融合LBP和表观流形鉴别分析的人脸识别算法

流形学习方法可以有效地发现存在于高维图像空间的低维子流形,但是流形学习是一种非监督学习方法,其鉴别能力反而不如传统的维数约简方法,且对人脸图像的光照、姿态等局部变化敏感,针对这两个问题,本文提出一种基于人脸表观流形鉴别分析的识别方法,该方法利用局部二元模式(Local binary pattern,LBP)对人脸图像进行局部特征描述,提取对局部变化不敏感的特征,然后使用有监督的核局部线性嵌入算法(Supervised kernell ocal linear embedding,SKLLE)对由局部特征构造的全局特征进行维数约简,提取低维鉴别流形特征进行人脸识别,该方法不仅对局部变化不敏感,而且将人脸表观流形和类别信息进行有效的结合,同时对新样本有较好的泛化性,实验结果表明该算法能有效的提高人脸识别的性能.     

一种混合特征的人脸识别算法仿真研究

研究人脸识别优化问题,人脸图像受光照、人脸表情和位置变化等因素影响,由于图像具有复杂的多尺度特征,传统人脸识别算法只能提提取局部或全局特征,不能准确描述人脸图像,导致人脸识别率低。为了提高人脸识别率,提出一种小波分解和LBP算子相结合的人脸识别算法(WTLBP)。WTLBP首先利用小波变换对人脸图像进行分解,将人脸图像分解成大尺度和小尺度图像,然后采用LBP算子提取人脸图像的多尺度特征,最后采用概率统计法对人脸进行匹配识别。对ORL人脸库进行仿真,结果表明,WTLBP能够提取到人脸图像更加丰富的局部和全局信息,对光照、人脸表情和位置变化具有较高的鲁棒性,提高了人脸识别率。     

基于Uniform LBP和DMMA的单样本人脸识别

在单样本人脸识别系统中,为了获得更好的人脸面部特征,提出了一种融合Uniform LBP特征和多流形判别分析（Discriminative Multi-Manifold Analysis,DMMA）的特征提取方法。对每幅人脸图像进行分块构成一个子集。使用统一局部二值模式（Uniform LBP）算子提取每个子集中图像的直方图,每个子集中的直方图形成一个统计流形,应用DMMA算法获得人脸图像的低维特征。采用基于重建的流形-流形间的距离识别未知的人脸图像。在AR数据库和ORL数据库上实验结果表明,该算法的识别性能优于一般的DMMA算法。     

融合Log-Gabor小波和监督保局映射的人脸识别算法

流形学习是一种非监督学习算法,其鉴别能力不如传统的维数约简算法,而且流形学习算法不能有效地消除图像中如高阶相关等冗余信息.针对这2个问题,提出一种融合Log-Gabor小波和监督保局映射的人脸识别算法.首先使用Log-Gabor小波对归一化的人脸图像进行多方向、多分辨率滤波,并提取其对应的Log-Gabor图像特征向量;然后使用监督保局映射算法对Log-Gabor特征向量进行维数约简,得到低维鉴别特征;最后使用最近邻分类器进行分类.该算法综合运用了Log-Gabor特征对人脸图像的优异的表征能力、SLPP的非线性维数约简能力,对光照变化、表情变化等具有良好的鲁棒性.在Yale和PIE人脸库上的仿真实验结果证明了文中算法的有效性.     

基于Log-Gabor小波和二维半监督判别分析的人脸图像检索*

针对光照、表情变化给人脸识别造成的影响以及大型人脸图像库的训练样本中只有部分标记的问题,结合多通道Log-Gabor小波和半监督流形学习算法,提出一种新的人脸图像检索方法。该方法首先使用Log-Ga-bor小波对人脸图像进行滤波获得特征矩阵,进一步利用提出的二维半监督流形学习算法进行维数约简,得到低维判别特征。由于该方法直接作用于Log-Gabor特征矩阵,克服了小样本带来的奇异问题;另外,通过充分利用标记和未标记信息,还保留了数据的局部流形结构,增强了特征匹配的相似性。在CMU PIE和AR人脸数据库上的实验结果表明,该方法有效且优于其他方法。     

基于LBP和栈式自动编码器的人脸识别算法研究

LBP算法对光照敏感且能有效地提取图像的纹理结构特征。提出一种基于局部二值模式（Local Binary Pattern,LBP）和栈式自动编码器（Stacked Autoencoders,SAE）的人脸识别算法。用统一模式LBP算子提取分块后的人脸图像的直方图,按顺序连接形成整幅图像的LBP特征,并将其作为栈式自动编码器的输入,完成进一步的特征提取,实现人脸图像的识别与分类。在Extended Yale B等数据库上的实验结果表明,该算法与传统的人脸识别算法和标准的栈式自动编码器相比,对光照变化有更强的鲁棒性,具有更好的识别效果。     

