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第七章人脸识别第七章第七章人脸识别人脸识别 1 1 人脸识别问题人脸识别问题 2 2 人脸识别系统人脸识别系统 3 3 人脸图像的人脸图像的主成分主成分特征特征(1)人脸识别(2)人脸识别研究的意义(3)人脸识别算法研究的发展与现状(4)人脸识别研究面临的问题 1 人脸识别问题 1)人脸识别 1 1) )人脸识别人脸识别人脸识别指人脸识别指计算机自动人脸识别计算机自动人脸识别, ,是近年来随着计算机、是近年来随着计算机、图像处理、模式识别等技术的迅速进步而出现的一种崭新的图像处理、模式识别等技术的迅速进步而出现的一种崭新的生物特征识别技术生物特征识别技术。生物识别技术是依靠人体的身体特征来。生物识别技术是依靠人体的身体特征来进行身份验证的一种高科技识别技术。人的进行身份验证的一种高科技识别技术。人的指纹、掌纹、眼指纹、掌纹、眼虹膜、声音虹膜、声音、、DNA DNA 以及相貌以及相貌等人体特征具有人体所固有的不可等人体特征具有人体所固有的不可复制的唯一性、稳定性。随着计算机技术的迅速发展,人们复制的唯一性、稳定性。随着计算机技术的迅速发展,人们开发了指纹识别、声音识别、掌形识别、签名识别、眼纹开发了指纹识别、声音识别、掌形识别、签名识别、眼纹(视网膜)识别等多种生物识别技术。目前许多技术都己经(视网膜)识别等多种生物识别技术。目前许多技术都己经成熟并得以应用。成熟并得以应用。从应用的角度,人脸识别包括两大类从应用的角度,人脸识别包括两大类( (1 1) )人脸身份识别人脸身份识别:即根据人脸图像识别出人物的身:即根据人脸图像识别出人物的身份,解决是谁的问题; 份,解决是谁的问题; ( (2 2) )人脸身份确认或验证人脸身份确认或验证:判断图像中的人脸是否是:判断图像中的人脸是否是指定的人,即解决是不是某人的问题。指定的人,即解决是不是某人的问题。 2)人脸识别研究的意义人脸识别技术不需要携带任何电子、机械“钥匙”,可以杜绝丢失钥匙、密码的现象,如果配合 IC卡、指纹识别等技术可以使安全系数成倍增长。随着社会的发展,各个方面对快速有效的自动身份验证的要求日益迫切。由于生物特征是人的内在属性,具有很强的自身稳定性和个体差异性,因此是身份验证的最理想依据。这其中,利用人脸特征进行身份验证又是最自然直接的手段。相比其他人体生物特征,它具有简便、准确、直接、友好、方便、经济及可扩展性良好等特点,易于为用户所接受,它的潜在应用领域十分广泛。 2)人脸识别研究的意义安全验证:如银行金融系统。在 ATM 自动取款机上应用人脸识别技术,可以免除用户忘记密码的苦恼,还可以有效防止冒领、盗取的事件发生。出入口监控、控制:如公安追击嫌疑犯、反恐怖斗争。在重要的车站、码头、机场、海关出入口附近架设摄像机, 系统即可在无人看守的状态下,自动捕捉进出上述场所的人员的头像,并通过计算机网络将面部特征数据传送到计算机中心数据库,自动与面部数据库中的逃犯面像比较, 迅速准确地做出身份判断。 2)人脸识别研究的意义近年来,随着对人类行为科学、人机交互技术的研究,以及在计算机动画设计、视频会议或远程教育系统、自动身份验证、视觉监视监控系统等应用领域的需求,人脸的计算机检测、定位和识别技术受到了广泛的重视。这方面的工作以人脸的检测和识别为典型代表,还包括头部运动的跟踪体势和运动信息的提取,手势手语的识别,嘴唇运动的辨识以及人脸表情的识别等等。人们试图对过这些工作, 把握人类不同情况下的行为举止,探索友好的人机交互方式,并满足更有个性化的服务和人际交流的需要。 3)人脸识别算法研究的发展与现状人脸识别的研究起源于 20世纪 60年代,发展大致可分为以下3个阶段第1阶段:主要研究人脸识别所需要的面部特征。特点是识别过过程全部依赖于操作人员第2阶段:是人机交互式识别阶段。第3阶段:是真正的机器自动识别阶段。近十余年来,随着高速度、高性能计算机的发展,人脸模式识别方法有了较大的突破,提出了多种机器全自动识别系统。 3)人脸识别算法研究的发展与现状近几年来关于人脸识别的研究取得了很大进步,国际上发表有关论文的数量大幅增长, El检索到的相关文献就达数千篇, IEEE 的PAMI 汇刊还于 1997 年7月出版了人脸识别专辑,每年的国际会议上关于人脸识别的专题也屡屡可见。三类技术:基于几何特征的识别方法、基于统计特征的识别方法和基于连接机制的识别方法。 4)人脸识别研究面临的问题①人脸塑性变形(如表情等)的不确定性; ②人脸模式的多样性(如胡须、发型、眼镜、化妆等); ③图像获取过程的不确定性(如光照等)。④不同类别的人脸模式差异较小,同类人脸模式具有较大的不稳定性。人脸识别本质上是三维塑性物体二维投影图像的匹配问题,它的难点体现在