基于局部徑向二值模式的三維人臉識(shí)別

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1、2015年4月第4l卷第4期北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào)JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsApril2015V01．4lNo．4http：／／bhxb．buaa．edu．enjbuaa@buaa．edu．cnDOI：10．13700／j．bh．1001—5965．2014．0289基于局部徑向二值模式的三維人臉識(shí)別劉青，孫軍華+(北京航空航天大學(xué)儀器科學(xué)與光電工程學(xué)院，北京100191)摘要：針對(duì)人臉識(shí)別中局部特征的提取，提出了局部徑向二值模式(LRBP，LocalR

2、adialBinaryPattern)，并將其用于三維人臉識(shí)別．首先，對(duì)經(jīng)過預(yù)處理的人臉深度圖像進(jìn)行區(qū)域劃分；然后用局部徑向二值模式提取子區(qū)域的特征序列，并將其鏈接在一起構(gòu)成三維人臉的特征向量；最后，利用Fisherface方法對(duì)三維人臉特征向量進(jìn)行訓(xùn)練和識(shí)別．在中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所三維人臉數(shù)據(jù)庫(kù)中選取樣本，利用LRBP對(duì)其進(jìn)行識(shí)別，結(jié)果表明該方法在基本不損失識(shí)別率的前提下，可以有效提高識(shí)別的效率．關(guān)鍵詞：模式識(shí)別；三維人臉識(shí)別；局部特征；二值模式；局部徑向二值模式中圖分類號(hào)：TP391．4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1001．596

3、5(2015)04-0732-05近些年，隨著計(jì)算機(jī)及其應(yīng)用技術(shù)的迅速發(fā)展，生物特征識(shí)別作為新興的信息認(rèn)證技術(shù)正逐步發(fā)展起來．人臉識(shí)別是其中的一個(gè)分支，它是一種利用人的面部特征作為識(shí)別信息的身份驗(yàn)證技術(shù)．最初，該技術(shù)主要應(yīng)用于二維圖像，但由于二維圖像本身易受到多種因素干擾，使得這一技術(shù)的發(fā)展受到制約．隨著三維成像技術(shù)的發(fā)展，人臉識(shí)別被逐步引入到三維圖像中來．三維圖像不易受光照等因素的影響，因此比二維圖像更適合用于人臉識(shí)別¨?．基于面部特征的算法是人臉識(shí)別中常用的方法，SIFT特征[51、PointSignature舊1描述符和曲率等

4、特征都可用于人臉識(shí)別．局部二值模式(LBP)由Ojala等¨1提出，最初是用它來提取圖像的紋理信息．后來被一些研究人員用于面部特征提取舊引，并引入到二維人臉識(shí)別中¨m123，且得到了不錯(cuò)的效果．Guo等¨副提出的CLBP算子由3部分組成：局部灰度差的符號(hào)部分(CLBP—S)、幅值部分(CLBP—M)及中心像素灰度(CLBP—C)．其中，CLBP—S相當(dāng)于基本的LBP算子．在單一算子中，LBP的特征提取能力最好，組合而成的CLBP算子的特征表征能力超過LBP．Yan等¨41將不同采樣半徑的LBP算子結(jié)合在一起構(gòu)成了Multi—Radi

5、usLBP，并將其與現(xiàn)有的描述符Gabor特征、LBP和EOH進(jìn)行了比較．Gabor特征和LBP在局部特征提取方面的效果相當(dāng)且可以互補(bǔ)，兩者結(jié)合后的結(jié)果較單獨(dú)使用都有了明顯提高，而Multi．RadiusLBP在現(xiàn)有描述符中的識(shí)別結(jié)果最好．然而以上方法在提高描述符的局部特征表現(xiàn)能力的同時(shí)也大幅增加了算子的維數(shù)，忽視了高維算子對(duì)運(yùn)算效率的影響．本文針對(duì)這一問題提出了局部徑向二值模式，并將其應(yīng)用到三維人臉識(shí)別中．1局部二值模式介紹1．1LBP局部二值模式(LBP)以中心點(diǎn)像素值作為閾值，對(duì)鄰域像素進(jìn)行二值化處理．其表達(dá)式為收稿日期：20

6、14-05-21；錄用日期：2014-09-26；網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間：2014．10-2016：15網(wǎng)絡(luò)出版地址：WWW．cnki．net／kcms／doi／10．13700／j．bh．1001-5965．2014．0289．html基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(61275162)作者簡(jiǎn)介：劉青(1989一)，女，河北邯鄲人，碩士生，602919926@163．tom}通訊作者：孫軍華(1975一)，男，湖北荊門人，副教授，sjh@buaa．edu．cn，主要研究方向?yàn)楣怆娋軠y(cè)量、機(jī)器視覺和圖像理解．弓l用格式：劉青．孫軍華．基f

7、局部徑向二值模式的三維人驗(yàn)識(shí)剮【J1．北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào)．2015．41(4)：732—736．LinQ，SunJH．3Dfacerecognitionbasedonlocalradialbinarypattern[JJ．JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstro—nautics，2015，4I(4)：732—736(inChinese)．第4期劉青，等：基于局部徑向二值模式的三維人臉識(shí)別733P—l‰邶)=∑s(g，一g。)29(1)P=0s(戈)：』1戈≥o【0z<0g。為中

8、心像素值；g。為鄰域像素值；P為鄰域點(diǎn)個(gè)數(shù)；R為鄰域半徑．通常LBP算子取3×3鄰域，將標(biāo)準(zhǔn)的LBP算子擴(kuò)展為圓形鄰域后可得到任意半徑和鄰域點(diǎn)數(shù)的算子．圖1給出了圓形鄰域下(P，R)取不同值時(shí)算子鄰域示意圖．瓣鞲鞲瓣)(，J，R)=(