[發(fā)明專利]一種基于稀疏表示與多特征點(diǎn)的三維人臉識別方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410172494.1
• 申請日: 2014-04-25
• 公開（公告）號: CN103984920B
• 公開（公告）日: 2017-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張林;丁志軒;李力達(dá);李宏宇;沈瑩
• 申請（專利權(quán)）人: 同濟(jì)大學(xué)
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/46
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司31002
• 代理人: 吳林松

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于稀疏表示與多特征點(diǎn)的三維人臉識別方法，屬于模式識別領(lǐng)域，可應(yīng)用于對身份識別要嚴(yán)格要求的場合。

背景技術(shù)

人臉識別(Face?Recognition)，作為計(jì)算機(jī)生物特征(Biometric)識別技術(shù)中的典范一直受到社會各界及各個科學(xué)領(lǐng)域的廣泛關(guān)注，其已經(jīng)不再僅僅作為計(jì)算機(jī)視覺研究性的課題。隨著社會硬件技術(shù)和視頻監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展，許多監(jiān)控及鑒別領(lǐng)域需要精準(zhǔn)及快速的身份確認(rèn)技術(shù)：在國外人臉識別技術(shù)應(yīng)用于國家重要部門及軍事區(qū)國防區(qū)等安防部門，在國內(nèi)這一項(xiàng)技術(shù)也被廣泛地應(yīng)用于公安，交通，金融以及物業(yè)管理等領(lǐng)域，隨著近年來新媒體技術(shù)帶動的人機(jī)交互熱潮以及簡易計(jì)算機(jī)攝像頭在社會民眾間的逐漸普及，人們逐漸將人臉識別看成是一種人機(jī)交互的方式，將其運(yùn)用于網(wǎng)絡(luò)或新媒體交互產(chǎn)品也是今后一個發(fā)展新媒體技術(shù)的切入點(diǎn)。

目前已經(jīng)有能夠獲取目標(biāo)三維信息的深度攝像機(jī)，隨著各種三維攝像機(jī)和打印機(jī)在工程界的熱議和發(fā)展，帶有深度信息的三維攝像機(jī)已經(jīng)成為了未來攝像相機(jī)硬件發(fā)展的趨勢，現(xiàn)在生物特征界已經(jīng)有一批學(xué)者在進(jìn)行三維人臉識別研究。和通過普通攝像頭獲取人臉數(shù)據(jù)不同，三維人臉數(shù)據(jù)獲取的是目標(biāo)信息的三維形狀，而不再是目標(biāo)信息的色彩圖，所以和普通的二維人臉識別相比，三維人臉識別相對于光照以及遮擋等問題并不敏感，在不同的光照和遮擋下也做到較高的識別率，故應(yīng)用范圍及效果更佳。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于稀疏表示與多特征點(diǎn)的三維人臉識別方法，其針對三維人臉掃描數(shù)據(jù)中存在的人臉部分缺失、表情變化大、面部被遮擋等問題，通過三維人臉數(shù)據(jù)上局部特征描述算子的確定以及多特征點(diǎn)稀疏表示(3DMKDSRC)，從而建立了一種精確、快速的三維人臉識別方法。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的解決方案是：

一種基于稀疏表示與多特征點(diǎn)的三維人臉識別方法：

(一)確定待測人臉的三維數(shù)據(jù)特征：

(1)定義人臉網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)M包含頂點(diǎn)數(shù)據(jù){V}與邊緣數(shù)據(jù){E}，V為各頂點(diǎn)在三維空間中的具體坐標(biāo)，E為包含所有兩兩相連的頂點(diǎn)對，對人臉網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)M構(gòu)建平滑尺度空間：在建立k個尺度空間的過程中，選取k個不同大小的σ值，對頂點(diǎn)數(shù)據(jù){V}進(jìn)行平滑操作，得到k組頂點(diǎn)數(shù)據(jù)集，所述k個不同大小的σ值通過得到，其中，表示所選取的第s個σ的估計(jì)值，σ₀表示用于創(chuàng)建k個尺度空間的基準(zhǔn)值，表示邊緣數(shù)據(jù)的平均值；

(2)提取特征點(diǎn)：

(2-1)分別確定輸入的k組頂點(diǎn)數(shù)據(jù)集中各頂點(diǎn)的平均曲率其中，與分別代表該第i個頂點(diǎn)在平滑尺度s中的最大和最小曲率；

(2-2)分別確定輸入的人臉網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中所有頂點(diǎn)在相鄰平滑尺度下的曲率差dHis=His+1-His;]]>

(2-3)選取滿足頂點(diǎn)在相鄰平滑尺度下的曲率差的值同時大于或者同時小于其所有鄰居頂點(diǎn)的曲率差的值的頂點(diǎn)為特征點(diǎn)；

(3)創(chuàng)建特征點(diǎn)描述算子，用于描述特征點(diǎn)周圍的信息：

(3-1)選取每個特征點(diǎn)的鄰居頂點(diǎn)，對于每一個特征點(diǎn)P，選取以該點(diǎn)為球心、r為半徑的球形區(qū)域內(nèi)的所有頂點(diǎn)為其鄰居頂點(diǎn)，并確定該點(diǎn)的正則方向；

(3-2)將所有的鄰居頂點(diǎn)的法線投影到過P點(diǎn)的切平面上，同時將投影后的法線向量歸納到含h項(xiàng)的帶權(quán)重的直方圖中；