[發明專利]基于畫像的人臉偽照片自動合成及修正方法

有效

• 申請號: 201310250354.7
• 申請日: 2013-06-21
• 公開（公告）號: CN103279936A
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發明（設計）人: 李偉紅;朱憲宇;龔衛國;王立;付偉鋒;張鎮;楊利平;李正浩
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T3/40
• 代理公司: 重慶華科專利事務所 50123
• 代理人: 康海燕

技術領域

本發明屬于圖像處理技術領域，特別涉及一種基于畫像的人臉偽照片自動合成及修正方法，該方法可以為刑偵、反恐等領域中對人臉素描畫像的人工及自動識別提供輔助。

背景技術

在刑偵執法過程中，當不能確定犯罪嫌疑人身份也無法獲得其影像資料時，公安機關會要求專業人員按照目擊者的描述繪制出嫌疑人的素描畫像。根據該素描畫像，公安機關可以向社會公眾征集相關線索和信息。

由人臉畫像轉換成的人臉偽照片具有和真實人臉照片相似的視覺效果，其作用和意義主要有：1)傳統的人臉識別方法無法直接用于人臉畫像與照片之間的識別，而將照片和畫像轉換到同種信息表達模式下之后，可以利用現有的人臉識別方法進行自動識別。2）合成的人臉偽照片比素描畫像更生動直觀、易于辨認，因此對于犯罪嫌疑人身份的人工辨別可以起到很好的輔助作用。3）在素描畫像的繪制階段，合成的人臉偽照片可以幫助目擊者和畫家交互地修正所畫的畫像。

合成人臉偽照片的難點在于尋找人臉畫像和人臉照片之間的映射關系。目前最具代表性的方法主要有以下幾種：

Tang等人在文獻“X.Tang,X.Wang,Face?Sketch?Recognition,IEEE?Transactions?on?Circuits?and?Systems?for?Video?Technology14(1)(2004)50-57.”中提出了一種全局本征變換方法(Eigentransformation)，該方法假設照片與畫像之間的映射關系是線性的。但其后的研究表明，這一映射關系不能簡單地歸結為全局的線性關系。

Liu等人在文獻“Q.Liu,X.Tang,H.Jin,A?nonlinear?approach?for?face?sketch?synthesis?and?recognition,Proc.IEEE?Conference?on?Computer?Vision?and?Pattern?Recognition(2005)1005-1010.”中將流形學習的方法引入人臉畫像合成中，利用局部線性嵌入方法(Locally?Linear?Embedding)學習照片與畫像之間的非線性關系。由于該方法在求解重構系數時只用到了訓練集中最近鄰的幾個樣本，因此在部分區域會存在較大的重構誤差。

Xiao等人在文獻“B.Xiao,X.Gao,D.Tao,X.Li,A?new?approach?for?face?recognition?by?sketches?in?photos,Signal?Processing89(8)(2009)1576–1588.”中提出利用嵌入式隱馬爾可夫模型(Embedded?Hidden?Markov?Model)生成人臉偽畫像，由于該方法采用了選擇性集成技術，需要選擇待變換照片的K個最近鄰進行建模，因此導致了細節信息的丟失，另外該方法的算法復雜度較高。

為了對偽照片的細節信息進行增強，研究人員把用以上方法合成的人臉偽照片作為初始估計圖像，然后采用基于稀疏表示的方法或基于支持向量回歸的方法合成偽照片的細節信息，最后將初始估計圖像和細節信息進行融合得到最終的合成結果。這類方法可同時用于人臉偽照片和偽畫像的增強，但是其計算復雜度較大。

在一些人臉偽照片的局部區域存在明顯的合成錯誤，為了修正這些錯誤，Purkait等人在文獻“P.Purkait,B.Chanda,S.Kulkarni,A?Novel?Technique?for?Sketch?to?Photo?Synthesis,Seventh?Indian?Conference?on?Computer?Vision,Graphics?and?Image?Processing(2010)219-226.”中采用了基于控制點的變形方法。該方法雖然可以減少部分區域的合成錯誤，但由于合成過程中涉及到人臉所有區域的整體變形，因此，輸出的人臉偽照片與真實的人臉照片相比，在整體相似度上不可避免地會出現一定程度的下降。而且，該方法必須依靠復雜的神經網絡來預測輸出結果中大量控制點的目標位置。

發明內容

本發明的目的在于提出一種基于畫像的人臉偽照片自動合成及修正方法。該方法能快速、有效地根據輸入的人臉畫像自動合成人臉偽照片，可以為刑偵、反恐等領域中對人臉素描畫像的人工及自動識別提供輔助。