[發明專利]基于內核規范相關分析的側面人臉識別方法

在審

• 申請號: 201710706708.2
• 申請日: 2017-08-17
• 公開（公告）號: CN107506715A
• 公開（公告）日: 2017-12-22
• 發明（設計）人: 栗科峰;熊欣;鄭吉玉;王俊華;王煒;郝原;李姝
• 申請（專利權）人: 河南工程學院
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/46;G06K9/62
• 代理公司: 鄭州金成知識產權事務所(普通合伙)41121
• 代理人: 郭增欣

技術領域：

本發明涉及一種公共空間的安全監測，特別是涉及一種基于內核規范相關分析的側面人臉識別方法。

背景技術：

生物特征識別是一個活躍的研究領域，并應用于各種公共空間的安全監測。眾多生物特征識別技術,如指紋、虹膜和掌紋等已廣泛應用于安全監測系統。這些特征允許唯一地描述一個人，然而在公共安全領域，很難通過視頻流中的這些特征作為“生物”特性識別并確定一個人的身份。從1970年開始，人臉識別技術在理論上和技術上已經逐漸完善，但是仍然受制于個體樣本的多樣性，比如光照條件、拍攝角度、面部表情、年齡變化等。在非打擾采集系統中，對于人臉識別來說姿態變化是最具挑戰性的難題。

近二十年，正面姿態的人臉識別技術已經取得了令人滿意的效果，而非控制姿態下的人臉識別在生物識別領域仍然是一個具有挑戰性的難題。最近，利用掃描3D或2D相同的人臉圖像生成相應的三維模型的姿態不變技術已經出現。盡管他們可以適應姿態的多樣性和具有較高的識別率，仍然無法回避大的計算量和需要被識別者的合作等缺點。因此，他們不適合在我們感興趣的實時監控中的應用，實際應用中對被識別者的圖像采集是被動的，無法滿足當前非控制條件下人臉識別技術的應用要求。

發明內容：

本發明所要解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供一種使用內核規范相關分析將側面人臉映射到其相應的正面人臉上，通過引入適當內核函數來分析對象姿態之間映射的非線性特性來提高識別率的基于內核規范相關分析的側面人臉識別方法。

本發明的技術方案是：一種基于內核規范相關分析的側面人臉識別方法，

A：對于待檢測臉部圖像的正面部分和側臉部分，手動注釋眼睛、鼻子、嘴巴和下巴；

B：以確保待測人臉圖像具有相似的尺度、取向和位置，對正面和側臉姿態進行不同程度的幾何歸一化處理，使用局部二值模式面部成分描述臉部，針對局部二值模式圖像中的劃分區域計算64個直方圖，然后將面部的14個區域的直方圖連接成向量進行描述；

C：通過特征提取得到一個大小為p＝896(64×14)的正臉描述向量和大小為q＝896(64×14)的側臉描述向量；

D：通過應用規范相關分析進行降維操作，引入基于核主成分分析的非線性一般化，以考慮側面人臉圖像和正面人臉圖像之間的變換非線性，通過從原始輸入空間到高維特征空間的映射來執行正面或側面的變換；

E：估計Wx，Wy，并計算歐幾里德距離給出側臉圖像身份信息，判斷待檢測臉部圖像的側臉部分是否為最后一幅，是最后一幅則給出側臉識別結果，不是最后一幅則返回步驟B。

正面和側臉姿態進行不同程度的幾何歸一化處理包括正面的0°方向歸一化和側臉姿態90°方向歸一化：

其0°方向歸一化步驟為：步驟一：旋轉每個圖像直到連接眼睛中心的線條變得水平；

步驟二：圖像重新縮放，使所有圖像的眼睛中心之間的距離相同，并生成歸一化的正面數據庫；

其90°方向歸一化步驟為：步驟一：通過學習歸一化的正面數據庫來保持所有待檢測臉部圖像的側臉姿態中眼睛和下巴的距離必須等于正面眼睛和下巴之間的距離，實現不同尺度側臉的重新縮放，以確保所獲得的分數不被最終歸一化的不精確性所偏置。

步驟二：確定旋轉角度α，α在18°和22°之間變化，步長為1°，實現所有旋轉的人臉都處于歸一化側臉姿態。

步驟三：傾斜測試圖像使連接鼻尖和下巴的切線與垂直軸形成α＝20°的角度。

步驟四：在歸一化正面學習數據庫的平均面上計算用于重新縮放的眼睛和下巴之間的參考距離，將待檢測臉部圖像與學習數據庫的側臉縮放到具有相同的尺度。

步驟D的詳細過程為：通過基于核主成分分析的線性多項式和高斯內核來降低兩個姿態的維數從而滿足(p+q)<199這一必要條件，使用199個采集于FERET數據庫中的人臉樣本來學習正面-側面變換并對Wx和Wy進行估計，并且將待檢測臉部圖像的正面部分和側臉部分一起通過Wy和Wx投影到規范空間上進行比較。

所述局部二值模式圖像中的劃分區域按照眼睛、鼻子、嘴巴和下巴進行區域劃分。

本發明的有益效果是：

1、本發明使用內核規范相關分析將側面人臉映射到其相應的正面人臉上，通過引入適當內核函數來分析對象姿態之間映射的非線性特性來提高識別率，有效的實現在非限制情況下側面人臉的快速識別。。