融合全局和局部特征的人脸识别算法

针对人脸识别算法缺乏对光照变化的自动调节能力的弱点,提出了一种综合利用全局和局部特征进行人脸识别的新方法。对整幅人脸图像进行主成分分析;针对人脸局部特征,提出一种根据各局部子块包含的信息量即利用图像熵值进行自动加权的算法;基于贝叶斯原理对全局和局部特征进行数据融合,给出最终结果。实验结果表明,该数据融合算法综合全局和局部特征提取方式的优势,有效提高了人脸识别率。     

基于虚拟样本图像集的多流形鉴别学习算法

为了丰富训练样本的类内变化信息,提出了基于通用训练样本集的虚拟样本生成方法。进一步,为了利用生成的虚拟样本中的类内变化信息有效地完成单样本人脸识别任务,提出了基于虚拟样本图像集的多流行鉴别学习算法。该算法首先将每类仅有的单个训练样本图像和该类的虚拟样本图像划分为互补重叠的局部块并构建流形,然后为每个流形学习一个投影矩阵,使得相同流形内的局部块在投影后的低维特征空间间隔最小化,不同流形中的局部块在投影后的低维特征空间中间隔最大化。实验结果表明,所提算法能够准确地预测测试样本中的类内变化,是一种有效的单样本人脸识别算法。     

子模式局部保持映射人脸识别

研究表明基于整体思想的人脸识别方法由于忽略图像的局部信息,在识别性能方面不如局部信息特征保持较好的基于子模块思想的识别算法。基于应用流形技术对图像降维后能够较好保持非线性子流形中的局部数据流形结构,提出了一种改进的子模式局部保持映射人脸识别算法。其主要思想是将同类的不同图像一并划分子集,由同位置子图组成子模块,并对子模块运用LPP算法学习其流形结构,与将不同类图像一并划分子集学习流形的方法不同。实验表明,该算法能更好地保持人脸图像的局部流形结构和信息特征,提高了识别率。     

基于局部二值模式和深度学习的人脸识别

针对人脸识别中深度学习直接提取人脸特征时忽略了其局部结构特征的问题,提出一种将分块局部二值模式(LBP)与深度学习相结合的人脸识别方法.首先,将人脸图像分块,利用均匀LBP算子分别提取图像各局部的LBP直方图特征,再按照顺序连接在一起形成整个人脸的LBP纹理特征; 其次,将得到的LBP特征作为深度信念网络(DBN)的输入,逐层训练网络,并在顶层形成分类面; 最后,用训练好的深度信念网络对人脸样本进行识别.在ORL、YALE和FERET人脸库上的实验结果表明,所提算法与采用支持向量机(SVM)的方法相比,在小样本的人脸识别中有很好的识别效果.     

Illumination invariant face recognition using near-infrared images

Most current face recognition systems are designed for indoor, cooperative-user applications. However, even in thus-constrained applications, most existing systems, academic and commercial, are compromised in accuracy by changes in environmental illumination. In this paper, we present a novel solution for illumination invariant face recognition for indoor, cooperative-user applications. First, we present an active near infrared (NIR) imaging system that is able to produce face images of good condition regardless of visible lights in the environment. Second, we show that the resulting face images encode intrinsic information of the face, subject only to a monotonic transform in the gray tone; based on this, we use local binary pattern (LBP) features to compensate for the monotonic transform, thus deriving an illumination invariant face representation. Then, we present methods for face recognition using NIR images; statistical learning algorithms are used to extract most discriminative features from a large pool of invariant LBP features and construct a highly accurate face matching engine. Finally, we present a system that is able to achieve accurate and fast face recognition in practice, in which a method is provided to deal with specular reflections of active NIR lights on eyeglasses, a critical issue in active NIR image-based face recognition. Extensive, comparative results are provided to evaluate the imaging hardware, the face and eye detection algorithms, and the face recognition algorithms and systems, with respect to various factors, including illumination, eyeglasses, time lapse, and ethnic groups     

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。     

基于半监督流形学习的人脸识别方法

如何有效地将流形学习(Manifold learning,ML)和半监督学习(Semi-supervised learning,SSL)方法进行结合是近年来模式识别和机器学习领域研究的热点问题.提出一种基于半监督流形学习(Semi-supervised manifold learning,SSML)的人脸识别方法,它在部分有标签信息的人脸数据的情况下,通过利用人脸数据本身的非线性流形结构信息和部分标签信息来调整点与点之间的距离形成距离矩阵,而后基于被调整的距离矩阵进行线性近邻重建来实现维数约简,提取低维鉴别特征用于人脸识别.基于公开的人脸数据库上的实验结果表明,该方法能有效地提高人脸识别的性能.     

