[發明專利]一種基于漢明距離約束的LBP人臉光照預處理方法

有效

• 申請號: 200810067793.3
• 申請日: 2008-07-03
• 公開（公告）號: CN101329728A
• 公開（公告）日: 2008-12-24
• 發明（設計）人: 江國星;高漢平
• 申請（專利權）人: 深圳市康貝爾智能技術有限公司
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00
• 代理公司: 深圳市智科友專利商標事務所
• 代理人: 曲家彬

技術領域

本發明屬于圖像處理、計算機視覺、模式識別技術領域。特別涉及一種基于漢明距離約束的局部二值模式LBP人臉光照預處理方法。

背景技術

近年來人臉識別技術受到了極大的關注，得到了迅速的發展。人臉識別涉及圖像處理、計算機視覺、模式識別和人工智能等學科，在刑事偵察、公共安全等領域具有廣闊的應用前景。人臉識別是一個棘手而富有高度挑戰性的研究領域，光照的強度、角度的變化以及傳感器成像的缺陷使人臉的灰度分布存在較大的差異，降低了人臉識別率，對人臉的識別有關鍵性的影響，減少并消除這種影響的光照預處理方法是人臉識別技術的主要難點之一，發展新的光照預處理方法對提高人臉識別率有非常重要的意義。目前，人臉識別是圖像處理和模式識別領域的一個研究熱點，它涉及到模式識別、圖像處理、計算機視覺、機器學習等多個學科領域。人臉識別和認證技術在國家安全、公安系統和城市的公共安全等方面有著十分重要的應用前景。但光照變化降低了人臉識別率，是制約人臉識別技術的瓶頸之一。如何有效地對人臉圖像進行光照糾正，減小光照的影響，是將人臉識別應用于實際中的一個至關重要的問題。

漢明距離也稱為信號距離，表示在兩個有相等距離的漢明碼值相應位之間差異的數量，主要應用在息論、編碼理論、密碼學等領域。

局部二值模式(Local?Binary?Pattern，LBP)是一種不帶參數的圖像局部紋理描述符，對圖像平移、縮放或像素值取對數等單調變換具有不變性，因此，LBP對人臉圖像上光照的變化不敏感。但在面對復雜光照條件下的人臉圖像時，但在面對復雜光照條件下的人臉圖像時，存在如下不足：

(1)產生“白斑”現象：人臉圖像是人臉反射率和人臉外形，以及光照三者的共同結果，在人臉圖像中，額頭、臉頰等膚色區域的反射率比較接近，高光和過亮、過暗、陰影等情況下，可能導致一片區域的像素灰度值相等。這樣的一片區域經過LBP算子處理后的值恒為255，會出現整塊“白斑”的現象，而這種“白斑”是不包含有用信息的。

(2)對圖像噪聲過于敏感：LBP算子中的比較閾值直接依賴于中心像素點的值，所以對中心像素點灰度值的變化非常敏感，在圖像噪聲較嚴重時，計算出的LBP值會產生很大的誤差。

本發明基于LBP算子計算簡單且對單調變化的灰度值具有不變性的優點，提出了一個對光照變化具有很好魯棒性的光照預處理新方法。

發明內容

本發明的目的是為了有效地消除光照變化對人臉識別的影響，改善人臉識別對光照的魯棒性，以達到高識別率。人臉識別的基本過程如圖1所示。人臉圖像的預處理對人臉的識別有關鍵性的影響。對該方法是在配的有數字圖象處理軟件的計算機的支持下實現的，該軟件中包括用LBP算法對圖像的進行預處理，包括對數字圖像相關信息的采集、分類、編碼、存儲以及對中間數據存儲區域的劃分和對數據的操作，調用配套使用的圖形處理軟件程序，計算出圖形各個像素點以及周圍鄰域上像素點的灰度值M，并根據灰度值M輸出完整的圖象，其特征在于改進人臉圖像光照的處理方法的實現包括以下步驟：

1)在計算機及其圖象管理軟件的支持下，得到圖象各個像素點灰度值V的數據集，并得到各個像素點與周圍臨域內8個像素點的灰度算術平均值M的數據集，分別編碼并轉存于中間寄存器中的指定區域，設定調節系數α的取值范圍為：1≤α≤2，分別調取中間存儲器中的各個象素點對應的M值按照M×α＝M運算后重新賦值，然后用重新賦值的M與對應象素點的原象素點灰度值V比對，當該點像素灰度值V小于M×(2-α)時，將對應閾值T設置為M×(2-α)，當該像素點灰度值V大于M×(2-α)但小于M×α時，將對應閾值T設置為V，將調整后的閾值T存儲在中間存儲器特定的區域內中，

2)對所獲取的人臉圖像各個象素點按照坐標、灰度值進行編碼、分類，灰度相同的分為一類，對于圖像中邊界清楚的點，灰度值保留不變，找出圖像中灰度值為255的“白斑”點記為V_(X，Y)255，準備進行修復，

3)對于正面和非正面人臉圖像分別采用對稱修復和近鄰替代的方法來獲取“白斑”點的修正灰度值，具體步驟為：

對帶有標志符的“白斑”區域內的像素點的編碼值參照中間存儲單元中設定的V_(x，y)255進行比對調整，利用相對該“白斑”像素點關于人臉圖像中心線對稱像素點的灰度值替代該“白斑”像素點的灰度值，對于非正面的人臉圖像中的像素點，采用與“白斑”像素點鄰接的非突變像素點編碼灰度值進行替代的方法，并將調整后的數據存入中間存儲器中，