【正文】 目錄 第一章 緒論 ...................................................................................................................3 人臉識別的意義 ........................................................................................................3 人臉識別的現(xiàn)狀 ........................................................................................................4 人臉識別研究問題 ..........................................................................................4 數(shù)據(jù)庫 ..............................................................................................................6 本論文的內(nèi)容 ..........................................................................................................10 第二章 變電站視頻監(jiān)控系統(tǒng) ....................................................................................... 11 視頻監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展 ..............................................................................................11 變電站視頻監(jiān)控系統(tǒng) ..............................................................................................11 變電站視頻監(jiān)控系統(tǒng)的組成 ........................................................................ 11 廠站端設(shè)備功能 ............................................................................................12 通信通道 .........................................................................................................13 集控端設(shè)備功能 實時視頻監(jiān)控 .....................................................................13 本章小結(jié) ..................................................................................................................15 第三章人臉圖像的預(yù)處理 .............................................................................................16 預(yù)處理的基本概念 ..................................................................................................16 圖像的歸一話 ..........................................................................................................16 二值化 ......................................................................................................................19 本章小結(jié) ..................................................................................................................19 第四章 核方法的特征提取 ...........................................................................................20 核方法的基本概念 ..................................................................................................20 核的主成分分析法（ KPCA） ................................................................................21 主成分分析法 .................................................................................................21 核的主成分分析法（ KPCA） .......................................................................22 基于 KPCA 的人臉識別算法 .........................................................................24 線性判別分析法（ LDA） ......................................................................................24 的基本原理 .............................................................................................25 基于 LDA 的人臉識別計算步驟 ...................................................................26 