[發(fā)明專利]一種利用對數(shù)變換和Sobel算子的人臉光照不變特征提取方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710044647.8
• 申請日: 2017-01-19
• 公開（公告）號: CN106934340A
• 公開（公告）日: 2017-07-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 聶祥飛;王元元;何雪;熊文怡;楊志軍
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶三峽學(xué)院
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/46;G06K9/36
• 代理公司: 北京華仲龍騰專利代理事務(wù)所(普通合伙)11548
• 代理人: 李靜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及模式識別技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種利用對數(shù)變換和Sobel算子的人臉光照不變特征提取方法。

背景技術(shù)

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，高科技以數(shù)字化的形式融入了我們的生活，對高效的進(jìn)行身份鑒別從而確保各種數(shù)字化信息的安全性提出了更高的要求，識別與驗證技術(shù)也發(fā)生了巨大的變化，由傳統(tǒng)的密碼驗證等方式，更多的轉(zhuǎn)換為數(shù)字證書和生物特征識別等新興技術(shù)方式。作為生物特征識別技術(shù)之一的人臉識別技術(shù)，在國家安全、金融安全及人機(jī)交互等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。經(jīng)過數(shù)十年的研究，在理想情況下人臉識別技術(shù)已能取得較好的識別性能。但在不可控的環(huán)境中易受到光照、姿態(tài)、表情、遮擋等因素的影響，使識別性能急劇下降。其中，光照不均的問題尤為嚴(yán)重，因此，為提高在光照環(huán)境中人臉識別的性能，解決人臉識別中光照問題的方法主要分為三類：提取光照不變特征、光照變化的建模、光照條件標(biāo)準(zhǔn)化。在提取光照不變特征的方法中，又主要分為兩種：第一種是在對數(shù)域，通過低通濾波消除光照分量，例如：在對數(shù)域中，利用離散余弦變換(DCT)或小波變換進(jìn)行濾波處理等方法。第二種是構(gòu)造除法運算，通過除法運算來消除慢變化的光照分量，例如：梯度臉(Gradient-face)、韋伯臉(Weber-face)、局部二值模式(Local Binary Pattern，LBP)等方法。因此能夠有效地提取在光照中保持魯棒性的人臉特征以增強(qiáng)人臉識別在實際中的應(yīng)用成為了一個至關(guān)重要的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種能夠提高人臉識別率的利用對數(shù)變換和Sobel算子的人臉光照不變特征提取方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種利用對數(shù)變換和Sobel算子的人臉光照不變特征提取方法，包括以下步驟：

(1)將原圖像變換到對數(shù)域；

(2)在對數(shù)域中，利用Sobel算子對人臉圖像進(jìn)行銳化處理，提取人臉?biāo)椒较虻募?xì)節(jié)特征，同時消除了光照分量，所得結(jié)果就是需要提取的人臉光照不變特征。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：根據(jù)光照反射模型，任意灰度人臉圖像I(x,y)是反射分量R(x,y)和光照分量L(x,y)的乘積，即I(x,y)＝R(x,y)L(x,y)；所述步驟(1)中，對人臉圖像進(jìn)行對數(shù)變換，使其反射分量和光照分量由相乘變換為相加，即ln I(x,y)＝ln R(x,y)+ln L(x,y)。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：以Sobel算子的矩陣模板進(jìn)行銳化處理后的人臉圖像為I'某像素點(x,y)的灰度值I'(x,y)如公式(1)所示：

I'(x,y)＝ln I(x-1,y-1)+2ln I(x,y-1)+ln I(x+1,y-1)-ln I(x-1,y+1)-2ln I(x,y+1)-ln I(x+1,y+1)(1)；

為了表述方便，I(x+m,y+n)簡記為I_m,n，同理，R(x+m,y+n)簡記為R_m,n，L(x+m,y+n)簡記為L_m,n，則公式(1)簡記為公式(2)，如下所示：

I'_0,0＝ln I_-1,-1+2ln I_0,-1+ln I_1,-1-ln I_-1,1-2ln I_0,1-ln I_1,1(2)；

根據(jù)光照反射模型進(jìn)一步得到公式(3)：

I'_0,0＝ln R_-1,-1L_-1,-1+2ln R_0,-1L_0,-1+ln R_1,-1L_1,-1-ln R_-1,1L_-1,1-2ln R_0,1L_0,1-ln R_1,1L_1,1(3)；

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：光照分量L(x,y)變化緩慢，所以有公式(4)：

L_-1,-1≈L_0,-1≈L_1,-1≈L_-1,1≈L_0,1≈L_1,1(4)；

對于公式(4)的所有變量均用L_t替代，得到公式(5)：