[發明專利]一種基于正交三角分解的人臉圖像光照復原方法

有效

• 申請號: 202110387868.1
• 申請日: 2021-04-12
• 公開（公告）號: CN113077402B
• 公開（公告）日: 2022-09-06
• 發明（設計）人: 胡長暉;劉宇;虞建;李豐耀
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06V40/16
• 代理公司: 南京正聯知識產權代理有限公司 32243
• 代理人: 王素琴

1.一種基于正交三角分解的人臉圖像光照復原方法，該方法包括如下步驟：步驟1：采集人臉彩色圖像并轉化為人臉灰度圖像；步驟2：求取步驟1中得到人臉灰度圖像的光照歸一化圖像；步驟3：求取人臉灰度圖像的光照復原圖像；其特征在于：所述步驟2的光照歸一化圖像包括如下步驟：

步驟2.1：對所述步驟1中得到的人臉灰度圖像I的圖像矩陣的每個灰度值進行以自然常數為底的對數變換，得到人臉灰度圖像I的對數圖像X，對數圖像X大小為m×n，其中m表示對數圖像矩陣的行數，n表示對數圖像矩陣的列數；

步驟2.2：用矩陣QR正交三角分解方法，對所述步驟2.1中得到的對數圖像X進行正交三角分解，得到正交三角分解式如下：

X＝QR

其中，X為人臉灰度圖像I的對數圖像，Q為對數圖像X分解得到的正交矩陣，其大小為m×m；R為對數圖像X分解得到的上三角矩陣，大小為m×n；

步驟2.3：將所述步驟2.2中得到的正交矩陣Q和上三角矩陣R分別寫成向量表示形式；

步驟2.4：將步驟2.3中得到的正交矩陣Q的向量表示形式和上三角矩陣R的向量表示形式代入步驟2.2中對數圖像X的正交三角分解式，得到對數圖像X的正交三角分解的向量表示形式；

步驟2.5：根據下式得到人臉對數圖像X的光照歸一化對數圖像

其中，|| ||₂表示向量二范數，的大小為m×n，q_i表示正交矩陣Q的第i列向量，且q_i為m維列向量，r_i表示正交矩陣Q的第i行向量，且r_i為n維行向量；

步驟2.6：對所述步驟2.5中得到的光照歸一化對數圖像的圖像矩陣中每個數值進行以自然常數為底的指數變換，得到光照歸一化對數圖像的指數圖像其大小為m×n；

步驟2.7：將所述步驟2.6中得到的指數圖像的圖像矩陣中所有的數值等比例的轉化到1到255之間，得到光照歸一化人臉灰度圖像I_r，其大小為m×n；

所述步驟3中求取人臉灰度圖像的光照復原圖像的具體方法為：根據所述步驟2中得到的光照歸一化人臉灰度圖像I_r，通過梯度下降法得到人臉灰度圖像I的光照復原圖像I_p：

I_p＝f₃₀

其中，f_k迭代表達式，f₁＝I，f_k和I_p的大小均為m×n。

2.根據權利要求1所述一種基于正交三角分解的人臉圖像光照復原方法，其特征在于：所述步驟2.3中對數圖像X分解得到的正交矩陣Q向量表示形式：

Q＝[q₁,q₂,…,q_i,…,q_m]

其中，q_i表示正交矩陣Q的第i列向量，且q_i為m維列向量。

3.根據權利要求1所述一種基于正交三角分解的人臉圖像光照復原方法，其特征在于：所述步驟2.3中對數圖像X分解得到的上三角矩陣R向量表示形式：

其中，r_i表示正交矩陣Q的第i行向量，且r_i為n維行向量。

4.根據權利要求1所述一種基于正交三角分解的人臉圖像光照復原方法，其特征在于：所述步驟2.4中的對數圖像X的正交三角分解的向量表示形式：

5.根據權利要求1所述一種基于正交三角分解的人臉圖像光照復原方法，其特征在于：所述步驟1中采集人臉彩色圖像并轉化為人臉灰度圖像的方法包括如下步驟：

步驟1.1：采集人臉彩色圖像，人臉彩色圖像的大小為m×n×3，其中，m表示人臉彩色圖像矩陣的行數，n表示人臉彩色圖像矩陣的列數；

步驟1.2：將步驟1.1中的人臉彩色圖像轉化為大小為m×n的人臉灰度圖像I，并將人臉灰度圖像I的灰度值等比例的轉化到1到255之間。