人臉識(shí)別及人臉檢測(cè)

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1、北京林業(yè)大學(xué)本科論文(設(shè)計(jì))1緒論1.1人臉表情識(shí)別研究的目的和意義人臉是人最重要的外貌特征，由于臉部信息可以通過(guò)非接觸的方式（如攝像頭）取得，所以非常適合于作為身份鑒別的依據(jù)。人臉識(shí)別就是對(duì)于輸入的人臉圖像或者視頻，首先判斷其中是否存在人臉，如果存在人臉，則進(jìn)一步確定每張人臉的位置、大小和各個(gè)主要面部器官的位置信息，并依據(jù)這些信息，進(jìn)一步提取每張人臉中所蘊(yùn)含的身份特征，并將其與已知人臉庫(kù)中的人臉進(jìn)行對(duì)比，從而識(shí)別每張人臉?biāo)淼膫€(gè)人。人臉識(shí)別是一個(gè)交叉學(xué)科，它的研究?jī)?nèi)容涉及計(jì)算機(jī)視覺(jué)、模式識(shí)別、計(jì)算機(jī)

2、圖形學(xué)、圖像處理、生理學(xué)、心理學(xué)、認(rèn)知科學(xué)等。人臉識(shí)別技術(shù)可采用非接觸式的、連續(xù)的和實(shí)時(shí)的方式，在國(guó)家安全、軍事安全和公安、司法、民政、金融、民航、海關(guān)、邊境、口岸、保險(xiǎn)及民用等領(lǐng)域?qū)嶋H應(yīng)用具有極廣闊的前景。這一技術(shù)典型應(yīng)用如下：（1）身份鑒定（一對(duì)多的搜索）：在鑒定模式下，確定一個(gè)人的身份，該技術(shù)可以快速地計(jì)算出實(shí)時(shí)采集到的面紋數(shù)據(jù)與面像數(shù)據(jù)庫(kù)中已知人員的面紋數(shù)據(jù)之間的相似度，給出一個(gè)按相似度遞減排列的可能的人員列表，或簡(jiǎn)單地返回鑒定結(jié)果（相似度最高的）和相對(duì)應(yīng)的可信度。（2）身份確認(rèn)（一對(duì)一的比對(duì)）

3、：在確認(rèn)模式下，待確認(rèn)人已知的面紋數(shù)據(jù)可以存儲(chǔ)在智能卡中或數(shù)碼記錄中，該技術(shù)只需要簡(jiǎn)單地將實(shí)時(shí)的面紋數(shù)據(jù)與存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)相比對(duì)，如果可信度超過(guò)一個(gè)指定的閥值，則比對(duì)成功，身份得到確認(rèn)。（3）監(jiān)視：可以在監(jiān)控范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)人臉，而不論其遠(yuǎn)近和位置，能連續(xù)地跟蹤該人臉圖像并將其從背景中分離出來(lái)，將面像與監(jiān)控列表進(jìn)行比對(duì)。整個(gè)過(guò)程完全是無(wú)需干預(yù)的，連續(xù)的和實(shí)時(shí)的。（4）面像數(shù)據(jù)壓縮：能將面紋數(shù)據(jù)壓縮到84字節(jié)以便用于智能卡、條形碼或其他僅含有有限存儲(chǔ)空間的設(shè)備中。（5）多通道的人機(jī)交互界面:可以把跟蹤得到的人臉表情作

4、為一種人機(jī)交互的手段。為使用者提供一個(gè)個(gè)性化、智能、便捷的工作環(huán)境，這也是智能計(jì)算機(jī)研究的重要內(nèi)容。人臉表情識(shí)別研究的主要目的在于：（1）在人機(jī)接口中實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)對(duì)人臉面部表情的自動(dòng)識(shí)別；（2）在視頻片段檢索中實(shí)現(xiàn)面部表情的跟蹤與識(shí)別；（3）研究人臉表情編碼模型，解決低帶寬的臉部數(shù)據(jù)傳輸、多媒體中的臉部圖像壓縮等問(wèn)題。進(jìn)行這項(xiàng)研究的意義在于：55北京林業(yè)大學(xué)本科論文(設(shè)計(jì))（1）作為情感計(jì)算研究的重要組成部分，可以有效地促進(jìn)人機(jī)交互系統(tǒng)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)圖像理解的研究；（2）對(duì)實(shí)現(xiàn)人體語(yǔ)言與自然語(yǔ)言的融合，以

