【正文】 目 錄 第一章 緒論 ................................................................................................................. 1 研究背景 ......................................................................................................... 2 人臉圖像識別的應(yīng)用前景 .............................................................................. 3 本文研究的問題 .............................................................................................. 4 識別系統(tǒng)構(gòu)成 ................................................................................................. 4 論文的內(nèi)容及組織 .......................................................................................... 6 第二章 圖像處理的 Matlab 實現(xiàn) ................................................................................ 7 Matlab 簡介 ...................................................................................................... 7 數(shù)字圖像處理及過程 ...................................................................................... 7 圖像處理的基本操作 ............................................................................. 7 圖像類型的轉(zhuǎn)換 ..................................................................................... 8 圖像增強(qiáng) ................................................................................................. 8 邊緣檢測 ................................................................................................. 9 Matlab實現(xiàn)實例 ................................................................ 9 本章小結(jié) ....................................................................................................... 13 第三章 人臉圖像識別計算機(jī)系統(tǒng) ........................................................................... 14 引言 ............................................................................................................... 14 ................................................................................................ 15 人臉檢測定位算法 ........................................................................................ 15 人臉圖像的預(yù)處理 ....................................................................................... 22 仿真系統(tǒng)中實現(xiàn)的人臉圖像預(yù)處理方法 .......................................... 23 1 第四章 基于直方圖的人臉識別實現(xiàn) ....................................................................... 26 識別理論 ......................................................................................................... 26 人臉識別的 matlab 實現(xiàn) ............................................................................... 26 本章小結(jié) ....................................................................................................... 27 第五章 總結(jié) ............................................................................................................... 28 致謝 ............................................................................................................................. 29 參考文獻(xiàn) ..................................................................................................................... 30 附錄 ............................................................................................................................. 