核 FISHER 判別法（ KFDA） ..................................................................................27 核 Fisher 判別法原理 ....................................................................................27 核 Fisher 判別法算法 ..........................................................................................................29 本章小結(jié) ..................................................................................................................30 參考文獻(xiàn) .........................................................................................................................31 附錄 .................................................................................................................................33 第一章 緒論 人臉識別的意義 人臉識別的研究開始于 20 世紀(jì) 70年代 [1,2]，至今為止已有了 30 多年的歷史，隨著人們對人機交換、圖像理解、自動身份識別的要求的提高，人臉識別技術(shù)得到了飛速的發(fā)展。但促使人臉識別發(fā)展的原因是計算機硬件成本的降低。在“ 911”恐怖事件發(fā)生后，由于各方面關(guān)于 人臉識別的研究成果也層出不窮。人們之所對人臉識別問題加以重視，因為它具有重大的研究意義，它潛在著巨大的應(yīng)用前景和科學(xué)的發(fā)展。人臉識別是根據(jù)場景中的靜態(tài)圖像或視頻，利用給定的人臉數(shù)據(jù)庫信息，通過計算機提取的人臉特征來鑒別或確認(rèn)該場景中人的身份的過程，它與其它人體生物特征識別技術(shù)相比具有結(jié)果直觀、隱蔽性好的優(yōu)越性，是最直接的手段，易于為用戶所接受。特別是在非接觸環(huán)境和不驚動被檢測人的情況下，人臉識別技術(shù)的優(yōu)越性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過已有的指紋識別、簽名識別等其他生物特征識別技術(shù)。 模式識別、圖像處理和計算機視覺領(lǐng)域的一個熱 點研究方向便是人臉識別，與指紋識別、掌紋識別、語音識別、虹膜識別等其他生物特征相比，人臉圖像更加容易得到，在視頻會議、身份識別、訪問控制、檔案管理、電子相冊、基于對象的圖像和視頻檢索等方面有著廣泛的應(yīng)用。人臉識別是指計算機根據(jù)一定的算法，對新獲得的圖像與計算機中已有的經(jīng)過機器學(xué)習(xí)的圖像庫進(jìn)行匹配比較后，做出測試圖像中身份判斷的識別過程。人臉識別是一個交叉的學(xué)科，囊括了數(shù)學(xué)中的高等代數(shù)、統(tǒng)計學(xué)、微分幾何，計算機學(xué)科中的計算機視覺、智能系統(tǒng)、模式識別，以及醫(yī)學(xué)中的神經(jīng)生理學(xué)、心理學(xué)等研究領(lǐng)域的學(xué)科。指紋、掌紋、 聲音、 DNA、簽名、步態(tài)等特征都可被用來嘗試進(jìn)行身份的鑒定研究，但是在各種生物特征中，人臉特征有自己的特點，人臉是一個人區(qū)別于他人的最自然、最主要的特征。人臉特征同時還具有唯一性，一個人與他人的臉部特征是不同的，即使是雙胞胎的人臉也有區(qū)別，這說明用人臉區(qū)分不同的人是合理可以行的。另一方面，人臉圖像相對于其他生物特征來說更容易獲取，法律上也沒有障礙。所有這些，使得人臉識別成為近幾年來圖像處理領(lǐng)域中最活躍的分支之一。表明人臉 識別 別成為一項富有挑戰(zhàn)性的研究課題，并將在不久的將來將更加普遍的運用于生活 之中。 人臉識別多用于視頻安全驗證， 例如：嫌疑犯照片的識別匹配；信用卡、駕駛執(zhí)照、護(hù)照與個人身份的識別；銀行、商場安全系統(tǒng)；公眾場合監(jiān)視；專家識別系統(tǒng)；基于目擊線索的人臉重構(gòu)；嫌犯電子照片簿；隨著年齡增長的人臉推測等。 人臉識別的現(xiàn)狀 人臉識別研究問題 人臉識別至今已有了 30 多年的發(fā)展，在技術(shù)上已經(jīng)達(dá)到了一定的成熟度，也有一些公司開始在企業(yè)系統(tǒng)中加入了人臉識別這一環(huán)節(jié)，如 Identix 公司的FaceIt 系統(tǒng)、 Viisage 公司的 Vissage Face TOOLS 系統(tǒng)等，這些商業(yè)系統(tǒng)的成功也預(yù)示著人臉識別系統(tǒng)存在著巨大的市場需求和廣闊的應(yīng)用前景。 常見的人臉識別基本算法可分為幾類：基于幾何特征的人臉識別、基于子空間分析的人臉識別、基于模板匹配的人臉識別、基于隱馬爾可夫模型的人臉識別、基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的人臉識別和基于 3 一 D 的人臉識別等。 （ 1）基于幾何特征的方法 這類識別方法首先將人臉用一個幾何特征矢量表示，進(jìn)而用模式識別中的層次聚類思想設(shè)計分類器對人臉進(jìn)行識別。在這種基于幾何特征的識別中，識別總歸為特征矢量之間的匹配，基于歐氏距離的判決 [3]是最常用的 識別方法。 側(cè)影識別是最早的基于幾何特征的人臉識別方法，主要是從人臉側(cè)面輪廓線上提取特征點人手。 基于幾何特征的識別方法具有的優(yōu)點：① 符合人類識別人臉的機理，易于理解；② 對每幅圖像只需存儲一個特征矢量，存儲量??；③ 對光照變化不太敏感。但同時存在如下問題：① 從圖像中抽取穩(wěn)定的特征比較困難，特別是當(dāng)特征受到遮擋時；② 對強烈的表情變化和姿態(tài)變化的魯棒性較差；③ 一般幾何特征只描述了部件的基本形狀與結(jié)構(gòu)關(guān)系，忽略了局部細(xì)微特征，造成部分信息丟失。其典型的算法主要有活動輪廓模型和可變形模板模型等。 （ 2）基于子空間分析的人臉識別 子空間方法的基本思路是將高維的人臉圖像特征通過空間變換 (線性或非線性 )壓縮到一個低維的子空間進(jìn)行識別。 最初的子空間被看作一組正交歸一的基本向量。 20 世紀(jì) 80 年代末，研究人員將 KL 變換的思想引入圖像表達(dá)領(lǐng)域，開發(fā)出一種最小均方誤差意義下描述人臉圖像的最優(yōu)技術(shù)。由此，利用重構(gòu)權(quán)向