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一種基于模式識別的復(fù)雜場景的人臉識別方法及系統(tǒng)

專利號
CN108717537B
公開日期
2019-05-14
申請人
淮陰工學(xué)院(江蘇省淮安市枚乘東路1號)
發(fā)明人
高尚兵; 黃子赫; 張正偉; 周君; 潘志庚; 曹蘇群; 張載梅
IPC分類
G06K9/00; G06K9/62
技術(shù)領(lǐng)域
人臉,姿態(tài),多項(xiàng)式,矩陣,圖像變形,圖像,人臉識別,擬合,識別,變換
地域: 江蘇省 江蘇省淮安市

摘要

本發(fā)明屬于人臉識別技術(shù)領(lǐng)域,尤其涉及一種基于模式識別的復(fù)雜場景的人臉識別方法,本發(fā)明同時提供一種基于模式識別的復(fù)雜場景的人臉識別系統(tǒng),特征提取正視的人臉圖像的訓(xùn)練樣本形成第一姿態(tài)特征矩陣和第二姿態(tài)特征矩陣,將第一姿態(tài)特征矩陣通過第一高次多項(xiàng)式獲得相應(yīng)的變形變換系數(shù),將第二姿態(tài)特征矩陣經(jīng)代入變形變換系數(shù)通過第二高次多項(xiàng)式獲得相應(yīng)的擬合誤差,將變形變換系數(shù)和擬合誤差代入第二高次多項(xiàng)式形成相應(yīng)的人臉圖像變形函數(shù),本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)存在當(dāng)人臉隨著姿態(tài)、光照、遮擋等變化時,識別率會急劇下降,從而導(dǎo)致人臉變化后無法識別的問題,具有提高了變形人臉的識別率、提高擬合效果、形成變形的人臉圖像、通過多項(xiàng)式函數(shù)來擬合的有益技術(shù)效果。