Face recognition based on local binary pattern and improved Pairwise-constrained Multiple Metric Learning

During the image acquisition process of face recognition, the obtained face images are affected inevitably by varied illumination and position in different environment. Local Binary Pattern (LBP) operator is used to decrease illumination effectiveness. Improved Pairwise-constrained Multiple Metric Learning method (IPMML) is proposed as a classification metric in our prior work, which solves the misalignment problem in a better way compared with PMML. To solve the high computation complexity of IPMML, Linear Discriminant Analysis (LDA) is performed before IPMML. Thus, a face recognition method based on LBP and IPMML is proposed, which can overcome the illumination and misalignment problems. LBP is selected to extract texture features of face images firstly. Second, LDA is applied to reduce the dimension. Then the fisher features are divided into sub-blocks according to the dimension of features and every block is a column vector. Fourth, a classification metric -- IPMML is used to obtain the optimum Mahalanobis matrix. Fifth, the Mahalanobis matrix is used to compute the final discriminative distance. Finally, the Nearest Neighborhood Classifier (NNC) is applied to classify face images. The experimental results show that the proposed method can achieve high recognition rates and is robust to illumination and facial expression variation, especially for misaligned face images.

     

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。     

基于局部Gabor变化直方图序列的人脸描述与识别

提出了一种在Gabor变换幅值域内提取局部变化模式空间直方图序列(histogram sequence of local Gabor binary patterns,简称HSLGBP)的人脸描述及其识别方法.鉴于Gabor特征对光照、表情等变化比较鲁棒,并已在人脸识别领域得到成功应用,首先对归一化的人脸图像进行多方向、多分辨率Gabor小波滤波,并提取其对应不同方向、不同尺度的多个Gabor幅值域图谱(Gabor magnitude map,简称GMM),然后在每个GMM上采用局部二值模式(local binary pattern,简称LBP)算子抽取局部邻域关系模式,最后由这些模式的区域直方图形成的序列来描述人脸.Gabor变换、LBP、空间区域直方图的采用使得该方法对光照变化、表情变化、误配准等具有良好的鲁棒性.而且,这种人脸建模方法不需要基于训练集合进行统计学习,因而不存在推广性问题.同时,进一步探讨了如何在分类器设计阶段与统计方法进行结合的问题,提出了统计Fisher加权的HSLGBP匹配方法.在通过FERET人脸库光照、表情和时间变化测试集上与已发表的实验结果进行对比,充分验证了该方法的有效性.     

多级LBP直方图序列特征的人脸识别

人脸识别是当前人工智能和模式识别的研究热点。基于对小波分解和局部二进制模式(LBP)分析,提出了一种多级LBP直方图的序列特征 (M-HSLBP) 的提取方法。2维的小波分解具有对表情变化不敏感的特点,可以很好地压缩和表征人脸图像的特征;LBP是一种有效的纹理描述算子,使用多级可变大小的子窗口对小波变换后的图像进行扫描,对各级子图像进行改进LBP变换并形成多级LBP直方图序列特征,这种特征既能反映人脸局部特征又能反映其整体特征。径向基网络作为分类器具有很高的推广性能,有利于大容量样本的分类。在对人脸库ORL和YEL的识别实验中,该算法识别率达到98%以上,与传统算法相比,取得了更好的识别结果。     

基于多级CS-LBP特征融合的人脸识别方法

通常,采用中心对称局部二值模式CS-LBP对人脸图像只进行一次特征提取,提取的纹理特征不够丰富。因此,本文利用CS-LBP多次提取人脸图像更丰富的纹理特征,提出了多级CS-LBP特征融合的人脸识别算法。首先,用CS-LBP对原始人脸图像进行特征提取;然后,对所得特征图像再进行相同方式的特征提取,这样能够得到原始人脸图像的多级CS-LBP特征图像;最后,将每一级特征图像的分块直方图特征进行融合并用于人脸识别。在ORL、Yale标准人脸库上的实验结果表明,相比人脸图像的一级CS-LBP特征,多级CS-LBP特征融合的方法能够显著提高识别精度。     

Face recognition by decision fusion of two-dimensional linear discriminant analysis and local binary pattern

To investigate the robustness of face recognition algorithms under the complicated variations of illumination, facial expression and posture, the advantages and disadvantages of seven typical algorithms on extracting global and local features are studied through the experiments respectively on the Olivetti Research Laboratory database and the other three databases (the three subsets of illumination, expression and posture that are constructed by selecting images from several existing face databases). By taking the above experimental results into consideration, two schemes of face recognition which are based on the decision fusion of the two-dimensional linear discriminant analysis (2DLDA) and local binary pattern (LBP) are proposed in this paper to heighten the recognition rates. In addition, partitioning a face non-uniformly for its LBP histograms is conducted to improve the performance. Our experimental results have shown the complementarities of the two kinds of features, the 2DLDA and LBP, and have verified the effectiveness of the proposed fusion algorithms.