彩色图像中的人脸检测和局部特征的定位识别

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人脸检测和识别技术是极富挑战性的热门研究方向,是计算机视觉领域的一项关键应用技术,在经济、安全、社会保障、军事等方面具有巨大的潜在价值。目前在人脸方面的研究主要包括人脸检测、人脸跟踪、人脸识别等,其中人脸检测和人脸识别是研究的热点课题。本文以实现一个可用并实用的基于Web的人脸检测和识别系统为目标,在研究了人脸检测和识别的基本理论和关键技术的基础上,重点讨论了彩色静态图像的人脸检测和静态灰度图像的人脸识别问题。人脸识别所用到的静态图像来自YALE和ORL灰度人脸数据库。在人脸检测方面,本文深入分析了基于肤色模型的整个流程。首先分析和比较了肤色在各个常用颜色空间的聚类性,最终选取YCbCr空间建立肤色模型。本文提出YCbCr的非线性优化算法,使得肤色在过度曝光的情况下也有很好的聚类性。接着使用肤色高斯模型得出肤色似然图,采用最佳阈值与自适应阈值相结合的方法求出二值化的阈值,初步实现人脸与背景的分割。针对多人脸图像和单人脸图像的不同情况,本文提出了各自的人脸筛选算法。最后本文提出使用马赛克模板模糊匹配方法对初步筛选的结果进行进一步细选。在人脸识别方面,本文研究了基于几何特征和特征脸的人脸识别方法。在基于几何特征算法中,主要采用灰度积分投影的方法获取五官相对坐标作为特征向量,除此之外本文引入了性别特征(刘海、胡子)作为识别依据。在特征脸算法中,本文引入HARR小波变换对人脸图像进行初步的降维,接着用K-L正交变换求其特征脸,最后将人脸矩阵投影到特征脸张成的子空间中得到投影系数即特征向量。本文的最后实现了基于Web的人脸检测和识别系统,并给出了详细设计。本文的实验结果都基于该系统。实验表明该系统对姿势和光照等具用较强的适应性。
摘要第4-5页
ABSTRACT第5-6页
第一章 引言第10-14页
    1.1 研究背景第10页
    1.2 国内外研究现状第10-11页
    1.3 论文的主要工作第11-12页
    1.4 论文的结构安排第12-14页
第二章 人脸检测和识别关键技术介绍第14-19页
    2.1 广义人脸识别的理论基础第14页
    2.2 广义人脸识别的核心技术第14-15页
    2.3 人脸检测技术介绍第15-16页
    2.4 人脸识别技术介绍第16-18页
    2.5 本章小结第18-19页
第三章 基于肤色模型的人脸检测第19-40页
    3.1 颜色空间的选择和优化第19-25页
        3.1.1 RGB 颜色空间第19页
        3.1.2 YCbCr 颜色空间第19-20页
        3.1.3 HSV 颜色空间第20-21页
        3.1.4 颜色空间的选取第21-22页
        3.1.5 YCbCr 颜色空间的优化算法第22-24页
        3.1.6 YCbCr 优化实验结果第24-25页
    3.2 肤色模型第25-38页
        3.2.1 图像预处理第26-28页
            3.2.1.1 改进的去噪算法第26-27页
            3.2.1.2 光照补偿第27-28页
        3.2.2 肤色模型的建立第28-30页
        3.2.3 肤色似然图第30页
        3.2.4 似然图二值化和阈值的选定第30-32页
        3.2.5 多人脸候选区域筛选第32-34页
        3.2.6 单人脸区域定位第34-36页
        3.2.7 马赛克模板模糊验证第36-38页
    3.3 实验结果第38-39页
    3.4 本章小结第39-40页
第四章 人脸识别第40-68页
    4.1 尺度归一化第40-41页
    4.2 基于几何特征的人脸识别算法第41-54页
        4.2.1 梯度边缘提取和二值化第41-42页
        4.2.2 二值化边缘第42-43页
        4.2.3 五官区域的初步定位第43-45页
        4.2.4 眼睛和眉毛的定位第45-46页
        4.2.5 鼻子的定位第46-47页
        4.2.6 嘴巴的定位第47-48页
        4.2.7 额头的定位以及刘海的检测第48页
        4.2.8 胡子的检测第48-49页
        4.2.9 几何特征向量的构造第49-50页
        4.2.10 特征向量相似度计算第50-51页
        4.2.11 实验结果第51-54页
    4.3 特征脸算法第54-67页
        4.3.1 小波变换简介第54-55页
        4.3.2 Harr 小波第55-57页
        4.3.3 Harr 小波降维的图像应用第57-59页
        4.3.4 主分量分析法(PCA)理论基础第59-60页
        4.3.5 人脸图像PCA 算法第60-63页
        4.3.6 HARR-PCA 算法第63-64页
        4.3.7 实验结果第64-67页
    4.4 本章小结第67-68页
第五章 系统设计与实现第68-81页
    5.1 系统平台第68页
    5.2 系统模块划分第68-70页
    5.3 人脸检测和识别系统的实现第70-80页
        5.3.1 图像处理模块第70-74页
        5.3.2 数据库管理模块第74-79页
        5.3.3 用户交互模块第79-80页
    5.4 本章小结第80-81页
第六章 总结与展望第81-83页
    6.1 工作总结第81页
    6.2 进一步工作展望第81-83页
致谢第83-84页
参考文献第84-87页
攻硕期间取得的研究成果第87-88页
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