說明書

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[0095] 所述fa(x,y)、fb(x,y)分別為人臉圖像變形函數(shù)5。 [0096] 由于采用: [0097] 所述第一姿態(tài)特征矩陣為{(x1,y1),(x2,y2)…(xn,yn)}; [0098] 所述第二姿態(tài)特征矩陣為{(x1’,y1’),(x2’,y2’)…(xn’,yn’)}; [0099] 若第一姿態(tài)特征矩陣中的特征向量數(shù)量為6,則: [0100] 所述第一高次多項(xiàng)式為: [0101] [0102] 所述a5、a4、a3、a2、a1、a0分別為變形變換系數(shù); [0103] 所述b5、b4、b3、b2、b1、b0分別為變形變換系數(shù); [0104] 若第一姿態(tài)特征矩陣中的特征向量數(shù)量為6,則: [0105] 所述第二高次多項(xiàng)式為: [0106] [0107] 所述a5、a4、a3、a2、a1、a0分別為變形變換系數(shù); [0108] 所述b5、b4、b3、b2、b1、b0分別為變形變換系數(shù); [0109] 所述e1、e2分別為擬合誤差; [0110] 所述人臉圖像變形函數(shù)為: [0111] [0112] 所述fa(x,y)、fb(x,y)分別為人臉圖像變形函數(shù)。 [0113] 由于采用了二元二次多項(xiàng)式擬合,將第一姿態(tài)形成第一姿態(tài)特征矩陣,將需要變形的第二姿態(tài)形成第二姿態(tài)特征矩陣,各有m個矩陣向量,二元二次多項(xiàng)式為第一高次多項(xiàng)式和第二高次多項(xiàng)式,兩個多項(xiàng)式共有12個參數(shù),需要6個對應(yīng)的矩陣向量才能去頂12個參數(shù),若矩陣向量數(shù)目小于6,則方程組有唯一解,但有可能擬合誤差較大,所以通過增加矩陣向量的數(shù)目,并用最小二乘法擬合求解來較少誤差,其中e1、e2為擬合誤差,得到變形變換系數(shù),就可以對整幅圖像進(jìn)行變形,灰度映射,從而得到從第一姿態(tài)到第二姿態(tài)的人臉變換,形成變形的人臉圖像。 [0114] 所述變形人臉圖像6包括縮放、旋轉(zhuǎn)、姿態(tài)相應(yīng)變化引起的變形。 [0115] 由于采用所述變形人臉圖像包括縮放、旋轉(zhuǎn)、姿態(tài)相應(yīng)變化引起的變形,由于人臉各個器官在姿態(tài)變化時的變形包括圖像縮放、旋轉(zhuǎn)、姿態(tài)變化引起的變形,也可以通過高次多項(xiàng)式函數(shù)來擬合而成。 [0116] 同時,本發(fā)明還提供一種基于模式識別的復(fù)雜場景的人臉識別系統(tǒng),包括人臉識別模塊; [0117] 所述人臉識別模塊用于: [0118] 特征提取正視的人臉圖像的訓(xùn)練樣本形成第一姿態(tài)特征矩陣1和第二姿態(tài)特征矩陣2S101; [0119] 將第一姿態(tài)特征矩陣1通過第一高次多項(xiàng)式獲得相應(yīng)的變形變換系數(shù)3S102,將第二姿態(tài)特征矩陣2經(jīng)代入變形變換系數(shù)3通過第二高次多項(xiàng)式獲得相應(yīng)的擬合誤差4S103; [0120] 將變形變換系數(shù)3和擬合誤差4代入第二高次多項(xiàng)式形成人臉圖像變形函數(shù)5; [0121] 通過人臉圖像變形函數(shù)5擬合為變形人臉圖像6S105。 [0122] 由于本發(fā)明同時提供一種基于模式識別的復(fù)雜場景的人臉識別系統(tǒng),包括人臉識別模塊,因此,人臉識別領(lǐng)域應(yīng)用的實(shí)用性。 [0123] 工作原理: [0124] 本專利通過特征提取正視的人臉圖像的訓(xùn)練樣本形成第一姿態(tài)特征矩陣和第二姿態(tài)特征矩陣;將第一姿態(tài)特征矩陣通過第一高次多項(xiàng)式獲得相應(yīng)的變形變換系數(shù),將第二姿態(tài)特征矩陣經(jīng)代入變形變換系數(shù)通過第二高次多項(xiàng)式獲得相應(yīng)的擬合誤差;將變形變換系數(shù)和擬合誤差代入第二高次多項(xiàng)式形成相應(yīng)的人臉圖像變形函數(shù);通過人臉圖像變形函數(shù)擬合為變形人臉圖像,由于在訓(xùn)練樣本中,提供少量的人臉用于訓(xùn)練,訓(xùn)練樣本經(jīng)過預(yù)處理后進(jìn)行特征提取,然后輸入模型,在測試階段,將測試到的待測人臉經(jīng)過相同的預(yù)處理,加入姿態(tài)校正模塊,通過離線的姿態(tài)判斷和矯正,提取特征后輸入模型,最后輸出識別信息,高次多項(xiàng)式可以擬合大部分的變形和變換,變換越復(fù)雜,需要你和的次數(shù)就越高,同樣人臉各個器官在姿態(tài)變化時的變形也可以通過高次多項(xiàng)式函數(shù)來你和而成,對于二維圖像,人臉器官可以通過特征坐標(biāo)(x,y)表示,不同姿態(tài)之間的圖像變形則可以通過高次多項(xiàng)式擬合得到,針對測試樣本的姿態(tài)變化對人臉識別的影響,以及智能獲取少量馴良樣本的情況下對多姿態(tài)人臉識別進(jìn)行分析,通常在只能提供一個正面訓(xùn)練樣本的情況下,現(xiàn)有的人臉識別算法識別率的高低對每個人的訓(xùn)練樣本數(shù)正相關(guān),本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)存在當(dāng)人臉隨著姿態(tài)、光照、遮擋等變化時,識別率會急劇下降,從而導(dǎo)致人臉變化后無法識別的問題,具有提高了變形人臉的識別率、提高擬合效果、形成變形的人臉圖像、通過多項(xiàng)式函數(shù)來擬合的有益技術(shù)效果。 [0125] 利用本發(fā)明的技術(shù)方案,或本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明技術(shù)方案的啟發(fā)下,設(shè)計(jì)出類似的技術(shù)方案,而達(dá)到上述技術(shù)效果的,均是落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。

權(quán)利要求

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