[發明專利]一種基于面部曲線彈性匹配的三維人臉識別方法

有效

• 申請號: 201310168915.9
• 申請日: 2013-05-09
• 公開（公告）號: CN103246875A
• 公開（公告）日: 2013-08-14
• 發明（設計）人: 達飛鵬;潘仁林;陶海躋;劉健;郭濤;陳璋雯
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

技術領域

本發明屬于三維人臉識別領域，涉及一種基于面部曲線彈性匹配的三維人臉識別方法。?

背景技術

生物特征識別在安全領域有著重要的應用，特別是與指紋識別、虹膜識別等生物特征識別技術相比，人臉識別具有非接觸、隱蔽性好等特性，而成為當前模式識別和計算機視覺領域的研究熱點。傳統的基于二維灰度或彩色圖像的二維人臉識別已獲得較好的識別性能，但仍易受光照、姿態、化妝等因素的影響，三維人臉數據包含比二維人臉更多的信息，且不會受姿勢和光照的影響，所以基于三維人臉數據的三維人臉識別具有更好的識別效果，近些年受到越來越多的關注。?

三維人臉模型具有比二維圖像更豐富的信息，它是對人臉的空間真實形態更準確的描述，但是，三維人臉模型數據量較大，干擾區域較多，計算量極大，且人臉表情帶來的非剛性形變影響了基于幾何信息的三維人臉識別方法的性能。因此，如何減小運算量、降低人臉表情影響、提高人臉識別率成為三維人臉識別技術的瓶頸，也是研究的關鍵問題。?

發明內容

發明目的：針對三維人臉識別運算量過大和對表情、遮擋、噪聲等影響敏感的問題，本發明提供了一種具有很好的識別性能，同時對表情、遮擋和噪聲具有較好的魯棒性的基于面部曲線彈性匹配的三維人臉識別方法。?

技術方案：一種基于面部曲線彈性匹配的三維人臉識別方法，該方法包括以下步驟：?

步驟1），分別對測試人臉模型和N個庫人臉集模型進行預處理，所述預處理步驟如下：?

步驟1.1），對原始人臉模型進行切割得到人臉模型：?

根據人臉點云的形狀指數Shape?Index特征和幾何約束確定鼻尖點位置，以該點為球心，90mm為半徑做球體，舍棄落在所述球體以外的點，保留所述球體內的點作為后續處理的人臉區域；?

步驟1.2），人臉表面平滑處理及姿態校正：?

對切割后的人臉點云三角化，得到空間三角網格，然后用基于網格的平滑算法對人臉區域進行平滑去噪，經過10次迭代處理，得到表面平滑的三維人臉網格，然后將表?面平滑的三維人臉網格恢復成人臉點云；?

對平滑后的人臉點云用主成分分析法PCA進行姿態校正，經主成分分析PCA得到3個互相垂直的主軸方向，以鼻尖點為原點，選取最大的特征值對應的特征向量作為Y軸，最小的特征值對應的特征向量作為Z軸，建立右手坐標系，并以所述右手坐標系為姿勢坐標系PCS，將人臉點云轉換到所述姿勢坐標系PCS中，人臉點云中每個點由所述姿勢坐標系PCS中x、y、z坐標唯一表示；?

步驟2），分別對所述步驟1）預處理后的測試人臉模型和庫集人臉模型提取人臉徑向曲線并對徑向曲線進行重采樣：?

步驟2.1），在所述步驟1）姿勢坐標系PCS中，記具有正面姿態的三維人臉曲面為S，平面YOZ的上半平面為p₁，計算人臉點云上每個點到所述平面p₁的距離，選擇距離小于徑向閾值δ＝0.3的點的集合作為徑向曲線c₁；將平面p₁繞Z軸以角度α=10°為間隔逆時針旋轉，得到平面p₂，按所述求取徑向曲線c₁的方法得到徑向曲線c₂；繼續以角度α逆時針旋轉平面p₁，得到平面p_k(k＝1,2,...,36)，按所述求取徑向曲線c₁的方法最終得到徑向曲線c_k(k＝1,2,...,36)；?

步驟2.2），以所述步驟2.1）中的平面p₁與步驟1.2）中姿勢坐標系PCS中的XOY平面相交得到的曲線作為參考曲線，在參考曲線上每隔1mm采樣一個點，選擇徑向曲線c₁上與該點在參考曲線方向上的距離最近且小于重采樣閾值ζ＝0.3的點作為徑向曲線c₁的采樣點，得到重采樣徑向曲線rc₁；按所述徑向曲線c₁的重采樣方法，依次對所述步驟2.1）得到的36條徑向曲線進行重采樣，得到重采樣徑向曲線rc_k(k＝1,2,...,36)；?

步驟3），建立庫集人臉模型重采樣徑向曲線的形狀樹：?