[發(fā)明專利]快速三維人耳識(shí)別方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810204830.0
• 申請(qǐng)日: 2008-12-30
• 公開（公告）號(hào): CN101770566A
• 公開（公告）日: 2010-07-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳雷蕾;王斌;張立明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 復(fù)旦大學(xué)
• 主分類號(hào): G06K9/00
• 分類號(hào): G06K9/00;G06K9/46
• 代理公司: 上海翼勝專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 31218
• 代理人: 翟羽;何興元

1.一種快速三維人耳識(shí)別方法，該方法包含以下步驟：

a、三維人耳提取階段，利用ICPIF算法使人耳與平均耳對(duì)齊，完成人耳位置 和姿態(tài)歸一化，然后用固定掩膜提取感興趣的人耳區(qū)域；

b、人耳識(shí)別與認(rèn)證；

其中，人耳提取的流程如下：

1)耳洞檢測(cè)，采用耳洞檢測(cè)方法，在側(cè)臉深度圖像中找到人耳位置；

2)三角化，把耳洞周圍102×142范圍內(nèi)的點(diǎn)取出來(lái)，構(gòu)造三角網(wǎng)格，使用 下述網(wǎng)格生成方法：在X-Y坐標(biāo)平面上相鄰的任意四個(gè)點(diǎn)中添加一條斜邊構(gòu)造2 個(gè)三角形，而任意相鄰的兩條斜邊不平行，網(wǎng)格上有些頂點(diǎn)數(shù)據(jù)缺失，稱之為 無(wú)效點(diǎn)，把頂點(diǎn)為無(wú)效點(diǎn)的三角形去除，然后計(jì)算三角形在三維空間中的實(shí)際 邊長(zhǎng)，把最大邊長(zhǎng)大于5mm的三角形標(biāo)記為不可信任三角；

3)坐標(biāo)中心化，通過計(jì)算耳洞周圍小范圍內(nèi)點(diǎn)坐標(biāo)的均值，得到耳洞的三 維坐標(biāo)；然后進(jìn)行坐標(biāo)平移，使耳洞坐標(biāo)與坐標(biāo)原點(diǎn)重合，完成耳朵的預(yù)處理；

4)均勻重采樣，對(duì)網(wǎng)格進(jìn)行均勻重采樣，采樣點(diǎn)在X方向和Y方向都是均勻 分布的，采樣間隔定為0.63mm，X坐標(biāo)范圍是(-25，25)mm，Y坐標(biāo)范圍(-35，35)mm， 采樣點(diǎn)落在不可信任三角內(nèi)的點(diǎn)標(biāo)記為無(wú)效點(diǎn)；

5)表面擬合，采用從mathworks網(wǎng)站下載的gridfit代碼，該代碼通過權(quán)衡 擬合結(jié)果對(duì)原始數(shù)據(jù)點(diǎn)的逼近程度和相鄰點(diǎn)梯度的一致性來(lái)實(shí)現(xiàn)表面擬合，使 用平滑參數(shù)調(diào)節(jié)兩者的重要性程度，平滑參數(shù)取為10；

6)曲率計(jì)算由公式(1)、(2)、(3)計(jì)算每個(gè)點(diǎn)的主曲率k₁、k₂，k₁≥k₂， 所述公式(1)為：

fx=∂f∂x,]]>fy=∂f∂y,]]>fxx=∂2f∂x2,]]>fyy=∂2f∂y2,]]>fxy=fyx=∂2f∂x∂y;]]>

所述公式(2)為：

K=fxxfyy-fxy2(1+fx2+fy2)2,]]>H=12(1+fy2)fxx+(1+fx2)fyy-2fxfyfxy(1+fx2+fy2)3/2;]]>

所述公式(3)為：

k1=H+H2-K,]]>k2=H-H2-K;]]>

7)如果迭代次數(shù)沒有達(dá)到上限，繼續(xù)第8步；否則，把落在人耳第二掩膜內(nèi) 的數(shù)據(jù)點(diǎn)取出來(lái)，提取完成；

8)把落在第一掩膜內(nèi)的數(shù)據(jù)點(diǎn)提取出來(lái)；

9)使用主曲率k₁、k₂作為每個(gè)點(diǎn)的不變特征，這樣每個(gè)點(diǎn)可以用一個(gè)5維向 量(x，y，z，k₁，k₂)表示，然后與平均耳做ICPIF對(duì)齊，計(jì)算出最佳轉(zhuǎn)動(dòng) 矩陣和平移向量；

應(yīng)用最佳轉(zhuǎn)動(dòng)矩陣和平移向量，使三維網(wǎng)格轉(zhuǎn)動(dòng)到新位置，回到第4步；

所述用固定掩膜提取感興趣的人耳區(qū)域是指對(duì)齊過程使用的是第一掩膜， 第一掩膜包含了少量耳朵輪廓外部的數(shù)據(jù)點(diǎn)，提取最終人耳區(qū)域使用的是第二 掩膜，提取的是耳闊內(nèi)部和部分臉頰方向的數(shù)據(jù)點(diǎn)；

所述的人耳識(shí)別與認(rèn)證可采用PCA方法，即通過深度圖像和最小主曲率圖 像的組合得到耳朵向量，再把它投影到由原型耳圖像建立的PCA基上，得到維 數(shù)大大壓縮后的特征向量，最后同原型耳的特征向量逐一比較余弦距離得到識(shí) 別結(jié)果；或者ICPIF方法，即提取每個(gè)點(diǎn)的兩個(gè)主曲率作為不變特征，加權(quán)后 參與最近點(diǎn)查找過程和配準(zhǔn)誤差計(jì)算，迭代地修正剛體變換參數(shù)，使待測(cè)耳朵 與原型耳的均方距離最小，使用這個(gè)平均距離作為配準(zhǔn)誤差，與待測(cè)耳朵配準(zhǔn) 誤差最小的原型耳被認(rèn)為是同一只耳朵。

2.如權(quán)利要求1所述的快速三維人耳識(shí)別方法，其特征在于，所述平均耳 的獲得流程如下：首先執(zhí)行人耳提取過程中的步驟1～6，分別計(jì)算Z坐標(biāo)和兩個(gè) 主曲率的平均值，得到初步平均耳，接著使原型耳與初步平均耳對(duì)齊，完成姿 態(tài)歸一化，再計(jì)算它們的平均Z坐標(biāo)和平均主曲率作為新的平均耳。