32 2 第一章 緒論 本章提出了本文的研究背景及應(yīng)用 前景。首先闡述了人臉圖像識別意義；然后介紹了人臉圖像識別研究中存在的問題；接著介紹了自動人臉識別系統(tǒng)的一般框架構(gòu)成；最后簡要地介紹了本文的主要工作和章節(jié)結(jié)構(gòu)。 研究背景 自 70 年代以來 .隨著人工智能技術(shù)的興起 .以及人類視覺研究的進(jìn)展 .人們逐漸對人臉圖像的機(jī)器識別投入很大的熱情，并形成了一個人臉圖像識別研究領(lǐng)域， .這一領(lǐng)域除了它的重大理論價值外，也極具實用價值。 在進(jìn)行人工智能的研究中，人們一直想做的事情就是讓機(jī)器具有像人類一樣的思考能力，以及識別事物、處理事物的能力，因此從解剖學(xué)、心理學(xué)、行為感知學(xué) 等各個角度來探求人類的思維機(jī)制、以及感知事物、處理事物的機(jī)制，并努力將這些機(jī)制用于實踐，如各種智能機(jī)器人的研制。人臉圖像的機(jī)器識別研究就是在這種背景下興起的，因為人們發(fā)現(xiàn)許多對于人類而言可以輕易做到的事情，而讓機(jī)器來實現(xiàn)卻很難，如人臉圖像的識別，語音識別，自然語言理解等。如果能夠開發(fā)出具有像人類一樣的機(jī)器識別機(jī)制，就能夠逐步地了解人類是如何存儲信息，并進(jìn)行處理的，從而最終了解人類的思維機(jī)制。 同時，進(jìn)行人臉圖像識別研究也具有很大的使用價依。如同人的指紋一樣，人臉也具有唯一性，也可用來鑒別一個人的身份。現(xiàn)在己 有實用的計算機(jī)自動指紋識別系統(tǒng)面世，并在安檢等部門得到應(yīng)用，但還沒有通用成熟的人臉自動識別系統(tǒng)出現(xiàn)。人臉圖像的自動識別系統(tǒng)較之指紋識別系統(tǒng)、 DNA 鑒定等更具方便性，因為它取樣方便，可以不接觸目標(biāo)就進(jìn)行識別，從而開發(fā)研究的實際意義更 3 大。并且與指紋圖像不同的是，人臉圖像受很多因素的干擾 :人臉表情的多樣性 。以及外在的成像過程中的光照，圖像尺寸，旋轉(zhuǎn)，姿勢變化等。使得同一個人，在不同的環(huán)境下拍攝所得到的人臉圖像不同，有時更會有很大的差別，給識別帶來很大難度。因此在各種干擾條件下實現(xiàn)人臉圖像的識別，也就更具有挑戰(zhàn)性。 國外對于人臉圖像識別的研究較早，現(xiàn)己有實用系統(tǒng)面世，只是對于成像條件要求較苛刻，應(yīng)用范圍也就較窄，國內(nèi)也有許多科研機(jī)構(gòu)從事這方而的研究，并己取得許多成果。 人臉圖像識別的應(yīng)用前景 人臉圖像識別除了具有重大的理論價值以及極富挑戰(zhàn)性外，還其有許多潛在的應(yīng)用前景，利用人臉圖像來進(jìn)行身份驗證，可以不與目標(biāo)相接觸就取得樣本圖像，而其它的身份驗證手段，如指紋、眼睛虹膜等必須通過與目標(biāo)接觸或相當(dāng)接近來取得樣木，在某些場合，這些識別手段就會有不便之處。 就從目前和將來來看，可以預(yù)測到人臉圖像識別將具有廣闊的應(yīng)用前 景，如表 11 中所列舉就是其中已經(jīng)實現(xiàn)或逐步完善的應(yīng)用。 表 11 人臉識別的應(yīng)用 應(yīng)用 優(yōu)點 存在問題 信信用卡、汽車駕照、護(hù)照以及個人身份驗證等 圖像攝取可控 圖像分割可控 圖像質(zhì)量好 需要建立龐大的數(shù)據(jù)庫 嫌疑犯照片匹配 圖像質(zhì)量不統(tǒng)一 多幅圖像可用 潛在的巨大圖像庫 4 互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用 視頻信息價值高多人參與 存在虛假 銀行 /儲蓄安全 監(jiān)控效果好 圖像分割不可控 圖像質(zhì)量較差 人群監(jiān)測 圖像質(zhì)量高 可利用攝像圖像 圖像分割自由 圖像質(zhì)量低、實時性 本文研究的問題 本文介紹了人臉圖像識別 中所應(yīng)用 MATLAB 對圖像進(jìn)行預(yù)處理，應(yīng)用該工具箱對圖像進(jìn)行經(jīng)典圖像處理 ,通過實例來應(yīng)用 matlab 圖像處理功能，對某一特定的人臉圖像處理，進(jìn)而應(yīng)用到人臉識別系統(tǒng)。本文在總結(jié)分析人臉識別系統(tǒng)中幾種常用的圖像預(yù)處理方法基礎(chǔ)上，利用 MATLAB 實現(xiàn)了一個集多種預(yù)處理方法于一體的通用的人臉圖像預(yù)處理仿真系統(tǒng)，將該系統(tǒng)作為圖像預(yù)處理模塊可嵌入在人臉識別系統(tǒng)中，并利用灰度圖像的直方圖比對來實現(xiàn)人臉圖像的識別判定。 其中涉及到圖像的選取，臉部定位，特征提取，圖像處理和識別幾個過程。 識別系統(tǒng)構(gòu)成 人類似乎具有“ 與生俱來”的人臉識別能力，賦予計算機(jī)同樣的能力是人類的夢想之一，這就是所謂的“人臉識別”系統(tǒng)。假設(shè)我們把照相機(jī)、攝像頭、掃描儀等看作計算機(jī)的“眼睛”，數(shù)字圖像可以看作計算機(jī)觀察到的“影像”，那么 5 AFR 賦予計算機(jī)根據(jù)其所“看到”的人臉圖片來判斷人物身份的能力。 廣義的講，自動人臉識別系統(tǒng)具有如圖 所示的一般框架并完成相應(yīng)功能的任務(wù)。 圖 人臉識別系統(tǒng)一般框架 (1)人臉圖像的獲取 一般來說，圖像的獲取都是 通過攝像頭攝取，但攝取的圖像可以是真人，也可以是人臉的圖片或者為了相對簡單，可以不考慮通過攝像頭來攝取頭像，而是直接給定要識別的圖像。 (2)人臉的檢測 人臉檢測的任務(wù)是判斷靜態(tài)圖像中是否存在人臉。若存在人臉，給出其在圖像中的坐標(biāo)位置、人臉區(qū)域大小等信息。而人臉跟蹤則需要進(jìn)一步輸出所檢測到的人臉位置、大小等狀態(tài)隨時間的連續(xù)變化情況。 (3)特征提取 通過人臉特征點的檢測與標(biāo)定可以確定人臉圖像中顯著特征點的位置（如眼睛、眉毛、鼻子、嘴巴等器官），同時還可以得到這些器官及其面部輪廓的形狀信息的描述。 根據(jù)人臉 特征點檢測與標(biāo)定的結(jié)果，通過某些運算得到人臉特征的描述（這人臉圖像獲取 人臉檢測 特征提取 人臉識別 6 些特征包括：全局特征和局部特征，顯式特征和統(tǒng)計特征等）。 (4)基于人臉圖像比對的身份識別 即人臉識別 (Face Identification)問題。通過將輸入人臉圖像與人臉數(shù)據(jù)庫中的所有已知原型人臉圖像計算相似度并對其排序來給出輸入人臉的身份信息。這包括兩類識別問題：一類是閉集 (Close Set)人臉識別問題，即假定輸入的人臉一定是人臉庫中的某個個體；另一類是開集 (Open Set)識別，即首先要對輸入人臉是否在已知人臉庫中做出判斷，如果是，則給 出其身份。 (5)基于人臉圖像比對的身份驗證 即人臉確認(rèn) (Face Verification)問題。系統(tǒng)在輸入人臉圖像的同時輸入一個用戶宣稱的該人臉的身份信息，系統(tǒng)要對該輸入人臉圖像的身份與宣稱的身份是否相符作出判斷。 論文的內(nèi)容及組織 第二章主要介紹人臉識別系統(tǒng)中所用到的仿