5、及語(yǔ)言與表情連接模型的建立與實(shí)現(xiàn)具有重要意義；（3）可以為表情合成、與表情無(wú)關(guān)的人臉檢測(cè)與跟蹤、人臉識(shí)別等領(lǐng)域的研究提供理論基礎(chǔ)；這些年表情識(shí)別技術(shù)發(fā)展相當(dāng)迅速，北京奧運(yùn)將首次使用人臉識(shí)別綜合報(bào)警系統(tǒng)，這里我們簡(jiǎn)單介紹一下在2008年北京奧運(yùn)會(huì)使用的人臉識(shí)別系統(tǒng)的主要功能：（1）對(duì)所有進(jìn)出機(jī)場(chǎng)、海關(guān)、火車站、奧運(yùn)場(chǎng)館的人通過(guò)攝像機(jī)自動(dòng)識(shí)別;人員通行考勤、外人登記、生物特征人臉識(shí)別驗(yàn)證真?zhèn)?。?）對(duì)于危險(xiǎn)人攝像機(jī)自動(dòng)識(shí)別，向網(wǎng)絡(luò)報(bào)警中心報(bào)警。（3）對(duì)不受歡迎的人，一經(jīng)錄入，自動(dòng)識(shí)別防止進(jìn)入。（4）各種工人

6、、后勤、食品運(yùn)送人員自動(dòng)人臉識(shí)別，未經(jīng)登記授權(quán)限制進(jìn)入。（5）對(duì)于恐怖行危險(xiǎn)人員、情緒偏激不穩(wěn)定人員、牽連到奧運(yùn)場(chǎng)館和奧運(yùn)活動(dòng)區(qū)域群體事件的問(wèn)題人員和等影響社會(huì)穩(wěn)定人員，自動(dòng)識(shí)別人臉，防止進(jìn)入奧運(yùn)區(qū);并且根據(jù)人臉等生物特征智能查詢進(jìn)出紀(jì)錄。（6）對(duì)于奧運(yùn)場(chǎng)館和奧運(yùn)活動(dòng)區(qū)域內(nèi)各種服務(wù)實(shí)現(xiàn)不用帶卡的自動(dòng)人臉識(shí)別安全服務(wù)和優(yōu)質(zhì)服務(wù)。（7）對(duì)于黨和政府的領(lǐng)導(dǎo)通過(guò)聯(lián)網(wǎng)自動(dòng)人臉識(shí)別掌握奧運(yùn)活動(dòng)區(qū)域準(zhǔn)確人員管理情況、預(yù)估風(fēng)險(xiǎn)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程管理和控制。人臉表情識(shí)別和理解(FaceRecognition)的研究范圍廣義上大致包

7、括以下5個(gè)方面的內(nèi)容：（1）人臉檢測(cè)(FaceDetection):即從各種不同的場(chǎng)景中檢測(cè)出人臉的存在并確定其位置。這一任務(wù)主要受光照、噪聲、面部?jī)A斜度以及各種各樣遮擋的影響。（2）人臉表征(FaceRepresentation):即采取某種表示方式表示檢測(cè)出的人臉和數(shù)據(jù)庫(kù)中的已知人臉。通常的表示法包括幾何特征(如歐氏距離、曲率、角度)、代數(shù)特征〔如矩陣特征矢量)、固定特征模板、特征臉等。（3）人臉識(shí)別(FaceIdentification):即將待識(shí)別的人臉與數(shù)據(jù)庫(kù)中的已知人臉比較，得出相關(guān)信息。這

8、一過(guò)程的核心是選擇適當(dāng)?shù)娜四樀谋碚鞣绞脚c匹配策略，系統(tǒng)的構(gòu)造與人臉的表征方式密切相關(guān)。（4）表情/姿態(tài)分析(Expression/GestureAnalysis):即對(duì)待識(shí)別人臉的表情或姿態(tài)信息進(jìn)行分析，并對(duì)其加以歸類。（5）生理分類(PhysicalClassification)55北京林業(yè)大學(xué)本科論文(設(shè)計(jì))即對(duì)待識(shí)別人臉的生理特征進(jìn)行，得出其年齡、性別等相關(guān)信息。1.2表情識(shí)別的現(xiàn)狀現(xiàn)階段的研究當(dāng)中，完整的人臉識(shí)別系統(tǒng)至少包括三個(gè)主要