照补偿增强真实活体图像与翻拍图像的对比度,用八方向Sobel算子与像元卷积方向预测,并使用支持向量机(SVM)分类器设计图像分类器判别两类图像。抽取国内外数据库(南京航空航天大学与耶鲁大学人脸库)活体人脸与翻拍人脸共522张进行实验,检测率达到99.51%;另用三星Galaxy Nexus手机拍摄261张真实人脸,同时进行翻拍,得到样本库522张人脸,实验检测率达到98.08%,特征提取用时167.04s。结果表明能有效地检测分类出真实人脸照片与翻拍假冒照片,并具有较高的特征提取效率。     

融合二阶HOG与CS-LBP的头部姿态估计

针对头部姿态估计受光照变化、表情、噪声干扰等因素影响导致识别率低的问题,提出一种融合二阶梯度方向直方图(HOG)和中心对称局部二值模式(CS-LBP)特征的姿态特征,用于单帧图像的头部姿态估计。采用二阶HOG对人脸图像进行形状信息提取,得到人脸的轮廓特征;用CS-LBP进行局部纹理信息的提取,通过将二阶HOG提取的轮廓特征和CS-LBP提取的纹理特征进行融合,得到更有效的人脸特征;将融合的姿态特征通过核主成分分析(KPCA)变换非线性映射到高维核空间中,抽取其主元特征分量,采用支持向量机(SVM)分类器进行姿态估计。实验结果表明,方法和HOG、LBP、二阶HOG、CS-LBP方法相比有更高的分类准确率,对光照的变化有很好的鲁棒性。     

基于多特征融合的复杂光照人脸识别

提取人脸图像光照不变量是提高不完备训练样本人脸识别光照鲁棒性的一个有效途径。以往算法分别从不同角度提取人脸图像的高频特征作为光照不变量不能提取完整的人脸本征,具有一定的局限性。从特征级和决策级融合的角度提出了一种基于多特征融合的复杂光照人脸识别方法。所提算法能发挥不同光照不变量的自身优势,明显提高复杂光照人脸识别的光照鲁棒性。Yale B+和非控光照人脸库的实验结果表明所提算法的有效性。     

基于TPLBP/HOG特征与DBN深度模型的人脸识别研究

针对传统人脸识别方法所提取的人脸信息特征较为单一,且分类算法存在局限性的问题,在多特征信息融合的基础上结合深度信念网络(DBN)对人脸进行深度训练并进行识别。首先采取对比度受限自适应均衡化对人脸图像进行预处理,从而削弱光照对人脸识别的影响;然后,将提取到的人脸图像的TPLBP纹理特征和HOG结构特征进行特征融合,得到信息互补的融合特征;最后,将降维后的融合特征作为DBN的输入,通过对DBN深度模型的参数的动态搜索确定最佳值后,基于训练好的深度信念网络实现人脸图像样本的识别。以ORL、AR和Yale-B人脸数据库为基础进行试验,试验结果表明本文方法相较于传统的SVM、KNN和DBN算法准确率有很大提高,鲁棒性强。     

前背景骨架区域随机点对策略驱动下的车标识别方法

目的 现有的车标识别算法均为各种经典的图像特征算子结合不同的分类器组合而成,均未分析车标图像的结构特点。综合考虑车标图像的灰度特征和结构特征,提出了一种前背景骨架区域随机点对策略驱动下的车标识别方法。方法 本文算法将标准车标图像分为前景区域和背景区域,分别提取前、背景的骨架区域,在其中进行随机取点,形成点对,通过进行点对的有效性判断,提取能表示车标的点对特征。点对特征表示两点周围局部区域的相似关系,反映了实际车标成像过程中车标图案部分与背景部分的灰度明暗关系。结果 在卡口系统截取的19 044张车标图像上进行实验,结果表明,与其他仅基于灰度特征的识别方法相比,本文提出的点对特征识别方法具有更好的识别效果,识别率达到了95.7%。在弱光照条件下,本文算法的识别算法效果同样优于其他仅基于灰度特征的识别方法,识别率达到了87.2%。结论 本文提出的前背景骨架区域随机点对策略驱动下的车标识别方法,结合了车标图像的灰度特征和结构特征,在进行车标的描述上具有独特性和排他性,有效地提高了车标的识别率,尤其是在弱光照条件下,本文方法具有更强的鲁棒性。